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電子工藝實訓臺印刷電路板的制作

    電子工藝實訓臺是模擬電子產品的生產加工過程為學生提供的技能型實訓設備?蛇M行電子工藝實習、電子設備裝配、電子線路課程設計、電子手工焊接練習、電子元器件實物識別、測試、篩選、電子元器件拆裝維修等訓練,完成線路板制作、焊接、調試等實訓任務。使學員了解電子產品制造過程、熟悉電子產品工藝,掌握電子產品的操作技能,模擬企業實際生產現場進行零距離的實訓操作。
一、器材
    銅箔板一塊、三氯化鐵一瓶(自備)、油漆一小瓶、毛筆一支、復寫紙一張、鉛筆一支、水磨砂紙一張、瓷盒或玻璃容器一只。
二、電子工藝創新實訓臺印刷電路板的制作
1、制作印制板最常用的方法是銅箔腐蝕法。就是把需要的印刷電路圖形,在銅箔板上感光或印刷一層耐腐蝕的保護圖形。然后用三氯化鐵進行腐蝕,把沒有保護層的銅箔腐蝕掉,留下需要的銅箔圖形,成為印制電路板。
2、敷銅板(也稱銅箔板)
    敷銅板是制作印制板的主要材料,它是用一層純銅箔,利用耐熱的粘合劑,粘在絕緣板上制成的。目前一般采用環氧玻璃布層壓板,它的絕緣性能和堅固性比酚醛紙層壓板優良。
3、自制印制板
    用手工方法自制印制板,可按銅箔板清潔處理,制耐酸保護層,腐蝕、清洗、去保護層、打孔、涂助焊劑等幾個步驟進行。
(1)銅箔板清潔處理
    主要是清除銅板表面的油污,否則影響耐酸保護層與銅箔的結合力?捎闷筒,水磨砂紙打磨或用去污粉擦洗,使銅箔全部光潔、無斑點。
(2)制耐酸保護層
是指用耐酸涂料在銅箔板上繪出所需要的圖形(先用復寫紙把電路復印在銅箔上)。描繪時,要注意所需保留的銅箔部分必須均勻涂上防護層。耐酸涂料可選用油漆。也可用如下配方:①甲級白鋅厚漆、耐酸瀝青漆(1:1);②甲級白鋅厚漆、酚醛清漆(1:1)。用香焦水等溶劑稀釋后繪制。
由于油漆的粘度大,畫線路圖很不方便。如果用下列配方制成防腐蝕墨水,就可使用蘸水鋼筆進行繪圖。由于它粘度小,繪制方便,易干燥,縮短了制板時間。是一種較為理想的防腐蝕涂料。
防腐繪圖墨水配方
聚苯乙烯10克(一般透明的牙刷柄大都由聚苯乙烯制成)
香蕉水50毫升
油溶性染料或圓珠筆芯中的染料,若干
把聚苯乙稀敲碎,放在玻璃瓶(墨水瓶)中,注入香蕉水,擰緊膠木瓶蓋,靜置24小時。待聚苯乙烯全部溶解后,試驗它的粘度。粘度以蘸水鋼筆沾上溶液能在銅箔上流利繪線,待溶液揮發干燥后能在銅箔上留有一層薄膜為宜。配好粘度后,逐漸加入染料,使繪出的線條清晰可辨。
(3)腐蝕
就是把銅板上未涂耐酸保護膜的銅箔腐蝕掉,留下需要的電路圖形。銅箔腐蝕一般采用三氯化鐵溶液。配方為:三氯化鐵40~50克,水100克。配制時,把三氯化鐵緩緩加入水中(溶解時會發熱),待固體全部溶解后即可使用。由于它有一定的腐蝕性,容器應采用塑料或玻璃盆。把要腐蝕的電路板浸沒在溶液里,將盆來回晃動,以加速腐蝕。
用過的溶液要妥善保存,以后還可使用多次。
(4)清洗
腐蝕好的印制板應立即取出用清水沖洗干凈和去保護層。
去保護層的辦法是用香蕉水、汽油等擦洗,也可用水磨砂紙打磨,在保護層脫落后,再浸沒入水中清洗,如果發現有少量殘留銅箔,可用小刀輕輕刮去,修整好。
(5)打孔
按圖紙上元器件的實際安裝尺寸鉆孔,孔必須鉆正。為了使鉆出的孔眼光潔、無毛刺,鉆頭要磨鋒利,元件孔直徑在2mm以下的,要采用高速鉆孔。轉速過低,鉆出來的孔眼就會有嚴重的毛刺。
(6)涂助焊劑
涂助焊劑的目的,一是容易焊接,保證導電性能;二是防止電路的連線銅箔受潮生銅綠。助焊劑配方很多,最簡單的是松香助焊劑?砂此上80克,酒精500毫升的比例,將松香溶解在酒精中。然后用干凈毛筆蘸溶液均勻涂在線路上,干后即成。
三、電子工藝實訓考核裝置印刷板的設計
1、印刷板上的元件布局
(1)單面印刷板上的所有焊接元件應安放在底板不焊接的一面,便于插裝和組焊。
(2)板面上的元件盡可能按電原理圖順序排列整齊和緊湊,以縮短引線。如果因為板面不夠,安裝不下整個電路的元件,可以遵循電路信號的前后次序,按一定的線路排列。但輸入與輸出電路不要靠近,避免寄生耦合引起振蕩。由于屏蔽需要分開安裝時,則要使每一塊裝配好的印制電路板成為獨立的功能電路,以便于調試。
(3)對于一些笨重或體積大的元件,如變壓器、繼電器、大電容器等,可安裝在輔助板上,利用堅固件將它們固定。
(4)元器件布局應盡量減小相互間的電磁場感應。電感器放置應與相鄰印制導線交叉。
(5)發熱元件應放在有利于散熱的位置,必要時可加散熱器或單獨放置。
2、印制板上的布線
(1)公共地線布置在最邊緣,便于將印刷電路板安裝在機殼上,也便于與機殼地線相連接。
(2)印制板上每級電路的地線應自成封閉回路,使本級地電流在本級范圍內流通,減少級間地電流耦合。每級電路的四周都是地線,便于接地元件就近接地,接地線短可減小引線電感。地線應有足夠的寬度,最好是采用大面積接地,即大塊銅箔為地線。大面積接地還具有一定的屏蔽作用,但會增大元件對地的分布電容。如發現給某元件帶來影響,則可增大該元件與板面之間的距離或將元件改為立式安裝。
(3)單面印制電路板上的導線不能交叉,必須交叉走線時可使用裸銅線在背面跨接。要注意使高頻線、管子各電極的引線、輸入和輸出線短而直,并避免相互平行。
  用雙面銅箔板時,兩面印刷線應避免互相平行,以減小導線間的寄生耦合,最好成垂直布置或斜交。
(4)為了便于外接,印制板的一端或多端可做成插頭形式。為了減小平行導線之間的寄生耦合,輸入信號線與輸出信號線之間用地線隔開,信號線與電源線之間的距離應遠些。
3、印制導線、接點的圖形和有關尺寸
(1)印制導線的寬度應根據電流大小來確定,一般為1.5mm或2mm。導線間距不小于1mm,否則焊接有困難。機械固定用的墊圈等零件與印制導線的間距不小于2mm。
(2)印制接點是指印制在安裝孔周圍的金屬部分,供焊接元件引線或跨接線用。接點尺寸取決于安裝孔的尺寸。
安裝孔是指固定元件引線而穿通底板的孔。安裝孔的直徑應稍大于元件引線的尺寸(一般大0.4mm,但最大不要大于引線的1.5倍,否則將影響機械強度)。
接點圓環的外徑決定于安裝孔直徑,部頒標準見表4-1。
表4-1
接點外圓直徑(mm) 2.0 2.0 2.0 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 5.0 6.0
安裝孔直徑(mm) 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 1.6 2.0 2.8 3.5
(3)印制導線不應有急劇的彎曲和尖角,在有導線分支時,分支處應圓滑。
(4)為了增加焊接元件與印刷板基板的粘貼強度,必須將導線的焊接點加寬成圓環形。
四、實訓范例
    以實驗圖4 (a)為例,畫出印制板圖4 (b),根據上述步驟制作出合格的線路板。

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