自動化電路板電腐蝕加工裝置和方法與流程

本申請屬于電路板加工技術領域，特別是涉及一種自動化電路板電腐蝕加工裝置和方法。

背景技術：

在一些電子設計和物理制作中，我們經常不能得到集成化的電子電路板，但是找廠商定制浪費時間，而且不一定可以符合設計要求。這個時侯，就有許多電子發燒友嘗試自己制作電路板，比較常用的是刀刻法和化學腐蝕印刷法。

其中，刀刻法只適用于制作小號的電路板，工作量大。

化學印刷腐蝕法，主要流程是把設計好的pcb文件打印到轉印紙上，再通過熱轉印機把打印機墨粉貼合到覆銅板上覆蓋基本電路部分，最后用腐蝕液浸泡覆銅板，得到加工好的電路板。

化學印刷腐蝕法有三個主要缺點。其一，加工工序多且復雜，前兩道工序起輔助加工作用，保證基本電路部分不會被腐蝕。其二，基本電路部分容易殘缺不全，因為熱轉印機不能把所有的墨粉都牢牢貼合到覆銅板上，有時候還需要額外的修正。其三，腐蝕劑有毒性且需要經常更換，這增加了用戶操作的風險和電路板加工成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種自動化電路板電腐蝕加工裝置和方法，以克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開一種自動化電路板電腐蝕加工裝置，包括機架、以及 安裝于機架上的支撐板、滑塊和輸送裝置，所述支撐板水平設置，所述滑塊沿x軸方向滑動于所述支撐板上，所述滑塊的下方固定有探針，所述輸送裝置位于所述支撐板的下方用以驅動覆銅板在y軸方向移動。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工裝置中，所述輸送裝置包括并列設置的第一轉軸、第二轉軸和第三轉軸，所述第一轉軸和第二轉軸位于第一水平面上，所述第三轉軸位于第二水平面上，該第二水平面高于所述第一水平面，第一轉軸、第二轉軸和第三轉軸之間形成有覆銅板的輸送空間。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工裝置中，所述機架包括相對設置的第一固定板和第二固定板，所述第一轉軸、第二轉軸和第三轉軸的兩端分別通過軸承轉動于所述第一固定板和第二固定板上。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工裝置中，所述支撐板沿x軸方向開設有滑道，所述滑塊包括支撐于所述支撐板上表面的滑動部、以及自滑動部經滑道凸伸于支撐板下方的凸伸部，探針固定于所述凸伸部底端。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工裝置中，所述支撐板材質為亞克力材質。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工裝置中，所述滑塊通過3D打印制作。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工裝置中，所述探針接地，所述第一轉軸、和/或第二轉軸、和/或第三轉軸接+12V電壓。

本申請還公開了一種自動化電路板電腐蝕加工方法，包括：

上位機單元生成探針的移動路徑，并通過串口向下位機單元發送指令代碼；

下位機單元獲取指令代碼并控制電子電路動作；

電子電路包括主控制器、步進電機及驅動、光電傳感器和繼電器，主控制器接收并解析上位機單元指令，步進電機驅動自動化電路板電腐蝕加工裝置中覆銅板和探針頭進給，光電傳感器檢測覆銅板相對位置，繼電器負責間歇性通電腐蝕。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工方法中，通過PWM脈沖信號控制繼電器通斷腐蝕電路，并調節占空比來提高腐蝕效率。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工方法中，電腐蝕的電解質采 用NaCl。

優選的，在上述的自動化電路板電腐蝕加工方法中，所述上位機單元先把pcb文件轉化成圖片格式，再由matlab進行像素點分析，定位出待腐蝕的部分，以生成串口指令集。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)、本發明裝置只需要工作人員安放好覆銅板就能自動工作，不需要額外的輔助工序；

(2)、探針的移動軌跡是由電腦端從pcb文件導出的，這保證了腐蝕的精確性；

(3)、電腐蝕液的電解質可以是最常見的食鹽(NaCl)，在保證環保性的同時又降低了生產成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發明具體實施例中自動化電路板電腐蝕加工裝置的立體結構示意圖；

圖2所示為本發明具體實施例中自動化電路板電腐蝕加工裝置的進給示意圖；

圖3所示為本發明具體實施例中自動化電路板電腐蝕加工方法流程示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造 性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本實施例公開了一種自動化電路板電腐蝕加工系統，包括上位機單元、下位機單元、電子電路和自動化電路板電腐蝕加工裝置。

其加工方法，包括：

(1)、上位機單元生成探針的移動路徑，并通過串口向下位機單元發送指令代碼；

(2)、下位機單元獲取指令代碼并控制電子電路動作；

(3)、電子電路包括主控制器、步進電機及驅動、光電傳感器和繼電器，主控制器接收并解析上位機單元指令，步進電機驅動自動化電路板電腐蝕加工裝置中覆銅板和探針頭進給，光電傳感器檢測覆銅板相對位置，繼電器負責間歇性通電腐蝕。

上位機單元指的是用戶直接通過電腦端操作的軟件部分。用戶將設計好的pcb圖紙交由上位機單元解析，生成包含4個指令符的加工腳本，軟件生成探針的移動路徑，再通過串口向下位機單元發送指令代碼。要求輸入的變量包括覆銅板尺寸和探針移動的步長。

探針路徑規劃方法：由于pcb(印刷電路板)文件是常見的二進制文件，所以直接從文件本身規劃出探針移動的路徑腳本十分困難。解決方案是先把pcb文件轉化成圖片格式，再由matlab進行像素點分析，定位出待腐蝕的部分，從而生成串口指令集。

下位機單元是指從電腦端獲取命令字并直接指揮電子元器件工作的軟件部分，是實施控制任務的主要環節。

電子電路中，主控制器采用STM32，電子電路在下位機單元的合理調控下直接的參與電路板加工。

串口通訊協議是上、下位機間協調工作的基礎，主要由4個指令符組成。‘1’代表通電腐蝕，同時x軸向進給一位；‘0’代表x軸向進給一位；‘2’代表y軸向進給一位；‘3’代表任務結束。

自動化電路板電腐蝕加工裝置負責電子元器件和覆銅板的支撐、傳動和隔離任務。

結合圖1所示，自動化電路板電腐蝕加工裝置，包括機架、以及安裝于機架上的支撐板101、滑塊102和輸送裝置，支撐板101水平設置，滑塊102 沿x軸方向滑動于支撐板101上，滑塊102的下方固定有探針，輸送裝置位于支撐板101的下方用以驅動覆銅板200在y軸方向移動。

輸送裝置包括并列設置的第一轉軸103、第二轉軸104和第三轉軸105，第一轉軸103和第二轉軸104位于第一水平面上，第三轉軸105位于第二水平面上，該第二水平面高于第一水平面，第一轉軸103、第二轉軸104和第三轉軸105之間形成有覆銅板200的輸送空間。

該技術方案中，覆銅板200可以支撐于第一轉軸103和第二轉軸104上，并可被第一轉軸103和第二轉軸104驅動沿y軸方向移動，第三轉軸105位于覆銅板200上方，用以對覆銅板200進行限位。

機架包括相對設置的第一固定板106和第二固定板107，第一轉軸103、第二轉軸104和第三轉軸105的兩端分別通過軸承轉動于第一固定板106和第二固定板107上。

支撐板101沿x軸方向開設有滑道108，滑塊102包括支撐于支撐板101上表面的滑動部1021、以及自滑動部經滑道凸伸于支撐板101下方的凸伸部1022，探針固定于凸伸部底端。

支撐板101材質優選為亞克力材質。

滑塊102優選通過3D打印制作。

工作時，探針接地，第一轉軸103、和/或第二轉軸104、和/或第三轉軸105接+12V電壓。

裝置啟動后，先將覆銅板歸位到工件零點位置，再按照上位機指令調整x、y軸進給，同時間歇通電腐蝕覆銅板。

結合圖2和圖3所示，設計探針的移動路徑，并通過步進電機驅動轉軸旋轉，同時帶動覆銅板做y軸向進給運動；另一個電機控制探針頭x軸向移動。

覆銅板通電后，與探針離得最近的區域最先遭到腐蝕，隨后腐蝕面積逐漸擴大。要保證加工精度，就要使用橫截面積很小的探針，不斷的探測是否與覆銅板接觸，防止腐蝕點擴大；同時在設定x、y軸單位移動步長時，綜合考慮覆銅板厚度、腐蝕電壓等因素。

在pcb設計文件一定的情況下，x、y軸單位移動步長越大、通電腐蝕強度越高則加工效率越高。主控器可以通過PWM脈沖信號控制繼電器通斷腐蝕 電路，同時在滿足精度要求下通過調節占空比來提高腐蝕效率。

綜上所述，本發明中，電化學腐蝕法是在探針和覆銅板之間施加電壓，把探針作為負極，通過電解質溶液腐蝕覆銅板、保留基本電路，從而達到加工的目的，該方法加工工序少、對電解質要求不高，所以是理想的輕量級電路板加工方法。本發明裝置被用于生產環境后，將極大的簡化簡易電路板的制作流程、減少腐蝕液帶來的安全風險，同時降低加工成本。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅是本申請的具體實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本申請的保護范圍。