制作印制电路板（PCB）的方法

2.4 印制电路板的制作

2.4.1 敷铜板的选用

敷铜箔层压板的标准厚度有1.0mm、1.5mm、2.0mm三种，一般常优先选用1.5mm和2.0mm厚的层压板。在实际应用中不同的用途和不同的工作频率选用不同的基质材料板。根据电路设计的需要选用单层、双层或多层敷铜板。
2.4.2 印制电路的制作方法

制作单面印制电路板，根据电路的需要选用合适的敷铜板材料，对于一般条件要求不高的民用产品，如收音机、电视机、电子仪器、仪表等，选用酚醛纸基敷铜板制作，也可选用环氧纸基或环氧玻璃布敷铜箔板的。

对于印制电路板图形比较简单的单层印制电路板，一般采用丝网印制正相图形（称之为丝网漏印法），然后蚀刻出印制电路板。也可采用光化学图像转移的方法制作印制电路板。对于一般要求不高或制作少量电路板，可以采用丝网漏印法制作印制电路板。业余条件下，也常用丝网漏印的方法制作印制电路板。对于要求较高的电路板，一般都采用光化学转移法制作印制电路板。在实验室中，现在常采用热转印方法制作印刷电路板。下面分别介绍这几种制作印制电路的方法和步骤。
1. 光化学转移法制作印制电路

光化学转移法和丝网漏印法制作印制电路，都需要首先设计好印制电路的黑白图，由黑白图制作照相底片，再经不同的工艺过程将电路制作到敷铜板上。两种方法制作印制电路的流程如图2-1所示。
⑴ 设计绘制印制电路图（黑白图）
第一步，元件布局
根据电路特点和电路板的大小，对电路元件在印制电路板上的分布位置进行布局安排。
元件布局的主要注意事项是，
安排元件在紧凑、整齐、美观的前提下，注意元件之间的绝缘性能和散热性能保持适当距离。各级之间要尽量靠近，缩短距离。发热元件要安排在有利于散热的位置。电磁幅射较强的元件和对电磁感应比较敏感的元件之间，在安装位置上要注意避免它们之间互相影响。集成电路、晶体三极管要与其它元件保持一定的间隔，有利于散热。元件之间不应出现重迭、跨接现象。重而大的元件可以不安装在电路板上。由于印制板大小所限无法安全部电路元件，或者由于不同功能的电路，出于屏蔽或调试、检验和维修等方面的原因，可以将印制电路板设计几块。
第二步，印制电路布线与黑白图的画法

印制电路布线设计主要注意事项是：铜皮线路的宽度由传输信号的强弱，流过电路电流的大小等因素决定，对于一般电路宽度不小于0.5mm，电源线、地线可在1.5-2.５mm，印制板周边地线电路可更宽一些，焊盘的外径不小于２mm。电路与电路之间的距离一般不小于0.5mm。公共地线布置在电路板的最边缘处，边缘电路与印制板边缘之间应留有适当距离，便于安装和进行机械加工。电路要注意避免过长的绕线或平行走线，以减小分布电容的影响。高频电路要特别注意电路的屏蔽，可以将地线设计得较大，每一级电路的地线可以自成回路。输入和输出线要远离，不可靠近或并行。对于数字信号电路，连线多、信号电流小，线宽可设计得更小些。对于大面积铜箔最好是镂空成栅状。对于个别不能绕过时，由于印制电路不交叉，可以采用外接线（也叫跳线或跨接线）的方法进行连接。
黑白图绘制方法：
① 手工绘制
首先设计绘制印制电路布线草图。

然后选用普通坐标纸、绘图纸或专用的印有坐标网的照相底图纸，绘制印制电路黑白稿。黑白底稿的大小最好是实际印制电路的２倍或３倍，即按比例放大绘制。以便拍片缩小后可减少线条边缘毛刺。

图2-1 印制电路版制作工艺流程图
绘制印制电路图黑白稿时，用硬度较高的铅笔将电路图绘制在坐标图纸上。再用绘图工具（常用的工具有圆规、小圈圆规、鸭嘴笔）描墨线。墨水常用不反光的磨墨。最后进行填黑和修补工作，使线路光滑，边沿无毛刺。
黑白印制电路图绘好后送印制厂或有制版用复照仪的厂家拍成玻璃底片（湿片）或软片（干片）。
若是试样或只要几块线路板的话，可用绘图钢笔、碳素墨水在用水砂纸打毛的涤纶薄膜上直接画底片。
② 计算机绘制
现在可专用的计算机辅助设计软件（如Ｐrotel）进行印制电路设计，用激光打印机或喷墨打印机打出黑白图纸,，然后制片。
③ 胶带贴图
现在还常用一种制作成了不同规格不同形状的黑色不干胶带，专门用于贴图的方法制作软片。可用这种不干胶带贴出印制电路黑白图。
⑵ 敷铜板表面清洁

根据设计的图纸大小，将大张敷铜板下成所需要面积大小的小块（下料）。下料后，由于原敷铜板表面存在不洁净、浸有油污和氧化层，在将电路复制到敷铜板上之前，要对敷铜板进行表面清洗。方法是：将敷铜板放入5％盐酸或3％硫酸的酸洗液中几十秒种，见板面呈红色，就可取出，用铜丝抛光轮或铜丝刷去除铜箔表面氧化物和油污。
若用骨胶固膜法，则将表面清洗后的铜板浸入3％重铬酸溶液中备用（浸液目的为防板面氧化）。
若用喷漆作保护层，则只需将表面用布抛光轮抛光。
⑶ 光化学法印制电路

敷铜板清洗干净后，再把制作在胶片上的电路印制到铜板上，常用的方法是光化学转移法。在敷铜板的铜面上敷一层感光膜，然后进行曝光处理，清洗掉末感光部份，最后用化学药液腐蚀出电路来。具体步骤如下：
①上感光胶离心烘干。将配制好的感光胶液涂敷在铜面上，烘干形成感光膜。
感光材料配方：骨胶 250～300g
重铬酸铵 25～30g
水 1000ml
配制方法：
将骨胶先浸泡（12小时以上），水浴加热1～2h使骨胶溶化，再用150目尼龙丝绢或多层纱布过滤。
将骨胶液过滤后稍冷，倒入溶解后的重铬酸铵，混合均匀。使用时维持40～60℃。
然后上胶离心烘干，以不粘手为止。
感光机理：在胶体中，重铬酸铵在紫外线作用下分解出三氧化二铬，与蛋白质（骨胶）分子发生反应，生成铬蛋白盐，它在水中很难溶解，这就是蛋白质的感光固化现象。
②曝光（晒板）。一般用1000w碘钨灯感光几十秒到几分种。
③显影。将曝光过的板子放入40～60℃的温水中洗去未曝光的胶层。为了使曝光后的板上电路清晰可见，可用甲基紫或青靛溶液染色。
④修板。对曝光后的电路上有缺陷的地方进行修补。方法是用毛笔醮少许香蕉水稀释后稠度合适的硝基喷漆进行修补。对于线路上多余部分可用小刀铲除。
⑷ 腐蚀电路
腐蚀电路用三氯化铁加水按一定比例（约
3：5）的比例混合配制成溶液，温度一般以40～50℃为宜。为了提高蚀刻速度，可增加喷射、压缩空气进入蚀刻液等搅拌方式。电路腐蚀完毕后，立即将敷铜板从腐蚀液中取出，用水冲洗干净。
对于少量的电路进行腐蚀，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）和水按l：3：4比例配制成腐蚀液。先把4分水倒入盘中，然后倒人3分盐酸，用玻璃棒搅拌再缓缓地加入1分过氧化氢，配成蚀刻液，对做好的电路板进行腐蚀。

注意：配置溶液时请在专用（耐腐蚀）容器内配置，并对溶液进行过滤，同时一定要注意安全，防止三氯化铁的溶液或盐酸等溅射到皮肤和衣物上。并准备一块抹布，随时擦掉溅射出的三氯化铁溶液，以免造成污染。　　
⑸ 去除保护层
蚀刻完成后，将板子打好孔，浸入5％～20％的烧碱溶液，并加热，待保护层较易脱落时取出板子，用铜丝刷带水刷洗去掉腐蚀后在电路上留下的保护层。
⑹ 上阻焊剂

阻焊剂是一种耐高温的涂料。上阻焊剂的目的是把不需要焊接的线路和部位涂上阻焊剂保护起来，使焊接仅在需要焊接的焊点上进行。对于用浸焊和波峰焊进行焊接的电路板都要上阻焊剂。
阻焊剂按阻焊膜的形成方法，阻焊剂可分为热固化型、紫外线固化型和电子漫射固化型等。
热固化型阻焊剂的优点是价格便宜，粘接强度高。热固化型阻焊剂的材料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂和醇酸树脂等。可以一种单独使用也可几种混合使用。方法是将材料制成液体印料，然后用丝网漏印的方法将阻焊剂印制到板上，再加热固化形成阻焊膜。但需要在130—150℃的温度下经数小时烘烤进行固化，因此生产周期长、效率较低、耗电量大，不适应自动化生产。正逐步被光固化剂所代替。
⑺ 预涂助焊剂
在印制电路上需要进行焊接的焊点位置，预涂上助焊剂。使得焊接时焊点更容易上锡，使焊接可靠性、焊接质量提高。
助焊剂种类较多，可以自行配制，如用：
60%无水乙醇＋10%正丁醇＋20%特级松香＋6%三乙醇胺＋4%盐酸二乙胺，组成盐酯二乙胺助焊剂。
少量印制板的制作，可在市场上购买现成的助焊剂。将板子预热后喷涂助焊剂，60℃烘烤，待不粘手时再喷涂第二次，仍然烘干。这样可提高可焊性和光洁度。
2. 丝网漏印法

从图2-1可以看出，丝网漏印法只是在制作黑白片后，由黑白片制成丝网。在丝网上制作要印制的电路，就象油印在蜡纸上刻上要印制的字一样。制好丝网版后，用类似于油印的方法，将要在敷铜板上保留的铜薄，用抗蚀印料将电路印到表面清洗干净的敷铜板上，烘干后进行腐蚀等步骤。这里主要介绍一下丝网版的制作。
丝网的制作方法较多，可以自制感光胶膜，如象用胶加上重铬酸水溶液配制成重铬酸感光胶，也可用乳胶加重氮粉（100：1）配制成重氮感光胶。也可购买已经制好了的感光膜，将感光膜直接贴在丝网上，制出丝网印版。下面介绍用感光膜制作丝网版的方法。
丝网版的制作方法：
⑴ 丝网的选用

一般可选用180—300目的尼龙丝网（也可用金属丝网）。然后，用人工或机械的方法绷好丝网，并用稀释了的碱液或洗净剂等方法清除丝网上的油污，最后用水漂洗干净，晾干后用于上感光膜。
⑵ 准备感光膜
根据黑白底片的尺寸，适当放大一点裁剪出所需要大小的感光膜，并用绸布轻轻擦去感光膜上的滑石粉。
⑶ 贴感光膜

将重铬酸与水按4%（重量比）左右比例配成重铬酸铵水溶液，在丝网上均匀涂上一层重铬酸铵溶液，然后将丝网感光膜贴在丝网上（注意不要将有聚脂膜面贴在丝网上），并再在丝网背面刷一次重铬酸铵液，最后再用硬橡皮或有机玻璃刮刀先刮聚脂膜面以赶净气泡，再把背面多余溶液刮净。这样，感光膜就贴好了。
⑷ 烘干
用干燥箱在45℃左右烘烤10—15分钟，烘干取出后剥掉聚脂膜，再放回烘烤1—2分钟即可。
⑸ 曝光
将照相底片在丝网膜感光面上平整紧贴摆好，用1000Ｗ高压汞灯，灯距照底片30cm左右，照射3—4分钟，进行紫外线感光。也可用强太阳光曝晒。
⑹ 显影
将曝光后的丝网放到40℃左右的温水中，轻轻摆动1—2分钟，待图形大部分显出来后，再用冷水轻轻冲洗，直到图形全部显出来为止。
⑺ 晾干
显影后将丝网放在通风地方，自然晾干，或者用低温烘干。
⑻ 修整丝网版
在不需要漏印的地方，用封网浆进行修补，修补好后，用封网浆进行封网。
以上为整个丝网版的制作过程。

若用自制感光胶制作丝网版，首先清洁丝网，然后将配制好的感光胶倒在丝网的一端，再用有机玻璃刮刀或硬橡胶皮刮刀（刮刀边缘必须平直无缺口）均匀地将胶液刮在丝网上。为了保证胶膜有一定的厚度，可在丝网上连涂3—5遍。

制作好的丝网，就可以进行印制电路板的制作。印料可用丝网筛过的滑石粉与一定颜色的漆混合，调成浓度合适的印料，然后用刮刀在丝网上将电路刮印到清洁干净的敷铜板上。
丝网版不用了或图形损坏，可以去掉网膜，回收丝网供再次制版用。
3.热转印制作法
现在实验室科研或小量生产制作印刷电路板，可用热转印法。电路板制作方法简单，速度快。
⑴ 绘制印刷电路图
用Protel,orcad以及其它制图软件, 甚至可以用windows的“画图”或word制作好印制电路板图形。
⑵ 用激光打印机将电路打印在热转印纸上

利用计算机制作好电路板图形，先用普通纸打印出来，检查无误后，再用激光打印机将图形打印在转印纸的光滑面上。由于是将电路先打印在转印纸上，然后再将转印纸有图面贴在敷铜板的铜面上，将电路转印到敷铜板上，所以在打印时要注意电路的正反面。另外转印纸刚打印出来时，碳粉尚未冷却固定，请从打印机上取出转印纸，不要让图形面碰擦打印机的任何部位，也不要立即用手触摸图形的任何部位的碳粉，以免电路图受到损伤。请勿折叠转印纸，以免引起断线路。
⑶ 转印制板
将打印在热转印纸上的电路图转达印到敷铜板上。
①将敷铜板表面清洁干净，去掉油渍、污渍和毛边。注意:这是保证制版质量的重要一环。

②在敷铜板上固定好转印纸。一般将转印纸超出敷铜板的其中一边紧贴敷铜板折向背面，固定好。如果做双面板，要一面一面的转印，在电路图上要制作对位孔，在固定转印纸时要进行严格的对位，同时还要注意不要弄脏另一面电路板或损伤另一面电路。

③对转印机进行设置。转印机对不同的厂家有不同型号，一般都需要对温度、转印速度等进行设置。接通电源后，此时系统对及其内部进行自检。电机和加热器将同时进入工作状态。几秒钟后，将显示加热辊即时温度。不同型号转印机略有不同操作步骤方法，一般在转印前进行加热温度的设定，同时按下温度设定键，按▲或