3.3　印制电路板的简易制作

印制电路板虽然有专门的自动制作工序和设备，但耗时长、成本高，为了缩短制作周期，尽快实现自己的灵感，降低实验调试费用，有时也是表面贴装元器件的需要，在设计初期需要手工制作简易电路板来进行产品定性试验。

3.3.1　手工制作简易电路板的一般过程

手工制作简易电路板的一般过程如下：

①选取板材。根据电气功能和使用环境条件选取合适的电路板板材。

②下料。按实际设计尺寸剪裁板材，并用平板锉刀或砂纸将四周打磨光滑。

③清洁板面。将准备加工的铜箔面先用水磨砂纸打磨几下，然后加水用布擦亮，最后用干布擦干净。

④图形转移（拓图）。用印制版转印机或复写纸将已设计好的印制版图形转印到铜箔面上，用毛笔蘸油漆或油墨绘出电路，线条要光洁，元器件接点要圆滑。描绘错误可用稀料涂改。不整齐的地方，可等油漆干透后用小刀修整。

⑤贴图。用带有单面胶的广告纸或透明胶带覆盖铜箔面，用刻刀去除拓图后留在铜箔面图形以外的广告纸或透明胶带，注意留下导线的宽度和焊盘的大小。

⑥腐蚀。将前面处理好的电路板放入盛有腐蚀液的容器中，来回晃动。为了加快腐蚀速度，可提高腐蚀液的浓度并加温，但温度不应超过50℃，否则会破坏广告纸或透明胶带。待板面上没用的铜箔全部被腐蚀掉后，立即将电路板从腐蚀液中取出。

⑦清水冲洗。将腐蚀好的电路板反复用水清洗，务必清洁，不残留腐蚀液。

⑧除去广告纸或透明胶带。

⑨修板。将腐蚀好的电路板再一次与设计图对照，用刻刀修整导线和焊盘边缘，使其边缘平滑。

⑩钻孔。按设计图所标元器件引线位置钻孔，孔必须钻正，一定要钻在焊盘的中心且垂直于板面。钻孔时，一定要使钻出的孔光洁、无毛刺。一般钻头直径为1～1.2mm。

助焊剂。将钻好孔的电路板放入5%～10%稀硫酸溶液中浸泡3～5min进行表面处理，取出后用清水冲洗，用干布擦至光亮，并烘烤至烫手时即可喷涂或刷涂助焊剂。待助焊剂干燥后，就可得到所需要的电路板。涂助焊剂的目的：容易焊接；保证导电性能；保护铜箔；防止产生铜锈。

3.3.2　采用机械雕刻制作单层板

采用机械雕刻制作单层板的工艺过程如下：

①将电路板裁切成所需要的大小。

②用雕刻机按照设计好的图形打孔。

③采用沉铜和电镀系统将孔壁镀铜。

④雕刻电路板，生成线路。

⑤涂敷阻焊绿油。

⑥处理阻焊绿油，分离出焊盘。

⑦进行OSP（OrganicSolderanilityPreservative，有机可焊性保护剂）处理，使电路板更利于焊接。

3.3.3　采用化学蚀刻批量制板

采用化学蚀刻批量制板的工艺过程如下：

①将电路板裁切成所需要的大小。

②用雕刻机按照设计好的图形打孔。

③采用沉铜及电镀系统将孔壁镀铜。

④涂敷湿膜。

⑤烘干湿膜。

⑥对湿膜进行曝光显影，形成线路。

⑦对生成的线路电镀铅锡。

⑧退膜，蚀刻生成电路。

⑨涂敷阻焊绿油。

⑩处理阻焊绿油，分离出焊盘。

进行OSP处理，使电路板更利于焊接。

3.3.4　实例3：利用过塑机制作印制电路板

电子爱好者在做实验或进行制作时，往往需要制作PCB，这时便十分头疼，要是交给工厂打样吧，费用不菲，只能自己做，用贴胶条、描油漆、刀刻等多种方法，工序复杂、耗时长，效果不佳。下面介绍一种利用过塑机制作印制电路板的简便方法。

（1）材料准备

准备一台过塑机，即专门用于压制证件、照片等塑皮封装的机器，可以竖着通过A3幅面的纸。再找几张平整的没有剪裁印痕的不干胶纸，只用其衬纸，即浅黄色的表面光滑的那一面，最好购买专门的衬纸。

（2）设计好PCB图并打印

在Protel99等电路图绘图软件的“打印设置”中设置成“镜像打印”，焊盘设置成“空心打印”，用激光打印机先将PCB图打印在一张普通纸上，检查无误后，剪一块比PCB图大一些的衬纸，光滑面朝上，贴在刚打印的PCB图上，四角用不干胶固定，再次送入激光打印机打印，即可在光滑的衬纸上印有镜像图形了。

（3）准备敷铜板

剪裁好合适的敷铜板，最好比PCB图稍大一圈。先用抛光砂纸打磨干净，再用橡皮擦拭，最后用洗涤灵或洗衣粉洗净，晾干。注意，这道工序很重要。洗净后的敷铜板不要再与任何其他物质接触，包括手的触摸。敷铜板上任何肉眼看不见的污渍和汗渍都会影响最终的转印效果。将打印好的衬纸图形面朝下贴在敷铜板上，四周用不干胶固牢。

（4）改装过朔机印制PCB

由于过塑机适用于照片、证件等较薄的纸张，所以需要拆下并调节加热用的上、下辊之间的距离。将过塑机通电，温度设定在180°左右，把贴好PCB图的敷铜板送入塑封机，反复通过5～6次后，取出，自然冷却，将衬纸小心揭下，这时衬纸上的墨粉就会转印到敷铜板上，敷铜板上会出现与计算机屏幕上一模一样的图形，非常规矩、漂亮。

（5）腐蚀

用盐酸+过氧化氢作为腐蚀液腐蚀敷铜板。由于化学反应比较剧烈，因此腐蚀过程中只需轻微晃动容器即可，不要较大幅度地晃动。这个过程只需半分钟左右就可完成。及时捞出敷铜板并用自来水冲洗，再用细砂纸打磨掉墨粉即可。

需要说明的是，在此条件下无法实现金属化过孔，替代的方法是用短接线将印制电路板的A、B面过孔直接焊起来。设计时尽量用直插元器件的引脚孔兼作过孔，可以减少单独过孔的数量。

实践表明，该方法制板成功的关键所在并不是转印、腐蚀，而是在于打印或复印。激光打印机或复印机的墨粉经过瞬间高温加热印在衬纸上，因衬纸比较光滑，在高温瞬间墨粉很不牢固，稍有外力就容易脱落，但几秒之后衬纸冷却了，磨粉就牢固多了。因此要求激光打印机或复印机出纸口尽量保持清洁。对于激光打印，最好先把出纸口清扫一下再打印。另外，敷铜板的厚度最好不要小于1mm，若太薄，则通过过塑机加热时会发生弯曲变形。转印后的敷铜板一定要自然冷却，不要用风冷促其降温。

3.3.5　实例4：利用热转印机制作印制电路板

热转印法就是使用激光打印机，将设计好的PCB图打印到热转印纸上，再将热转印纸加热到适当的温度，图形就会转印到敷铜板上，通过腐蚀液腐蚀后，就可将设计好的PCB图留在敷铜板上面，从而得到PCB图。

准备材料：激光打印机一台，TPE-ZYJ热转印机一台，剪板机一台，热转印纸一张，150W左右台钻一台，敷铜板一块，钻花数颗，砂纸一张，工业酒精、松香水、腐蚀剂若干。

（1）将实例2绘制好的PCB图打印到热转印纸上（见图3.113）

为了提高成功率，可以先用普通的激光打印机在普通白纸上打印查看效果，检查无误后，再用激光打印机将图形打印在热转印纸的光滑面上。由于是将图形先打印在热转印纸上后再将热转印纸有图面贴在敷铜板的铜面上，将图形转印到敷铜板上，所以在打印时要注意敷铜板的正反面。转印图形时，图形会发生水平180°翻转，因此应特别注意。

（2）裁剪敷铜板

将敷铜板根据实际图形大小裁剪，裁剪后如图3.114所示。

（3）敷铜板预处理

将裁剪好的敷铜板边缘的毛刺用砂纸或砂轮打磨光滑，最好是倒一点边。配制适量稀腐蚀液或用上次腐蚀过后剩下的废液，将敷铜板的铜面向上放入，用铜丝抛光轮或铜丝刷去除铜箔表面的氧化物和油污。与此同时，由于药水的作用会形成新的均匀的薄氧化层，因此在显微镜下可以看到有很多细密的小孔，可加强油墨的附着性。取出敷铜板，用水清洗后，用干净柔软的布擦干。

（4）敷铜板预热

将打印好的热转印纸墨面对着打磨干净的敷铜板铜面放置，打印好的热转印纸在需要钻孔的地方要有小孔，可在腐蚀后形成小坑，便于钻孔时定位。要剪掉多余的热转印纸，在准备推入热转印机的边上贴上透明胶布，避免因运转中的错位造成制作过程失败。放入热转印机转印前要预热（将热转印机的温度控制旋钮调到180℃左右比较合适，可根据熟练程度适当调整），预热敷铜板对于制作成功同样非常关键，敷铜板没有预热时，吸附油墨的能力很差。最好的预热方法是把敷铜板置于热转印机的铁皮隔热罩上面，如图3.115所示。

（5）加热转印

将敷铜板和热转印纸一同放到热转印机中转印，如图3.116所示。一般在热转印机里过3～5遍即可，根据热转印机的温度自行取舍。应当注意的是，在热转印纸未与铜箔充分结合时最好单方向过，即每次都以边上贴有透明胶布的那一边推入热转印机，以免错位。

（6）完成转印

待冷却后，将热转印纸从敷铜板上揭下，此时图形已经转印到敷铜板上了。

（7）腐蚀

将转印好图形的敷铜板放到腐蚀液里腐蚀，如图3.117所示。将适量三氯化铁腐蚀液（能淹没敷铜板即可）倒入塑料盒，将转印成功后的敷铜板铜皮向上，不断均匀摇动，边摇边观察，直到腐蚀完成。能否快速腐蚀成功，关键在于不断摇动。

腐蚀液的配置方法：

①腐蚀液用三氯化铁腐蚀液，可按质量配比，一般用35%的三氯化铁加65%的水配制，温度以40～50℃为宜。三氯化铁的浓度并不是很严格的，浓度大的溶液腐蚀速度快，浓度小的腐蚀速度要慢一点，通常10～15min即可腐蚀好。可通过增加喷射、压缩空气进入腐蚀液、搅拌等方式提高腐蚀速度。

②对于少量敷铜板的腐蚀，可以把浓度为31%的过氧化氢（工业用）与浓度为37%的盐酸（工业用）及水按1∶3∶4的比例配制成腐蚀液。先把4份水倒入盘中，然后倒入3份盐酸，用玻璃棒搅拌，再缓缓加入1份过氧化氢，配成腐蚀液。

③还可以用氯酸钾1g、浓度为15%的盐酸40mL配制成腐蚀液。

注意：配置腐蚀液时最好采用专用（耐腐蚀）容器，并对溶液进行过滤，同时一定要注意安全，防止三氯化铁腐蚀液或盐酸等溅到皮肤和衣物上，如不小心溅到手上，则应立即用大量清水冲洗。

（8）清洗敷铜板并钻孔

取出腐蚀完成的敷铜板，将上面的墨粉用钢丝球或湿的细砂纸去掉后用水洗干净，晾开后打磨边缘，最后是钻孔，钻孔时一般视元器件引脚的粗细选用0.7～1.4mm的钻头。

（9）后续处理

将顶层和顶层丝印层打印（需要镜像）到热转印纸上，做好对位之后，按同样的方法转印到敷铜板正面，即得到一张完美的双面板，分别如图3.118和图3.119所示。

热转印导线宽度为0.1～1mm（3.937～39.370mil），最细能达到0.1mm。图3.120为热转印效果图。