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線路板制作機

線路板制作機是一種機電、軟件、硬件互相結合的高新科技產(chǎn)品。作為線路板的生產(chǎn)工具，它能夠利用物理雕刻過程，通過計算機程序控制，在空白的覆銅板上把不必要的銅泊銑去，形成用戶定定制的線路板。與傳統(tǒng)的電路板焊接制造相比，電路板焊接在較小規(guī)模的生產(chǎn)中或較大的器件焊接中采用人工焊接，在大規(guī)模焊接時，或批量生產(chǎn)時都采用機器貼片及機器焊接，盡管這樣，電路板上不規(guī)則的器件及較大的器件仍需要人工插件和焊接。線路板制作機的缺點是：價格居高不下、使用過程復雜，以至于沒有得到大面積的推廣。

電子線路板制作機介紹

電子線路板制作機研制的國內(nèi)外技術背景 

線路板制作機是一種機電、軟件、硬件互相結合的高新科技產(chǎn)品。它利用物理雕刻過程，通過計算機控制，在空白的覆銅板上把不必要的銅泊銑去，形成用戶定定制的線路板。臺灣禾宇、民智、嶸耀等公司已有產(chǎn)品在國內(nèi)市場銷售，但由于價格居高不下、使用過程復雜等原因，一直沒有得到大面積推廣。國內(nèi)方面，廣告雕刻機已有十多家廠批量生產(chǎn)，但沒有一家專業(yè)為線路板制作專門配套軟件，大多數(shù)機器只能適合于廣 告行業(yè)。雖然有些機器宣稱可以雕刻PCB板，但需要經(jīng)過三至四個軟件的轉換，在轉過程中造成較多精度、時間和材料的損失以及不必要的麻煩。2001年開始我們對各種雕刻機工作原理及PCB軟件深入研究，自主產(chǎn)權開發(fā)的一套專業(yè)線路板制作系統(tǒng)。根據(jù)國內(nèi)實際情況，兼容國內(nèi)使用率最高的PROTEL軟件，直接利用PROTEL的PCB文件信息，在不需要任何轉過程的情況下直接輸出雕刻數(shù)據(jù)，通過自定義的數(shù)據(jù)格式控制制作機做雕刻、鉆孔、切邊工作。  

當前電子線路板制作的現(xiàn)狀 

線路板(PCB板)的試制過程是一個電子產(chǎn)品在開發(fā)過程不可避免的，最常用的方法是“打樣”：把設計好的PCB文件送到專業(yè)的線路板廠直接制作，通常這種過程要經(jīng)過三天到一周的時間。由于產(chǎn)品開發(fā)過程中時問就是產(chǎn)品的生命，一個產(chǎn)品開發(fā)過程中少則經(jīng)過三五次，多則十幾次的修改使開發(fā)人員無法忍耐過多的等待，于是實驗室環(huán)境下開發(fā)人員通過各種各樣的方法實現(xiàn)快速制板。主要有物理方法和化學方法。
物理方法：通過利用各種刀具及電動工具等，手工把線路板上不需要的銅刻去。這種方法比較費力，而且精度低，只有相對極簡單的線路才可能采用。 
化學方法：通過在空白覆銅板上覆蓋保護層，在腐蝕性溶液里把不必要的銅蝕去，是當前大部份開發(fā)者使用的方法。覆蓋保護層的方法多種多樣，主要有最傳統(tǒng)的手工描 漆方粘貼定制的不干膠方法、膠片感光方法以及近年才發(fā)展起來的熱轉印打印    PCB板方法。    手工描漆：把油漆用毛筆或硬筆在空白覆銅板上手工描繪線路的形狀，吹干后可放進溶液里面腐蝕。    粘貼不干膠：市面上有各種不干膠被制成條狀和圓片狀，在空白線路板上根據(jù)需要組合不同的不干膠，粘緊后即可腐。    膠片感光：把PCB線路板圖通過激光打印機打印在膠片上，空白覆銅板上預先涂上一層感光材料(市面有已涂好的覆銅板出售)，在暗房環(huán)境下曝光、顯影、定影、清洗后即可在溶液里腐蝕。    熱轉?。和ㄟ^熱轉印打印機把線路直接打印在空白線路板上，然后放進腐蝕液腐蝕。 

當前制作電子線路板的各種方法比較  

從成品板的附著力方面來比較: 
化學腐蝕方法由于必須將整塊板泡在溶液里腐蝕，腐蝕后必須清洗及烘干。在這一過程里，線路板經(jīng)過一冷一熱、一干一濕，大大影響覆銅的附著力，實驗調(diào)試過程中可能由于更換不同參數(shù)的電子原件引起銅片剝離脫落。所以物理雕刻在成品質量上比化學蝕刻好。
從線條邊緣方面比較：物理雕刻出來的線條斷面逞正梯形，邊緣角度和刻刀角度相同，線性良好?；瘜W方法在顯微鏡下看可看出線條逞倒梯形，邊緣不規(guī)則。    
從操作工藝上比較： 物理方法由于所有過程都是手工操作，費工費時，而且由于人手穩(wěn)定因素，不可能做到高精度的線路板。另外，存在不可恢復性，整個操作必須小心翼翼，一不小心刻斷了不該刻的線條，一切必須重來。相對來說，化學方法操作簡單得多了。除了手工描漆方法近年已很少人采用之外，其它各種方法是當前手工制板的主流。激光打印機的降價更使感光板方法為大多數(shù)人樂意采用。追求質量的單位甚至采用了價值不菲的熱轉印打印機直接打印線路板。

各種制板方法存在的問題 

全手工方法費工費時是最主要的缺點，而且精度不易控制，已較少人采用。這里主要討論目前使用最廣泛的化學蝕刻存在的問題。 

1. 打印精度決定于所采用的打印機墨盒的精度，差一點的打印機打印出來的線條不均勻腐蝕過程中容易造成斷線、粘連。
2. 感覺板的曝光及顯影時間不易控制，而且每一批板的最佳曝光時間不同，需要經(jīng)過反復的試驗。
3. 腐蝕過程的控制難度高。單片腐蝕不同于大批量生產(chǎn)，溶液的溫度、濃度、酸堿度都影響腐蝕質量，想要做好一片線路板，必須有多次的經(jīng)驗積累。否則，報廢很多材料。 
4. 感光板必須在全黑低溫條件下保存，曝光過程也必須在暗房條件下。
5. 銀鹽(感光材料)及銅鹽(腐蝕產(chǎn)物)均有毒性，腐蝕過程在操作要小心，腐蝕后廢液處理麻煩。 
6. 成品板很難控制手工打孔精度。 

電子線路制作機的研制意義 

所以的PCB電子線路設計者都要面對PCB板制作這一環(huán)節(jié)，因為如果沒有成品，再好的電路設計都是白費功夫。但是很多初學者和部分經(jīng)驗不足的電子線路設計工程師，往往由于PCB板而放棄一個個很好的設計靈感。這對于國內(nèi)的線路板人才培養(yǎng)也是非常不利的：國內(nèi)高等院校及電子專業(yè)的技工學校、職業(yè)學校、軍地兩用人材培訓中心，也由于PCB板而放棄實驗課程，造成學生在學習過程中缺少學習興趣，畢業(yè)后完全沒有動手能力，對學到的知識不能鞏固，甚至于連紙上談兵都有所不能。國外線路板制作機雖然已進入國內(nèi)市場，昂貴的價格使目前缺乏經(jīng)費的學校和剛剛起步的中國電子行業(yè)難以接受。國內(nèi)電子行業(yè)急需一種高效、自動、操作簡單、低價的線路板制作機。 

電子線路板制作機的研制思路

由以上所述可知，利用物理過程制作的PCB板具有很高的附著力以及良好的邊緣質量，我們經(jīng)過一段時間的探索發(fā)現(xiàn)，應用現(xiàn)代數(shù)控技術控制刀具的精確運動，通過高速刀具對空白線路板的切削，完全可以制作出精美的PCB板。同時，可以利用機器的精確運動由程序控制在相應的位置上鉆出符合PCB設計要求的孔。 
PROTEL公司是世界上PCB板計算機輔助設計軟件最大生產(chǎn)商之一，八十年代已經(jīng)進入中國市場。由PROTEL所設計的PCB文件格式成為各設計者和線路板廠溝通的橋梁，PCB文件包含了所有的設計者的設計意圖，線路板廠可以完全根據(jù)PCB文件按圖施工。現(xiàn)國內(nèi)高校很多把PROTEL設計列入專業(yè)課程，電子設計大多數(shù)采用PROTEL軟件完成線路板設計。