熱轉(zhuǎn)印法電路板制作在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

【摘要】實(shí)驗(yàn)室中電路板制作一直困擾著實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，采用熱轉(zhuǎn)印法制作電路板技術(shù)解決了這一難題。熱轉(zhuǎn)印法制作電路板簡(jiǎn)單快捷、精度高、成本低，在實(shí)驗(yàn)室中可小批量制備。根據(jù)我們幾年來(lái)的實(shí)驗(yàn)探索，摸索出熱轉(zhuǎn)印法制作電路板的操作工藝、技術(shù)參數(shù)，穩(wěn)定可靠。將該方法投入到學(xué)生的課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，收到了良好效果，為提高學(xué)生的技能起到了積極作用。

【關(guān)鍵詞】熱轉(zhuǎn)印法;電路板制作;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.實(shí)驗(yàn)室電路板制作現(xiàn)狀

在大量電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要搭接各種電路來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。由于是實(shí)驗(yàn)性質(zhì)沒(méi)有批量，不可能到電路板生產(chǎn)廠家制作，需要實(shí)驗(yàn)人員自己制作實(shí)驗(yàn)用電路板。過(guò)去，在實(shí)驗(yàn)室中搭接電路用插空板方法，連接復(fù)雜，易接錯(cuò)，不牢固，給實(shí)驗(yàn)帶來(lái)很多不便，已基本不用了。手工雕刻法是按電路要求在空白敷銅板上畫(huà)好線路圖，然后用各種刀具手工將不需要的銅泊部分挖掉，整個(gè)操作過(guò)程復(fù)雜，必須小心翼翼，一不小心線條就會(huì)刻斷。由于是手工操作，不規(guī)范，既無(wú)法保證質(zhì)量，又費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率低下，很難制作出高精度的電路板。這給實(shí)驗(yàn)人員帶來(lái)了很多苦惱，甚至有時(shí)因制作困難而改變或放棄一個(gè)個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思，影響了實(shí)踐教學(xué)的進(jìn)行，所以需要有一種實(shí)用、方便的電路板制作方法。

2.熱轉(zhuǎn)印法制作電路板的原理及特點(diǎn)

2.1 熱轉(zhuǎn)印法制作電路板的原理

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探索一個(gè)實(shí)用、方便的電路板制作方法是一個(gè)很迫切的問(wèn)題。本文采用熱轉(zhuǎn)印法制作電路板，建立一套適合實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的電路板制作過(guò)程。

熱轉(zhuǎn)印法制作電路板的原理是將墨粉電路圖加熱轉(zhuǎn)印到敷銅板上。首先用激光打印機(jī)將電路板圖打印到專(zhuān)用熱轉(zhuǎn)印紙上，熱轉(zhuǎn)印紙壓到敷銅板上一起加熱，使熱轉(zhuǎn)印紙上的墨粉融化，在壓力的作用下，融化的墨粉吸附到敷銅板上，生成牢固的印刷圖形而形成保護(hù)層。用三氯化鐵腐蝕時(shí)，由于墨跡具有很強(qiáng)的搞腐蝕性，使墨跡圖形得以保持不變，其他不被墨跡覆蓋的部分被腐蝕掉，而被覆蓋的部分則被保留下來(lái)形成敷銅線路圖。其腐蝕反應(yīng)為：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2生成溶于水的氯化亞鐵和氯化銅。

2.2 熱轉(zhuǎn)印法制作電路板的特點(diǎn)

熱轉(zhuǎn)印法制作電路板與貼圖法、手工雕刻法、油印法等相比有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）熱轉(zhuǎn)印法適合于小批量電路板制作。適合于非工廠生產(chǎn)化的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，很適合學(xué)生電路實(shí)驗(yàn)。（2）制作周期短，見(jiàn)效快。電路板圖設(shè)計(jì)好后，幾個(gè)小時(shí)就可制作出電路板。（3）操作簡(jiǎn)單。（4）精度高，成本低。熱轉(zhuǎn)印法制作的電路板可達(dá)到激光打印機(jī)的分辨率。

3.熱轉(zhuǎn)印法電路板的制作

3.1 電路板圖的設(shè)計(jì)

根據(jù)原理圖設(shè)計(jì)電路板圖。我們用Protel99SE設(shè)計(jì)原理圖和PCB圖。首先確定電路板的尺寸，一般設(shè)計(jì)為單面板較多。放置元器件，將位置確定。根據(jù)原理圖進(jìn)行布線。屬性設(shè)置，對(duì)電路板打印屬性進(jìn)行設(shè)置，完成電路圖設(shè)計(jì)。一般設(shè)計(jì)成單面板，基本上可滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。

3.2 電路板圖打印

用激光打印機(jī)將設(shè)計(jì)好的PCB圖打印到專(zhuān)用耐高溫的熱轉(zhuǎn)印紙上。用Protel設(shè)計(jì)好的PCB圖，直接用該軟件進(jìn)行打印，打印比例1：1，打印到熱轉(zhuǎn)印紙的熱轉(zhuǎn)印面上。

3.3 熱轉(zhuǎn)印

敷銅板預(yù)處理。首先按設(shè)計(jì)尺寸切割敷銅板。用細(xì)砂紙將敷銅板上氧化膜、污染物、手印等打磨掉，保證熱轉(zhuǎn)印效果。將打印好的大小相當(dāng)?shù)臒徂D(zhuǎn)印紙放到敷銅板上，打有圖形的一面壓在敷銅板面上。打開(kāi)熱轉(zhuǎn)印機(jī)開(kāi)始加熱，溫度達(dá)到180-200度時(shí)，將敷銅板和壓在上面的熱轉(zhuǎn)印紙一起放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)中加熱。我們實(shí)驗(yàn)室采用192度，壓實(shí)時(shí)間6-8分鐘后取出敷銅板。不要立即揭掉熱轉(zhuǎn)印紙，待冷卻后揭掉，這樣熱轉(zhuǎn)印紙上的圖形就轉(zhuǎn)移到敷銅板上了。個(gè)別線路不清晰可用油漆或指甲油小心涂抹。

3.4 腐蝕

腐蝕是用三氯化鐵將沒(méi)有墨跡部分的敷銅腐蝕掉，留下有墨跡的線路。腐蝕液配制：FeCl3：水=4：6，將配制好的腐蝕液放入塑料容器中，將轉(zhuǎn)印好的敷銅板放入，敷銅面向上，不斷均勻搖動(dòng)不斷觀察，直到?jīng)]有墨跡部分完全腐蝕掉，取出敷銅板。用水清洗擦干或用細(xì)砂紙打磨沖洗。腐蝕后的電路板如圖1所示。

3.5 鉆孔焊接

對(duì)電路板的安裝孔用小型臺(tái)鉆鉆孔，根據(jù)元器件引腳大小，一般選用0.8-1.4mm的鉆頭。焊接前涂抹助焊劑，即可安裝焊接元器件。

圖1 腐蝕后的電路板

4.小結(jié)

幾年來(lái)，我們采用熱轉(zhuǎn)印法制作出精致、實(shí)用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)用小批量電路板，方便、快捷、成本低，完全可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要。用熱轉(zhuǎn)印法制作電路板技術(shù)還解決了課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)中各種專(zhuān)用、小量電路板的問(wèn)題，克服了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中只能理論設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置而無(wú)法做出實(shí)際電路板焊接、安裝、調(diào)試、上電運(yùn)行的難題，使整個(gè)實(shí)驗(yàn)完全同實(shí)際電路設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一致的真實(shí)過(guò)程得到實(shí)際的檢驗(yàn)效果。

實(shí)踐證明熱轉(zhuǎn)印法制作電路板技術(shù)，使電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)完全等同于實(shí)際開(kāi)發(fā)的過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)，為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，提高技術(shù)技能起到了積極作用，收到良好效果。

參考文獻(xiàn)

[1]周潤(rùn)景.Protel99SE電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2]李通.印制電路板簡(jiǎn)易制作法[J].山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（1）：132-134.

[3]蔡淑珍，孫業(yè)歧.印刷電路板制作實(shí)驗(yàn)技術(shù)的創(chuàng)新與實(shí)踐[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（3）：46-47.

[4]沈錫寬.印制電路技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，1987.

作者簡(jiǎn)介：萬(wàn)樂(lè)平（1963—），營(yíng)口職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用。