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PCB DIY自製電路板線路板製作方法

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STEM製作常常都要用電子零件來接駁傳感器和控制不同的裝置,麵包板只能作為臨時的實驗性的電路板,萬用板接線較亂,最佳方案都是自己製作PCB。以下是PCB製作的實戰經驗分享,雖然不能與工廠的製作技術相比,但對業餘的製作已是足夠的了。因技術和器材所限,只能製作最簡單的單面板。

製作過程主要有4個步驟--線路板設計、晒板、蝕板和鑽孔。

步驟一:線路板設計

先設計好線路,集齊零件,接頭等,如有需要,可用麵包板測試線路。確定線路正確可行,就可以開始了。推薦使用Circuit Maker (Free PCB design software),可以畫schematic,功能包括有常用零件的library,非常方便。畫好schematic後,軟件會按schematic圖中的零件接線,轉為PCB的接線,十分方便。如果不用畫schematic,你亦可直接跳去PCB的設計,自行加上連線line和焊接位pad。設計時會以top view去畫線和安排擺放位置,如加入文字緊記要設定反轉set mirror。

使用Circuit Maker畫schematic

schematic diagram

PCB底層的線及焊接位

PCB設計常用的單位是mil(傳統)和mm,我習慣了用mil單位。
1 inch = 1000 mil = 25.4mm
1mm = 39.37 mil
常見的萬用板(e.g. 30pad x 24pad)孔距=100mil=0.1"=2.54mm
常見的焊接位鑽孔直徑 0.8mm~32mil, 1mm~40mil
常用的焊接位直徑 2mm~79mil
一般線路闊度建議80mil (通常30mil-150mil已夠用)
畫圖時設定Grid size=25mil會較方便

步驟二:晒板

這步驟是用固化晒版燈將線路印在塗有感光濟的線路板上。設計PCB時用top view,打印線路圖就要set mirror來左右反轉。PCB底片要用最深色並保持1:1比例打印到透明膠片上,Laser Printer或能直接打印PDF檔的影印機最適合,toner必須足夠,必須使用耐高溫的打印膠片,最好用manual feed將膠片放入打印機。

PCB底片

跟著就要準備一塊預先裁好大小的PCB銅板。我試過自行塗上感光濟,但效果不好,很難均勻,最後放棄了,要購買Kinsten金電子感光PCB,質素好有保證又方便。要晒板就要一個燈箱,安裝固化晒版燈管。燈管的power、距離和曝光時間都要小心設定好。我用三支T5-6W的固化晒版燈管,三支晒出來的效果會較好,互相補光,線條會較鮮明。一定要用一塊透明膠板壓實PCB底片和PCB,不能有空隙。膠片距固化晒版燈管5cm,晒9分鐘(這是經過試驗找出來的時間,可加減少許)。

晒板燈箱

步驟三:蝕板

這步驟是將不要的銅箔蝕去,留下需要的線路。這過程需要三種化學品--顯影粉、蝕刻粉和脫膜粉。這裏介紹的是在深水埗鴨寮街最大那間電子零件舖買到的顯影粉和蝕刻粉。

步驟四:鑽孔

在焊接位pad鑽孔。常用的是0.8mm和1mm直徑的鑽孔。需要的工具是一枝輕便細小的電鑽。

鑽孔

大量製作

如果要大量製作PCB,可先行DIY一塊PCB。成功了,將設計檔案交給工廠製作。這過程就需要認真學好PCB繪圖軟件和業界接受的檔案規格了。

交給工廠製作的萬用板

學懂製作PCB,做STEM project會更有效率

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