自制PCB经验

-9983 · 2016-9-9 16:58

本帖不是教你如何制作电路板的。具体怎么操作，你买东西的商家会负责任的告诉你，我在这只是整个流程需要的东西我自己的一些体会，还有就是显摆一下我的工具。本帖所用全部材料设备均从某宝采购，不要问哪家采购的，也不是一家能采购全的，我这不是广告贴，第二部分有广告的嫌疑，你可以不看我可以删掉。
本帖所用图片都有说明，有的是自己第一次实验时拍的；有的是网上截图。
本帖是想到什么写什么，有什么失误的地方，请各位多多指教。这年头做成品板也便宜，自己做板子的原材料工具算下来也不少钱，要是拿着些钱做成品板也能做很多。自己做板子最大的好处是方便，实验性的东西，刚开始有很多不确定的因素，有大的改动板子直接扔掉重来，还有就是时间，我自己做差不多一个晚上就能弄好，做成品板一般要3天以上。如果有大的改动……各种工具属于一次性投资，单算板子用的原材料价格很便宜，相比较还是自己做板子划算，前提是你是电子爱好者有DIY精神。本文也不对这个做讨论。
第一部分制作工艺
本文介绍自制线路板工艺，个人分为：热转印工艺感光工艺。其中感光工艺分为：成品感光板自制感光板。自制感光板就是用感光油（膜）自制感光板。
一热转印工艺
最早做电路板，是用激光打印机把电路图，打印到热转印纸上。然后用热转印工具（过塑机电熨斗）把电路图转印到覆铜板上。

二：感光工艺
1：底片打印

2：感光膜（油）
感光油就像浓度很厚的油漆。需要用防白水稀释才能用，稀释的浓度要掌握好，并且要把油调顺滑些。把稀释后的感光油涂抹到敷铜板上，涂抹的时候要摸平，涂抹的刷子，最好用画画用的扁头刷子，用前跟用完要清洗，确保刷子上不要有杂物灰尘，因为这些东西，进入到感光油里会形成颗粒，造成表面不平整。能保证菲林纸平贴在感光油上。感光油在敷铜板过厚，在下一步暴光时，光线不能穿透感光油，造成走线相连，如果太薄，显影时容易脱落。
把刷好的敷铜板放在阴暗地方晾干即可(不能见阳光)。

感光膜实际是感光油很均匀的涂在塑料膜上，感光膜的形状跟家里用的保鲜膜差不多，只是比保鲜膜厚很多，感光膜分为3层，上下是塑料薄膜，中间是药膜（即感光油）。

（贴好膜的PCB）
不管是膜还是油，都有保质期的（买的时候问问商家），我第一次用，是从朋友那里搞了一些，属于实验一下看看效果，刚开始是一团糟，慢慢的也就上手了。自己就从网上买了一些，有使用过的经验，买的时候没怎么咨询商家，买回来后公司的项目搞的也没心情做，再加上没有要做的板子，这事就放下了。过了很长一段时间，再次使用发现膜怎么也贴不上去，或者显影的时候，成片成片的掉下来。最后问朋友，才知道是失效的问题。所以，购买的时候按使用的量买，不要多买。
3：曝光
曝光这步是工艺里最难的，关键是时间不好掌握，
将底片放到做好的感光板上，为了底片能充分的压在板子上，这里需要用透明的板子压住（玻璃或透明的有机板），用紫外线灯进行照射，注意紫外线灯光对人体有害，注意防护。曝光的时间不要太长，用感光油跟感光膜曝光时间有区别，感光油的时间大于感光膜，由于刷油厚度的原因，感光油暴完光后，可能看不到线路。用感光膜的PCB能看到线路已经印在上边了。
如果打印的底片有毛糙，在曝光时可以摆动紫外线灯。
时间：几秒到十几秒钟，时间长了就是过度曝光，短了就是曝光不足。而且是一次性的，没有太多修补的余地。
过度曝光：感光膜(油)失效，显影时无法去除感光膜(油)
暴光不足：显影很慢，长时间的浸泡有些细小的部分会被水浸泡下来。
4：显影
显影液的浓度不要太高，按照比例勾兑显影液，如果显影液较少，就会显影到中途后就变得很慢或者停止显影，造成感光膜不能溶解，时间拖得太长了感光膜（油）就会水浸泡下来，造成制作失败。这时的补救方法就是立即用新药水继续显影。
最好不要让擦干的板子二次显影，把板子显影完后，发现还有地方没显出来，这时候不要把板子，再次放到显影液里，用**蘸着显影液，擦拭需要显影的地方。
如果曝光操作的好，那显影这里很轻松。

到这里步骤完成一大半了，如果显影后的板子不理想，那就要重新从头来过。用脱模剂勾兑成脱模液，将问题板子放进去浸泡一会，（大约5分钟）然后用牙刷或塑料镊子夹着**，擦除板子上感光油（膜）。不要长时间让板子浸泡在脱模液里，那样板子表面会发黑，还要用细砂纸打磨。
5：腐刻
这里没什么可说的，可以买成品的腐刻箱，带着加热跟吹气泡功能加速腐刻。也可以自己搞一个，卖鱼缸的那里就可以买到加热棒跟气泡机，加热棒很实用。以前腐刻剂用三氯化铁，自己能买到。现在用网上的这种，效果都一样主要没有异味。

这是腐刻后的板子（已经脱模了）。第一次到这步，整体效果不好，1：原因是第一次使用网上购买的腐刻液，没经验。2：前面贴膜曝光有缺点。这里只是做个实验
6 ：脱模
正常步骤是腐刻完了就是脱模，把线路板表面保护铜皮的感光油（膜）去除掉。因为第一次做，从腐刻往后都很顺利，老是在显影那里卡住，所以脱模注意事项在上边说了。
7 ：上保护层

这是刷上绿油的效果，第一次刷绿油，刷偏了。这些绿油是感光的，不是刷的，具体操作也有说明（问问店家），这里只是只是抱着好奇的心态。这块板没弄好的主要是1：没经验，没控制好曝光时间，这是正面还有点样子，反面根本就没法看。2：贴的塑料膜是感光膜的保护膜，太薄了不易刮油，弄的绿油弄的不均匀。本文开始时，说的报废的菲林纸，可以用在这里。
再说一块实验板，实验好了就批量做成品，哪有功夫刷油啊！我发这个图，就是想说明一下，个人操作的当，表面完全可以做出跟成品板一样，这是我个人看法。当然上绿油的主要目的不是好看，而是为镀锡做准备。
把焊盘图打印到菲林纸上；均匀的把绿油涂抹到腐刻后的板子上；贴上透明的塑料膜（这时候如果有不均匀的地方，用卡片刮平）；然后把打印焊盘的菲林纸贴到塑料膜上（注意定位）；用紫外线灯进行曝光（时间问商家，我是1分钟左右）；焊盘图就是一个个圆圈，其他地方都是空白的，被紫外线照射的绿油会固定在线路板上，而焊盘由于被遮挡，仍然是粘固状，这时用**蘸酒精，可以擦除掉焊盘上的绿油。
8：镀锡
这步简单，找个塑料盆倒上镀锡药水，把板子直接放进去就行，镀锡的全过程能看到，看见完事后，就拿出来。
镀锡是化学药水镀锡，如果你的板子表面没有绿油，那整个板子裸露的铜皮都会被镀上锡；如果你按照上面那步，只会焊盘镀锡。
步骤到此结束

上图是网上购买的化学药剂，上边板子的图片基本是第一次实验时报废的，拍个图做个教训。
一下物品可以在实体店购买到：
酒精 **（医用**）塑料镊子医用手套（不要用塑料材质一次性的，易破）：药店，最好再买个量杯。
防白水：跟丝印有关的商店；化工店
三氯化铁：化工店
砂纸  ：五金店，砂纸用作打磨敷铜板表面用，单位是“目”数字越大，说明砂纸越细，我用的砂纸是2000目。

各种工艺的优缺点
热转印：
工艺步骤简单，就是打印转印，转印失败就再次打印转印，几乎不用原材料；
缺点是细小的走线不太好控制；还必须用激光打印机。
影响效果的原因：激光打印机的性能碳粉质量  转印的温度滚轮的压力，这里说这么多，实际上多操作几次就能掌握。
所需主要材料工具：激光打印机  热转印纸热转印机
感光油：
感光油在敷铜板上的附着力强；不需要其它设备辅助；适合面积大  多块电路板制作；工艺步骤相对多；需要考虑用量。
感光油比感光膜便宜些，但是感光油用量不好控制，会有余量浪费。个人感觉两种材料价格差不多。
所需主要材料工具：打印机  硫酸纸或菲林纸感光油  稀释剂（防白水）  刷子
感光膜：
用量可控；表面平整曝完光后，就能看到线路；对人体周边环境无损害；
感光膜与敷铜板的接触，是用温度加上压力，所以附着力不如感光油；贴膜跟撕膜需要一定的技巧；用感光膜还要有过塑机。
所需主要材料工具：打印机  硫酸纸或菲林纸感光膜  热转印机
这三种工艺就像叠加的三角，一种工艺的优点弥补另一种工业的缺点。在这里只是细分之后的对比，对于想自己做电路板的人来说，主要考虑电路板的走线精度，某宝上的商家宣传也是说，能达到多细的走线，实际上这三种方法都能达到，主要是多动手多思考。
要做电路板首先考虑你有什么工具，热转印主要是工具方面投入大些，原材料几乎不花钱；成品感光板  感光油：主要是原材料贵，工具只需一台普通打印机；用感光膜你还有有热转印机。
比如：你有一台喷墨（或激光）打印机，你就可以用感光油做，或者用成品感光板；你不光有打印机还有热转印机，你就可以在感光油跟感光膜之间选择；你要是有热转印机，还有激光打印机或者能用激光打印机打印，那这三种工艺都可以用。
以上就是网上搜到的资料某网上各位商家的指导加我的经验，到这里就结束了，网上的资料说下一步打孔  焊接……等等，被省略的步骤，在实际中却不能省略。自制电路板最大的难点，个人感觉是打孔，上边所说的东西，多操作几次摸索出自己的经验，基本没什么问题，无非就是浪费些东西。下边主要说一下我的工具
第二部分工具
1：热转印设备
最早是用过塑机（或者叫塑封机）改装的，改装的目的是，PCB这样的厚板能通过两根胶棍，这机器是给纸张贴上塑料膜的，就是小饭店里单页菜单那样。改装很简单，就是调高固定两根胶棍的螺丝，让两根胶棍之间的间隙大一些。再有就是过塑机的速度很快，机械结构没法改，同样尺寸的慢速电机也不知道上那买（那时候没有某宝），只能转印时多走几遍。
最早那台已经被自己搞坏了，主要是自己不小心造成的。开始的时候没有腐蚀设备，就是一个大塑料盆，用三氯化铁做腐刻剂，为了加速腐刻，就把塑料盆放在过塑机上，用过塑机给塑料盆加热，效果很明显。那个塑料盆是很便宜的那种，加上又是冬天，不知道什么时候，塑料盆上出现一条裂缝，有些腐刻液漏出来，通过过塑机上的散热孔，流到内部里。结果……
这是第二台，不用改装专用的，电机转速比市面上的过塑机要慢

2：钻孔
网上有卖用显微镜改制的打孔机，朋友买了一台我用过，开启开关电机一直旋转，旋钮调节上下，钻小于1mm的孔容易断钻头，原因1：可能是刚用不习惯的原因，旋钮用力控制不好；原因2：我感觉钻夹有些晃动。再一个就是不能钻大板子，我一般做实验性质的板子，预留一部分空间做成面包板那样，预留的不是孔，而是小方片（就是贴片引脚），便于后加元件，这样板子都做得挺大的，这是个人习惯的问题。

（朋友的没有拍照，这是网上盗图）
虽然有些问题，但是最起码比用手打的强多了，自己也准备买一台，那段时间经常出差，当我再次准备买入的时候，朋友又搞了一台这样的

（这是商家，有水印，截图）

（这是我自己，属于第一代吧！没有指示灯）
外观没有那一台漂亮，甚至说外观粗糙也行，最高速运行的声音很大，钻孔不需要高速，大约中低速就能钻孔。试用了几下，发现效果不错，活动部分用的是导轨的，重复定位很精准，钻头装到钻夹上，钻头末端肉眼看不到晃动。经过几次的实际应用，感觉这小台钻很实用，钻0.5很轻松，钻0.3的用PCB专用钻头没断过，用普通钻头有断过，估计是钻头装夹的不好。上下动作靠手动，用弹簧复位。拉下来检测到铝片电钻自己转，松手后弹簧拉会顶端，自己停转。这两种打孔机各有优点，
显微镜的小巧外观精致；相对于铝材的价格便宜；上下运动采用金属直接接触定位，精度不是很好；
铝材结构的钻孔精度高；钻孔有效面积大；操作很方便；价格比显微镜的贵；外观整体做工没有显微镜的好；

总结
我说的杂乱你或许觉得麻烦，实际上过程很简单，自己从头做几遍基本上就能成功，我刚开始的时候，看到网上有牛人一次成功，自己是经过波折几次才成功的。关于自制板的优点**开始就说了，缺点如下：
1：单层好做双层复杂两层以上那是扯淡；
2：外观不好看；
3：过孔焊盘不能金属化，这一点是硬伤，造成双面板本身上下不能连接，全靠元件引脚（焊盘）铜线（过孔），这个需要有一定的手工焊接水平，再有就是元件的固定性很差。网上有化学方式金属化孔的，有兴趣的可以看看，我个人意见没必要，我从万能板起步，到现在做出自制板，已经能满足我的实验要求，没必要搞的那么麻烦。
至于稳定性……那就是项目了，那样做成品板废个十块八块的都不在乎。
现在你是不是也想动手做电路板了。下边是我个人的观点，看完了然后你再决定。
你是一时冲动还是实际需要。自制板原材料的成本低，辅助工具成本高。这里说原材料成本低，是做板子次数平均下来的。你要是一年做不了几块板子，那你还是直接做成品板，50×50的板子10块，价格不会超过60元。以2次的改动率算60×2=120元。
如果自制板，以感光油工艺为例，你要买敷铜板感光油化学原料菲林纸各种辅助工具等，这些东西你用不了几次，有的就浪费了有的闲置，整体比较不划算。
如果你喜欢折腾愿意研究，那自己做电路板很适合你。如果你有实验空间（储藏室车库独立的工作间）也有自己的小金库，我也建议你把这些辅助工具都买上，不要用电熨斗代替热转印，也别自己改装，就是直接买个PCB热转印机；腐刻也不要用脸盆（我惨痛的教训），到超市买个好点的塑料储物箱，立式的能让线路板竖着腐刻，再配上加热棒气泡机，效果那是极好极好的，或者直接买个成品的腐刻箱；手持式的角磨机，切割电路板用，或者网上买个小型的切割机；钻孔也别用手持式的，我上边说的那两个都行，钻头用PCB专用钻头，机器钻孔也不断钻头令，用PCB专用钻头的好处是，在钻双面板时，另一面孔的周围不会有毛糙。
到这里本帖算是真正结束了，本帖最大的动力，就是这两台打孔的机器，这些年自己做过很多线路板，即使没有感光油，也可以用热转印，遇到的难题恐怕就算是批量打孔了。为了避开打孔就要用贴片，本来就是实验的东西，用贴片焊在上边更换很麻烦。而且有些插口还就要用直插。自己也做过也买过打孔的工具，大都是手持的（朋友倒是买过台钻，操作性钻孔精度都不是很好），断钻头那是常事，搞的自己都没心情往下做，关键是这也不是技术难点，纯粹是重复动作，不是多练练就能掌握的，毕竟不是手工艺人，精力也不能放这上边，我对DIY理解，用双手制作出自己想做的东西，享受制作过程的快乐，打孔对于我来说，就是一种折磨。看着机器上的钻头，在板子上钻出一个个小孔，心情很舒畅这也算是一种乐趣。