谈谈DIY电子电路板工具 2019-12-18
我是一个退休公务员，也是一名从年轻时就迷恋电子制作的业余爱好者。而电子制作的核心是制作一块功能齐全，而又美观漂亮的电路板（即PCB板）。不管你是不是“发烧友”，哪怕制作一件简单的作品，都要经过设计——制板——蚀刻的过程。这里不仅要动脑，还要动手，不仅要有知识的储备，还要有切割、钻铣、焊接等实践技能，不仅要有电子电工基础，还会用到木工、模工技巧。因此，这是一个不断追求创新，完善能力，跨越自我的过程。而这种“过程”，正是众多爱好者乐此不倦的追求。
“工欲利其善，必先利其具”，这是我国这个有着几千年文明史国家的一句古训。要追求一件完美的制作，准备一套方便可手的实用工具，是必不可少的前提。从我的实践看，业余爱好者的工具，不同于专业厂家，有以下三个特点。
1. 功能够用。业余爱好者一般是简单制作，而有着研发意愿的，也大多是初试或中试，因此工具功能特点应该是简单够用、操作方便。2. 价位适中。业余爱好者事在业余，不可能投入太多，经济状况各异，因此要尽可能选择性价比高的工具。
3. 体积小巧。业余爱好者一般在家庭操作，室内面积有限，因此要充分考虑工具的可折叠、好存放、少污染、便携性。
基于以上特点考虑，结合我的业余实践，谈谈如何选用、制作适合DIY电路板的工具。
电路板设计工具
推荐Protel 99SE电路板设计制作软件。绘制PCB草图是制作电路板的基础。起先我也用白纸画PCB草图，非常费事，特别是元件外形和钻孔，距离位置很难掌控，牵一发而动全身，一条线、一个孔放置不周，就得撕掉重来，后来改用坐标纸画，取得一些方便，但费事费力不能从根本上解决。后来自学了设计工具软件Protel 99SE，所有以上难题迎刃而解，绘制PCB草图不再是一件苦事，而是一次艺术享受，一个成功的PCB图红黄蓝搭配有致，绝对是一件精美的“艺术品”，而通过自己的制作，把它从图样变成现实，其乐无穷！现在电路设计软件很多，除Protel 99SE外，还有OrCAD电子电路制图软件、P-CAD2002、PADS电路及印刷软件、电子仿真软件Multisim、以及国产电路设计软件LEDS2000等，各有千秋，可根据自身条件爱好选择，但我觉得使用广泛、容易掌握还是Protel 99SE。
这里我想强调的是绝对不要忽视电子设计软件的学习，这是一个跨越性提高，学会了Protel 99SE，不仅可以绘制出精美的PCB图，还为后续操作（加阻焊层、丝引层）打下基础，没有这一步，要制出准专业的电路板是很难的。当然，对年青爱好者，特别是电子专业学生可能不是问题，对年龄偏大的老同志或非电子专业的人，初学Protel 99SE可能会遇到许多困难，主要是英文关，我的体会是使用汉化版，把有关名词、页面制作成卡片，克服急躁，硬着头皮钻进去，熟能生巧，慢慢就会掌握。
裁板工具
按照电路需要，裁一块大小合适的PCB板，是制作的基本要求。对一些小面积，要求不高的，用钢锯裁，用勾刀切，是最简单而方便的方法。但是要把板子锯得看起来平整而美观，就不是一件简单的事情了。我的看法是，初学制作的爱好者平时要多练练手，在实践中不断提高手艺，要知道电子制作是一种实践性极强的工作，只有平时多琢磨、多动手，日积月累，水平就能提高。有条件的可以考虑使用手动PCB专用裁板机，如图4所示。
值得注意的是，PCB专用裁板机的刀片是特殊钢材，有一种裁纸机和PCB裁板机外形相像，但钢材不一样，用裁纸机来裁PCB板，不仅很费劲，裁出来的PCB板，边子毛糙不齐，而且容易脆裂，还不如钢锯的效果。由于刀片钢材原因，一般PCB专用裁板机价格都较高，少则也4000～5000元，我做了一些市场调查，比较来说，台湾金电子出品的PCB专用裁板机，售价不到2000元，性价比算是比较高的。还有一种桌面家庭迷你锯板机，其中德国造的迷你魔桌面锯板机，本来是加工木工模型的，锯PCB板也相当好用，这种机子加工材料比较广泛，不仅可以锯电路板，还可以裁切木板、金属板、PVC板等，有条件购一台这款机子，自制各种机壳时，也是很管用的。如图5所示。
值得一提的是郑州东明电子公司生产的小型手动裁板机，型号是JG-50，见图6，这种机子是用日本产拆机进口小电机改造的。最大特点是使用方便，不需要大的空间和工作台，在小桌子上就能操作。在需要加工的板材上画一条直线，（线条要画在需要裁剪的线左侧测15cm左右，一定要把你买到的小电锯齿轮和边沿的距离量准确），把电机边框沿着画线，朝指示方向，慢慢推进即可。锯板时会产生一些粉末或灰尘，室内加工可以放在一个大纸箱内操作，减少环境污染。这种小电锯不仅可以加工PCB板，还可以锯PVC塑料板或绝缘板，不过速度要放慢一点，以免损坏电机和电源，这是我平时制作用的最多的工具之一，效果的确不错。
网上较多有售的是一种台式手动裁板机，这种机子比较笨重，要有稳固的安装底座，操作比较费劲，并不适合业余使用。
制板工具
对业余电子爱好者来讲，用的最多的制版板方法是热转印法和感光法，具体制作过程，各种电子报刊、书籍多有介绍，不再赘述。热转印法除过半专业的热转印机外，简单的面积小的板子，可以考虑电熨斗的方法，这里推荐一种供修改电路板的小型电熨斗，见图7。用这个小熨斗制作小型电路板，简单而方便。
前些年我曾经买过一台宁波豪迈电子厂生产的一种简易桌面热转印机，用单片机控制加热时间和温度，操作简单，只需要设置好加热时间和温度就行了，很好用，特别适合小面积电路板。如图8所示。不管用什么方法实行热转印，切记转印温度要把握在175℃上下。
根据我的实践体会，DIY爱好者还是尽量学习感光制板法。这和用Protel 99SE绘制PCB图一样，入门时有些困难，但是当你掌握了初步方法之后，基本上可以一次成型，一般不需要修板，而且板面均匀整洁。
有兴趣的朋友可参照感光原理自制一台感光机，家用日光灯或专用UV紫外光灯都可以。要注意的是，灯管与电路板距离为5cm，日光灯照射时间为10分钟，UV紫光灯照射时间为2分钟，具体曝光时间要根据感光板说明书要求，结合工作环境慢慢熟悉掌握。本人参照以上原理，自制了一台紫外光曝光机，使用碧华电子HB24XH-10S倒计时单片机电路板，制作了一片时间控制器电路板，可以自动控制曝光时间，我把曝光时间设置为2分钟，使用效果很好。如图9~图11。
蚀刻方法
电路板绘好后，敷铜板要经过腐蚀才能成为电路板，传统的蚀刻原料是三氯化铁（FeCL3），应该说三氯化铁价格低廉，是初学者不错的选择。但它致命的缺点是污染环境，不但容易使双手、衣物、盆具染上难以去掉的颜色，而且有一股较强的刺鼻气味，使用时一定要小心翼翼。我用过台湾金电子公司生产的绿色环保蚀刻剂，蚀刻效果还不错。这种粉剂为白色粉末状，稀释后呈淡蓝色，用法和三氯化铁差不多，但没有气味，没有颜色，污染基本消失了，价格比三氯化铁略高，但可以反复使用，还是划算的。
蚀刻时要把握好两点：一是温度控制在55℃上下，温度过低，蚀刻速度放慢，温度过高，速度过快，容易造成过腐蚀，使电路板损坏。二是蚀刻时，要不停摇晃电路板，可以加快腐蚀速度，并随时掌握进度。当然有条件买一台桌面自动蚀刻机，价钱200元，也是不错选择。见图12。
总之，只要我们掌握了一种得心应手的裁板技巧，用Protel 99SE绘制出合理美观的PCB图，用感光的方法制作出电路板铜板，蚀刻出标准的PCB板，或者更进一步涂上阻焊层，经过一段时间练习，完全可以自制出准专业水平的电路板。