日前，由深圳市嘉祺通科技有限公司(www.jqt1.com)研發(fā)的一款PCB打印機吸引了不少科技愛好者的眼球。這是一種能集制作高精度PCB，鉆孔，切割SMT模板于一體的微型設(shè)備，由于使用了激光，任何普通用戶在沒有專業(yè)知識的情況下也可以制作超過0.1mm的PCB的精度。隨著科技的發(fā)展，IC器件的尺寸越來越小，對PCB的印刷精度要求越來越高，對于目前越來越多的電子愛好者來說，更多地選擇到PCB工廠去打樣，或者自己掌握更為精湛的手工制作PCB的技術(shù)。不過有了這款設(shè)備后，眾多的電子愛好者可以不必為復(fù)雜的PCB制作工藝擔(dān)憂了，有一臺普通的電腦，用鼠標(biāo)點一點，就可以制作出高精度的PCB走線。
PCB打印機是一種利用激光燒蝕的特性將預(yù)先覆蓋在PCB表面的涂層按照PCBLayout的負(fù)片進(jìn)行燒蝕，從而保留正片作為腐蝕前的半成品。
PCB打印機步進(jìn)能夠進(jìn)行激光燒蝕線路負(fù)片，而且還可以進(jìn)行鉆孔，和切割PVC材質(zhì)的“鋼網(wǎng)”，從而方便小批量的試產(chǎn)。
一般的電子設(shè)計，在設(shè)計完成后需要進(jìn)行PCB的打樣，經(jīng)過3－6天的打樣后，收到成品PCB板。進(jìn)行手板的制作。有些則拿到貼片廠進(jìn)行貼片。一旦發(fā)現(xiàn)錯誤的地方，則需要重復(fù)上述過程。
PCB打印機的用途，是在進(jìn)行PCB打樣前可以進(jìn)行預(yù)先的驗證。特別是對于大型的電子電路設(shè)計來說，為了確保整板的功能達(dá)到目標(biāo)，模塊的驗證必是不可少的。模塊一般都是單個或者多個的電路單元，有些電路單元設(shè)計時與實際運轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生差異，有些電路單元在單獨工作是和與其它電路一起協(xié)同工作時會產(chǎn)生不同的相互影響，為了在發(fā)布定版PCB設(shè)計前能夠盡可能確保電路有效工作，提前進(jìn)行模塊的驗證可以有效減少開發(fā)的時間，提高研發(fā)團隊的工作效率，也可以為企業(yè)節(jié)省一筆不小的開支。
PCB打印機雖然不能做到工業(yè)PCB制程的成品的品質(zhì)，在諸如過孔這樣的工藝上不能取代工業(yè)PCB打樣，但對于驗證電路模塊上來講足以滿足一般的工作室和設(shè)計團隊的需求。
在打印輸出之前應(yīng)該先進(jìn)行鉆孔。鉆孔時需要預(yù)先在Protel中導(dǎo)出Drill的TXT文件。該文件屬于gerber文件格式，用火影PCB的軟件打開后可以讀取。正確讀取后，軟件上會顯示出設(shè)計的PCB孔圖。不過有一點需要注意。Protel輸出的孔的XY坐標(biāo)是以protel設(shè)計界面的左下角為0，0原點的。此時應(yīng)該在PCB設(shè)計時重新定義原點至KeepoutLayer范圍的左上角，如果你設(shè)計的外形是一個圓形，那么原點應(yīng)該定義在此圓的外切正方形的左上角。為了打印雙面板，應(yīng)該在以此原點為中心在toplayer上畫一個過孔作為參考點。
在設(shè)置頁設(shè)置好3個參數(shù)：換刀高度，跨越高度，下刀深度。換刀高度一般定為Z軸的最高點，跨越高度一般應(yīng)盡可能貼近PCB板的表面，一般離PCB表面2mm左右，此高度為鉆孔完成后抬刀行走需要的高度；下刀深度為穿透pcb所需要的深度。到當(dāng)點擊“鉆孔”按鈕時，xy軸會自動移動到需要鉆孔的位置，在第一次下刀前和每次檢測后發(fā)現(xiàn)鉆孔的直徑變化了，就會提示更換鉆頭。
在鉆孔前請將PCB板固定牢固。
將準(zhǔn)備好的PCB文件打開，設(shè)置好合適的原點，對于打印雙面板的情況，需要設(shè)置正確的原點，以便使兩面的PCB孔可以準(zhǔn)確無誤地重合。由于使用了視覺輔助定位，在視覺一欄中，可以通過設(shè)備底部的顯微攝像頭觀察到要打印的目標(biāo)PCB板。對于雙面PCB來說，應(yīng)該在原點的位置（一般定在TOP Layer的左上角）打一個1mm左右的小孔，由于孔是通孔，在PCB的兩面均可通過攝像頭觀察到，運動xy兩個軸，使得激光點位于PCB的小孔的正中心即可。由于使用了攝像頭觀測，不必?fù)?dān)心激光對眼睛的傷害。
在設(shè)置中設(shè)置好合適的Y方向精度，一般測試時使用0.1mm，正式打印可使用0.05mm，這樣可以確保激光點將不必要的部位完全燒蝕干凈，避免留下死銅。
一切設(shè)置完畢點擊打印即可。
測試打印一般先在紙上進(jìn)行打印，此時為了提高打印速度，可直接打印正片，特別是對于一些特殊的封裝，應(yīng)該先打印正片后將元件與打印好的測試紙進(jìn)行腳位尺寸的測試，但是對于正式打印時必須打印負(fù)片，也就是要點一下“反色”按鈕使得打印的圖片如右圖。
打印的速度視使用的激光的功率大約為8-15分鐘/cm2
此功能一般稱之為“切鋼網(wǎng)”，只不過由于激光功率很小，不可能切割鋼網(wǎng)，取而代之的是切割PVC薄片，對于小批量的生產(chǎn)加工來說，效果不遜色于鋼網(wǎng)。
這個功能使用前需要導(dǎo)出PCB文件的TopPaste和BottomPaste層。使用設(shè)備附帶的PCB軟件打開后可以看到paste圖形，這個paste圖形一般包括一個外框和里面的焊盤形狀，然后點擊“識別”按鈕，系統(tǒng)會自動將需要切割的圖形識別出來，當(dāng)然也包括了外框的識別，如果不需要切割外框，則在下面的元素欄中將外框的那個復(fù)選框去掉，一般是最后的幾個。接下來就點擊“切割”按鈕開始切割。通過調(diào)整驅(qū)動板上的激光強度旋鈕可以調(diào)小或調(diào)大激光的強度。
這個頁面可以設(shè)置以下功能：
起步速度：步進(jìn)電機的起步每步間隔，數(shù)值為參考數(shù)，不具有實際單位，范圍0－65535
最高速度：步進(jìn)電機的最高速時的每步間隔，數(shù)值為參考數(shù)，不具有實際單位，范圍0－65535
為減少震動和噪音，在加減速模式下步進(jìn)電機采用漸進(jìn)式起步的方式，由于不同的步進(jìn)電機的啟動特性不同，這樣就存在一個起步加速和減速停止的過程。上面兩個間隔數(shù)就是來設(shè)定最慢的起步速度和最高的運轉(zhuǎn)速度的。
燒蝕速度：激光打印過程中，x軸勻速運動的速度，數(shù)值為參考數(shù)，不具有實際單位，范圍0－255，如果設(shè)定的運動模式為“加減速”，則此項不起作用。
通訊端口：設(shè)置和驅(qū)動通訊的串口號。可以到設(shè)備管理器中查到。
激光延時：在燒蝕時每次的延時，這個時間越長，照射到某點的激光時間就越長，從而客觀上增加了激光的燒蝕強度。
鉆孔設(shè)置：請參見鉆孔機部分
打印幅面：該設(shè)置定義了PCB打印機的物理打印范圍。也影響到軟件內(nèi)顯示畫布的尺寸。如果設(shè)置的范圍超過了物理范圍，如果打印該尺寸的pcb則會造成步進(jìn)電機的移動到止點也可能會損壞機械結(jié)構(gòu)。
縱向精度：該參數(shù)定義了每次Y軸方向的運動距離，該距離與激光點的大小有關(guān)，也影響了打印的速度和精度，對于0.01mm左右的激光點來說，移動距離設(shè)置成0.05已經(jīng)完全可以滿足pcb精度的要求了。為了提高測試時的速度可以將此距離適當(dāng)增大到0.1或更大。
定位參數(shù)：當(dāng)前位置代表以所設(shè)置的原點位置為邏輯原點的當(dāng)前位置，單位為mm。可以將xyz三軸移動到任意位置后點擊“清零”設(shè)置為原點。無論是打印，鉆孔，切割鋼網(wǎng)，都會以此位置為初始參考原點進(jìn)行運動，所以原點的設(shè)置極為重要。原點的位置一般需要配合激光點的位置，激光點的位置可以在定位一欄中看到，通過攝像頭，可以清晰看到紅外的激光光點，由于在不打印時使用的是微弱的啟動電流，所以在照射部位不會產(chǎn)生燒蝕所需的熱量，反而剛好可以使用攝像頭清晰觀察到。
x(y)100mm脈沖數(shù)：x(y)軸方向上移動100mm所需要的脈沖數(shù)，脈沖是提供給步進(jìn)驅(qū)動器進(jìn)行輸出電流所需的。脈沖的數(shù)字則需要軟件內(nèi)部進(jìn)行換算輸出，從而達(dá)到精確的移動。由于絲桿的制造誤差，采用100mm的脈沖數(shù)字計量可以將實際的誤差限制在一個非常微小的范圍內(nèi)。
z10mm脈沖數(shù):同上，只是距離為10mm。
步進(jìn)驅(qū)動參數(shù)：根據(jù)步進(jìn)電機的差異設(shè)置細(xì)分?jǐn)?shù)，維持電流，和衰減模式。請參見步進(jìn)驅(qū)動IC TB6560AHQ
該功能利用攝像頭拍攝和OPENCV視覺庫進(jìn)行輔助定位，特別是用于觀察激光點的位置便于設(shè)置原點。使用鼠標(biāo)可以將綠色的輔助準(zhǔn)星設(shè)置到激光點上，通過移動xy軸將激光點移動到所需的原點上點清零設(shè)置原點。
1. 使用了10mm的xy光軸，很大程度上增加了機架的剛度
2. 使用絲桿和雙螺母消回差，精度<0.01mm
3. 使用了TB6560AHQ步進(jìn)驅(qū)動器最大細(xì)分可達(dá)16細(xì)分
4. 提供限位開關(guān)光點開關(guān)的安裝位和輸入端子，可支持0點限位功能
5. 提供LED輸出照明端子，恒流輸出可調(diào)，可支持大小電流的LED，可三個LED串聯(lián)靈活掌握。
6. 攝像頭輔助視覺
7. 同時支持鉆孔，打印PCB，切割smt模板多個功能。
8. 打印幅面達(dá)110×150mm
9. 電機轉(zhuǎn)速超過10000轉(zhuǎn)每分鐘。卡鉗直徑0.4－4mm。運行電流12V2A
10. 整機尺寸 長350mm寬280高280mm
11. z行程40mm，光軸6mm
12. 激光功率>1.5W
13. 驅(qū)動電壓要求12V8A（步進(jìn)電機0.3A，電鉆啟動需要6A，激光1A) 數(shù)字板電壓5V由PC USB提供，待機電流0.03A，在待機連接狀態(tài)下為步進(jìn)電機提供半流鎖定，總電流約0.3A
14. 帶有機械手輪可以輔助定位，在接觸半流鎖定的情況下有效
15. 設(shè)備已附帶軟件。
16. 總質(zhì)量：5kg
手工制作PCB經(jīng)歷了70年代的刀刻，80－90年代的手繪，90年代末年出現(xiàn)的熱轉(zhuǎn)印，2007年出現(xiàn)的感光干膜，2010年使用雕刻機雕刻一共五代的演進(jìn)，操作上逐漸省力，準(zhǔn)確度逐漸提高。由于購買小型雕刻機的人多數(shù)只是用來制作電路板，花較多的錢購買雕刻機制作電路板逐漸不被認(rèn)可，而熱轉(zhuǎn)印和感光干膜對于人手工的要求和材料設(shè)備要求又較高，也很難被普通的電子愛好者長期采用。 由于激光沒有壓力，除鉆孔外，對機架的剛性要求不高，由于自動化程度較高，對人手工的要求就很低，類似于普通的打印機，任何人只要能夠操作電腦，所制出的PCB的效果是相同的，在功率激光逐漸普及，價格逐漸趨于合理的過程中，激光打印pcb的技術(shù)將逐漸替代傳統(tǒng)手工制作PCB的工藝。
