浅谈基于Protel,DXP,2004的印制电路板制作 印制电路板的制作工艺

　　【摘要】本文主要探讨在实验室或业余条件下，基于电路原理图与印刷电路板制作软件Protel DXP 2004的热转印制电路板制作过程及制作中的注意事项。 　　【关键词】Protel DXP 2004；电路原理图；印制电路板；敷铜板
　　
　　计算机技术的发展，为电子自动化设计提供了丰富的软件。Protel是Aitium公司推出的一款功能强大的电子电路CAD软件，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。有多个版本，职业院校普遍使用的是Protel DXP 2004，主要用于绘制电路原理图、电路仿真、PCB板设计等。本文介绍教学实习中运用Protel DXP 2004，在实验室制作印制电路板的方法。用该方法制作出的印制电路板，可以满足于电子爱好者制作作品的需要。
　　1 印制电路板的设计
　　1.1 创建新的工程文件
　　运用Protel DXP 2004设计印制电路板，首先要创建一个工程文件，接着创建原理图设计文件和印制电路板设计文件，有的还要创建原理图库文件和元件封装库文件等，每一个文件都要保正确保存，以便于管理。
　　1.2 电路原理图的设计
　　根据实际电路的复杂程度设置图纸的各项参数，然后将有关的元件库加载到当前的工作库中，根据原理图的需要，从元件库找到各原理图元件并放置到图纸当中，注意元件的位置、放置方向等，并设置元件的属性，如编号、封装等；最后根据元件之间的电气连接关系，利用Protel DXP 2004的具有电气特性的导线，将原理图元件管脚连接起来。
　　正确的原理图是制作美观可靠印制电路板的前提和基础，所以原理图绘制完成后，应该根据原图或电路原理进行仔细的检查，确保正确无误。否则由于原理图的错误，将导致后期的印制电路板无法制作完成，或导致制作的印制电路板存在严重错误甚至报废。为了确保原理图的正确，Protel DXP 2004提供了编译功能对原理图进行编译，相当于Protel以前版本的ERC（电气规则检查）检查，利用工程编译可以对原理图中的导线连接、元件编号、总线绘制等进行电气规则检查，对违反电气规则的元件和导线等对象生产相应的报告，提示用户进行相应的修改。
　　1.3 印制电路板的设计
　　在进行印制电路板实际制作之前，必须作好各方面的准备工作。如确保原理图绘制正确，根据实际元件为各原理图元件输入合适的引脚封装。根据电器外壳尺寸或设计要求规划电路板的形状和尺寸，一般采用向导的方法自动产生电路板可以降低设计难度。根据电路板元件密度高低和布线复杂程度确定电路板的种类。测量电路中有定位要求元件的定位尺寸，如电位器、各种插孔距离电路板边框的距离，安装孔的尺寸和定位等。
　　在规划好电路板后，载入元件引脚封装和网络，在载入元件引脚封装和网络时可能会碰到各种错误，此时应根据各错误提示，回到原理图中进行修改，再重新载入元件引脚封装和网络，直到错误排除。然后根据布局原则进行自动布局和手工调整，使元件的位置符合产品布局要求，并方便布线。接下来是布线工作，布线一般采取自动布线和手工布线相结合的方式，在自动布线前必须设置自动布线规则，确定布线层面，导线宽度等参数，为自动布线作准备。设置好布线规则后，就可以运行自动布线命令，此时必须进行手工修改，同时根据实际需要和提高抗干扰能力与可靠性的要求，可以给电路板添加覆铜、安装孔、补泪滴等，还要修改和添加元件标注、尺寸标注、文字标注等。
　　在设计完成后，可以运行DRC设计规则检查，查看电路设计是否满足前面设置的布线等设计规则，如果有违反规则的对象，还必须采取措施修改。
　　设计好的印制电路板图，经激光打印机输出到特制的热转印纸上，供下面制版使用。
　　2 热转印制电路板的制作
　　2.1 主要器材
　　热转印机或者压膜机、自动腐蚀机、台钻、松香酒精饱和溶液、三氯化铁等。
　　2.2 制作步骤
　　根据印制电路板的大小裁切面积适合的敷铜板，将敷铜板先用细砂纸抛光，再用橡皮擦净，然后用洗涤灵或洗衣粉洗干净、晾干遥清洁后的敷铜板不能再与任何物质接触，甚至不能用手触摸，因为敷铜板上任何肉眼看不见的污渍和汗渍都会影响最终的转印效果。
　　将打印好的转印纸的图形面朝下和敷铜板的铜面对贴起来，四周用耐高温胶带粘平、粘牢，然后送入热转印机或者压膜机。由于普通激光打印机所用的墨粉是含有磁性物质的黑色塑料微粒，当打印电路图时，墨粉受激光打印机硒鼓静电的吸引，在硒鼓上形成电路图形，当静电消失后，图形就转移到了转印纸上。当转印纸和敷铜板一起通过转印机内一对高温、高压的硅胶圆柱辊缝隙时，转印纸上吸附的墨粉受热融化。由于转印纸表面异常光滑，当温度达到180益左右时，它对墨粉的吸附力急剧下降，使融化的墨粉完全吸附到敷铜板上。
　　敷铜板自然冷却后，小心揭掉转印纸就会看到在其表面形成了牢固的、和电脑上完全一样精美的印刷线路图。由于墨粉是由含有树脂的高分子材料组成的，因此它对三氯化铁具有良好的抗腐蚀性，所以，此线路图就是可靠的保护层。
　　配置好合适的三氯化铁溶液，把转印的敷铜板放入腐蚀机进行腐蚀，没有墨迹的敷铜面和环保腐蚀剂发生化学反应，被腐蚀掉了,有墨迹保护的地方敷铜板没被腐蚀，这样便得到了打印出来的带铜箔走线的印制电路板。
　　最后选用孔径合适的钻头对电路板打孔，打完孔后用砂纸打磨电路板,把墨迹磨干净,并用清水冲洗，再涂上松香酒精饱和溶液即可。
　　2.3 注意事项
　　2.3.1 打印时应设置成镜像打印，这样得到的印刷板和电脑设计的线路图才会完全一致。
　　2.3.2 由于墨粉高温时很不牢固，稍有外力就会脱落，因此转印过程中，电路板应轻拿轻放；冷却时不要用风吹促其降温，而要自然冷却至室温，不可过早揭开转印纸，以避免墨粉意外脱落。
　　2.3.3 转印后，印板若有缺陷，可用油性记号笔进行修补。
　　2.3.4 腐蚀后的板子应先用清水冲洗，除去残余的三氯化铁，然后再去黑色保护层，以免残存的三氯化铁腐蚀需要保留的印刷线条。
　　2.3.5 为保证打孔质量，打孔时最好使用功率较大的台钻，不要使用功率较小的手电钻。
　　3 结语
　　本文介绍的热转印方法制作印制电路板，简单实用，初学者很容易能熟练掌握，因为其印刷板精度高、速度快、成本低，特别适用于学校、研究所、业余爱好者进行小批量的印制板的制作。利用它不仅解决了制作人员的设计不能物化为产品的问题，而且为寻找差距、进一步优化设计提供了可能。
　　参考文献:
　　[1]王国玉,李中显.电子产品设计与制作[M].科学出版社,2010
　　[2]任富民.电子CAD- Protel DXP电路设计[M].电子工业出版社,2011
　　作者简介：
　　张尧锋（1970～），男，安阳市电子信息学校讲师，主要从事电子技术和CAD教学研究。

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