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实用电子学/PCB制造

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

电路板提供元件之间可靠的连接(即使在大型电路中),外观美观且价格便宜。我们可以针对特定的电路设计它们或创建一个通用电路,在那里我们有意放置铜区域(通常以网格形式),然后将元件焊接到铜面,无需钻孔。

Note 在这些情况下,我们可以避免使用印刷电路。
  • 最小的电路中,可以将元件直接焊接到空中或纸质桌子上的一组铜线上。
  • 面包板主要适用于数字电路。

对于相当小的电路,最简单的做法是用毡笔在PCB上绘制连接,然后蚀刻掉其余部分。还可以使用计算机制作模板,更适合大型PCB或批量生产。

所需材料

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  • 铜覆铜板(覆铜板)
  • 新的毡笔
  • 手工钻(1 和 1.5 毫米)
  • 一些用于蚀刻的碟子(不要用厨房里的碟子!)
  • 一卷卫生纸,用于快速擦拭任何地方的蚀刻液
  • 三氯化铁
Warning

三氯化铁不仅有毒且腐蚀性强,而且颜色非常黄。尽量减少接触。其他蚀刻液通常更糟。

Note 三氯化铁(FeCl3)溶液最常用。三价铁非常喜欢还原成二价铁,以至于对于氯来说,值得蚀刻铜,而铜在其他情况下几乎对酸不反应。我们可以使用其他氧化剂溶液,例如盐酸过氧化氢
将原理图绘制到覆铜板上

原理图设计

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在纸上绘制一个图表,并认真考虑它,以便走线最少(导线跳线完成工作)。

我们将准备所有要使用的元件。然后,在覆铜板的顶部(层压板)上用软铅笔重新绘制图表(注意,石墨会导电,可能会造成连接),我们用点突出显示将来的元件引脚的孔。在这里,我们注意确保所有元件都能正常放置,并且引脚能与连接器相匹配。

钻孔

从覆铜板中分离出我们的PCB板。通常,最好用刀子沿着金属围栏下方切断层压板(施加压力),然后小心地断开。也可以小心地用1.5毫米钻头磨掉层压板。

用钻头打通板子上的所有孔。对于大多数元件,1毫米的钻头适合,对于较厚的引脚,可以使用1.5到2毫米的钻头。钻孔时,我们将完美地将孔的倒影转移到底部(铜面)上。注意,钻孔时,覆铜板必须放置在坚固的东西上,防止用手指或桌子钻穿它。

用钢丝绒/海绵彻底清洁底部(铜面),去除钻孔后产生的毛刺,使边缘锋利。

用毡笔绘制模板

绘制模板

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按照指示,在孔之间绘制连接线。在每个孔周围(如果可能的话),留出1毫米的边缘,以便更好地焊接。我们小心谨慎地绘制。

我们尽量覆盖更多的表面。因此,不是在孔之间绘制细线,而是相反,在铜区域之间蚀刻出狭窄的间隙。这对于蚀刻的成功和节省蚀刻液至关重要。我们要对那些无处可去的区域进行着色。对于连接之间的狭窄间隙,可以使用尺子,用尖锐的物体在涂料中刻出凹槽。

PCB蚀刻

将带有模板的顶部板子放置在表面上,让它由于表面张力而沉下去。安装时,先按住一边,然后慢慢地将板子向下倾斜,使板子沉入溶液中,或者在板上留下气泡。它应该低于5毫米的深度,以确保完全蚀刻。

蚀刻过程(对于绘制良好的板子和正常浓度的FeCl3)大约需要15到20分钟。在此期间,可以抬起板子查看蚀刻过程,但要非常小心 - 操作时涂料很容易剥落。因此,我们尽可能少地操作,并且板子不应该从蚀刻液中干掉。

蚀刻完成后,将溶液倒回(或倒入另一个瓶子),可以重复使用。冲洗PCB。

最终增强

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蚀刻成功的电路板

在焊接之前,可以用酒精或油漆、钢丝绒清洁表面,或者提前用锡膏涂抹接触点(特别是对热量和功率敏感的元件)。错误会导致铜线短路,反之亦然。现在,我们可以安装元件。注意,PCB样品是一个控制电路,以及一个为高压发生器(使用两个IRFP460 FET晶体管的半桥连接)提供矩形信号的信号源。该发生器产生(> 6000 VDC,> 10 mA?),但其频率调谐错误,导致变压器开始共振(在方波的第三次谐波处),导致晶体管过早失效。更换它们后,并仔细调谐共振频率,现在它可以正常工作了。

PCB原型

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不同的制造商有不同的规格可以选择。一些公司提供高达100平方厘米的PCB,起价为13美元。PCB规格从6mil间距、12mil最小孔径、1oz铜、2层和4天交货时间(加上3到4天的运输时间)开始。对于更紧密的间距,可以使用更紧密的间距,最小间距可达4mil。对于额外的费用,也可以使用更小的最小钻孔,钻孔尺寸可达8mil。还可以提供最多10层的板子、多种阻焊层颜色、铜厚度和其他高级选项。

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