介绍:感光电路板法手工制作双面PCB板
用感光电路板法制作电路板容易做出最小0.1mm~0.2mm的线宽线距,所需设备简单,工艺流程容易操作,成功率高。适合手工制作精细的高质量的单面和双面板,速度快,经济实用。这里所介绍的制板过程,与工厂生产PCB的原理基本一致,只是为了方便业余条件下制作,对部分步骤进行了工艺上的简化,这种减化极大地节约了设备方面的投入,而对制成的PCB质量不产生严重的影响。
感光制板利用了感光油墨的光化学变化。正性感光油墨未受光照射的部分与覆铜贴合在一起遮盖住这部分铜区,防止被化学蚀刻掉;而被曝光部分则经显影后被去除从而暴露出铜区,允许蚀刻。
市场上的感光板有正性的和负性的之分,对于正性感光板(如金电子品牌的感光板),其感光油墨在曝光时见光的部分分解。所以,PCB上最终要保留下来的线路及覆铜部分,在底片上是不透明的;而需要化学蚀刻除去的部分,在底片上是透明的。底片上的墨粉图案对应的是实际的铜布线图案,这符合大家的阅读习惯。另外,为了便于后期钻孔时定位,焊盘和过孔中心孔最好也打印出来,它在底片上也是透明的。
第一步 打印PCB布线图至胶片
可以使用激光打印机或喷墨打印机将PCB布线图打印至透明胶片或磨砂透明胶片上。用照片级喷墨打印机配制版墨水打印至专用的微磨砂胶片上能获得最佳的效果,但打印成本高。用激光打印机打印至专用的透明胶片上也能获得比较理想的效果(但黑度一般),成本比喷墨打印低,且不用担心喷头堵塞的烦恼。但并非所有的透明胶片都能使用激光打印机正常打印,许多牌子型号打印出来的图案会“糊”在一起,经实验,3M的PP2500胶片能获得比较理想的效果,甚至超过打印至微磨砂胶片上的效果。
在打印机属性中设置纸张类型为“投影胶片”或“涂层纸(厚)”,将设计好的PCB布线图按照1:1的比例单色(黑白)打印到胶片上,Top Layer层和Bottom Layer层各一张。另外,为了便于后期钻孔时定位,最好将焊盘和过孔中心孔一起打印出来,即随PCB布线图同时打印钻孔图。
为了制作的精密,将Top Layer层镜像打印,因为镜像打印后再反贴在感光板上时,附墨粉面就贴到感光板上,可减少因透明胶片的厚度带来的不良曝光影响。Bottom Layer层则直接打印。
注意:为了在做双面板时实现顶层和底层布线图的精确对位,一定要事先在PCB布线图中绘制定位孔。
附:Altium Designer 13 中打印1:1 PCB布线图的方法
一.打开PCB文档,进行基本设置
1. 打开PCB文档(以下以Altium Designer 13自带的示例为例:\Altium\AD13\Examples\
Developer Tool - DT01\DT01.PcbDoc)
然后选择菜单View》Fit Board(若为3D显示模式,选择菜单View》Switch to 2D)

2. 选择菜单File》Page Setup,设置为按比例打印(比例1.00)、单色、A4尺寸,根据你的PCB图相应地设置页面为横向或纵向。

然后点击Advanced按钮。
二.打印顶层布线图
3. 我们首先打印顶层布线图(铜布线)。为此,用鼠标右键点击不需要打印的层后在弹出菜单中选择Delete(若要添加层,点击鼠标右键在弹出菜单中选择Insert Layer),最终保留如下图所示的Top Layer、Multi-Layer、Keep-Out Layer。
勾选Mirror选项(在后续曝光时将胶片墨粉面贴住感光板,以避免胶片厚度对曝光结果的影响)。
最好勾选Holes选项将孔打印出来。

然后点击Preferences按钮。
在PCB Print Preferences对话框中将Top Layer、Multi-Layer、Keep-Out Layer的位于灰度一栏的颜色均设为最黑(颜色越黑,在曝光时阻挡紫外光的效果越好)。

点击OK按钮结束PCB Print Preferences对话框设置。
点击OK按钮结束PCB Printout Properties对话框设置。
4. 选择菜单File》Print Preview,预览打印图。

点击Print按钮。
在Print What中选择Print Screen Region。
选择你所使用的打印机,并点击Properties按钮设置打印机(黑白模式、纸张尺寸A4、最高打印分辨率、纸张类型为“投影胶片”或“涂层纸(厚)”,如能调节黑色深度请将其调为最深,如能调节亮度请将其调为最暗,如能调节对比度请将其调为最大)。

点击OK按钮结束Printer Configuration for […]对话框设置,并打印顶层布线图。
最后点击Close按钮结束预览。
三.打印底层布线图
5. 操作方法同第2~4步
所不同的是:(1)你需要将Top Layer删除。并且点击鼠标右键在弹出菜单中选择Insert Layer,将Bottom Layer添加进来;
(2)不要勾选Mirror选项

第二步 曝光
将打印好的顶层和底层布线图胶片,以墨粉面对墨粉面的方式叠放在一起,用两小条双面胶分别粘在底层胶片的两侧上方(无电路的部分,双面胶的上层保护纸先不要揭开)。
精确对位好顶层和底层布线图胶片,然后用手按住胶片中央使其不要移动。接着揭去一侧双面胶的上层保护纸,精确平整地粘合住两张胶片的这一侧。最后揭去另一侧双面胶的上层保护纸,精确平整地粘合住两张胶片。
打开紫外线曝光机上盖,将胶片放在平台上。
撕去感光板两面的保护膜,将其夹入两张胶片的中间(置于布线图区域)
关闭曝光机上盖,锁上锁扣。设定曝光模式为上下灯模式,曝光时间约200秒。曝光结束后的感光板,将能观察到被曝光区和未被曝光区油墨的区别。
注意:不要让揭去保护膜的感光板长时间暴露在自然光中。
第三步 显影
显影前要提前配制好显影液。按照说明书的比例将显影剂(主要成分为碳酸钠)与水混合溶解,适当搅拌使显影剂溶化均匀,显影液的温度以30-35℃为宜。
将两面都曝光后的感光板放入显影机(开启气泡发生功能)中,约2~3分钟即可看到线条的轮廓显现出来。
注意观察显影进度,可以看到被曝光的区域颜色越来越浅,最后露出光亮的本底覆铜,而显影对其它部分则没有影响,同时显影液变成了蓝色。在刚好显影充分时,取出板,这样PCB布线图案便附在了上面。
显影结束后,用清水漂去板上残留的显影液,以免其直接带入后续环节。
注意:不要过度显影,易导致制作出来的细线断裂。也不要在本底敷铜上还存在非常浅的绿色时就停止显影,以免后续蚀刻速度变慢且不均匀。
仔细检查(可借助放大镜)板上有无缺陷。一般缺陷分两类:一是膜层上有不该露铜的地方,显露出覆铜,这主要是因为底片不够均匀,黑色部分有破损漏光,这种情况可以使用油性记号笔小心地进行修补;另一种情况是膜层过多,有些不需要连接的线路被连接起来了,这主要是因为感光板面、胶片或玻璃板不清洁,有灰尘或污物造成的,这种情况可以用手术刀等在放大镜下仔细刮除多余的膜层部分。
第四步 蚀刻
蚀刻前要提前配制好蚀刻液,按照说明书的比例将蚀刻剂(可选择使用蓝色环保蚀刻剂(过硫酸钠+少量硫酸铜)、三氯化铁、或绿色环保蚀刻剂(氯化铜))与水混合溶解,适当搅拌使蚀刻剂溶化均匀。蚀刻液的温度以40-50℃为宜,尽量不要超过60度,以免感光膜脱落。温度也不能过低,否则蚀刻速度将会变得很慢,并且各区域蚀刻速度不均匀的现象会变得严重。
将显影和漂洗后的感光板放入蚀刻机(开启气泡发生功能)中。
注意观察蚀刻进度,直到铜本色逐渐消去,最后所有不需保留的铜区刚好都露出绝缘基材的颜色时,取出板。蚀刻时间约为4~8分钟。
蚀刻结束后,用清水漂去板上残留的蚀刻液,以免其直接带入后续环节。
注意:不要过度蚀刻,以免细线断裂。
第五步 脱膜
脱膜前要提前配制好脱膜液,在塑料方盘中按照说明书的比例将脱膜剂(主要成分为氢氧化钠(强碱,注意不要徒手拿取))与水混合溶解,适当搅拌使蚀刻剂溶化均匀。
将蚀刻和漂洗后的感光板放入脱膜液中,用筷子适当晃动板子。片刻便会观察到感光膜被剥除。
脱膜结束后,用清水漂去板上残留的脱膜液,擦干烘干电路板。