第四周：制作电路板 [FabNotes008]

这周学习 PCB(Printed Circuit Board 印刷电路板) 制作。

制作方法

PCB 制作方法可分为消除和加成两类：

• 消除法（Subtractive）：利用化学品或机械将空白的电路板上不需要的地方除去

  • 丝网印刷：把设计好的电路图制成丝网遮罩，不需要的部分覆盖蜡或者不透水物料，然后把丝网遮罩放到空白线路板上面，再在丝网上油上不会被腐蚀的保护剂，把线路板放到腐蚀液中蚀刻（etching）。

    
    

  • 感光板：把设计好的电路图制在透光的胶片遮罩上，把需要的部分印成不透明的颜色，再在空白线路板上涂上感光颜料，将预备好的胶片遮罩放在电路板上照射强光数分钟，除去遮罩后用显影剂把电路板上的图案显示出来，然后腐蚀。

  • 刻印：利用铣床或激光雕刻机直接把空白线路上不需要的部分除去。

• 加成法（Additive）：普遍做法是在一块预先镀上薄铜的基板上，覆盖光阻剂（D/F)，经紫外光曝光再显影，把需要的地方露出，然后利用电镀把线路板上正式线路铜厚增厚到所需要的规格,再镀上一层抗蚀刻阻剂－金属薄锡，最后除去光阻剂，再把光阻剂下的铜箔层蚀刻掉。

在实验室我们都用机器刻印的方式，虽然不适合量产，但是用来做快速原型很方便，也更环保一些。

用来刻印的机器是 milling machine (铣床)， 1/64 bit endmill(立铣刀)用来刻电路轨迹，1/32 bit 立铣刀用来切出整块板的外缘。

材料

常见的基材及主要成分有：

• FR-1 ──酚醛棉纸，这基材通称电木板（比FR-2较高经济性）
• FR-2 ──酚醛棉纸，
• FR-3 ──棉纸（Cotton paper）、环氧树脂
• FR-4 ──玻璃布（Woven glass）、环氧树脂
• FR-5 ──玻璃布、环氧树脂
• FR-6 ──毛面玻璃、聚酯
• G-10 ──玻璃布、环氧树脂
• CEM-1 ──棉纸、环氧树脂（阻燃）
• CEM-2 ──棉纸、环氧树脂（非阻燃）
• CEM-3 ──玻璃布、环氧树脂
• CEM-4 ──玻璃布、环氧树脂
• CEM-5 ──玻璃布、多元酯
• AIN ──氮化铝
• SIC ──碳化硅

Kapton / #1 epoxy film(环氧胶膜) / #1126 copper tape(铜箔胶带) 可用于制作柔性电路 (用刻字机).

我们选 FR-1 用于机器刻印。

刻印步骤

• fixturing 装夹，紧固（用双面胶）
• underlay (衬底)
• orientation
• zeroing (针头刚好接触板面)
• set-screws (固定螺丝)
• lifetime
• deburring (去毛刺)
• cleaning

具体教程, 视频教程

注意: 刻印线路之间要留出至少 5 mils

组装

把元器件焊到电路上，接头需要做到光亮平滑。

课程资源

• Fab Academy 2016 课表
• Week4 课程视频
• Week4 课程 Slides
• 我的英文笔记 Gitbook
• 公众号文章列表

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