如何使用低成本激光切割機制造印刷電路板

第1步：工具和材料

本教程使用了以下工具和材料：

10W激光雕刻機（鏈接/鏈接/鏈接）。 它用于在空白銅PCB板上打印電路圖。

銅PCB （鏈接/鏈接/鏈接）。自制電路板通常印刷在鍍銅酚醛板上。電路板的整個表面都是涂層的（一面或兩面）。銅是導(dǎo)電材料，而酚醛基板不能導(dǎo)電。通過去除部分銅層，可以在部件之間創(chuàng)建軌道，從而形成電路板。

乳膠PVA水性墨水。正如您稍后將看到的在本教程中，我使用水基墨水在銅PCB表面上創(chuàng)建了一個掩模。該掩模防止部分銅層被氯化鐵溶液除去。

畫筆。 必須在電路板上涂上一層厚厚的油漆，這里有一個油漆刷。

氯化鐵。這是一種鹽，應(yīng)該在使用前溶解在水中。該溶液能夠腐蝕銅，將銅從其酚醛基質(zhì)中除去。涂上面膜，只有暴露在溶液中的銅板部分才會溶解。

砂紙。最后，你會有從板上移除剩余的掩模。這可以使用砂紙輕松完成。

第2步：自制PCB制造工藝

制造工藝自制PCB通常包括以下步驟：

1。 PCB設(shè)計

在此步驟中，繪制要生產(chǎn)的電路板。既可以設(shè)計新的電路板，也可以復(fù)制開源項目。可以使用不同的CAD軟件（Fritzing，KiCAD，Proteus，Eagle等）。

2。在PCB上涂抹面罩

設(shè)計好印刷電路板后，必須將其轉(zhuǎn)移到電路板上。有幾種方法可以做到這一點：使用熱方法（通過將紙張中的墨粉轉(zhuǎn)移到印版上，通過加熱），手動（通過使用合適的筆繪制電路）甚至使用3D打印機。在這個項目中，我使用激光雕刻機將設(shè)計轉(zhuǎn)移到印版上。

3?；瘜W(xué)蝕刻PCB

一旦將掩模轉(zhuǎn)移到板上，就會對板的部件進(jìn)行腐蝕以去除部分銅。在該過程結(jié)束時，電路板應(yīng)該只與構(gòu)成電路的軌道一起使用。

4。清潔和整理

一旦腐蝕完成，就可以對板進(jìn)行清潔，鉆孔和焊接部件。在那之后，只需檢查所有內(nèi)容，啟動它并快樂！

第3步：PCB設(shè)計和創(chuàng)建面具

一旦進(jìn)行了PCB設(shè)計（使用您選擇的任何CAD軟件設(shè)計），您可以將其導(dǎo)出為SVG格式用于閱讀其他圖形編輯軟件。在此過程中可以導(dǎo)出多個圖層：頂視圖，底視圖，蒙版，絲綢等。所有圖層均以正?；蜱R像格式提供。

本教程中描述的制作過程要求將掩模應(yīng)用于PCB 。由面罩覆蓋的蓋板部分不會被腐蝕，因此將保留在端板上。沒有被面罩覆蓋的部件將暴露在氯化鐵中，被腐蝕并從印刷電路板上移除。

在這個過程中，需要在整個板上涂上一層油漆，使用激光雕刻機僅移除幾個部分。

這樣，大多數(shù)軟件生成的遮罩應(yīng)反轉(zhuǎn)顏色（將黑色像素反轉(zhuǎn)為白色，反之亦然）。為了執(zhí)行掩碼反轉(zhuǎn)，使用了兩個軟件：

- Inkscape ：用于將SVG文件轉(zhuǎn)換為圖像格式（PNG）。還用于將繪圖轉(zhuǎn)換為黑白圖像（如果CAD導(dǎo)出為彩色格式）;

- Gimp ：用于反轉(zhuǎn)蒙版顏色（黑色的白色像素）然后將生成的圖像加載到激光雕刻軟件中，以便打印到印版表面。

注意圖像的尺寸：檢查輸出激光雕刻軟件的尺寸是實際原型的理想尺寸。

在本教程的情況下，沒有完成特定電路板的設(shè)計。相反，我試圖復(fù)制由FábioSouza開發(fā)的開源板：Franzininho。這個令人難以置信的電路板可以由各級用戶輕松組裝和編程，它與Arduino IDE兼容，完全在巴西設(shè)計！

第4步：PCB準(zhǔn)備

一旦設(shè)計了掩模，就可以開始PCB生產(chǎn)。

第一步是應(yīng)用或多或少的制服一層油漆到盤子上。在我的例子中，使用水基黑色PVA乳膠漆。重要的是油漆盡可能地深，以便它可以被激光燃燒。白色涂料可以反射激光，降低其效果。

涂料是水基的，這也很重要，以便在蝕刻銅板后將其從印版中取出。

A將單一均勻的涂料層施加到板上，使表面完全涂覆。重要的是沒有孔或缺陷，因為它們會產(chǎn)生不必要的腐蝕點，損壞軌道或產(chǎn)生不需要的接觸點。

在進(jìn)行下一步之前，有必要等待油漆完全干燥。

第5步：激光雕刻

涂料干燥后，您可以使用激光雕刻機從面罩上去除不需要的部分。

使用10W激光雕刻機，如本教程開頭所示。

對于電路板的生產(chǎn)，使用了以下參數(shù)：

- 激光強度：100％

- 速度：最大值

- 燃燒時間：20毫秒

- 最短路徑

如果使用不同的設(shè)備，必須測試這些參數(shù)的組合以獲得更好的結(jié)果。

激光沒有足夠的能量來刺穿銅板，但能夠去除油漆，露出銅層。

重要的是，在這一步結(jié)束時，電路清晰地印在電路板上（記住黑暗腐蝕后不會去除部件，只有部分暴露的銅會被腐蝕。

工藝可能很慢（取決于電路板的尺寸和材料的數(shù)量）去除）。因此，使用大多數(shù)CAD軟件（例如Fritzing）中提供的填充銅的工具，將要燃燒的區(qū)域限制到最大可能是很重要的。否則，將花費相當(dāng)多的時間從電路板的不干擾最終電路功能的部分去除墨水。另外，限制通過腐蝕從板上除去的銅的量也有助于增加氯化鐵溶液的壽命，因為氧化反應(yīng)將更少。因此，在需要更換腐蝕性溶液之前，可以生產(chǎn)更多的原型。

注意打印時間（受制造商建議的限制）?？赡苄枰ㄆ谛菹ⅲ?0分鐘，根據(jù)我案例中使用的模型的推薦）。

在這個項目中測試的大約50mm x 25mm板的印刷花了大約30分鐘。比起我預(yù)期的更多，但仍然是一個原型的可接受的時間。

第6步：化學(xué)蝕刻

一旦在印版上正確印刷了掩模，在要保持的區(qū)域上方留有黑色跡線，并且要從印版中露出的部分銅線從印版上移除，銅的腐蝕應(yīng)使用氯化鐵溶液進(jìn)行。

需要幾分鐘才能完全腐蝕材料。定期檢查以確保已移除所有材料。在我的情況下，大約5分鐘足以移除材料?？梢栽诎迳鲜┘由倭克ú皇┘幽Σ亮σ允雇苛喜槐?a target="_blank">機械去除）以更好地觀察結(jié)果。也可能需要定期搖動氯化鐵溶液以提高化學(xué)反應(yīng)的效率。

第7步：面具去除和整理

腐蝕完成后，應(yīng)去除殘留的面罩。

可以用刷子和自來水清除。砂紙也可用于完全去除材料，這種材料更快，并可在表面留下拋光表面。

在該過程結(jié)束時，電路板應(yīng)僅包含電路操作所需的銅軌道。鉆板（用于定位元件），焊接全部，然后使用激光雕刻機制作第一塊印刷電路！

從照片中可以看出，建議將電路板切割成在開始制造之前的適當(dāng)尺寸。照片來自我的第一次測試，所以我以前不介意！ ：p