一種可遠程操控的PCB制板裝置

周瑋 周永強 陳軍

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

◆關鍵詞：智能;PCB;遠程

20世紀初，人們?yōu)榱撕喕娮訖C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，工序越復雜的惡性循環(huán);3.能達到齊平導線和齊平表面，從而能制造SMT等高精密度印制電路板;4.由于孔壁和導線同時化學鍍銅，孔壁和板面上導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藥品接觸，對人體會產(chǎn)生一定的危害;目前的制板裝置大都是工廠級別的，體積龐大，難以移動，尤其不適用于學校實驗室使用。針對上述問題，本實用新型提出了一種可遠程操控的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，并且會給人體造成傷害，結(jié)合實驗室對印制電路的需求，對智能PCB系統(tǒng)做了改進，形成了如圖1所示裝置框架圖。

裝置結(jié)構(gòu)如下：一個220V轉(zhuǎn)3.3V的電源板，一個控制板，四個紫外線燈管，藍牙遠程控制模塊，兩個加熱棒，兩個通氣口。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?？刂瓢澹菏茄b置的核心部件，用手機通過藍牙模塊向裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，控制該設備電源模塊上的繼電器，從而達到控制紫外線燈管和加熱棒開關的作用。紫外線燈管：發(fā)射紫外線光照射感光板從而進行曝光。無線通信模塊：通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，鏈接控制板達到遠程操控的目的。兩個加熱棒：加熱腐蝕液與顯影液。

裝置結(jié)構(gòu)如下：一個220V轉(zhuǎn)3.3V的電源板，一個控制板，四個紫外線燈管，藍牙遠程控制模塊，兩個加熱棒，兩個通氣口。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，用手機通過藍牙模塊向裝置發(fā)送數(shù)據(jù)，控制該設備電源模塊上的繼電器，從而達到控制紫外線燈管和加熱棒開關的作用。紫外線燈管：發(fā)射紫外線光照射感光板從而進行曝光。無線通信模塊：通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，鏈接控制板達到遠程操控的目的。兩個加熱棒：加熱腐蝕液與顯影液。

整個系統(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，用激光打印機打印到紙上，得到PCB紙;并把感光覆銅板裁剪成適當?shù)拇笮『?，將PCB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，給真空曝光機通電后，利用移動終端發(fā)送啟動的控制信號給藍牙控制模塊，主控制器根據(jù)藍牙控制模塊接收到的信號控制曝光燈組件的紫外燈管照射進行曝光，曝光時間到后，再通過移動終端發(fā)送關閉的控制信號給藍牙控制模塊，主控制器根據(jù)藍牙控制模塊接收到的信號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，再通過移動終端遠程控制顯影加熱棒對顯影液進行加熱，然后把顯影好的電路板撈出，放入腐蝕箱中，再通過移動終端遠程控制腐蝕加熱棒對腐蝕液進行加熱，盡量避免人為接觸顯影腐蝕設備，最后再把腐蝕完成的電路板清洗晾干，便完成了PCB制板的基礎電路板，以供后續(xù)進行鉆孔、貼絲印和焊接。

按照設計思路制作可遠程操控小型的PCB打板機，對于PCB機主體制作方面，采用傳統(tǒng)的真空曝光機、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的銅，從而出現(xiàn)電路線。

2智能 PCB系統(tǒng)優(yōu)點

按照該工藝制作的PCB打板機，不僅制版機操作方便，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僅相當于一張熱轉(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、腐蝕的時間，從而提高制版速度。

3結(jié)語

本設計方案克服了傳統(tǒng)PCB印制系統(tǒng)的缺點，優(yōu)化了模塊，方案中設計的裝置除了傳統(tǒng)PCB制板機功能外，通過藍牙控制模塊遠程控制真空曝光機和顯影腐蝕設備，減少人為接觸，防止不小心碰到化學藥品，對人體造成傷害;且將PCB制板裝置小型化，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，非常適合學校實驗室使用。

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基金項目：四川省教育廳，重點項目（自然科學）（18ZA0310）