愛華網(wǎng)DIY制作PCB的方法有熱轉(zhuǎn)印、感光膜顯影、雕刻機(jī)雕刻等多種。熱轉(zhuǎn)印、感光膜顯影都是先通過某種方式將繪制好的PCB“打印”到覆銅板上，通過油墨等將電路走線部分的銅箔保護(hù)起來，然后通過化學(xué)的方式腐蝕掉不需要的部分從而保留電路走線。熱轉(zhuǎn)印以及感光膜顯影因為價格低廉、制作周期短而且制作精度相對較高，已經(jīng)廣泛的被廣大的電子愛好者們使用。
然而，化學(xué)腐蝕的方法仍然存在諸多問題。最讓人感覺不爽的是，化學(xué)腐蝕的時候需要人一直在旁邊觀察腐蝕的進(jìn)度；而且腐蝕結(jié)束之后仍然需要用手鉆去鉆孔。而雕刻機(jī)雕刻PCB是為數(shù)不多的通過物理方法就可以自己制作PCB的方法:設(shè)計完P(guān)CB，設(shè)置雕刻參數(shù)，調(diào)整雕刻機(jī)，對刀之后即可雕刻，整個過程不需要人去看護(hù)，而且鉆孔也可以用雕刻機(jī)自動實現(xiàn)。雕刻機(jī)作為數(shù)控機(jī)床的一種，重復(fù)定位精度較高，所以制作雙面板的時候更方便快捷。
雕刻機(jī)雕刻PCB的主要教程可以參見阿莫寫的雕刻教程。整本教程出自于阿莫的網(wǎng)站，不過這邊整理成了pdf并提供下載鏈接以方便閱讀。pdf下載地址：我們的凋刻機(jī)(AMCNC-01)教學(xué)資料貼匯總-print。
雖然阿莫的教程已經(jīng)寫的非常完善，不過用雕刻機(jī)雕刻PCB并非易事。主要是因為覆銅板上的銅箔實在是太薄了，一般情況下只有60um，所以就會出現(xiàn)下刀深了線間距變寬了甚至把走線刻沒了，下刀淺了該刻出來的線仍然連在一起的情況。購買雕刻機(jī)的時候老板就囑咐過我，要成功雕刻PCB，沒有幾十次的失敗是不可能成功的，要做好心理準(zhǔn)備。果然，雕刻機(jī)買回來之后，真的廢掉了不下二十塊板子。這些都是寶貴的經(jīng)驗與教訓(xùn)，所以有必要對軟件使用過程中，一些經(jīng)驗總結(jié)一下，以免以后走更多的彎路。
▲中央的那部分下刀太淺，銅箔沒有完全刻穿
▲中央的那部分下刀太深，走線被損壞
▲下刀不深不淺，成功的雕刻作品
軟件需求（藍(lán)色的可以直接點擊下載）
AltiumDesigner或其他Layout軟件：設(shè)計電路原理圖，繪制PCB圖，并且生成Gerber文件的軟件。
CopperCam：將Gerber文件轉(zhuǎn)成雕刻機(jī)刀路所需的G文件的軟件。
Mach32[1].63無限制破解版：可以加載G代碼，直接控制雕刻機(jī)運行的軟件。
CIMCOEdit4：對生成的G代碼進(jìn)行仿真的軟件。
NC程序仿真編輯軟件：一個可以計算G代碼運行時間長度的軟件。
ArtCam：一個可以設(shè)計三維立體模型并且導(dǎo)出雕刻機(jī)刀路路徑（G代碼）的軟件。
銑平面小工具：一個可以自動生成銑出一個平面的G代碼的軟件。
總體步驟
下面的步驟看起來麻煩，其實熟練之后挺簡單的。剛開始做的時候可能每一步的疏忽都會導(dǎo)致最終PCB制作的失敗，可是一旦學(xué)會之后，一塊5×5cm的PCB設(shè)計出來到雕刻完成，耗費的時間在20分鐘左右，其中雕刻機(jī)運行的時間內(nèi)，可以不用監(jiān)管。所以實際上需要人看管的時間極少。
總體步驟如下：
1.原理圖設(shè)計。
2.PCBLayout。
3.轉(zhuǎn)成Gerber文件。
4.使用CopperCam修改Gerber。
5.導(dǎo)出G代碼。
6.調(diào)整雕刻機(jī)。
7.開始雕刻。
1.原理圖設(shè)計（跟雕刻關(guān)系不大，略）
2.PCB Layout
要點1：走線盡可能的粗。因為走線越粗，加工的成功率越高。一般電源線50mil比較合適，25mil也可以做，但是若小于15mil成功概率就比較小了。若PCB中存在封裝較小的芯片，與該芯片引腳相連的走線不可能更粗的時候，則應(yīng)該保持走線寬度一致，以方便后期修改（參見5.使用CopperCam修改Gerber）
▲與芯片相連的走線寬度保持一致即可
要點2：貼片電阻電容下方盡可能不要走線。因為雕刻機(jī)雕刻出來的PCB沒有涂阻焊油，所以在電阻電容下面的走線可能會引起與電阻電容兩個引腳中的某一個短路的后果。貼片鉭電容下面的走線尤其需要注意，因為貼片鉭電容的焊盤的很大部分在電容的下方，更容易引起短路。
▲要盡可能避免貼片器件下方走線的出現(xiàn)
要點3：排針等涉及到MultiLayer的器件的焊盤做成橢圓形。排針的焊盤上需要鉆孔，若做成圓形，在鉆頭下鉆的過程中容易把圓孔周圍的銅箔打飛，做成橢圓形則增強(qiáng)了機(jī)械穩(wěn)定性。一般在設(shè)計時無需修改，在整個PCB設(shè)計完成之后，使用AltiumDesigner的Find SimilarObjects…的功能即可選中所有的排針焊盤。下圖中，排針焊盤的大小，X方向仍然為系統(tǒng)默認(rèn)的65mil，Y方向已經(jīng)被修改為了120mil。
▲排針等MultiLayer器件的焊盤設(shè)置成橢圓形
▲使用Find Similar Objects…的功能選中所有焊盤
要點4：盡可能把所有需要接地的器件擺在外圍。這樣做的原因不是雕刻機(jī)加工PCB的需要而是做單面板的需要。因為PCB繪制完之后往往需要鋪地，接地的器件在外圍，就可以在鋪地的時候連接到一起，避免了飛線。
▲盡可能把接地的器件擺在外圍
要點5：去掉沒有必要的鋪地。由于鋪地之后，地會“滲入到”每一個可以滲入的角落，所以可以通過在Keep OutLayer標(biāo)志出不需要鋪地的區(qū)域從而防止鋪地“滲入到”芯片底部等容易引起短路的區(qū)域。
▲用Keep-Out Layer的線條標(biāo)志出不需要鋪地的區(qū)域以防止引起短路
要點6：鋪地時候的設(shè)置。這也是跟一般情況下PCB設(shè)計不同之處最多的地方。
要點（1）：采用網(wǎng)格覆銅。原因很簡單：CopperCam的bug。采用Solid的覆銅方式的覆銅，在CopperCam中打開看起來跟OutlinesOnly覆銅方式的一樣，鋪地只有一個簡單的包絡(luò)線。當(dāng)然了，為了保證看起來跟Solid覆銅方式一樣，需要將TrackWidth與Grid Size參數(shù)值設(shè)置為一致。本人將其都設(shè)置為30mil。
▲采用網(wǎng)格覆銅
要點（2）：采用八角的焊盤焊盤包絡(luò)。同樣的原因：圓形包絡(luò)會引起CopperCam的bug，導(dǎo)致CopperCam中打開之后一團(tuán)糟。
▲將焊盤包絡(luò)設(shè)置為八角包絡(luò)
要點（3）：將與地相連的焊盤與鋪地之間的連線設(shè)置為20mil或者更寬。此規(guī)則需要在Design菜單下的Rules中設(shè)置。
▲設(shè)置與鋪地相連的引線寬度為20mil
要點7：盡可能避免連續(xù)的鉆孔，尤其是相交的兩個圓形的鉆孔。因為雕刻機(jī)的鉆頭極細(xì)，在雕刻機(jī)鉆頭鉆完一個孔再鉆另外一個的時候，極其容易因為側(cè)向擠壓力把鉆頭擠斷。如果一定要連續(xù)鉆孔，則務(wù)必把鉆頭的轉(zhuǎn)速調(diào)的盡可能快。
▲要避免連續(xù)的鉆孔
3.轉(zhuǎn)成Gerber文件
要點：對CopperCam有用的是GTL之類的文件，而不是那個cam文件。一般情況下，單層板只需要轉(zhuǎn)出GTL文件。若鉆孔較多，或者說MultiLayer的器件較多，也可以考慮將Drill文件導(dǎo)出。
4.使用CopperCam修改Gerber
要點1：用CopperCam打開Gerber文件之后會出現(xiàn)跟原PCB不同的地方。這主要是因為CopperCam對圓弧支持不夠好導(dǎo)致的。這就是為什么之前在AltiumDesigner中需要設(shè)置包絡(luò)孔為八角形孔的原因。若出現(xiàn)異常的線條，則可以右擊該線條之后選擇Delete track 刪掉。
▲多出來的雜亂的線條可以通過右擊刪掉
要點2：GTL文件中不包含鉆孔信息，所以打開GTL文件之后，原來PCB中的鉆孔都沒了。沒關(guān)系，若鉆孔較少，可以手工添加。若鉆孔較多，可以單獨加載導(dǎo)出的Gerber鉆孔文件。
▲手工添加鉆孔
要點3：CopperCam中的預(yù)覽是個很有用的功能。
▲預(yù)覽按鈕
要點4：在此處可以將一些原先較細(xì)的走線的寬度變粗一些。之前為什么強(qiáng)調(diào)較小的封裝的芯片附近的走線寬度一致，就是因為若走線寬度一致則可以一起批量修改。修改成多寬合適呢？剛好直走一次刀則為最佳。
焊盤的寬度也可以用同樣的方法修改為更粗一些。
因為雕刻的時候出問題最多的往往就是封裝較小的芯片附近，所以修改為更粗之后，加工的成功概率會增大不少。
▲選中相同類型的走線
▲將走線寬度變?yōu)楦鼘?/p>
5.導(dǎo)出G代碼
要點1：常用的雕刻PCB的刀具為刀尖寬度為0.1mm的圓錐刀。但是在設(shè)置雕刻刀具的數(shù)據(jù)的時候，可以把刀具設(shè)置為圓柱刀。因為CopperCam的刀具設(shè)置為圓錐刀之后會自動產(chǎn)生補(bǔ)償，而自動計算的補(bǔ)償存在問題，所以建議使用圓柱刀進(jìn)行設(shè)置。這樣設(shè)置刀尖寬度是多少就是多少。圓柱刀的刀尖寬度/直徑，推薦為0.1mm。
當(dāng)然了，具體的刀尖寬度不能太小，太小的話，最小的線間距之間還會走兩次刀，容易引起走線被刮飛；太大的話，最小的線間距之間無法走刀，該隔離的地方?jīng)]有隔離，導(dǎo)致整個PCB制作失敗。所以具體參數(shù)還要根據(jù)自己的PCB的最小線間距來設(shè)置。
▲設(shè)置刀具為圓柱刀
▲出現(xiàn)這種情況則可以把刀尖寬度設(shè)置的更小一些
▲出現(xiàn)這種情況則可以把刀尖寬度設(shè)置的更大一些
▲出現(xiàn)這種情況則說明刀尖寬度設(shè)置的還不錯（局部放大圖）
要點2：注意，CopperCam中默認(rèn)設(shè)置的給進(jìn)速度更多的是毫米/秒，而不是通用的毫米/分鐘的單位。
要點3：雕刻深度的設(shè)定。一般情況下（銅箔厚度為60um），雕刻刀的雕刻深度選擇0.06mm（60um），銑切刀具的深度選擇同樣的0.06mm（60um），切割工具的切割深度為1.4mm（PCB板材厚度），鉆孔深度為1.4mm（PCB板材厚度）。當(dāng)然了，具體的數(shù)值還需要根據(jù)不同的板材進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
▲加工參數(shù)設(shè)置
要點4：設(shè)置隔離對象時，連接線隔離數(shù)設(shè)置為1，焊盤隔離數(shù)設(shè)置為0。
經(jīng)過多次反反復(fù)復(fù)的測試，這樣做的成功率是最高的。
▲隔離參數(shù)設(shè)置
要點5：建議導(dǎo)出兩種切邊G代碼。第一種為加工深度為銅箔厚度（跟雕刻深度一樣）的G代碼，第二種為加工深度為PCB板材厚度（跟鉆孔深度一樣）的G代碼。
這樣有個明顯的好處，就是可以在開始正式雕刻PCB之前，先跑一遍第一種切邊的G代碼進(jìn)行外框雕刻深度測試，只要保證了外框測試時雕刻深度恰好合適，那么一般情況下PCB內(nèi)部的雕刻深度也應(yīng)該是合適的。
要點6：銑削是有用的。剛開始的時候我還以為銑削對于CopperCam或者對于用雕刻機(jī)DIY出PCB來說是多余的，但是后來發(fā)現(xiàn)，如果沒有銑削，做出來的PCB容易在焊接的時候短路。因此，銑削還是有必要的。沒有必要全部銑削。銑削的時候選擇第二項即可。
▲銑削參數(shù)設(shè)置
要點7：若第一次使用CopperCam，則將文件導(dǎo)出之后，可以放到CimcoEdit軟件中進(jìn)行仿真。因為有時候CopperCam破解不完全也可以輸出G代碼，但是輸出的G代碼只有一部分。若用CimcoEdit查看一下仿真圖案，那么就可以知道是不是輸出的完整版的內(nèi)容。
▲使用Cimco Edit進(jìn)行仿真
要點8：CopperCam輸出的鉆孔文件經(jīng)常莫名其妙的多出來一個鉆孔。建議也跑一下仿真，看看實際輸出的鉆孔文件中的鉆孔的數(shù)量是不是跟理論上的鉆孔數(shù)量保持一致。若不一致，建議手工修改鉆孔文件，將多余的4行鉆孔G代碼刪掉。
6.調(diào)整雕刻機(jī)
要點1：對刀。對刀可以采用標(biāo)準(zhǔn)的對刀塊，當(dāng)然了也可以自制對刀塊。原理是：當(dāng)?shù)都飧鶳CB接觸之后，刀尖會跟PCB形成一個閉合回路。若將電池與蜂鳴器串聯(lián)到這個回路中，此時蜂鳴器就會鳴叫。手工調(diào)整雕刻機(jī)的Z軸高度，將高度調(diào)整為蜂鳴器恰好似鳴似不鳴的狀態(tài)，對刀完成。
對刀完成之后，點擊Mach3中的X清零、Y清零、Z清零，完成初始化操作。
▲將坐標(biāo)值清零，則對刀的地方變成了零點
要點2：PCB固定的方法，經(jīng)過反復(fù)測試，還是使用雙面膠粘帖的最靠譜。建議在雕刻機(jī)工作臺面上鋪墊一塊有機(jī)玻璃板，然后用雙刃銑刀銑平，然后將PCB板用雙面膠粘帖在銑平之后的有機(jī)玻璃板上。銑一個平面出來的最簡單的辦法還是運行阿莫論壇里煮茶村長寫的銑平面小工具（點此下載：銑平面小工具）
當(dāng)然了，雙面膠存在粘貼上去之后不容易撕下來的問題。解決辦法是：先在PCB上沾上透明膠，并且在有機(jī)玻璃板上沾一層雙面膠，然后將其粘帖在一起。透明膠容易撕下來，所以可以完美的解決這個問題。
▲煮茶村長的銑平面小工具
要點3：先運行外框雕刻測試（60um）的代碼，對外框進(jìn)行雕刻測試。此時若發(fā)現(xiàn)雕刻深度有問題，可以調(diào)整PCB的高度，然后重新運行雕刻測試代碼，直至沒有問題為止。
▲運行過多次外框測試的PCB，最終決定放棄此塊區(qū)域的雕刻
7.開始雕刻
要點1：可以將導(dǎo)出的隔離文件、銑削文件合并成一個文件，這樣可以減少人工重新加載文件的時間的浪費：直接把銑削文件的內(nèi)容全部復(fù)制到隔離文件的最后即可。
要點2：因為鉆孔與切邊使用的刀具與隔離、銑削的刀具不同，所以中途需要換刀。換刀的時候建議按Mach3中的返回原點按鍵，讓刀具回到原點，將刀具抬起一定的距離然后換刀。換刀之后需要重新對刀。
▲返回原點按鍵
要點3：尤其需要注意的是，若點擊返回原點，一定要事先看一下，刀具是否已經(jīng)抬起。雕刻機(jī)的刀具返回原點的邏輯是先X、Y方向返回原點，然后將刀具Z方向返回原點。若點擊返回原點的時候Z軸還在工作區(qū)域，則容易導(dǎo)致刀具斷裂或者出現(xiàn)其他不可預(yù)知的后果。
成功案例欣賞
▲1W D類放大器
▲鋰電池安全充電模塊
