在家製作 PCB：DIY 紫外線曝曬箱

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對於任何喜愛電子的人來說，從髒亂的麵包板轉換到乾淨、永久的電路板是一大步。製作您自己的印刷電路板 (多氯聯苯)在家中的感覺就像是一種超能力。它可以讓您的專案更小、更可靠，而且看起來非常專業。雖然製作自製 PCB 的方法有很多，但使用 UV 光線和光阻材料的攝影方法能讓您得到最清晰、最精準的結果。這種方法是製作出看起來像是來自工廠的印刷電路板的秘訣。

要做到這一點，您需要一個特殊的工具：UV 曝光盒。此裝置使用紫外線將您的電路設計從透明膠片轉移到感光銅板上。雖然您可以購買專業的裝置，但它們可能很昂貴。好消息是，自己製作是一個有趣、有益的專案，而且比您想像中容易得多。自製的單元和商用的一樣好用。

本指南將引導您完成建立自己的曝光裝置的每個步驟。我們會使用簡單的文字，清楚地解釋一切。您將學習到需要哪些零件、如何將它們組合起來，以及如何使用您的新工具製作驚人的電路板。最後，您將擁有一個功能強大的新設備，用於您的電子工作室。

瞭解 PCB 曝露過程

為什麼需要光阻

在我們開始製作之前，知道為什麼需要這個盒子是非常有幫助的。整個製程之所以能夠運作，是因為有一種稱為光阻的特殊材料。這是一種感光化學物質，當它受到紫外線 (UV) 照射時會發生變化。

瞭解的簡單比喻

想像一下，您正在粉刷牆壁，但您想要保留某個特定形狀不粉刷。您會使用遮蔽膠帶來遮住您想要保護的形狀。完成繪畫後，撕下膠帶，乾淨的形狀就留下來了。光阻製程與此非常相似，但它使用光線而非油漆，並使用特殊的顯影劑而非剝離膠帶。

準備銅板

您首先要使用銅箔基板，它是一張玻璃纖維板，上面完全覆蓋一層薄薄的銅。這層銅將會成為電路的金屬軌道。首先，在整個銅表面覆上一層薄薄的光阻。這通常是一層很薄的深色薄膜，您要小心地塗在板上。

印刷和放置電路設計

接下來，您可以將電路設計印到一張透明塑膠片上，就像透明膠片一樣。您的設計應該使用黑色墨水。黑色部分是您想要銅軌的位置，而透明部分則是您想要去除銅軌的位置。然後，將這張透明膠片放在覆蓋了光阻的電路板上面。

紫外線照射

您把這兩樣東西都放進您的紫外線曝曬箱。當您開啟 UV 燈時，紫外線就會照射下來。光線可以穿過透明片的透明部分，但會被您電路設計的黑色油墨阻擋。

發展董事會

紫外線照射在光阻上會引起化學反應，使其變硬。被保護在黑色墨水下的光阻不被光線接觸，所以會保持柔軟。幾分鐘之後，您關掉燈光，取出電路板。然後，將電路板放入稱為顯影液的特殊液體中。這種顯影液只會洗掉軟的、未曝光的光阻。被光線照射到的堅硬部分會留在電路板上。

現在，您的銅板上會留下您的 電路軌跡 受到硬化光阻的保護。所有其他的銅都暴露在外。最後，將電路板放入蝕刻液（如三氯化鐵）中。這種化學品會侵蝕所有未受保護的銅片。它無法碰觸到被堅硬的光阻所覆蓋的銅。蝕刻完成後，您只剩下形成電路的銅軌。

這就是為什麼均勻的光線覆蓋如此重要。您自制的曝光盒可以確保 UV 光線強而均勻，讓您每次都能獲得非常清晰完美的效果。

收集材料和工具

任何好計劃的第一步都是準備好所有零件和工具。這個製作不需要太特別的東西，大部分的零件都可以在網路上或電子產品店找到。我們可以將清單分為幾個簡單的組。

適用於電子產品：

• UV LED： 這是最重要的部分。您需要一條 UV LED 或一組獨立的。用於 PCB 曝光的最佳 UV LED 波長通常在 395nm 到 405nm 之間。這個波長範圍與大多數的光阻薄膜都能完美搭配。您需要足夠的燈光來建立密集的網格，以達到均勻的覆蓋。對一個中等大小的盒子來說，約 50 到 100 個獨立的 LED 或一條 2 公尺長的 LED 是一個很好的起點。
• 電源供應： 您需要一個能提供正確電壓和足夠電流給所有 LED 的電源。大多數 LED 條都使用 12V 直流。請檢查 LED 的規格，以找到匹配的電源。12V 2A 電源供應器通常是不錯的選擇。
• 計時器： 雖然您可以使用秒錶，但內建的計時器讓盒子使用起來更方便、更精準。您可以在網路上買到簡單的數位計時器模組，可以設定秒和分鐘。這對您的專案而言是一大升級。
• 開關掣： 基本的搖臂開關或擺動開關將用於開啟和關閉裝置的主電源。
• 電線： 您需要一些細的連接線來將所有電子零件連接在一起。紅線和黑線有助於追蹤正負極連接。

用於盒子和結構：

• 一個盒子 您需要一些東西來放置所有東西。一個簡單的木盒子是很好的選擇，因為它很容易加工。您也可以使用堅固的塑膠儲存容器。有些人使用破舊平板掃描器的外殼也很成功。
• 一張玻璃片或透明壓克力片： 這將是您放置 PCB 的平台。它需要非常清晰和平坦。玻璃會比較好，因為它不容易被刮花。大小取決於您的盒子大小。
• 鋁箔或鏡子： 您將在盒子內側鋪上此物。光亮的表面會反射紫外線，使曝曬更均勻有效。
• 一片泡沫 這將用於盒蓋上，將透明膠片緊密、均勻地壓在 PCB 上。
• 螺絲、螺帽和螺栓： 您需要一些小硬體來安裝電子零件，並將盒子固定在一起。

您需要的工具：

• 烙鐵和焊錫
• 熱膠槍
• 帶各種鑽頭的鑽機
• 螺絲起子
• 剝線器和切割器
• 直尺或捲尺

設計您的 DIY PCB 紫外線曝曬箱

在開始切割和鑽孔之前，最好先有一個簡單的計劃。主要要考慮的是尺寸。您的盒子應該要夠大，以容納您認為要做的最大的 PCB，邊緣還要有一點額外的空間。常見的尺寸約為 30 公分 x 20 公分。

接下來要規劃的是 UV LED 與玻璃板之間的距離。這對於獲得均勻的光線非常重要。如果 LED 離玻璃太近，您會在每個 LED 的正上方看到明亮的「熱點」，而在兩者之間則會看到較暗的區域。如果距離太遠，光線會很均勻，但可能太弱，導致曝光時間太長。一開始的好距離是 5 公分到 8 公分之間。

您也應該規劃 LED 的佈局。將它們排列成柵格模式，並在它們之間保持均勻的間距。這將有助於確保 PCB 的每個部分都能獲得相同數量的紫外光。當您在紙上完成簡單的規劃後，就可以開始製作了。

建造箱體框架和結構

這就是計畫開始的地方。假設您使用的是木盒。

將木片切割成盒子所需的大小。您需要一個底部和四個側面。您不需要木製頂部，因為蓋子上會有壓力泡棉。將四邊拼在一起，用木膠和螺絲固定在底片上。這樣您就可以得到一個堅固又能阻擋光線的盒子。

然後準備內部。如果您想要好的效果，這一步是非常重要的。取出鋁箔，使用噴膠或一般膠水將整個盒子內部覆蓋。覆蓋底部和所有四壁。盡可能讓表面平滑，盡量不要留下太多皺紋。這層光亮的鋁箔會反射盒內的紫外線，因此可以減少陰影，並確保木板從四面八方都能獲得均勻的光線。

裡面準備好後，為玻璃板製作一個小窗台。在內壁上黏貼四條細木條。確保這些木條都在同一高度，離底部約 5-8 公分，就像您之前規劃的一樣。這個檯面將會放置玻璃板。

最後再加上蓋子。簡單的木板加上鉸鏈就足夠了。在蓋子的內側，粘上一塊平的泡沫。泡沫應該比蓋子蓋上時與玻璃之間的空間厚一點。這樣，當您關上蓋子時，泡沫就會用力壓在玻璃上。 PCB 和膠片保持完全接觸。如果有間隙，軌跡就會看起來模糊不清，效果也會很差。

建立 UV LED 陣列和簡單電路圖

現在我們要處理機器的心臟部分：燈。這是您的 焊接 技能將會派上用場。我們的目標是製作一個均勻排列的 LED 面板。

一個好的方法是使用一塊 perfboard 或薄塑料板作為 LED 陣列的底座。用鉛筆在板上標出您的柵格圖案。然後，為每個 LED 的腳部鑽小孔。將所有 LED 放入孔中，確保所有正極（陽極）和負極（陰極）都朝向同一方向。

說到 PCB 曝光盒電路圖，最簡單的方法就是將 LED 平行接線。這表示所有正極的腳都連接在一起，而所有負極的腳都連接在一起。您可以小心地彎曲 LED 的腳，然後將它們焊接在一起，或者使用電線連接它們。並聯接線的好處是，如果一個 LED 燒壞了，其他的 LED 也會一直亮著。

連接所有 LED 之後，整個陣列就有兩個主要連接點：一正一負。在正極焊接一條紅線，在負極焊接一條黑線。這些線將透過定時器和開關連接至電源。

整個電路很簡單。來自 12V 電源供應器的正極線接至主開關。開關的正極線接到計時器模組的輸入端。接下來，計時器模組的輸出接至 LED 陣列的紅色正極線。之後，LED 陣列的黑色負極線直接回到電源供應器的負極端。因此，開關會開啟所有電源，而計時器會設定 LED 亮起的時間。

將所有東西組裝在一起

盒子建好了，LED 陣列也準備好了，是時候將它全部組合起來了。

首先，將 LED 陣列放在盒子底部。您可以使用熱膠或小螺絲將其固定。確保它穩固且居中。

接下來，在盒子外面找一個好位置，安裝開關開關和定時器模組。為它們鑽必要的孔。最好將它們安裝在盒子的正面或側面，以方便使用。穩固地安裝開關和定時器。

然後，安裝 12V 電源供應器。通常最安全的做法是將其安裝在盒子外面，使高壓零件遠離盒子內部，並幫助其保持冷卻。鑽一個小孔，將 12V 電線穿進盒內。

現在，您可以按照電路圖的描述完成所有的接線。保持接線整齊。使用熱膠固定電線，以免它們移動。完成所有接線後，小心地將玻璃片放在盒子內的支撐架上。您的 DIY PCB 暴露 盒子現在已經完全組裝好了！

校準 PCB 的曝光時間

您已經建立了一個很棒的工具，但在使用之前還有一個非常重要的步驟。您需要計算出理想的曝光時間。由於 LED 的類型、LED 與玻璃的距離，以及您使用的光阻類型不同，因此每個自製燈箱的曝光時間都可能不同。

要找出最理想的 PCB 曝光時間，需要進行簡單的測試。要做到這一點，您需要一小塊塗有光阻的銅板，以及印在透明膠片上的特殊測試圖案。測試圖案應該有不同的形狀，像是不同粗細的細線和一些實心的區域。

將測試板和透明膠片放入盒中。現在，找一個不透明的物體，像是一塊黑色厚紙板。這樣做的目的是將測試板的不同部分曝露不同的時間。

• 除了一端的一小條外，用硬紙板覆蓋整個木板。
• 打開 30 秒的計時器，讓第一條露出來。
• 當計時器完成時，滑動硬紙板揭開第二條，就在第一條的旁邊。

現在，將計時器再設定 30 秒。在這段時間內，第一條燈帶會再亮 30 秒（共 60 秒），而第二條燈帶則會亮 30 秒。

重複這個過程。將卡片向下滑動，曝光 30 秒鐘，然後再做一次。如果您這樣做 5 次，您就會有五條曝光時間從 30 秒至 2.5 分鐘.

完成此測試後，像平常一樣顯影板。當您查看顯影板時，您會發現條紋之間有明顯的差異。曝光時間太短的試片會被洗掉，線條也會斷裂。曝光時間太長的條紋可能看起來模糊或曝光過度。您要找的是線條最清晰、最乾淨的條材。條紋所接受的時間就是您理想的曝光時間。