项目一通孔安装工艺技能实训任务单2一、任务布置1．利用线路板雕刻机制作印制电路板。
2．利用化学制版系统制作印制电路板。
3．学会分立元件的手动焊接的操作。
4．学会鉴别手工焊接的缺陷。
二、相关知识按照印刷电路板的制作工艺要求，利用线路板雕刻机或化学蚀刻的方法，制作出合格的印刷电路板。
雕刻机制版废除传统电路板制作的“胶片、感光、定影、腐蚀、清洗、钻孔”过程，制作一张线路板只需要完成Protel的PCB文件设计，其他由机器自动完成。
同时也避免了传统方法对环境造成的化学污染，那么线路板雕刻机如何进行电路板的制作呢？1.印刷电路板的雕刻法制作步骤（1）连接好雕刻机和电脑（2）剪板与处理（3）雕刻线路（4）钻孔（5）切边2.印刷电路板的化学制版制作步骤（1）配腐蚀液（2）剪板（3）去污（4）打印PCB设计图（5）图形转移（6）检差修补（7）蚀刻（8）检查清洗（9）钻元件孔（10）研磨焊盘（11）涂助焊剂3.手工焊接操作步骤（1）对于热容量大的焊件，采用五步焊接法即：准备施焊→加热焊件→送入焊丝→移开焊丝→移开烙铁，一个焊点完成时间大约为2～5秒钟。
（2）对于热容量小的焊件，可将五步焊接法简化为三步即：准备施焊→加热与送丝→去丝移烙铁，三步焊接的焊点小，一般在3秒内完成。
三、技能要点（一）印刷电路板的雕刻法制作过程雕刻法的主要设备是一台线路板雕刻机，再配一台个人电脑联机便可以制作PCB。
雕刻法制作电路板的工作流程如图2.1所示。
图2.1雕刻法制作电路板工作流程（1）前期准备①在电脑上设计出PCB图，并生成雕刻需要的相关文档。
②在电脑上安装PCAM软件。
③使用RS232线将雕刻机与电脑连接起来。
图2.2 EP2002电路板雕刻机图2.3 雕刻法制作的电路板图2.4 数控钻基本控制操作图图2.5数控钻工作状态图（2）雕刻参数设置及调试①建立新数据②设定成形外框③路径计算④路径检查⑤开始加工⑥设定加工参数选择:雕刻下刀深度；钻孔下刀深度；成型下刀深度⑦排版、移动：将电路板数据进行自动复制；移动欲加工的电路板到你想放置的地方⑧加工区域检查⑨设定定位孔⑩定位孔钻孔（3）电路板钻孔按下电路板钻孔键，按照换刀提示更换钻头逐批钻孔。
若孔径大于1.5mm欲使用刀具仿真功能请把换刀提示画面的[刀具模拟]打勾，再接着按照提示操作。
（4）通孔电镀该步骤只有制作双面板时才有，如果是制作的单面板则可跳过此步骤。
（5）平面检测完成电镀贯孔后，将电路板放回雕刻机上。
使用[综合加工机]→[手动]→[定位孔寻找]功能。
（6）修改平面检测数据PCAM4.0版后的平面侦测值除了保留之前的平面分布曲线外，还可看到侦测区域内电路板表面高低分布的灰阶图形，正常的灰阶图上较亮的地方表示该区域较高，暗的地方表示较低。
在完成平面检测后将光标在灰阶图上移动，可以在屏幕下方看见各区的高度Ｚ值及各点间的高度差Ｒ值，按下“Shift＋鼠标左键”，则PCAM将自动为您进行平面侦测数据修改。
（7）线路雕刻按下线路雕刻按钮，并依提示分别换刀即可。
若选择全部雕刻的话，雕刻换刀顺序为 T1 0.2mm（90度雕刻刀）或0.15mm（60度雕刻刀）、T3（1.5mm挖空刀）、T2(0.5mm挖空刀)。
（8）雕刻区域数据该功能是针对局部区域需再次雕刻时使用。
选择[规划]→[排版设定]→[鼠标右键[→[选择加工数据]使用本功能。
（9）电路板翻面雕刻完成雕刻后若要雕刻另一面，先按下翻面键，接着在机器台面上找出之前所钻的定位孔；在定位孔内插上定位插销，然后将电路板左右翻面，并将电路板上的定位孔，对准台面上的定位孔将电路板放回原来位置；然后同样的进行平面检测及线路雕刻。
（10）板框成形雕刻完成后按下板框成形按钮，并按照提示更换成形刀，在完成切割后就可以把您制作的电路板取下来了。
（11）后续工序处理在雕刻完成的电路板上还可以进行涂阻焊层、丝印层等工序处理。
为了更快速的制作出所需的电路板，在进行PCB设计和制作时要注意下述几点：①线宽和线距尽量设在12mil以上。
②铺铜会增加路径计算时间，如果需要铺铜，铺铜的线宽请尽量放大。
③电路板上的孔径请尽量维持一致，在钻孔时才不需经常换钻头。
④电路板的外形可以直接画在线路层上，方便外形偏移计算处理。
⑤建议您在Lay out时在电路板的外围放置四个参考焊点，以利下层铜箔对齐。
⑥在输出Gerber文档时，必须以英制mil为单位。
⑦PCAM程序内的底片文件及钻孔文档格式需调整成与你的Lay out软件相同。
（二）印刷电路板的热转印法制作1.配腐蚀液：按3：5的比例混合好三氯化铁溶液备用。
2.剪板：按需要裁剪出一块小板，去掉毛刺，将边缘打磨光滑。
3.去污：用天那水或其它去污剂清洗印制板。
4.打印PCB设计图：按1：1的比例打印出印制板图。
5.图形转移：将纸上的图形转移到覆铜板上。
6.检差修补：对转印的电路板用油性记号笔进行修补。
7.蚀刻（腐蚀）：整个电路板放入腐蚀箱，接通腐蚀箱电源，腐蚀PCB。
8.检查清洗：将PCB用清水反复清洗后擦干。
9.钻元件孔：使用高速电钻在电路板上对准焊盘中心钻孔。
10.研磨焊盘：铣刀卡在电钻上，轻轻磨削焊盘，露出铜皮即止。
11.涂助焊剂：将酒精松香水覆盖在电路板上。
（三）印制电路板的丝印法制作丝印法是用丝网漏印达到图形转移来制作印制板的方法。
1.裁板应根据设计好的PCB图的大小来确定所需PCB板基的尺寸规格。
2.数控钻孔钻孔流程：放置覆铜板→手动定置原点→软件微调→软件定置原点→软件定置终点→调节钻头高度→按序选择孔径规格→分批钻孔。
3.抛光用刷光机对PCB基板表面进行抛光处理，清除板基表面的污垢及孔内的粉屑，为后序的化学沉铜工艺作准备。
4.化学沉铜化学沉铜广泛应用于有通孔的双面或多面印制线路板的生产加工中，目的在于在非导电基材上沉积一层铜，继而通过后续的电镀方法加厚使之达到设计的特定厚度。
化学沉铜主要步骤、操作要点如表2-1所示。
表2-1 化学槽温度及操作时间表预浸→活化→二级逆流漂洗→加速→二级逆流漂洗→沉铜→二级逆流漂洗→浸酸。
5.图形转移图形转移主要流程：（1）菲林制作丝网漏印工艺制作双面板共需要5张菲林：顶层线路图、底层线路图、顶层阻焊图、底层阻焊图、丝印图。
先将Protel的pcb文档用AutoCad R14转换为DXF或DWG文档，然后再用CAM350软件导入、打开。
进入Tables/Composites，按下[Add]钮，增加一个composites1，配置顶层图形的composites如图2.6所示。
由于输出的是负片，应将Bkg 改成“Clear”，再按“Redraw”刷新，按下ok，再选择File 进入File/Print 设置参数，记得勾选“Mirror”，最后按下plot 开始打印。
其它4张菲林的打印方法与顶层图形操作相似，可以参考上面的操作。
打印菲林时是否选择“负片”或“镜像”，跟图形是底层还是顶层以及后续工艺要求有关，注意不能出错。
图2.6 顶层图形打印配置（2）丝网制作丝网的主要作用是利用丝网图形将油墨漏印在板基材料上形成所需图形。
制作丝网漏印图的过程为：配置感光胶→丝网的清洗与晾干→丝网感光胶印刷→带感光胶的丝网晾干→丝网曝光及显影：（3）丝网印刷丝网印刷是在电路板的两面分别用丝网进行抗电镀油墨印刷、热固化阻焊油墨印刷、热固化文字油墨印刷，本步骤只完成抗电镀油墨印刷。
抗电镀油墨的主要作用是在双面线路板制作过程中，用抗电镀油墨在覆铜板上来形成负性线路图形，用于镀锡并形成锡保护下的真正所需电路图形；热固化阻焊油墨（常用绿油)硬化后具有优良的绝缘性，耐热性及耐化性，起阻焊作用；热固化文字油墨适用于电路板作标记油墨（丝印层）。
（4）固化丝网印刷到印制板上的油墨都需要通过一定温度与时间来固化。
（5）化学镀锡利用电解的方法使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程叫电镀，本步骤是在覆铜板上没有热固化阻焊油墨的地方镀上锡。
6.线路板显影线路板显影即是抗电镀油墨的清洗，在覆铜板完成镀锡后，接下来就需要油墨的去除，电镀油墨的清洗有2种办法，一种是用慢干水或中干水浸在毛巾上，然后搽洗油墨；另一种方法就是用NaOH晶体兑水配成5%的碱性溶液，将镀锡板浸泡其中2分钟后，用软刷子或毛巾搽洗即可去除。
7.碱性腐蚀显影完以后，需要进行腐蚀，腐蚀的主要作用是将线路以外的非线路部分铜箔去掉，留下的是覆锡保护的电子线路图形。
腐蚀溶液采用的碱性溶液（主要成份为氯化氨），因为锡不能溶于碱性氯化氨溶液，而铜很容易溶被该溶液溶解。
8.印阻焊层和丝印层用丝网漏印方法印制热固化阻焊油墨和热固化文字油墨。
（四）手工焊接过程1.常用电烙铁及选用选用电烙铁功率时，可以从以下几个方面进行考虑：（1）在印制线路板上焊接小型电子元件，一般用20W内热式或25～30W外热式电烙铁。
（2）在印制线路板上焊接较大的元器，一般用35～50W内热式或45W～75W外热式电烙铁。
（3）在金属底盘上焊接地线和大型元件，一般用75W以上内热式或100W以上外热式电烙铁。
2.手工焊接操作步骤（1）对于热容量大的焊件，采用五步焊接法如图2.7所示，一个焊点完成时间大约为2～5秒钟。
准备施焊→加热焊件→送入焊丝→移开焊丝→移开烙铁（2）对于热容量小的焊件，可将五步焊接法简化为三步，三步焊接的焊点小，一般在3秒内完成。
准备施焊→加热与送丝→去丝移烙铁图2.7 手工焊接五步操作法（3）焊接要求及注意事项：烙铁头的处理；焊接时间的掌握；烙铁头长度的调整；焊锡量的掌握；引脚表面处理；电烙铁的放置；焊接时不要对焊件施压；助焊剂量的掌握。
3.焊点质量要求（1）电气接触良好：良好的焊点应该具有可靠的电气连接性能，不允许出现虚焊、桥接等现象。
（2）机械强度可靠：保证使用过程中，不会因正常的振动而导致焊点脱落。
（3）外形美观：一个良好的焊点应该是明亮、清洁、平滑，焊锡量适中并呈裙状拉开，焊锡与被焊件之间没有明显的分界，这样的焊点才是合格、美观的。
质量合格的焊点如图2.8所示，质量不合格焊点如图2.9所示。
图2.9 不合格焊点的外观4.焊点的检查焊点的检查通常采用目视检查、手触检查和通电检查的方法。
（1）目视检查目视检查是指从外观上检查焊接质量是否合格，焊点是否有缺陷。
目视检查的主要内容有：是否有漏焊；焊点的光泽好不好，焊料足不足；是否有桥接、拉尖现象；焊点有没有裂纹；焊盘是否有起翘或脱落情况；焊点周围是否有残留的焊剂；导线是否有部分或全部断线、外皮烧焦、露出芯线的现象。
（2）手触检查手触检查主要是用手指触摸元器件，看元器件的焊点有无松动、焊接不牢的现象。
用镊子夹住元器件引线轻轻拉动，有无松动现象。
（3）通电检查通电检查必须在目视检查和手触检查无错误的情况之后进行，这是检验电路性能的关键步骤。
