印制电路板是一种在专门的敷铜绝缘基板上,有选择性地加工和制造出导电图形、元器件安装孔和焊接点的组装板。印制电路板在电子制作中作为一种基础组装部件而占有重要的地位。

        工厂大规模生产的印制电路板是 经过制版、印刷、腐蚀、打孔等一系 列工艺完成的,而业余条件下印制电路板的制作方法也有许多种。对于初学者来讲,由于制作所用元器件一般都比较少,印制电路板都很简单,所以这里推荐一种最简单、最方便的手工方法——刀刻法。下面我们以图1所示的"断线式防盗报警器"的印制电 路板接线图为例,介绍用刀刻法制作 印制电路板的全过程。

         在介绍刀刻法制作印制电路板之前,有必要向读者讲清楚印制电路板接线图是怎么回事?印制电路板接线图又叫电路板安装图,它是根据元器件在电路板上安装的实际位置绘制 的,按照这个图可以迅速找到某元器 件在印制电路板上的具体位置,它为 制作安装和维修提供了依据。印制电 路板接线图实际上是电路图和印制电 路板图的"二合一"图(参见图1所 示),读者按照此图可以制作出符合 要求的印制电路板来,然后按图正确 焊接元器件和电线,最后做出整机。但在印制电路板接线图上,一般只标 有元器件的符号和位置,不像电路图 中那样标出其数据和型号,所以在制 作时每当要确定某个元器件的数据和型号时,还需要电路图配合才行。 需要指出的是,各种书刊(包括 图 1在内)所介绍的印制电路板接线 图,除了特别说明外,通常都是铜箔 板朝向读者,而元器件、电线等则是 从印制电路板背面通过引脚(线头) 孔穿出,并焊接在铜箔板上的。


二、裁取敷铜板

         敷铜板的实物外形如图2所示。 常用敷铜板的基板是酚醛纸基板(简 称纸质板)或环氧酚醛玻璃布板, 厚度有1.0mm、1.5mm、2.0mm、 2.5mm??多种规格。基板表面用特殊 工艺粘合一层厚度约0.05mm的铜箔。 如果基板一面粘合铜箔,就称为单面 敷铜板;如果基板的两面均粘合铜 箔,就称为双面敷铜板。酚醛纸基敷 铜板的板面一般为黑黄色和淡黄色, 它的优点是价格便宜,不足之处是机 械强度低、耐高温性能差、易受潮而 变形。环氧酚醛玻璃布敷铜板的板面 呈淡黄色,具有较好的透明度,它的 优点是电绝缘性能好,能耐高温、 能耐化学溶剂、不易受潮变形,还 有较好的机械性能,但价格相对要 贵一些。业余电子制作采用价格便 宜的酚醛纸基敷铜板即可满足大部 分要求,但有些高频、超高频电路 的制作则应选择使用环氧酚醛玻璃 布敷铜板。


         用刀刻法制作印制电路板时, 由于面积比较小,所以一般采用厚 度1mm的单面敷铜板就可以满足要求。甚至工厂大规模生产印制电路 板时所产生的边角料,都是我们理想 的选料。图1的印制电路板实际尺寸是30mm×20mm,可按照图3所示,先 用钢板尺、铅笔在单面敷铜板的铜箔 面画出30mm×20mm裁取线,再用手 钢锯沿画线的外侧锯得所用单面敷铜板,最后用细砂纸(或砂布)将敷铜 板的边缘打磨平直光滑。注意:画裁 取线时最好紧靠敷铜板的一个直角,这样只需要画两条裁取直线即可;锯敷铜板时不要沿画线走锯,否则锯取的敷铜板经砂纸打磨后尺寸就会小于要求许多。


二、刀刻敷铜板
        刻制印制电路板所用的工具是: 刻刀、钢板尺和尖嘴钳(用直头手术 钳效果更佳),刻制流程如图4所示, 可分为画除箔线、刻透除箔线、剥掉 除箔条等三大步骤来完成。 对于残留的铜箔 , 可用刻刀铲除。对于刀口存在的毛刺和铜箔上的 氧化物等,可用细砂纸(或砂布)打磨至光亮。


三、钻孔
       刻好的印制电路板,在业余条件下可将元器件直接焊在有铜箔的一 面,这样可省去在印制电路板上钻元 器件安装孔的麻烦,而且可以很直观 地对照着印制电路板接线图焊接元器件,不易出错,这对于简单的电路尤 为适用。但是大多数制作还是要求给 印制电路板钻出元器件安装孔。 钻孔前,先用锥子在需要钻孔的 铜箔上扎出一个凹痕,这样钻孔时钻 头才不会滑动。如嫌用锥子扎凹痕吃 力,可用尖头冲子(或铁钉)在焊点 处冲小坑,效果是一样的。钻孔时, 按照图5所示,钻头要对准铜箔上的凹 痕,钻头要和电路板垂直,并适当地 施加压力。 钻孔时还要注意,装插一般小型 元器件接脚的孔径应为0.8~1mm, 稍大元器件接脚和电线的孔径应为 l.2~l.5mm,装固定螺丝的孔径一般是 3mm,应根据元器件引脚的实际粗细 等选择合适的钻头。如果没有适当大小的钻头,可先钻一个小孔,再用斜口小刀把它适当扩大就行;对于个别更大的孔,可用尖头小钢锉或圆锉来 进一步加工。


四、涂刷"松香水"
       钻完孔的印制电路板,按照图6所示,用细砂皮轻轻打磨(或用粗橡皮 擦除)铜箔表面的污物和氧化层后,还需要用小刷子在铜箔面均匀地涂刷 上一层自己配制的松香酒精溶液(俗 称"松香水"),待风干以后,方可 大功告成。涂刷松香酒精溶液的目的 是:既保护铜箔不被氧化,又便于焊 接,可谓一举两得。


        松香酒精溶液是一种具有抗氧 化、助焊接双重功能的溶剂。松香酒 精溶液的配制方法是:在一个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 例放进压成粉末状的松香,并用小螺丝刀(或小木棍)搅拌,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严格,可根据自己的 情况灵活配置。松香加得少,漫流性 要好些;松香加得多,助焊效果要强些。这种松香溶液涂在铜箔上,其中的酒精很快地蒸发掉,松香在铜箔表面形成一层薄膜,可使铜箔面始终保持光亮如新,防止氧化。在焊接时,松香还起到助焊剂的作用,使得铜箔很容易上锡。松香酒精溶液存放日久,由于酒精的挥发,溶液会变稠, 这时可以再加些酒精稀释。
        顺便指出,这种自制的松香酒精溶液,可作为液态焊剂涂在刮去污物和氧化物的元器件引脚等焊件上,以 利于焊接。


五、元器件的安装
       元器件的规格多种多样,引脚长短不一,装机时应根据需要和允许的安装高度,将所有元器件的引脚适当剪短、剪齐,如图7所示。 元器件在电路板上的安装方式主 要有立式和卧式两种。立式安装如图8 (a)所示,元器件直立于电路板上, 应注意将元器件的标志尽可能朝向便于观察的方向,以便于核对电路和日 后维修。元器件采用立式安装法时, 占用电路板平面面积较小,有利于缩 小整机电路板面积。卧式安装如图8 (b)所示,元器件横卧于电路板上, 同样应注意将元器件的标志朝向便于 观察的方向。元器件采用卧式安装 时,可降低电路板上的安装高度,在 电路板上部空间距离较小时很适用。 根据整机的具体空间情况,有时一块 电路板上的元器件往往采用立式和卧 式两种混合安装方式,如图8(c)所 示。

        由于受安装环境等因素的限制, 有些元器件的引脚在焊接到电路板上时需要折转方向或弯曲,通常我们把这一整形过程叫做"弯腿"或"窝腿"。但应注意,所有元器件引脚都 不能像图9(a)所示的那样齐根部折 弯,以防引脚齐根折断。塑封半导体器件如齐根折弯其管脚,还可能损坏管芯。即使当时侥幸没有损坏,但由 于引脚根部长时间受到机械应力,也 会留下后遗症。元器件引脚需要改变方向或间距时,一般要求引脚弯曲点至根部的距离不得小于3mm,也不要 弯成直角,应弯成圆弧状(弯曲半径 不得小于2mm),常见正确的"弯 腿"形状如图9(b)所示。

        业余制作时,元器件引脚的"弯 腿"可借助于镊子(或尖嘴钳),方 法是用镊子夹紧元器件引脚靠根部的部分,用手指去扳引脚,形成自然 "拐"弯。图10(a)是不正确的弯腿方法,即用镊子(或尖嘴钳)去把引 腿"拐"弯。图10(b)是正确的弯腿方法,即用镊子夹住引脚靠根部部分,起保护根部的作用,而用另一只 手的手指把引脚扳(或压)弯。 在电路板上安装元器件时要注意安装顺序。一 般应先安装低、矮、 小体积卧式元器件,然后安装立式元器件和大体积元 器件,最后安装易 损坏的晶体管、集成电路和不易安装的特殊元器件等。 这可归纳成"先低 后高,先轻后重, 先易后难,先一般 后特殊"这样一句 口诀。对于一些较 简单的电路,也可以将元器件直接搭 焊在电路板的铜箔 面,如图11所示。 采用元器件搭焊方式可以免除在电路板上钻孔的麻烦,简化了制作工艺。

           安装不同的元器件时,还应掌握它的安装要求,并对照印制电路板接线图或装配图正确焊接。各种集成电路、晶体管在安装时应分清它的型号及管脚,认准排列,不要插错或装反。电阻器在安装时,应区分同一电路中各个不同阻值、功率、类型的电阻器的安装位置,对于大功率电阻器应与底板隔开距离大一些,与其他零件的距离也要大一些;小功率电阻器可与底板近一些,并采用卧式安装。电容器的安装应根据它的种类和极性以及耐压情况确定,尤其是电解电容器,极性不能搞错。元器件外壳和引线不得相碰,要保证1mm以上的安全间隙,无法避免时,应套上绝缘管。对于金属大功率晶体三极管、变压器等自身重量较重的元器件,仅仅直接依靠引脚的焊接已不足以支撑元器件自身重量,应用螺丝钉固定在电路板上,如图12所示,然后再将其引线焊入电路板。