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种新型快速线路板制作方法的介绍

种新型快速线路板制作方法的介绍

分类:EDAPLD论文   更新:2015/6/2   作者:佚名   来源:本站原创

种新型快速线路板制作方法的介绍

  从事电子线路设计的人都深有体会,设计一件产品最麻烦的事情就是搭板实验,而搭板实验最麻烦的可算是印刷电路板的制作。虽然现在大多数人把这件烦人的事情交给线路板厂去处理了,但每制一次板需等待3--7天的时间实在太久。新的设计灵感往往因这种烦、等而被放弃。中月线路板制作机能根据PROTEL的PCB文件快速、自动、精确地制作印刷电路板。用户只需在计算机上完成PCB文件的设计后传送给机器,机器就能自动完成雕刻、钻孔、切边等功能,输出一张或多张符合要求的印刷电路板。在实验室花几分钟就可以完成一张线路板的制作,您的灵感可以瞬间实现。

  1.传统线路板快速制板方法

  电子产品的开发过程,不可避免地要经过线路板的试制。试制最常用的办法是把设计好的PCB文件送到专业的线路板厂去制作(“打样”)。通常这种过程要经过三天到一周的时间。产品的研发,时间就是生命。一个产品开发过程中少则经过三五次、多则十几次的修改使开发人员无法忍耐过多的等待,于是在实验室环境下,开发人员想法设法通过各种手段以实现快速制板。

  快速制板方法主要有物理方法和化学方法两大类。

  物理方法:通过利用各种刀具和电动工具,手工把线路板上不需要的铜刻去。这种方法比较费力,而且精度低,只有相对较简单的线路才可以采用。

  化学方法:通过在空白覆铜板上覆盖保护层,在腐蚀性溶液里把不必要的铜蚀去,是当前大部份开发者使用的方法。覆盖保护层的方法多种多样,主要有最传统的手工描漆方法、粘贴定制的不干胶方法、胶片感光方法以及近年才发展起来的热转印打印PCB板方法。

  手工描漆:将油漆用毛笔或硬笔在空白覆铜板上手工描绘出线路的形状,吹干后即可放进溶液里面直接腐蚀。

  粘贴不干胶:市面上有各种不干胶被制成条状和圆片状,在空白线路板上根据需要组合不同的不干胶,粘紧后即可腐蚀。

  胶片感光:把PCB线路板图通过激光打印机打印在胶片上,空白覆铜板上预先涂上一层感光材料(市面有已涂好的覆铜板出售),在暗房环境下曝光、显影、定影、清洗后即可在溶液里腐蚀。

  热转印:通过热转印打印机把线路直接打印在空白线路板上,然后放进腐蚀液里腐蚀。

  2.各种快速制板方法比较

  物理方法:传统物理雕刻方法工艺相对简单,只需手工雕刻与钻孔即可。但由于全是手工操作,其最主要的缺点是费工费时、精度不易控制、双面板的钻孔难以对齐,且存在不可恢复性,对操作要求很高。目前,传统物理方法已较少有人采用。

  化学方法:工艺相对复杂,但精度可控,是目前使用最广泛的快速制板方法。其主要存在的问题是:

  a.打印精度取决于所采用的打印机墨盒的精度。性能较差的打印机打印出来的线条不均匀,腐蚀过程中容易造成断线、粘连。

  b.感光板的曝光及显影时间不易控制,而且每一批板的最佳曝光时间都会有所不同,需要经过反复的试验才能掌握。

  c.腐蚀过程的控制难度高:单片腐蚀用板不可能配备线路板厂大批量生产所用的专业控制设备,而腐蚀溶液的温度、浓度、酸碱度都会对腐蚀质量有较大影响。想要做好一片线路板,必须有多次的经验积累。否则,材料报废十分严重。

  d.感光板对环境要求较高,必须在全黑低温条件下保存,曝光过程也必须在暗房条件下进行。

  e.银盐(感光材料)及铜盐(腐蚀产物)均有毒性,腐蚀过程中操作要十分小心,沾上人身或衣物很难清洗,且由于环保原因,腐蚀后废液处理比较麻烦。

  f.蚀刻出来的成品板必须利用手工打工,而手工打孔要控制精度很困难。

  3.各种方法制作的线路板性能比较

  从成品板的附着力方面来比较:

  化学腐蚀方法由于是将整块板泡在溶液里腐蚀,腐蚀后必须清洗及烘干。在这一过程中,线路板经过一冷一热、一干一湿,大大影响了覆铜的附着力,实验调试过程中可能由于更换不同参数的电子原件引起铜片剥离脱落。而物理雕刻方法省去了这一过程。因此,物理雕刻方法在成品板的附着力方面性能比化学蚀刻好。

  从线条边缘方面比较:

  化学腐蚀方法做出的线路板,由于溶蚀的特性,在显微镜下可看出线条横截面呈倒梯形,边缘不规则。而物理雕刻出来的线条横截面在显微镜下呈正梯形,边缘角度和刻刀角度相同,线性良好。这也从另一方面说明了物理方法的附着力比化学方法好。

  从成品板精度方面比较:

  传统物理方法由于是全手工操作,精度难以控制,只能制作精度相对较低且线路不太复杂的线路板。而化学方法由于借助诸多设备,精度基本可以保证。

  从制作速度方面比较:

  传统物理雕刻方法与化学方法制作一块同样的板,所用时间相差不多。

  4、全新线路板制作方法

  综上所述可知,要实现快速制板,传统的化学方法过于复杂与麻烦,传统的物理方法又太过费工费时,且两者对学习与操作技巧要求都较高,快速制板的“快速”二字并未得到真正的体现。

  有无可能集中两类方法的优点、摒弃缺点,真正实现快速、便利、高精度、低成本的快速制板方法呢?

  在传统化学方法的改进上,诸多有识之士做出了艰辛而卓越的探索,使得化学制板方法得到了迅速提高,应用越来越广。广东中月电子有限公司则独辟蹊径,从传统物理方法入手,致力于从机器操作代替人工操作,在保留传统物理方法雕刻线路板工艺简单、产品质量良好的基础上,克服手工操作费时费工、精度不易控制的缺点,代之以计算机控制下的精密数控机床来操作,兼容国内使用率最高的PROTEL软件,直接利用PROTEL的PCB文件信息,在不需要任何转过程的情况下直接输出雕刻数据,将雕刻、钻孔、切边一次性完成。免腐蚀、高精度、操作简便,真正实现了快速制板。

  中月电子集中机、电、软方面的大量研发人才、历经三年而成的ZY系列线路板制作机,实质上是一种小型数控钻铣床。在计算机软件的控制下,三个动作单元(分别为X、Y、Z轴的驱动电机)做相应的动作,驱动高速旋转的主轴电机按程序指令做相应的运动。主轴电机带动刀具切削工件,把工件加工成用户要求的形状。由于机械动作严格按指令执行,不用放大镜肉眼就可以判断线路板有无粘连或暗断。由于设计过程中特别注重了使用的方便性,整个操作也非常简单。

  5、线路板制作机快速制板的特点

  与传统的物理方法和化学方法相比,利用线路板制作机快速制作线路板,具有如下鲜明的特点:

  高效:制作一张普通线路板只需几分钟到几十分钟。

  自动:废除传统线路板制作的“胶片、感光、定影、腐蚀、清洗、钻孔”过程,制作一张线路板只需要完成PROTEL的PCB文件设计,其他由机器自动完成。

  精确:数控钻孔误差小于1mil,多引脚元件可以轻松定位,避免因手工钻孔导致的插件困难。

  方便:操作过程象打印机一样简单。

  廉价:由于中月电子线路板制作机拥有自主知识产权,其设备价格只有进口机的几分之一;且线路板制作机制作过程中的使用原料便宜(只需少量的空白覆铜板和电费),可以大幅降低电子项目的研发经费。

  环保:废除传统方法对环境造成的化学污染。

  6、线路板制作机的应用范围

  线路板制作机的应用范围极为广泛,凡是有制板需求的单位或个人都有可能从中受益:

  (1)教育领域

  目前,我国综合类和理工类高等院校都普遍设置了电子、电工、无线电、计算机、数控、自动化、电教及物理等专业,并且多把PROTEL设计软件列入教学大纲。中月电子线路板制作机的问世,给教学带来革命性地改进,解决学生由于PCB板这一瓶颈而放弃实验课程的问题,是PROTEL软件教学的最佳辅助设备。它可以激发学生学习兴趣、鼓励大胆创作,使高校真正成为培养高科技实用人才的摇篮。

  此外,中月电子线路板制作机对各种电子类技术学校、职校和成人专科学院,也有广泛应用前景。它能培养、提高学生独立思考和实操能力,使学生毕业后可以较快适应当前激烈的人才竞争。

  (2)科研单位

  开发工程师的设计灵感是每个科研单位的灵魂。线路板制作机作为一种超级工具,可为每个设计者省下大量宝贵的创作时间。想到作到,精益求精,好作品自然源源不断,有利于科研成果的快速转化。

  (3)所有与电子相关行业

  对所有电子、玩具厂、钟表厂及各种影音、视听设备厂家来说,产品创新能帮助迅速打开市场。线路板制作机是电子线路设计开发者的最佳开发工具,可以极大缩短产品回报周期,有利于迅速抢占市场。

  (4)军队

  由于军队的科研部门具有极高的保密要求,各种试制板的委托加工始终难以令人放心,而漫长的等待过程也部分压抑了军事人才的创作欲望,电子线路板制作机或许能成为科技强军的一种新型武器。

  同时,各大军区普遍设有军地两用人才培训中心。培养独立创作的电子类人才能提升我军素质,也不失为解决军人复员后就业问题的一个好办法。

  (5)司法系统

  目前大部分监狱都有电脑,如配置线路板制作机,会使一些服刑人员产生浓厚的创作兴趣和创作意念。一台线路板制作机就是一个小型线路板的加工厂,即可用于教学又可对外承接订单。服刑人员刑满释放后,可以自食其力,自谋出路。

  (6)其他领域

  7、结束语:

  中月线路板制作机的出现,以高质的产品、完善的服务、低廉的价格,弥补了这一市场空白,势必引发一场快速线路板制作技术的革命。在单件或小批量试制用板的快速制作市场上,线路板制作机将发挥其无与伦比的优势。

  由于物理制作方法的自身局限性,线路板制作机暂时不适合大批量的生产用板。在大批量用板的制作上,与线路板厂化学腐蚀方法生产相比,速度、成本、精度等指标上线路板制作机并不具备明显优势,因此,线路板制作机只能是作为快速制作小批量线路板的主要工具。

  如果该行业能够得到广大电子设计师及爱好者的大力支持,在线路板制作市场上,形成“大批量生产用板委托线路板厂加工,小批量试制用板采用线路板制作机制作”这样的市场格局与共识,将是指日可待的。

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