热转印法电路板制作在实验教学中的应用研究

【摘要】实验室中电路板制作一直困扰着实验技术人员，采用热转印法制作电路板技术解决了这一难题。热转印法制作电路板简单快捷、精度高、成本低，在实验室中可小批量制备。根据我们几年来的实验探索，摸索出热转印法制作电路板的操作工艺、技术参数，稳定可靠。将该方法投入到学生的课程设计和毕业设计实验中，收到了良好效果，为提高学生的技能起到了积极作用。

【关键词】热转印法;电路板制作;实验教学

1.实验室电路板制作现状

在大量电子电路实验教学中，根据各个实验内容需要搭接各种电路来完成实验。由于是实验性质没有批量，不可能到电路板生产厂家制作，需要实验人员自己制作实验用电路板。过去，在实验室中搭接电路用插空板方法，连接复杂，易接错，不牢固，给实验带来很多不便，已基本不用了。手工雕刻法是按电路要求在空白敷铜板上画好线路图，然后用各种刀具手工将不需要的铜泊部分挖掉，整个操作过程复杂，必须小心翼翼，一不小心线条就会刻断。由于是手工操作，不规范，既无法保证质量，又费时费力效率低下，很难制作出高精度的电路板。这给实验人员带来了很多苦恼，甚至有时因制作困难而改变或放弃一个个很好的实验构思，影响了实践教学的进行，所以需要有一种实用、方便的电路板制作方法。

2.热转印法制作电路板的原理及特点

2.1 热转印法制作电路板的原理

在实验教学中，探索一个实用、方便的电路板制作方法是一个很迫切的问题。本文采用热转印法制作电路板，建立一套适合实验室应用的电路板制作过程。

热转印法制作电路板的原理是将墨粉电路图加热转印到敷铜板上。首先用激光打印机将电路板图打印到专用热转印纸上，热转印纸压到敷铜板上一起加热，使热转印纸上的墨粉融化，在压力的作用下，融化的墨粉吸附到敷铜板上，生成牢固的印刷图形而形成保护层。用三氯化铁腐蚀时，由于墨迹具有很强的搞腐蚀性，使墨迹图形得以保持不变，其他不被墨迹覆盖的部分被腐蚀掉，而被覆盖的部分则被保留下来形成敷铜线路图。其腐蚀反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2生成溶于水的氯化亚铁和氯化铜。

2.2 热转印法制作电路板的特点

热转印法制作电路板与贴图法、手工雕刻法、油印法等相比有如下优点：（1）热转印法适合于小批量电路板制作。适合于非工厂生产化的实验室应用，很适合学生电路实验。（2）制作周期短，见效快。电路板图设计好后，几个小时就可制作出电路板。（3）操作简单。（4）精度高，成本低。热转印法制作的电路板可达到激光打印机的分辨率。

3.热转印法电路板的制作

3.1 电路板图的设计

根据原理图设计电路板图。我们用Protel99SE设计原理图和PCB图。首先确定电路板的尺寸，一般设计为单面板较多。放置元器件，将位置确定。根据原理图进行布线。属性设置，对电路板打印属性进行设置，完成电路图设计。一般设计成单面板，基本上可满足实验教学的需要。

3.2 电路板图打印

用激光打印机将设计好的PCB图打印到专用耐高温的热转印纸上。用Protel设计好的PCB图，直接用该软件进行打印，打印比例1：1，打印到热转印纸的热转印面上。

3.3 热转印

敷铜板预处理。首先按设计尺寸切割敷铜板。用细砂纸将敷铜板上氧化膜、污染物、手印等打磨掉，保证热转印效果。将打印好的大小相当的热转印纸放到敷铜板上，打有图形的一面压在敷铜板面上。打开热转印机开始加热，温度达到180-200度时，将敷铜板和压在上面的热转印纸一起放入热转印机中加热。我们实验室采用192度，压实时间6-8分钟后取出敷铜板。不要立即揭掉热转印纸，待冷却后揭掉，这样热转印纸上的图形就转移到敷铜板上了。个别线路不清晰可用油漆或指甲油小心涂抹。

3.4 腐蚀

腐蚀是用三氯化铁将没有墨迹部分的敷铜腐蚀掉，留下有墨迹的线路。腐蚀液配制：FeCl3：水=4：6，将配制好的腐蚀液放入塑料容器中，将转印好的敷铜板放入，敷铜面向上，不断均匀摇动不断观察，直到没有墨迹部分完全腐蚀掉，取出敷铜板。用水清洗擦干或用细砂纸打磨冲洗。腐蚀后的电路板如图1所示。

3.5 钻孔焊接

对电路板的安装孔用小型台钻钻孔，根据元器件引脚大小，一般选用0.8-1.4mm的钻头。焊接前涂抹助焊剂，即可安装焊接元器件。

图1 腐蚀后的电路板

4.小结

几年来，我们采用热转印法制作出精致、实用的实验教学用小批量电路板，方便、快捷、成本低，完全可以满足实验教学需要。用热转印法制作电路板技术还解决了课程设计和毕业设计中各种专用、小量电路板的问题，克服了实验实训教学中只能理论设计参数设置而无法做出实际电路板焊接、安装、调试、上电运行的难题，使整个实验完全同实际电路设计开发一致的真实过程得到实际的检验效果。

实践证明热转印法制作电路板技术，使电子类实验、设计完全等同于实际开发的过程得以实现，为培养学生实际动手能力，提高技术技能起到了积极作用，收到良好效果。

参考文献

[1]周润景.Protel99SE电路设计及应用[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2]李通.印制电路板简易制作法[J].山西煤炭管理干部学院学报，2011（1）：132-134.

[3]蔡淑珍，孙业歧.印刷电路板制作实验技术的创新与实践[J].河北农业大学学报，2004（3）：46-47.

[4]沈锡宽.印制电路技术[M].北京：科学出版社，1987.

作者簡介：万乐平（1963—），营口职业技术学院实验师，研究方向：电子技术应用。