用激光打印機(jī)和熱轉(zhuǎn)印紙制作印刷電路板
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文檔創(chuàng)建:2006年05月26日
最后更改:2006年10月22日
這里首先要感謝曾經(jīng)向我提供相關(guān)信息的李鈉和zhanglz。
業(yè)余進(jìn)行電子制作,最頭疼的問題之一就是制作線路板。雖然現(xiàn)在有很多承接制版的小廠,價(jià)格也不算太貴,但是業(yè)余做那么一件兩件還是不值當(dāng)?shù)?,也不方便。一個(gè)替代的方法就是用感光版,只是也不便宜,一片巴掌大的感光板差不多就10元錢了。
勞動(dòng)人民的智慧的確是無窮的,有人想出了一個(gè)很聰明的辦法,借助于普通激光打印機(jī)就可以制作出很好的線路板。我想考證出這個(gè)方法最早的創(chuàng)造者,可惜沒有成功。只能大概知道該技術(shù)可能出現(xiàn)在2003年。
簡單來說就是用激光打印機(jī)將線路板的布線打印到熱轉(zhuǎn)印紙上,再用熨斗將轉(zhuǎn)印紙上的圖燙到敷銅板上,然后進(jìn)行蝕刻。由于墨粉可以阻擋腐蝕劑和銅箔的接觸,所以最終可以實(shí)現(xiàn)制版。
打印機(jī)墨粉的成分主要是炭黑和樹脂。其中炭黑是著色劑,樹脂是粘著劑。墨粉中的樹脂在100攝氏度左右開始熔融,到150~180攝氏度左右達(dá)到最佳印刷性能。打印機(jī)熱輥就是這個(gè)溫度。
所謂熱轉(zhuǎn)印紙,其實(shí)就是不干膠標(biāo)簽背面的黃色貼紙,差不多三五角錢一張。如果你不在乎錢,也可以去買印T恤的專業(yè)熱轉(zhuǎn)印紙,大約三五塊錢一張。
以前制版用的腐蝕劑主要是三氯化鐵溶液,現(xiàn)在一般都推薦用鹽酸和雙氧水混合液。單獨(dú)的雙氧水和鹽酸都不能拿來腐蝕制板。鹽酸中氫離子的氧化能力在銅離子之下,自然是不行的。雙氧水是強(qiáng)氧化劑,比三氯化鐵強(qiáng)的多,用來對付銅肯定沒問題,但是產(chǎn)物將是致密且不溶于水的氧化銅,會(huì)阻止氧化物下面的銅和雙氧水接觸。但是如果有鹽酸參與反應(yīng),那就不會(huì)生成氧化銅,而會(huì)生成溶于水的氯化銅。這也證明了武俠小說中雙劍合璧,威力一般都要成指數(shù)增長的道理。
反應(yīng)方程式:H2O2 + 2(HCl) + Cu = CuCl2 + 2(H2O)
這個(gè)配方有很多好處。譬如說它是無色透明的(工業(yè)品鹽酸由于鐵離子雜質(zhì)可能稍顯綠色),可以很一邊腐蝕一邊觀察,在剛好腐蝕干凈的時(shí)候可以及時(shí)把板子撈出來,不至于過度腐蝕形成鋸齒狀邊緣。得益于雙氧水的強(qiáng)大氧化能力,腐蝕速度非??欤热然F溶液快得多。而且這兩樣?xùn)|西很容易購買,一般賣建筑裝潢材料的地方都有,大約兩三塊錢一瓶。這個(gè)配方唯一的缺點(diǎn)就是不能保存,必須現(xiàn)用現(xiàn)配。否則在酸的催化下,過氧化氫會(huì)很快分解為氧氣和水而失效。
我們不是做化學(xué)實(shí)驗(yàn),沒必要精細(xì)地考慮比例,配制溶液的時(shí)候每樣倒一點(diǎn),再加些水就可以了。
整個(gè)制版過程所需物品如下:
主要材料:單面敷銅板、熱轉(zhuǎn)印紙。
化學(xué)藥品:無水酒精、工業(yè)品鹽酸、工業(yè)品雙氧水、氯仿。
其他工具:鋼鋸、銼刀、剪刀、鑷子、激光打印機(jī)、調(diào)溫電熨斗、保鮮盒、細(xì)砂紙、光盤筆。
勞動(dòng)保護(hù):眼鏡、橡膠手套、圍裙。
具體操作流程如下:
假設(shè)使用的電路設(shè)計(jì)軟件為Protel DXP。首先在Protel DXP的Project 菜單中選Output Jobs,然后選中Final Artwork Prints,再點(diǎn)擊下面的Page Setup 按鈕,在Scale Mode中選擇Scaled Print,Scale選1。下面Color Set選Mono。
然后點(diǎn)擊Advanced按鈕,刪除所有PrintOut,僅保留一個(gè)包含Bottom Layer的,并刪除該P(yáng)rintOut 中其余所有的Layer,也可以再添加一個(gè)Mid-Layer 11。然后點(diǎn)擊OK按鈕確定,回到Page Setup按鈕打開的Final Properties窗口,點(diǎn)擊Preview按鈕。如果預(yù)覽沒問題就可以點(diǎn)Print按鈕打印。
有些板子并不大,一張A4紙能打印很多份,但是Protel DXP似乎并沒有提供排版功能。試驗(yàn)了幾種軟件之后,發(fā)現(xiàn)居然是Microsoft Office 2003 最適合做這件事。
打印的時(shí)候選擇打印機(jī)為Microsoft Office Document Image Writer,先打印為MDI格式,然后在Microsoft Office Document Imaging 軟件中用鼠標(biāo)將電路圖選中,按Ctrl+I(注意不是Ctrl+V)復(fù)制圖像,然后粘貼到Microsoft Office Publisher中去。然后在圖片上單擊右鍵,選擇“設(shè)置圖片格式”,將縮放設(shè)置為100%,并將圖片對比度設(shè)置為100%,保證打印出的圖像邊緣清晰。
用Microsoft Office Publisher可以很方便地進(jìn)行排版,并可以直觀地看到圖樣的實(shí)際尺寸。而且從Document Imaging粘貼到Publisher 中的圖像是矢量信息,所以打印質(zhì)量和直接從Protel DXP打印的完全一樣。
在打印機(jī)中放上一張熱轉(zhuǎn)印紙,注意光面朝上,要讓墨粉印到光面。打印完畢后用剪刀將每一塊電路板的圖樣剪開。
將敷銅板的銅箔用無水酒精擦干凈,把打印好的轉(zhuǎn)印紙圖案面朝向銅箔,用熨斗用力熨燙約一分鐘。
轉(zhuǎn)印過程中最重要的因素就是熨斗的溫度。溫度過低則磨粉不能充分軟化從轉(zhuǎn)印紙上剝離;溫度過高,雖然磨粉可以充分被加熱,但同時(shí)轉(zhuǎn)印紙上的塑料涂層也會(huì)熱熔,和墨粉粘在一起,不利于墨粉的分離。
大多數(shù)電熨斗不會(huì)標(biāo)具體的溫度,而是以“麻、棉、毛、絲”這樣檔位為刻度。經(jīng)過多次試驗(yàn),在我的電熨斗上,將溫度調(diào)至“棉”的檔位稍高一點(diǎn)的地方,轉(zhuǎn)印效果最佳。
熱轉(zhuǎn)印完畢后,小心揭開轉(zhuǎn)印紙。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn),在冷卻至剛好不燙手時(shí)揭效果最好。完全冷卻至室溫或者剛轉(zhuǎn)印完還比較燙的時(shí)候揭都會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)印不完全。再用光盤筆將沒有轉(zhuǎn)印好的地方補(bǔ)描一下,就可以開始進(jìn)行腐蝕了。
將線路板投入配制好的鹽酸雙氧水溶液中,并注意觀察。剛開始的時(shí)候腐蝕速度比較慢,越往后會(huì)越快,所以一定要注意觀察,不要走開。待銅箔剛好消失的時(shí)候,用鑷子迅速將線路板撈出用水沖洗。
我原來設(shè)計(jì)的是用氯仿清洗掉線路板上剩下的墨粉。這樣整個(gè)制板過程就很完美。但是由于沒買到氯仿,只能用細(xì)砂紙來干這件事了。
從實(shí)際效果來看,線距不小于0.5 mm的電路,都可以用這個(gè)方法來制作,更細(xì)的板子最好還是用感光板。
參考:
http://www.wd5gnr.com/pcb.htm
http://www.mnsi.net/~boucher/makepcbs.htm
附圖:
打印好的轉(zhuǎn)印紙:
裁減的時(shí)候給每塊轉(zhuǎn)印紙都多留了一部分空白,便于操作。盡量不要用手觸碰印有電路的部分,汗液和油脂會(huì)影響轉(zhuǎn)印效果:
轉(zhuǎn)印完成,有一些區(qū)域沒有完全印上,這就需要用光盤筆來補(bǔ)描:
開始腐蝕。這時(shí)候要注意觀察,千萬別走開:
用細(xì)砂紙將墨粉打磨干凈,再鉆好孔,就完成了:
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