種新型快速線路板制作方法介紹

引言：

從事電子線路設(shè)計(jì)的人都深有體會(huì)，設(shè)計(jì)一件產(chǎn)品最麻煩的事情就是搭板實(shí)驗(yàn)，而搭板實(shí)驗(yàn)最麻煩的可算是印刷電路板的制作。雖然現(xiàn)在大多數(shù)人把這件煩人的事情交給線路板廠去處理了，但每制一次板需等待3--7天的時(shí)間實(shí)在太久。新的設(shè)計(jì)靈感往往因這種煩、等而被放棄。中月線路板制作機(jī)能根據(jù)PROTEL的PCB文件快速、自動(dòng)、精確地制作印刷電路板。用戶只需在計(jì)算機(jī)上完成PCB文件的設(shè)計(jì)后傳送給機(jī)器，機(jī)器就能自動(dòng)完成雕刻、鉆孔、切邊等功能，輸出一張或多張符合要求的印刷電路板。在實(shí)驗(yàn)室花幾分鐘就可以完成一張線路板的制作，您的靈感可以瞬間實(shí)現(xiàn)。

1.傳統(tǒng)線路板快速制板方法

電子產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，不可避免地要經(jīng)過(guò)線路板的試制。試制最常用的辦法是把設(shè)計(jì)好的PCB文件送到專業(yè)的線路板廠去制作（“打樣”）。通常這種過(guò)程要經(jīng)過(guò)三天到一周的時(shí)間。產(chǎn)品的研發(fā)，時(shí)間就是生命。一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中少則經(jīng)過(guò)三五次、多則十幾次的修改使開(kāi)發(fā)人員無(wú)法忍耐過(guò)多的等待，于是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，開(kāi)發(fā)人員想法設(shè)法通過(guò)各種手段以實(shí)現(xiàn)快速制板。

快速制板方法主要有物理方法和化學(xué)方法兩大類。

物理方法：通過(guò)利用各種刀具和電動(dòng)工具，手工把線路板上不需要的銅刻去。這種方法比較費(fèi)力，而且精度低，只有相對(duì)較簡(jiǎn)單的線路才可以采用。

化學(xué)方法：通過(guò)在空白覆銅板上覆蓋保護(hù)層，在腐蝕性溶液里把不必要的銅蝕去，是當(dāng)前大部份開(kāi)發(fā)者使用的方法。覆蓋保護(hù)層的方法多種多樣，主要有最傳統(tǒng)的手工描漆方法、粘貼定制的不干膠方法、膠片感光方法以及近年才發(fā)展起來(lái)的熱轉(zhuǎn)印打印PCB板方法。

手工描漆：將油漆用毛筆或硬筆在空白覆銅板上手工描繪出線路的形狀，吹干后即可放進(jìn)溶液里面直接腐蝕。

粘貼不干膠：市面上有各種不干膠被制成條狀和圓片狀，在空白線路板上根據(jù)需要組合不同的不干膠，粘緊后即可腐蝕。

膠片感光：把PCB線路板圖通過(guò)激光打印機(jī)打印在膠片上，空白覆銅板上預(yù)先涂上一層感光材料(市面有已涂好的覆銅板出售)，在暗房環(huán)境下曝光、顯影、定影、清洗后即可在溶液里腐蝕。

熱轉(zhuǎn)?。和ㄟ^(guò)熱轉(zhuǎn)印打印機(jī)把線路直接打印在空白線路板上，然后放進(jìn)腐蝕液里腐蝕。

2．各種快速制板方法比較

物理方法：傳統(tǒng)物理雕刻方法工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，只需手工雕刻與鉆孔即可。但由于全是手工操作，其最主要的缺點(diǎn)是費(fèi)工費(fèi)時(shí)、精度不易控制、雙面板的鉆孔難以對(duì)齊，且存在不可恢復(fù)性，對(duì)操作要求很高。目前，傳統(tǒng)物理方法已較少有人采用。

化學(xué)方法：工藝相對(duì)復(fù)雜，但精度可控，是目前使用最廣泛的快速制板方法。其主要存在的問(wèn)題是：

a．打印精度取決于所采用的打印機(jī)墨盒的精度。性能較差的打印機(jī)打印出來(lái)的線條不均勻，腐蝕過(guò)程中容易造成斷線、粘連。

b．感光板的曝光及顯影時(shí)間不易控制，而且每一批板的最佳曝光時(shí)間都會(huì)有所不同，需要經(jīng)過(guò)反復(fù)的試驗(yàn)才能掌握。

c．腐蝕過(guò)程的控制難度高：?jiǎn)纹g用板不可能配備線路板廠大批量生產(chǎn)所用的專業(yè)控制設(shè)備，而腐蝕溶液的溫度、濃度、酸堿度都會(huì)對(duì)腐蝕質(zhì)量有較大影響。想要做好一片線路板，必須有多次的經(jīng)驗(yàn)積累。否則，材料報(bào)廢十分嚴(yán)重。

d．感光板對(duì)環(huán)境要求較高，必須在全黑低溫條件下保存，曝光過(guò)程也必須在暗房條件下進(jìn)行。

e．銀鹽(感光材料)及銅鹽(腐蝕產(chǎn)物)均有毒性，腐蝕過(guò)程中操作要十分小心，沾上人身或衣物很難清洗，且由于環(huán)保原因，腐蝕后廢液處理比較麻煩。

f．蝕刻出來(lái)的成品板必須利用手工打工，而手工打孔要控制精度很困難。

3.各種方法制作的線路板性能比較

從成品板的附著力方面來(lái)比較:

化學(xué)腐蝕方法由于是將整塊板泡在溶液里腐蝕，腐蝕后必須清洗及烘干。在這一過(guò)程中，線路板經(jīng)過(guò)一冷一熱、一干一濕，大大影響了覆銅的附著力，實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中可能由于更換不同參數(shù)的電子原件引起銅片剝離脫落。而物理雕刻方法省去了這一過(guò)程。因此，物理雕刻方法在成品板的附著力方面性能比化學(xué)蝕刻好。

從線條邊緣方面比較：

化學(xué)腐蝕方法做出的線路板，由于溶蝕的特性，在顯微鏡下可看出線條橫截面呈倒梯形，邊緣不規(guī)則。而物理雕刻出來(lái)的線條橫截面在顯微鏡下呈正梯形，邊緣角度和刻刀角度相同，線性良好。這也從另一方面說(shuō)明了物理方法的附著力比化學(xué)方法好。

從成品板精度方面比較：
傳統(tǒng)物理方法由于是全手工操作，精度難以控制，只能制作精度相對(duì)較低且線路不太復(fù)雜的線路板。而化學(xué)方法由于借助諸多設(shè)備，精度基本可以保證。

從制作速度方面比較：

傳統(tǒng)物理雕刻方法與化學(xué)方法制作一塊同樣的板，所用時(shí)間相差不多。

4、全新線路板制作方法

綜上所述可知，要實(shí)現(xiàn)快速制板，傳統(tǒng)的化學(xué)方法過(guò)于復(fù)雜與麻煩，傳統(tǒng)的物理方法又太過(guò)費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且兩者對(duì)學(xué)習(xí)與操作技巧要求都較高，快速制板的“快速”二字并未得到真正的體現(xiàn)。

有無(wú)可能集中兩類方法的優(yōu)點(diǎn)、摒棄缺點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)快速、便利、高精度、低成本的快速制板方法呢？

在傳統(tǒng)化學(xué)方法的改進(jìn)上，諸多有識(shí)之士做出了艱辛而卓越的探索，使得化學(xué)制板方法得到了迅速提高，應(yīng)用越來(lái)越廣。廣東中月電子有限公司則獨(dú)辟蹊徑，從傳統(tǒng)物理方法入手，致力于從機(jī)器操作代替人工操作，在保留傳統(tǒng)物理方法雕刻線路板工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量良好的基礎(chǔ)上，克服手工操作費(fèi)時(shí)費(fèi)工、精度不易控制的缺點(diǎn)，代之以計(jì)算機(jī)控制下的精密數(shù)控機(jī)床來(lái)操作，兼容國(guó)內(nèi)使用率最高的PROTEL軟件，直接利用PROTEL的PCB文件信息，在不需要任何轉(zhuǎn)過(guò)程的情況下直接輸出雕刻數(shù)據(jù)，將雕刻、鉆孔、切邊一次性完成。免腐蝕、高精度、操作簡(jiǎn)便，真正實(shí)現(xiàn)了快速制板。

中月電子集中機(jī)、電、軟方面的大量研發(fā)人才、歷經(jīng)三年而成的ZY系列線路板制作機(jī)，實(shí)質(zhì)上是一種小型數(shù)控鉆銑床。在計(jì)算機(jī)軟件的控制下，三個(gè)動(dòng)作單元（分別為X、Y、Z軸的驅(qū)動(dòng)電機(jī)）做相應(yīng)的動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的主軸電機(jī)按程序指令做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。主軸電機(jī)帶動(dòng)刀具切削工件，把工件加工成用戶要求的形狀。由于機(jī)械動(dòng)作嚴(yán)格按指令執(zhí)行，不用放大鏡肉眼就可以判斷線路板有無(wú)粘連或暗斷。由于設(shè)計(jì)過(guò)程中特別注重了使用的方便性，整個(gè)操作也非常簡(jiǎn)單。

5、線路板制作機(jī)快速制板的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的物理方法和化學(xué)方法相比，利用線路板制作機(jī)快速制作線路板，具有如下鮮明的特點(diǎn)：

高效:制作一張普通線路板只需幾分鐘到幾十分鐘。

自動(dòng):廢除傳統(tǒng)線路板制作的“膠片、感光、定影、腐蝕、清洗、鉆孔”過(guò)程,制作一張線路板只需要完成PROTEL的PCB文件設(shè)計(jì)，其他由機(jī)器自動(dòng)完成。

精確:數(shù)控鉆孔誤差小于1mil，多引腳元件可以輕松定位，避免因手工鉆孔導(dǎo)致的插件困難。

方便:操作過(guò)程象打印機(jī)一樣簡(jiǎn)單。

廉價(jià)：由于中月電子線路板制作機(jī)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，其設(shè)備價(jià)格只有進(jìn)口機(jī)的幾分之一；且線路板制作機(jī)制作過(guò)程中的使用原料便宜（只需少量的空白覆銅板和電費(fèi)），可以大幅降低電子項(xiàng)目的研發(fā)經(jīng)費(fèi)。

環(huán)保：廢除傳統(tǒng)方法對(duì)環(huán)境造成的化學(xué)污染。

6、線路板制作機(jī)的應(yīng)用范圍

線路板制作機(jī)的應(yīng)用范圍極為廣泛，凡是有制板需求的單位或個(gè)人都有可能從中受益：

(1)教育領(lǐng)域

目前，我國(guó)綜合類和理工類高等院校都普遍設(shè)置了電子、電工、無(wú)線電、計(jì)算機(jī)、數(shù)控、自動(dòng)化、電教及物理等專業(yè)，并且多把PROTEL設(shè)計(jì)軟件列入教學(xué)大綱。中月電子線路板制作機(jī)的問(wèn)世，給教學(xué)帶來(lái)革命性地改進(jìn)，解決學(xué)生由于PCB板這一瓶頸而放棄實(shí)驗(yàn)課程的問(wèn)題，是PROTEL軟件教學(xué)的最佳輔助設(shè)備。它可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、鼓勵(lì)大膽創(chuàng)作，使高校真正成為培養(yǎng)高科技實(shí)用人才的搖籃。

此外，中月電子線路板制作機(jī)對(duì)各種電子類技術(shù)學(xué)校、職校和成人專科學(xué)院，也有廣泛應(yīng)用前景。它能培養(yǎng)、提高學(xué)生獨(dú)立思考和實(shí)操能力，使學(xué)生畢業(yè)后可以較快適應(yīng)當(dāng)前激烈的人才競(jìng)爭(zhēng)。

(2)科研單位

開(kāi)發(fā)工程師的設(shè)計(jì)靈感是每個(gè)科研單位的靈魂。線路板制作機(jī)作為一種超級(jí)工具，可為每個(gè)設(shè)計(jì)者省下大量寶貴的創(chuàng)作時(shí)間。想到作到，精益求精，好作品自然源源不斷，有利于科研成果的快速轉(zhuǎn)化。

(3)所有與電子相關(guān)行業(yè)

對(duì)所有電子、玩具廠、鐘表廠及各種影音、視聽(tīng)設(shè)備廠家來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品創(chuàng)新能幫助迅速打開(kāi)市場(chǎng)。線路板制作機(jī)是電子線路設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)者的最佳開(kāi)發(fā)工具，可以極大縮短產(chǎn)品回報(bào)周期，有利于迅速搶占市場(chǎng)。

(4)軍隊(duì)

由于軍隊(duì)的科研部門具有極高的保密要求，各種試制板的委托加工始終難以令人放心，而漫長(zhǎng)的等待過(guò)程也部分壓抑了軍事人才的創(chuàng)作欲望，電子線路板制作機(jī)或許能成為科技強(qiáng)軍的一種新型武器。

同時(shí)，各大軍區(qū)普遍設(shè)有軍地兩用人才培訓(xùn)中心。培養(yǎng)獨(dú)立創(chuàng)作的電子類人才能提升我軍素質(zhì)，也不失為解決軍人復(fù)員后就業(yè)問(wèn)題的一個(gè)好辦法。

(5)司法系統(tǒng)
目前大部分監(jiān)獄都有電腦，如配置線路板制作機(jī)，會(huì)使一些服刑人員產(chǎn)生濃厚的創(chuàng)作興趣和創(chuàng)作意念。一臺(tái)線路板制作機(jī)就是一個(gè)小型線路板的加工廠，即可用于教學(xué)又可對(duì)外承接訂單。服刑人員刑滿釋放后，可以自食其力，自謀出路。

(6)其他領(lǐng)域

7、結(jié)束語(yǔ)：

中月線路板制作機(jī)的出現(xiàn)，以高質(zhì)的產(chǎn)品、完善的服務(wù)、低廉的價(jià)格，彌補(bǔ)了這一市場(chǎng)空白，勢(shì)必引發(fā)一場(chǎng)快速線路板制作技術(shù)的革命。在單件或小批量試制用板的快速制作市場(chǎng)上，線路板制作機(jī)將發(fā)揮其無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。

由于物理制作方法的自身局限性，線路板制作機(jī)暫時(shí)不適合大批量的生產(chǎn)用板。在大批量用板的制作上，與線路板廠化學(xué)腐蝕方法生產(chǎn)相比，速度、成本、精度等指標(biāo)上線路板制作機(jī)并不具備明顯優(yōu)勢(shì)，因此，線路板制作機(jī)只能是作為快速制作小批量線路板的主要工具。

如果該行業(yè)能夠得到廣大電子設(shè)計(jì)師及愛(ài)好者的大力支持，在線路板制作市場(chǎng)上，形成“大批量生產(chǎn)用板委托線路板廠加工，小批量試制用板采用線路板制作機(jī)制作”這樣的市場(chǎng)格局與共識(shí)，將是指日可待的。

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