原创用激光打印机和热转印纸制作印刷电路板

 2007-11-9 12:01  6397 8 9 分类: PCB

业余进行电子制作，最头疼的问题之一就是制作线路板。虽然现在有很多承接制版的小厂，价格也不算太贵，但是业余做那么一件两件还是不值当的，也不方便。一个替代的方法就是用感光版，只是也不便宜，一片巴掌大的感光板差不多就10元钱了。

劳动人民的智慧的确是无穷的，有人想出了一个很聪明的办法，借助于普通激光打印机就可以制作出很好的线路板。我想考证出这个方法最早的创造者，可惜没有成功。只能大概知道该技术可能出现在2003年。

简单来说就是用激光打印机将线路板的布线打印到热转印纸上，再用熨斗将转印纸上的图烫到敷铜板上，然后进行蚀刻。由于墨粉可以阻挡腐蚀剂和铜箔的接触，所以最终可以实现制版。

打印机墨粉的成分主要是炭黑和树脂。其中炭黑是着色剂，树脂是粘着剂。墨粉中的树脂在100摄氏度左右开始熔融，到150~180摄氏度左右达到最佳印刷性能。打印机热辊就是这个温度。

所谓热转印纸，其实就是不干胶标签背面的黄色贴纸，差不多三五角钱一张。如果你不在乎钱，也可以去买印T恤的专业热转印纸，大约三五块钱一张。

以前制版用的腐蚀剂主要是三氯化铁溶液，现在一般都推荐用盐酸和双氧水混合液。单独的双氧水和盐酸都不能拿来腐蚀制板。盐酸中氢离子的氧化能力在铜离子之下，自然是不行的。双氧水是强氧化剂，比三氯化铁强的多，用来对付铜肯定没问题，但是产物将是致密且不溶于水的氧化铜，会阻止氧化物下面的铜和双氧水接触。但是如果有盐酸参与反应，那就不会生成氧化铜，而会生成溶于水的氯化铜。这也证明了武侠小说中双剑合璧，威力一般都要成指数增长的道理。

反应方程式：H2O2 + 2(HCl) + Cu = CuCl2 + 2(H2O)

这个配方有很多好处。譬如说它是无色透明的（工业品盐酸由于铁离子杂质可能稍显绿色），可以很一边腐蚀一边观察，在刚好腐蚀干净的时候可以及时把板子捞出来，不至于过度腐蚀形成锯齿状边缘。得益于双氧水的强大氧化能力，腐蚀速度非常快，比三氯化铁溶液快得多。而且这两样东西很容易购买，一般卖建筑装潢材料的地方都有，大约两三块钱一瓶。这个配方唯一的缺点就是不能保存，必须现用现配。否则在酸的催化下，过氧化氢会很快分解为氧气和水而失效。

我们不是做化学实验，没必要精细地考虑比例，配制溶液的时候每样倒一点，再加些水就可以了。

整个制版过程所需物品如下：

主要材料：单面敷铜板、热转印纸。

化学药品：无水酒精、工业品盐酸、工业品双氧水、氯仿。

其他工具：钢锯、锉刀、剪刀、镊子、激光打印机、调温电熨斗、保鲜盒、细砂纸、光盘笔。

劳动保护：眼镜、橡胶手套、围裙。

具体操作流程如下：

假设使用的电路设计软件为Protel DXP。首先在Protel DXP的Project 菜单中选Output Jobs，然后选中Final Artwork Prints，再点击下面的Page Setup 按钮，在Scale Mode中选择Scaled Print，Scale选1。下面Color Set选Mono。然后点击Advanced按钮，删除所有PrintOut，仅保留一个包含Bottom Layer的，并删除该PrintOut 中其余所有的Layer，也可以再添加一个Mid-Layer 11。然后点击OK按钮确定，回到Page Setup按钮打开的Final Properties窗口，点击Preview按钮。如果预览没问题就可以点Print按钮打印。

有些板子并不大，一张A4纸能打印很多份，但是Protel DXP似乎并没有提供排版功能。试验了几种软件之后，发现居然是Microsoft Office 2003 最适合做这件事。

打印的时候选择打印机为Microsoft Office Document Image Writer，先打印为MDI格式，然后在Microsoft Office Document Imaging 软件中用鼠标将电路图选中，按Ctrl+I（注意不是Ctrl+V）复制图像，然后粘贴到Microsoft Office Publisher中去。然后在图片上单击右键，选择“设置图片格式”，将缩放设置为100%，并将图片对比度设置为100%，保证打印出的图像边缘清晰。

用Microsoft Office Publisher可以很方便地进行排版，并可以直观地看到图样的实际尺寸。而且从Document Imaging粘贴到Publisher 中的图像是矢量信息，所以打印质量和直接从Protel DXP打印的完全一样。

在打印机中放上一张热转印纸，注意光面朝上，要让墨粉印到光面。打印完毕后用剪刀将每一块电路板的图样剪开。

将敷铜板的铜箔用无水酒精擦干净，把打印好的转印纸图案面朝向铜箔，用熨斗用力熨烫约一分钟。

转印过程中最重要的因素就是熨斗的温度。温度过低则磨粉不能充分软化从转印纸上剥离；温度过高，虽然磨粉可以充分被加热，但同时转印纸上的塑料涂层也会热熔，和墨粉粘在一起，不利于墨粉的分离。

大多数电熨斗不会标具体的温度，而是以“麻、棉、毛、丝”这样档位为刻度。经过多次试验，在我的电熨斗上，将温度调至“棉”的档位稍高一点的地方，转印效果最佳。

热转印完毕后，小心揭开转印纸。根据我的经验，在冷却至刚好不烫手时揭效果最好。完全冷却至室温或者刚转印完还比较烫的时候揭都会导致转印不完全。再用光盘笔将没有转印好的地方补描一下，就可以开始进行腐蚀了。

将线路板投入配制好的盐酸双氧水溶液中，并注意观察。刚开始的时候腐蚀速度比较慢，越往后会越快，所以一定要注意观察，不要走开。待铜箔刚好消失的时候，用镊子迅速将线路板捞出用水冲洗。

我原来设计的是用氯仿清洗掉线路板上剩下的墨粉。这样整个制板过程就很完美。但是由于没买到氯仿，只能用细砂纸来干这件事了。

从实际效果来看，线距不小于0.5 mm的电路，都可以用这个方法来制作，更细的板子最好还是用感光板。

附图：

打印好的转印纸：