一種可遠(yuǎn)程操控的PCB制板裝置

周瑋 周永強(qiáng) 陳軍

◆摘? 要：本文介紹了一種可通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制的智能PCB制板機(jī)工作的解決方案，該裝置除了傳統(tǒng)PCB制板機(jī)功能外，設(shè)置了遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)，系統(tǒng)由通信模塊、裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模塊和制板環(huán)境監(jiān)測模塊等構(gòu)成，可利用手機(jī)遠(yuǎn)程可視化操作，減少了化學(xué)物品對(duì)人體的傷害，提高了工作效率。由于裝置體積小，可隨意搬動(dòng)，上電即可使用，擺脫了傳統(tǒng)制板機(jī)不便移動(dòng)等缺點(diǎn)

◆關(guān)鍵詞：智能;PCB;遠(yuǎn)程

20世紀(jì)初，人們?yōu)榱撕喕娮訖C(jī)器的制作，減少電子零件間的配線，降低制作成本，開始鉆研以印刷的方式取代配線的方法，三十年間，不斷有工程師提出在絕緣的基板上加以金屬導(dǎo)體作配線。1925年，美國的Charles Ducas在絕緣的基板上印刷出線路圖案，再以電鍍的方式，成功建立導(dǎo)體作配線。

目前的PCB制板的方法多種多樣，最常采用的是加成法（Additive），即在一塊預(yù)先鍍上薄銅的基板上，覆蓋光阻劑（D/F），經(jīng)紫外光曝光再顯影，把需要的地方露出，然后利用電鍍把線路板上正式線路銅厚增厚到所需要的規(guī)格，再鍍上一層抗蝕刻阻劑-金屬薄錫，最后除去光阻劑，這制程稱為去膜，最后再把光阻劑下的銅箔層蝕刻掉。加成法制造印制電路板的優(yōu)點(diǎn)為：1.可避免大量蝕刻銅，以及由此帶來的大量蝕刻溶液處理費(fèi)用，降低了印制電路板生產(chǎn)成本;2.相比減成法，工序減少了約三分之一，簡化了生產(chǎn)工序，提高了生產(chǎn)效率，尤其避免了產(chǎn)品檔次越高，工序越復(fù)雜的惡性循環(huán);3.能達(dá)到齊平導(dǎo)線和齊平表面，從而能制造SMT等高精密度印制電路板;4.由于孔壁和導(dǎo)線同時(shí)化學(xué)鍍銅，孔壁和板面上導(dǎo)電圖形的鍍銅層厚度均勻一致，提高了金屬化孔的可靠性，也能滿足高厚徑比印制電路板，小孔內(nèi)鍍銅的要求。因此，現(xiàn)在很多PCB制板裝置均通過加成法工藝來進(jìn)行PCB制板。

但目前PCB制板裝置還存在一些問題，比如在制作過程中人不可避免的要與化學(xué)藥品接觸，對(duì)人體會(huì)產(chǎn)生一定的危害;目前的制板裝置大都是工廠級(jí)別的，體積龐大，難以移動(dòng)，尤其不適用于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室使用。針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提出了一種可遠(yuǎn)程操控的PCB制板裝置。

1智能PCB的結(jié)構(gòu)圖

在傳統(tǒng)的印制電路系統(tǒng)，生產(chǎn)效率低，體積大，并且會(huì)給人體造成傷害，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室對(duì)印制電路的需求，對(duì)智能PCB系統(tǒng)做了改進(jìn)，形成了如圖1所示裝置框架圖。

裝置結(jié)構(gòu)如下：一個(gè)220V轉(zhuǎn)3.3V的電源板，一個(gè)控制板，四個(gè)紫外線燈管，藍(lán)牙遠(yuǎn)程控制模塊，兩個(gè)加熱棒，兩個(gè)通氣口。220V轉(zhuǎn)3.3V的電源板：220V交流電通過整流濾波轉(zhuǎn)化為3.3V直流電，從而為控制模塊供電。控制板：是裝置的核心部件，用手機(jī)通過藍(lán)牙模塊向裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，控制該設(shè)備電源模塊上的繼電器，從而達(dá)到控制紫外線燈管和加熱棒開關(guān)的作用。紫外線燈管：發(fā)射紫外線光照射感光板從而進(jìn)行曝光。無線通信模塊：通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，鏈接控制板達(dá)到遠(yuǎn)程操控的目的。兩個(gè)加熱棒：加熱腐蝕液與顯影液。

裝置結(jié)構(gòu)如下：一個(gè)220V轉(zhuǎn)3.3V的電源板，一個(gè)控制板，四個(gè)紫外線燈管，藍(lán)牙遠(yuǎn)程控制模塊，兩個(gè)加熱棒，兩個(gè)通氣口。220V轉(zhuǎn)3.3V的電源板：220V交流電通過整流濾波轉(zhuǎn)化為3.3V直流電，從而為控制模塊供電。控制板：是裝置的核心部件，用手機(jī)通過藍(lán)牙模塊向裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，控制該設(shè)備電源模塊上的繼電器，從而達(dá)到控制紫外線燈管和加熱棒開關(guān)的作用。紫外線燈管：發(fā)射紫外線光照射感光板從而進(jìn)行曝光。無線通信模塊：通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，鏈接控制板達(dá)到遠(yuǎn)程操控的目的。兩個(gè)加熱棒：加熱腐蝕液與顯影液。

整個(gè)系統(tǒng)的工作過程如下：

首先將需要制作的PCB電路圖的電路圖繪制好后，用激光打印機(jī)打印到紙上，得到PCB紙;并把感光覆銅板裁剪成適當(dāng)?shù)拇笮『螅瑢CB紙的打印面貼在感光覆銅板上，再壓上玻璃板，利用玻璃板的自重使PCB紙與感光膜緊貼在一起，再蓋上箱蓋，給真空曝光機(jī)通電后，利用移動(dòng)終端發(fā)送啟動(dòng)的控制信號(hào)給藍(lán)牙控制模塊，主控制器根據(jù)藍(lán)牙控制模塊接收到的信號(hào)控制曝光燈組件的紫外燈管照射進(jìn)行曝光，曝光時(shí)間到后，再通過移動(dòng)終端發(fā)送關(guān)閉的控制信號(hào)給藍(lán)牙控制模塊，主控制器根據(jù)藍(lán)牙控制模塊接收到的信號(hào)控制曝光燈組件的紫外燈管熄滅，曝光結(jié)束;將曝光后的電路板放入顯影箱中，再通過移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制顯影加熱棒對(duì)顯影液進(jìn)行加熱，然后把顯影好的電路板撈出，放入腐蝕箱中，再通過移動(dòng)終端遠(yuǎn)程控制腐蝕加熱棒對(duì)腐蝕液進(jìn)行加熱，盡量避免人為接觸顯影腐蝕設(shè)備，最后再把腐蝕完成的電路板清洗晾干，便完成了PCB制板的基礎(chǔ)電路板，以供后續(xù)進(jìn)行鉆孔、貼絲印和焊接。

按照設(shè)計(jì)思路制作可遠(yuǎn)程操控小型的PCB打板機(jī)，對(duì)于PCB機(jī)主體制作方面，采用傳統(tǒng)的真空曝光機(jī)、顯影箱、腐蝕箱三部分。使感光板的感光層內(nèi)部發(fā)生變化，未被紫外燈光照射的感光層內(nèi)部不會(huì)發(fā)生變化。將未聚合的乾膜去除，就是將發(fā)生變化的感光層露出敷銅面。電解未被感光層保護(hù)的銅，從而出現(xiàn)電路線。

2智能 PCB系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

按照該工藝制作的PCB打板機(jī)，不僅制版機(jī)操作方便，而且制版的速度快，制作一塊單面印刷電路板，僅僅需要10--20分鐘，另外制板成本低廉，制作一塊電路板的制板費(fèi)僅相當(dāng)于一張熱轉(zhuǎn)印紙的成本。也可一次制作出單面板、雙面板（不含孔金屬化），或者帶字符的單面板。加熱棒使用，可以縮短顯影、腐蝕的時(shí)間，從而提高制版速度。

3結(jié)語

本設(shè)計(jì)方案克服了傳統(tǒng)PCB印制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，優(yōu)化了模塊，方案中設(shè)計(jì)的裝置除了傳統(tǒng)PCB制板機(jī)功能外，通過藍(lán)牙控制模塊遠(yuǎn)程控制真空曝光機(jī)和顯影腐蝕設(shè)備，減少人為接觸，防止不小心碰到化學(xué)藥品，對(duì)人體造成傷害;且將PCB制板裝置小型化，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，非常適合學(xué)校實(shí)驗(yàn)室使用。

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基金項(xiàng)目：四川省教育廳，重點(diǎn)項(xiàng)目（自然科學(xué)）（18ZA0310）