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電子制作基本技巧(二)適合初學者學的印制電路板制作方法
印制電路板是一種在專門的敷銅絕 緣基板上,有選擇性地加工和制 造出導電圖形、元器件安裝孔和焊接 點的組裝板。印制電路板在電子制作 中作為一種基礎組裝部件而占有重要 的地位。 工廠大規(guī)模生產的印制電路板是 經過制版、印刷、腐蝕、打孔等一系 列工藝完成的,而業(yè)余條件下印制電 路板的制作方法也有許多種。對于初 學者來講,由于制作所用元器件一般 都比較少,印制電路板都很簡單,所 以這里推薦一種最簡單、最方便的手 工方法——刀刻法。下面我們以圖1所 示的"斷線式防盜報警器"的印制電 路板接線圖為例,介紹用刀刻法制作 印制電路板的全過程。
在介紹刀刻法制作印制電路板 之前,有必要向讀者講清楚印制電路 板接線圖是怎么回事?印制電路板接 線圖又叫電路板安裝圖,它是根據元 器件在電路板上安裝的實際位置繪制 的,按照這個圖可以迅速找到某元器 件在印制電路板上的具體位置,它為 制作安裝和維修提供了依據。印制電 路板接線圖實際上是電路圖和印制電 路板圖的"二合一"圖(參見圖1所 示),讀者按照此圖可以制作出符合 要求的印制電路板來,然后按圖正確 焊接元器件和電線,最后做出整機。 但在印制電路板接線圖上,一般只標 有元器件的符號和位置,不像電路圖 中那樣標出其數據和型號,所以在制 作時每當要確定某個元器件的數據和 型號時,還需要電路圖配合才行。 需要指出的是,各種書刊(包括 圖 1在內)所介紹的印制電路板接線 圖,除了特別說明外,通常都是銅箔 板朝向讀者,而元器件、電線等則是 從印制電路板背面通過引腳(線頭) 孔穿出,并焊接在銅箔板上的。 裁取敷銅板
敷銅板的實物外形如圖2所示。 常用敷銅板的基板是酚醛紙基板(簡 稱紙質板)或環(huán)氧酚醛玻璃布板, 厚度有1.0mm、1.5mm、2.0mm、 2.5mm??多種規(guī)格?;灞砻嬗锰厥?工藝粘合一層厚度約0.05mm的銅箔。 如果基板一面粘合銅箔,就稱為單面 敷銅板;如果基板的兩面均粘合銅 箔,就稱為雙面敷銅板。酚醛紙基敷 銅板的板面一般為黑黃色和淡黃色, 它的優(yōu)點是價格便宜,不足之處是機 械強度低、耐高溫性能差、易受潮而 變形。環(huán)氧酚醛玻璃布敷銅板的板面 呈淡黃色,具有較好的透明度,它的 優(yōu)點是電絕緣性能好,能耐高溫、 能耐化學溶劑、不易受潮變形,還 有較好的機械性能,但價格相對要 貴一些。業(yè)余電子制作采用價格便 宜的酚醛紙基敷銅板即可滿足大部 分要求,但有些高頻、超高頻電路 的制作則應選擇使用環(huán)氧酚醛玻璃 布敷銅板。 用刀刻法制作印制電路板時, 由于面積比較小,所以一般采用厚 度1mm的單面敷銅板就可以滿足要求。甚至工廠大規(guī)模生產印制電路 板時所產生的邊角料,都是我們理想 的選料。圖1的印制電路板實際尺寸是 30mm×20mm,可按照圖3所示,先 用鋼板尺、鉛筆在單面敷銅板的銅箔 面畫出30mm×20mm裁取線,再用手 鋼鋸沿畫線的外側鋸得所用單面敷銅 板,最后用細砂紙(或砂布)將敷銅 板的邊緣打磨平直光滑。注意:畫裁 取線時最好緊靠敷銅板的一個直角, 這樣只需要畫兩條裁取直線即可;鋸 敷銅板時不要沿畫線走鋸,否則鋸取 的敷銅板經砂紙打磨后尺寸就會小于 要求許多。 刀刻敷銅板
刻制印制電路板所用的工具是: 刻刀、鋼板尺和尖嘴鉗(用直頭手術 鉗效果更佳),刻制流程如圖4所示, 可分為畫除箔線、刻透除箔線、剝掉 除箔條等三大步驟來完成。 對于殘留的銅箔 , 可用刻刀鏟 除。對于刀口存在的毛刺和銅箔上的 氧化物等,可用細砂紙(或砂布)打 磨至光亮。
鉆孔
刻好的印制電路板 , 在業(yè)余條 件下可將元器件直接焊在有銅箔的一 面,這樣可省去在印制電路板上鉆元 器件安裝孔的麻煩,而且可以很直觀 地對照著印制電路板接線圖焊接元器 件,不易出錯,這對于簡單的電路尤 為適用。但是大多數制作還是要求給 印制電路板鉆出元器件安裝孔。 鉆孔前,先用錐子在需要鉆孔的 銅箔上扎出一個凹痕,這樣鉆孔時鉆 頭才不會滑動。如嫌用錐子扎凹痕吃 力,可用尖頭沖子(或鐵釘)在焊點 處沖小坑,效果是一樣的。鉆孔時, 按照圖5所示,鉆頭要對準銅箔上的凹 痕,鉆頭要和電路板垂直,并適當地 施加壓力。 鉆孔時還要注意,裝插一般小型 元器件接腳的孔徑應為0.8~1mm, 稍大元器件接腳和電線的孔徑應為 l.2~l.5mm,裝固定螺絲的孔徑一般是 3mm,應根據元器件引腳的實際粗細 等選擇合適的鉆頭。如果沒有適當大 小的鉆頭,可先鉆一個小孔,再用斜 口小刀把它適當擴大就行;對于個別 更大的孔,可用尖頭小鋼銼或圓銼來 進一步加工。 涂刷"松香水"
鉆完孔的印制電路板,按照圖6所 示,用細砂皮輕輕打磨(或用粗橡皮 擦除)銅箔表面的污物和氧化層后, 還需要用小刷子在銅箔面均勻地涂刷 上一層自己配制的松香酒精溶液(俗 稱"松香水"),待風干以后,方可 大功告成。涂刷松香酒精溶液的目的 是:既保護銅箔不被氧化,又便于焊 接,可謂一舉兩得。 松香酒精溶液是一種具有抗氧 化、助焊接雙重功能的溶劑。松香酒 精溶液的配制方法是:在一個密封性 良好的玻璃小瓶里盛上多半瓶95%的 酒精,然后按3份酒精加1份松香的比 例放進壓成粉末狀的松香,并用小螺 絲刀(或小木棍)攪拌,待松香完全 溶解在酒精中即成。松香和酒精的比 例要求不是十分嚴格,可根據自己的 情況靈活配置。松香加得少,漫流性 要好些;松香加得多,助焊效果要強 些。這種松香溶液涂在銅箔上,其中 的酒精很快地蒸發(fā)掉,松香在銅箔表 面形成一層薄膜,可使銅箔面始終保 持光亮如新,防止氧化。在焊接時, 松香還起到助焊劑的作用,使得銅箔 很容易上錫。松香酒精溶液存放日 久,由于酒精的揮發(fā),溶液會變稠, 這時可以再加些酒精稀釋。
順便指出,這種自制的松香酒精 溶液,可作為液態(tài)焊劑涂在刮去污物 和氧化物的元器件引腳等焊件上,以 利于焊接。 元器件的安裝
元器件的規(guī)格多種多樣,引腳長 短不一,裝機時應根據需要和允許的 安裝高度,將所有元器件的引腳適當 剪短、剪齊,如圖7所示。 元器件在電路板上的安裝方式主 要有立式和臥式兩種。立式安裝如圖8 (a)所示,元器件直立于電路板上, 應注意將元器件的標志盡可能朝向便 于觀察的方向,以便于核對電路和日 后維修。元器件采用立式安裝法時, 占用電路板平面面積較小,有利于縮 小整機電路板面積。臥式安裝如圖8 (b)所示,元器件橫臥于電路板上, 同樣應注意將元器件的標志朝向便于 觀察的方向。元器件采用臥式安裝 時,可降低電路板上的安裝高度,在 電路板上部空間距離較小時很適用。 根據整機的具體空間情況,有時一塊 電路板上的元器件往往采用立式和臥 式兩種混合安裝方式,如圖8(c)所 示。
由于受安裝環(huán)境等因素的限制, 有些元器件的引腳在焊接到電路板上時需要折轉方向或彎曲,通常我們把 這一整形過程叫做"彎腿"或"窩 腿"。但應注意,所有元器件引腳都 不能像圖9(a)所示的那樣齊根部折 彎,以防引腳齊根折斷。塑封半導體 器件如齊根折彎其管腳,還可能損壞 管芯。即使當時僥幸沒有損壞,但由 于引腳根部長時間受到機械應力,也 會留下后遺癥。元器件引腳需要改變 方向或間距時,一般要求引腳彎曲點 至根部的距離不得小于3mm,也不要 彎成直角,應彎成圓弧狀(彎曲半徑 不得小于2mm),常見正確的"彎 腿"形狀如圖9(b)所示。 業(yè)余制作時,元器件引腳的"彎 腿"可借助于鑷子(或尖嘴鉗),方 法是用鑷子夾緊元器件引腳靠根部的 部分,用手指去扳引腳,形成自然 "拐"彎。圖10(a)是不正確的彎腿 方法,即用鑷子(或尖嘴鉗)去把引 腿"拐"彎。圖10(b)是正確的彎 腿方法,即用鑷子夾住引腳靠根部部 分,起保護根部的作用,而用另一只 手的手指把引腳扳(或壓)彎。 在 電 路 板 上 安裝元器件時要注 意安裝順序。一 般 應先安裝低、矮、 小 體 積 臥 式 元 器 件,然后安裝立式 元器件和大體積元 器件,最后安裝易 損壞的晶體管、集 成電路和不易安裝 的特殊元器件等。 這可歸納成"先低 后高,先輕后重, 先易后難,先一般 后特殊"這樣一句 口訣。對于一些較 簡單的電路,也可 以將元器件直接搭 焊在電路板的銅箔 面,如圖11所示。 采用元器件搭焊方 式可以免除在電路板上鉆孔的麻煩, 簡化了制作工藝。
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