怎样手工制作PCB电路板?

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-06-30
PCB板的制作流程

制作PCB电路板流程步骤。

PCB板制作流程
首先:PCB(印刷电路板)的原料是什么呢?大家知道有种东西叫"玻璃纤维"吧,这种材料我们在日常生活中出处可见,比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维,玻璃纤维很容易和树脂相结合,我们把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中,硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的PCB 基板了--如果把PCB板折断,边缘是发白分层,足以证明材质为树脂玻纤。
然后呢?光是绝缘板我们可不能传递电信号,于是需要在表面覆铜。所以我们把PCB板也称之为覆铜基板。在工厂里,常见覆铜基板的代号是FR-4,这个在各家板卡厂商里面一般没有区别,所以我们可以认为大家都处于同一起跑线上,当然,如果是高频板卡,最好用成本较高的覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。覆铜工艺很简单,一般可以用压延与电解的办法制造,所谓压延就是将高纯度(>99.98%)的铜用碾压法贴在PCB基板上--因为环氧树脂与铜箔有极好的粘合性,铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在260℃的熔锡中浸焊而无起泡。这个过程颇像擀饺子皮,不过饺子皮可是很薄很薄的喔,最薄可以小于 1mil(工业单位:密耳,即千分之一英寸,相当于0.0254mm)呢!如果饺子皮这么薄的话,下锅肯定漏馅!所谓电解铜个在初中化学已经学过, CuSo4电解液能不断制造一层层的"铜箔",这个更容易控制厚度,时间越长铜箔越厚!通常厂里对铜箔的厚度有很严格的要求,一般在0.3mil和 3mil之间,有专用的铜箔厚度测试仪检验其品质。像古老的收音机和业余爱好者用的PCB上覆铜特别厚,比起电脑板卡工厂里品质差了很远。
为什么要让铜箔这么薄呢?主要是基于两个理由:一个是均匀的铜箔可以有非常均匀的电阻温度系数,介电常数低,这样能让信号传输损失更小,这和电容要求不同,电容要求介电常数高,这样才能在有限体积下容纳更高的容量,电容为什么比铝电容个头要小,归根结底是介电常数高啊!其次,薄铜箔通过大电流情况下温升较小,这对于散热和元件寿命都是有很大好处的,数字集成电路中铜线宽度最好小于0.3cm也是这个道理。制作精良的PCB成品板非常均匀,光泽柔和(因为表面刷上阻焊剂),这个用肉眼能看出来,不过老实说光看覆铜基板能看出好坏的人还真不多,除非你是厂里经验丰富的品检。有朋友问了,对于一块全身包裹了铜箔的PCB基板,我们如何才能在上面安放元件,实现元件--元件间的信号导通而非整块板的导通呢?那我要问一句了,你有没有看到一块主板表面都是铜的--回答当然是:没有!!板上都是弯弯绕绕的铜线,电信号就是通过铜线来传递的,那么答案很简单,把铜箔蚀掉不用的部分,留下铜线部分不就OK了?
好,那么这一步是如何完成的呢?好的,我们需要涉及一个概念:那就是"线路底片"或者称之为"线路菲林",我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片,然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上,干膜分两种,光聚合型和光分解型,光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化,从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。好,这里我们就用光聚合型感光干膜先盖在基板上,上面再盖一层线路胶片让其曝光,曝光的地方呈黑色不透光,反之则是透明的(线路部分)。光线通过胶片照射到感光干膜上--结果怎么样了?凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化,紧紧包裹住基板表面的铜箔,就像把线路图印在基板上一样,接下来我们经过显影步骤(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜),让不需要干膜保护的铜箔露出来,这称作脱膜(Stripping)工序。
接下来我们再使用蚀铜液(腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻,没有干膜保护的铜全军覆没,硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。这整个过程有个叫法叫"影像转移",它在PCB制造过程中占非常重要的地位。接下来自然是制作多层板啦!按照上述步骤制作只是单面板,即使两面加工也是双面板而已,但是我们常常可以发现自己手中的板卡是四层板或者六层板(甚至有8 层板),这究竟是怎么制造出来的呢? 有了上面的基础,我们明白其实不难,做两块双面板然后"粘"起来就行啦!比如我们做一块典型的四层板(按照顺序分1~4层,其中1/4是外层,信号层, 2/3是内层,接地和电源层),先呢分别做好1/2和3/4(同一块基板),然后把两块基板粘一块不就OK了?不过这个粘结剂可不是普通的胶水,而是软化状态下的树脂材料,它首先是绝缘的,其次很薄,与基板粘合性良好。我们称之为PP材料,它的规格是厚度与含胶(树脂)量。当然,一般四层板和六层板我们是看不出来的,因为六层板的基板厚度比较薄,即使要用两层PP三块双面基板,也未见得比一层PP两块双面基板的四层板能增加多少厚度--板卡的厚度都有一定规范,否则就插不进各种卡槽中了。说到这里,读者又会产生疑问,那个多层板之间信号不是要导通吗?现在PP是绝缘材料,如何实现层与层之间的互联?别急,我们在粘结多层板之前还需要钻孔!钻了孔可以将电路板上下位置相应铜线对起来,然后让孔壁带铜,那么不是相当于导线将电路串联起来了吗?这种孔我们称之为导通孔(Plating hole,简称PT孔,我喜欢叫扑通孔,呵呵)。这些孔需要钻孔机钻出来,现代钻孔机能钻出很小很小的孔和很浅的孔,一块主板上有成百上千个大小迥异深浅不一的孔,我们用高速钻孔机起码要钻一个多小时才能钻完。钻完孔后,我们再进行孔电镀(该技术称之为镀通孔技术,Plated-Through-Hole technology,PTH),让孔导通。
孔也钻了,里外层都通了,多层板粘好了,是不是完事了呢?我们的回答是No,因为主板生产需要大量进行焊接,如果直接焊接,会产生两个严重后果:一、板卡表面铜线氧化,焊不上;二、搭焊现象严重--因为线与线之间的间距实在太小了啊!所以我们必须在整个PCB基板外面再包上一层装甲--这就是防焊漆,也就是俗称阻焊剂的的东东,它对液态的焊锡不具有亲和力,并且在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化,这个特性和干膜类似,我们看到的板卡颜色,其实就是防焊漆的颜色,如果防焊漆是绿色,那么板卡就是绿色,相应五颜六色怎么来的大家都清楚了吧?最后大家不要忘了网印、金手指镀金(对于显卡或者PCI等插卡来说)和质检,测试PCB是否有短路或是断路的状况,可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷,电子测试则通常用飞针探测仪(Flying-Probe)来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确,不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。总结一下,一家典型的PCB工厂其生产流程如下所示: 下料→内层制作→压合→钻孔→镀铜→外层制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。至此,整个PCB制造流程已经全面介绍完毕,下面我们就结合图片来参观精英鑫华宝讯厂--迄今为止国内最大的PCB板制造基地之一。
这是对PCB做中检,如果不合格可是要返工的哦!看工人一丝不苟的样子,要经过目检和工具检测两大关,结合探针,能检查出线路板的通断。 室内温度必须保持在24±2℃、相对湿度40%~65%,这是为了保证PCB基板和底片的尺寸稳定。因为板子和底片的组成材料都是有机高分子材料,对温湿度十分敏感。只有整个生产过程中都在相同的温湿度下,才能保证板子和底片不会发生涨缩现象,所以现在的PCB工厂中生产区都装有中央空调控制温湿度。如果超过温度极限,这个东东兼起报警器的作用。
这个仪器叫AOI(Automatic Optical Inspection,自动光学检验),比较高级,除了高倍放大外,AOI能进行裸板外观品质测试。AOI是集光学、计算机图形识别、自动控制多学科于一身的高技术产品,它的内部存有上百种板面缺陷的图样特征。工作时操作人员先将待检板固定在机台上,AOI会用激光定位器精确定位CCD镜头来扫描全板面。将得到的图样抽象出来与缺欠图样比对,以此来判断PCB的线路制作是否有问题。像常见的线路缺口、短断路、蚀刻不全等都可以凭借AOI找出来。AOI可以指出问题类型以及在板子上的位置。核心是它的分析软件。AOI技术的世界领跑者是以色列人,之所以这样据说是因为以色列处于阿拉伯各国环视之中,戒备心理极强,所以其雷达图像识别技术首屈一指(怕人家偷袭嘛),在20世纪70~80年代微电子技术大发展时,电子工业越来越需要一种高精度的外观检验装置,以色列抓住机遇军品转民品大大地赚了一票。这种单价在30万美元以上的设备早期被认为是PCB工厂品管严格的象征,由于采用AOI后可有效地提高成品率,防止产品报废,对于多层板生产还是十分合算的,所以现在AOI设备也是PCB厂的必备装置了。
压膜和对片,这张照片不大清楚,内部用UV紫外线爆光 这就是专门用来曝光的万级无尘室,曝光机完成影像转移工作,为什么要在无尘室内进行呢?原因是灰尘会折射光线,这必然会导致转移到干膜上的线路图失真。更为严重的是灰尘颗粒会粘在板面上阻挡光照造成杂质断路或短路。那么无尘室的灯光是黄色的,这又是为了什么?原来感光干膜对黄光不敏感,不会曝光,这和照相底片不能暴露在阳光下而在暗室的小绿灯下却没事是一个道理 这是在第二道成检,必须把表面清理干净,检查是否脱膜和线路过分细,如果PCB出厂就来不及了。
这就是多钻头精密数控钻床,一排排整齐列兵演出非常有气势。平面精度高达±3mil左右,这个东东国内售价单台就价值百万人民币!看PCB厂有没有实力主要就看有多少台钻床了,一般称得上大厂的起码有百台以上。这个“小小”车间就拥挤着46台,但这只是宝讯的一小部分而已! 每块主板根据孔的多少在钻孔,越精细的孔所花时间越多,通常有数百孔的主板要加工足一个小时!所以孔径是个个兼辛苦啊!
看看显示器上加工精度,三维座标精确到小数点后三位(单位mm),数控机床精度非常高,工人采用了人工装夹的方法,自然有一定误差,但机床完全数控,误差取决于机器本身的精度,在设计时PCB布线需要考虑到这一点。
钻头使用不久就需检测(是几次我需要再做进一步了解),因为磨损的钻头严重影响其寿命和钻孔精度,使用程度都用不同颜色表示。很科学合理。

  1. 首先要在电脑上用protel等电路设计软件先绘制电路原理图和PCB(元器件封装图)。如下图:


2.用热转印纸放入普通打印机,调整合适的打印比例,打印出黑白的PCB图。如下图:

3.用砂纸打磨掉覆铜板表面的氧化层,使覆铜板看起来既光滑又光亮。如下图:

4.将第2步中打印有PCB图的热转印纸固定在第3步打磨的覆铜板上,并送入热转印机(也可以用常见的加热熨斗等来代替热转印机)打印,使得含有PCB图的墨粉经过热压的方式打印在覆铜板上,并逐步撕掉热转印纸,如下图:

5.将腐蚀液倒入塑料盒,然后再往腐蚀液放入第4步打印有PCB图案的覆铜板,经过一段时间(根据不同浓度的腐蚀液时间长短不一样)的腐蚀,大概半个小时到一个小时左右,倒掉腐蚀液,并捞出被腐蚀过的覆铜板.

用砂纸轻轻打磨掉覆铜板上PCB图上的碳粉,就可以得到一个和PCB图案一模一样的铜板电路走线,如下图。

6.将第5步得到的覆铜板放入钻孔机按照PCB图的所有孔位置进行逐个打孔,最后就能把元器件对应焊接上去了,整个PCB制版流程就算到此结束。如下图。



  1. 首先要在电脑上用protel等电路设计软件先绘制电路原理图和PCB(元器件封装图)。如下图:


2.用热转印纸放入普通打印机,调整合适的打印比例,打印出黑白的PCB图。如下图:

3.用砂纸打磨掉覆铜板表面的氧化层,使覆铜板看起来既光滑又光亮。如下图:

4.将第2步中打印有PCB图的热转印纸固定在第3步打磨的覆铜板上,并送入热转印机(也可以用常见的加热熨斗等来代替热转印机)打印,使得含有PCB图的墨粉经过热压的方式打印在覆铜板上,并逐步撕掉热转印纸,如下图:

5.将腐蚀液倒入塑料盒,然后再往腐蚀液放入第4步打印有PCB图案的覆铜板,经过一段时间(根据不同浓度的腐蚀液时间长短不一样)的腐蚀,大概半个小时到一个小时左右,倒掉腐蚀液,并捞出被腐蚀过的覆铜板.

用砂纸轻轻打磨掉覆铜板上PCB图上的碳粉,就可以得到一个和PCB图案一模一样的铜板电路走线,如下图。

6.将第5步得到的覆铜板放入钻孔机按照PCB图的所有孔位置进行逐个打孔,最后就能把元器件对应焊接上去了,整个PCB制版流程就算到此结束。如下图。



自制线路板PCB方法1:

1.将敷铜板裁成电路图所需尺寸。

2.把蜡纸放在钢板上,用笔将电路图按1:1刻在蜡纸上,并把刻在蜡纸上的电路图按电路板尺寸剪下,剪下的蜡纸放在所印敷铜板上。取少量油漆与滑石粉调成稀稠合适的印料,用毛刷蘸取印料,均匀地涂到蜡纸上,反复几遍,印制板即可印上电路。这种刻板可反复使用,适于小批量制作。

3.以氯酸钾1克,浓度15%的盐酸40毫升的比例配制成腐蚀液,抹在电路板上需腐蚀的地方进行腐蚀。

4.将腐蚀好的印制板反复用水清洗。用香蕉水擦掉油漆,再清洗几次,使印制板清洁,不留腐蚀液。抹上一层松香溶液待干后钻孔。

自制线路板PCB方法2:

在业余条件下制作印制板的方法很多,但不是费时,就是“工艺”复杂,或质量不敢恭维。而本人制作印刷板的方法就属于综合效果较好的一种,方法如下:

1.制印板图。把图中的焊盘用点表示,连线走单线即可,但位置、尺寸需准确。

2.根据印板图的尺寸大小裁制好印板,做好铜箔面的清洁。

3.用复写纸把图复制到印板上,如果线路较简单,且制作者有一定的制板经验,此步可省略。

4. 根据元件实物的具体情况,粘贴不同内外径的标准预切符号(焊盘);然后视电流大小,粘贴不同宽度的胶带线条。对于标准预切符号及胶带,电子商店有售。预切符号常用规格有D373(0D-2.79,ID-0.79),D266(0D-2.00,ID-0.80),D237(OD-3.50,ID-1.50) 等几种,最好购买纸基材料做的(黑色),塑基(红色)材料尽量不用。胶带常用规格有0.3、0.9 、1.8、 2.3、 3.7等几种。单位均为毫米。

5.用软一点的小锤,如光滑的橡胶、塑料等敲打图贴,使之与铜箔充分粘连。重点敲击线条转弯处、搭接处。天冷时,最好用取暖器使表面加温以加强粘连效果。

6.放入三氯化铁中腐蚀,但需注意,液温不高于40度。腐蚀完后应及时取出冲洗干净,特别是有细线的情况。

7.打眼,用细砂纸打亮铜箔,涂上松香酒精溶液,晾干则制作完毕了。 这种印制板的质量很接近正规的印制板。0.3毫米胶带可在IC两脚之间穿越,可大大减少板正面的短跳线以省事、省时间。本人在工作中常用此法来做实验印板或少量的产品。

自制线路板PCB方法3:

将漆片(即虫胶,化工原料店有售)一份,溶于三份无水酒精中,并适当搅拌,待其全部溶解后,滴上几滴医用紫药水(龙胆紫),使其呈现一定的颜色,搅拌均匀后,即可作为保护漆用来描绘电路板。

先用细砂纸把敷铜板擦亮,然后采用绘图仪器中的鸭嘴笔(或圆规上用来画图形的墨水鸭嘴笔),进行描绘,鸭嘴笔上有调整笔划粗细的螺母,笔划粗细可调,并可借用直尺、三角尺描绘出很细的直线,且描绘出的线条光滑、均匀,无边缘锯齿,给人以顺畅、流利的感觉;同时,还可以在电路板的空闲处写上汉字、英语、拼音或符号

描绘出的线条,若向周围浸润,则是浓度太小,可以加一点漆片;若是拖不开笔,则是太稠了,需滴上几滴无水酒精。万一描错了也没关系,只要用一小棍(火柴杆),做一个小棉签,蘸上一点无水酒精,即可方便地擦掉,然后重新描绘即可。一旦电路板图绘好后,即可在三氯化铁溶液中腐蚀。电路板腐蚀好后,去漆也很方便,用棉球蘸上无水酒精,就可以将保护漆擦掉,略一晾干,就可随之涂上松香水使用。
由于酒精挥发快,配制好的保护漆应放在小瓶中(如墨水瓶)密封保存,用完后别忘了盖上瓶盖,若在下次使用时,发现浓度变稠了,只要加上适量无水酒精即可。

自制线路板PCB方法4:

把即时贴粘在敷铜板的铜箔上,然后在贴面上绘制好电路,再用刻刀刻透贴面层,形成所需电路,揭去非电路部分最后用三氯化铁腐蚀或电流电解法就可以制作出较理想的电路板。

腐蚀温度可在55℃左右进行,腐蚀速度较快。腐蚀好的电路板用清水冲洗干净,揭去电路上的即时贴,打好孔,擦干净涂上松香酒精溶液以备使用。

自制线路板PCB方法5:

1.根据电路原理图中所用的元件形状和印刷板面积的大小合理安排元件的密度和各元件的位置。确定元件位置应按照先大后小、先整体后局部的原则进行,使电路中相邻元件就近放置,排列整齐均匀。

2.各元件之间的连接导线在拐弯处和两线相交处不能拐直角,须用曲线过渡,也不能相互交叉和迂回太远。有些导线实在做不到这一点时,可以考虑在印刷板的反面印制导线,再用穿钉与正面电路连接,或在焊接元件时另外用绝缘导线连接。

3.输入部分和输出部分距离远一些为好,以免互相干扰。

自制线路板PCB方法6:

无线电爱好者都为制作电路板而烦恼过。现在向大家介绍一种“亚印刷”法制作印刷电路板。方法如下:

1、在打印机上将电路板图按1∶1的 比例打印在80克复印纸上。手工绘制也可以,但底纸要平整。

2、找一台传真机,将机里的传真纸取出,换上热熔塑膜(本公司有售)。把电路图放入传真机入口,利用传真机的复印键,将线路图复制在热熔塑膜上。这时印刷电路板的“印刷原稿”就做好了。

3、用双面胶带纸将制好图的塑膜平整地贴在敷铜板上。注意要平整,不能起皱,胶带纸不能遮住熔化部分,否则影响线路板的制作效果。

4、用漆刷将油漆均匀地刷在塑膜上,注意:不能往复地刷,只能顺着一个方向依次刷,否则塑膜一起皱,铜板上的线条就会出现重叠。待电路图全被刷遍,小心地将塑膜拿掉。这时一块印刷线路板就印刷好了。待干后,即可腐蚀了。

如要印制多块,可做一个比电路板大一点的木框,将丝网(本公司有丝网出售)平整地敷在木框上,固定好。再用双面胶带纸将定好影的塑膜贴在丝网下面。将敷铜板放在桌上,合上丝网架(印刷图与敷铜板要左右对齐),用漆刷将漆顺一个方向依次刷好,拿掉网架。印刷电路板就印好了。如有缺陷,可用油漆和竹片修改。

以上过程须注意,刷漆时,手用力要轻重得当,太重漆膜太厚,线条会跑花边,太轻线条会出现断线。塑膜一定要正面朝上.

一、大体步骤
1、设计PCB
2、PCB出图(铜覆层和阻焊层)
3、抗蚀刻层曝光
4、抗蚀刻层显影
5、蚀刻
6、阻焊层曝光
二、需准备的材料和工具
○ 感光电路板x1块
○ 三氯化铁x1瓶,或者环保蚀刻剂x1包
○ 感光板显影剂x1包
○ 透明胶x1卷
○ 铅笔x1
● 台灯x1
● 玻璃片(越厚越好)x1
● 塑料盆或保鲜盒x1(注意一定是塑料的啊!!)
● 美工刀x1
● 钢尺x1
● 电子秤或天平x1(除非你想一次把所有药品用完)
● 秒表,手表,钟,能计时就行
● 平头镊子x1
● 电钻,台钻,能打孔的就行了。注意要用细钻头!0.8mm左右合适。
三、绘制并打印电路图
PCB设计软件挺多的,主流的线路板设计软件有Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard、ultiBOARD7等等
四、相关用剂成分表:
显影剂:
碳酸氢钠,溶解比例为1:70(20g对应1.5L水),显影温度为30度到40度之间
蚀刻剂:
过硫酸铵,溶解比例为1:8(190g对应1.5L水),蚀刻温度40度到60度之间
脱模剂:
氢氧化钠,溶解比例为1:80(20g对应1.5L水),蚀刻温度40度到50度之间
当然上面给大家分享的只是自己DLY一块PCB板子,真正工厂生产PCB板子可没有这么简单,不同类型多层板的流程还都不一样,而不管是怎么的生产流程,在生产之前PCB板设计也是至关重要的,往往由于缺少简便、实用的可制造性设计分析工具,大部分工程师在设计环节直接忽略了DFM分析流程,这就导致了大量设计隐患流入到生产端,最终导致报废PCB板、延误开发周期、错失产品上市时机等一系列问题,也使得工程师在设计时经常受到以下问题困扰
为了避免PCB设计中发可能出现的问题、规范设计标准、提高设计效率,推动企业缩短研发周期、降低制造成本,是一款贴心PCB健康体检医生,是PCB工程师、硬件工程师、PCB工厂、SMT工厂、PCB贸易商必备的桌面工具。目前有20万+工程师使用的实用可制造性分析软件。
核心特点:
1、分析设计隐患项目23+
2、警示影响价格项目,并针对隐患和影响价格项给出优化方案
3、支持一键解析Allegro、PADS、Altium、Protel、Gerber 文件类型
4、多层板自动匹配叠层结构
5、智能阻抗工具,结合生产因素,计算阻抗数据或反推算。
6、个性化拼板,秒杀规则板或异形板,可添加邮票孔。
7、开短路分析(IPC网络分析)
8、一键输出生产工具(Gerber、坐标文件、BOM清单)

需要很多准备共组工作的 没钱没时间就不要搞 需要准备的东西 热转印纸 、电熨斗 (干)、覆铜板、小电钻、FECL3溶液、电烙铁、焊锡丝。。。首先绘制出PCB图 然后到打印店将PCB打印到热转印纸上(热转印纸和覆铜板可以网购,不容易被宰 哥第一次接触这玩意时被宰得狠了),同时要注意绘制出的PCB图打印出来时是否需要打印镜像你自己思考(有些老板不愿意给你打印的 因为他不懂 怕弄坏了打印机不划算 你得说服他 还有打印店里估计也没有绘图软件你得自己把软件拷到盘里去安装)下一步把热转印纸上的图案转到覆铜板上 你可以到网上搜索热转印法 应该能找到图文并茂的网页的 等到腐蚀好电路板后就是用电钻打孔(在绘制PCB打印图时最好将焊盘设置成空心的 方便打孔 不容易打滑)差不多结束了 剩下的自己摸索

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