如何使用 xTool F1 Ultra 制作印刷电路板

时间：2026-04-21 17:29:17

关键字：印刷电路板二极管激光器 xTool

手机看文章

扫描二维码
随时随地手机看文章

[导读]这款机器对于印刷电路板实验而言特别具有研究价值，原因在于它在同一平台上集成了两种不同的激光源：一个功率为 20 瓦、波长在 450 至 455 纳米范围内的蓝色二极管激光器，以及一个功率为 20 瓦、波长在 1064 纳米范围内的光纤红外激光器。xTool 将二极管激光器列为适用于多种常见材料的选项，而光纤激光器则是用于金属雕刻、深度雕刻、压花和薄金属切割的设备。

该项目详细记录了我使用 xTool F1 Ultra 设备及其光纤激光器进行定制印刷电路板制作的流程，即通过直接去除铜质材料来完成这一过程。

这款机器对于印刷电路板实验而言特别具有研究价值，原因在于它在同一平台上集成了两种不同的激光源：一个功率为 20 瓦、波长在 450 至 455 纳米范围内的蓝色二极管激光器，以及一个功率为 20 瓦、波长在 1064 纳米范围内的光纤红外激光器。xTool 将二极管激光器列为适用于多种常见材料的选项，而光纤激光器则是用于金属雕刻、深度雕刻、压花和薄金属切割的设备。

基于这个原因，我在使用 xTool Studio 1.5.8 进行印刷电路板测试时使用了光纤激光器。在这一特定设备中，它是面向金属的激光源，因此它是对覆铜板进行实验的最自然的起点。同时，我不想简化物理学原理：在更广泛的激光加工文献中，铜通常对较短的可见光波长的吸收效果优于约 1064 纳米的近红外光。所以，并非仅仅因为红外波长本身，我就声称铜更容易加工。就我的情况而言，实际优势来自于该设备的光纤模块是为金属加工而设计的，并且正是这个模块在实际的印刷电路板测试中提供了最有用的铜去除效果。

本次测试所使用的电路板为单面印刷电路板(仅顶层)，由 1 盎司铜覆于 1.6 毫米厚的 FR4 材料上制成，具有 0.3 毫米的间距和 0402 小型表面贴装元件的脚印，因此它对于精细特征的印刷电路板原型制作来说是一个有意义的测试案例。

覆铜板在进行雕刻之前也需要进行适当的打磨、清洁，并尽可能保持平整。任何氧化现象、污垢、指纹、不均匀的打磨痕迹或者局部变形都可能使铜层去除的过程不够一致，并引入不必要的缺陷。

我的工作流程可以分为五个主要阶段：

•校准

•PCB 图像生成

•基础清洁

•集中清洁

•切割

这项工作受到了之前在网上分享的 xTool F1 Ultra 印制电路板实验的启发，尤其是迈克尔·帕克斯所撰写的文章以及一段实用的 YouTube 实践教程。我的目的并非重复那些资源，而是记录我自己实际的工作流程，包括我在设置中所必须进行的具体调整。

1. 校准

在着手制作实际的印刷电路板之前，我首先对 xTool F1 Ultra 进行了激光校准操作。根据 xTool 的工作流程，此校准是从“设备设置”→“参数设置”→“光纤红外线和蓝光激光校准”这一步骤开始的，该步骤位于 xTool 工作室中。

对于我的这套设置，我使用了黑色校准片，并按照十字对齐的步骤进行操作。我设计或使用了带有两个白色十字的校准图案，然后观察每个十字上蓝光和红光参考之间的差异。这一步骤的目的是测量两个激光参考之间的偏移量，并在处理实际的印刷电路板之前对其进行校正。

在完成激光对齐校准后，我接着进行了实际的 PCB 工作流程：板子准备、图像生成、使用 AutoMeasure 进行聚焦、铜层去除以及最终切割。

从一开始，我总是将印刷电路板放在那块黑色金属板的上面，以避免损坏原始的机器底座。由于这个过程需要反复进行雕刻和清理操作，所以那个支撑板就成了我这套装置中不可或缺的保护部件。

在进行任何测量之前，我先确保铜板已经经过了适当的打磨和清洁处理。我还检查了其表面是否尽可能地平整。这一步骤非常重要，因为哪怕是很小的高度差异也可能会导致印刷电路板上铜层去除的不均匀性。

对于距离测量，我使用了“自动测量”功能，但并非在反光的铜板一侧进行测量，而是从印刷电路板的另一侧进行测量，因为该侧表面的反光性较弱。在我的自身测试中，这种方法为我提供了更稳定的参考值。

之后，我手动将测量距离增加了 1 毫米。这个数值并非来自正式的参数表，而是经过反复试验后得出的能获得最佳实际效果的偏差值。可能还有其他软件或机器参数会影响有效聚焦效果，但目前在我的设置中，这种修正方法效果最佳。

2. PCB 图像生成

对于印刷电路板的设计图，我首先在 EasyEDA 软件中生成了电路板，并将其可视化结果以黑白形式导出为 PDF 文件/图像。我选择这种格式是为了使黑色区域对应于电路板的间隙部分，即激光需要清除的铜区域，而白色区域则保留了线路和焊盘的形状。

将图像导入 xTool 软件后，同样可以通过在 xTool Studio 中使用“调整”→“反转”功能，直接对导入的图像实现黑白转换效果。

因为我是根据图像而非直接依据矢量制造数据进行工作的，所以缩放就成了一个关键步骤。为了确保导入的几何图形与实际电路板的尺寸相匹配，我以一个已知特征作为参考。在这种情况下，该电路板的直径为 44 毫米，所以我使用这个数值来进行缩放。

在这个阶段，我还检查了整个电路板的几何形状是否完全处于机器工作区域之内。由于一些实际的激光标记参考和扫描区域研究表明，在区域的边缘处，变形和位置误差可能会更加明显，所以我尽量将电路板放置在工作区域的中心位置附近。这是为了减少在雕刻过程中可能出现的对齐误差而采取的一个简单措施。

一旦图像的尺寸调整完毕，我便在 xTool 软件中使用“追踪”工具将导入的 PCB 图像转换为可用的路径。从这时起，这个追踪生成的几何图形就成为了后续整个流程的实际工作模式，因此原先导入的图像就不再需要了。

3. 基础清洁

在完成对印刷电路板几何形状的描记工作后，接下来的工序便是进入第一个铜层去除阶段，这里将其称为基础清洁阶段。

此阶段的目的是以更广泛、更彻底的方式去除大部分不必要的铜，但尚未关注细节部分。这里的一个关键设置是“雕刻”→“高级设置”→“交叉网格”，它有助于激光在水平和垂直方向上扫描该区域。实际上，这使得清洁模式更加均匀，并有助于减少去除大部分铜所需的总激光曝光时间。在这个阶段，大约需要进行 15 到 20 次扫描才能达到预期的总体铜去除效果。

这一阶段的主要目的是展示整体的板状结构，并将工作流程分为两个目标：首先，去除大量铜质部分;其次，进行细节优化。在这个过程中，可以观察到一个有用的视觉线索：当激光仍在与剩余的铜质部分发生作用时，其发射光呈现蓝色或有时是蓝绿色;而已经到达玻璃纤维基板的区域则呈现出橙色。这些测试所依据的书面 PCB 工作流程明确将剩余的铜质部分描述为蓝色，而已经到达玻璃纤维基板的区域描述为橙色，这使得这种颜色变化在加工过程中成为一种有用的指示标志。

4. 集中清洁

此阶段采用了较少的加工次数和更高的频率，具体为 40 千赫兹，遵循了早期测试中所采用的参考工作流程的总体逻辑。实际上，这一步骤大约需要 10 次加工才能达到预期的清理效果。这里的目标不再是大面积的铜材去除，而是改善隔离区域、边缘清晰度以及仍有残留铜的较小区域。F1 Ultra 的 xTool 文档还指出，在相关处理环境中，操作范围如 30 至 60 千赫兹也是适用的，这与这种参数调整是一致的。

5. 切割

就我而言，这块印刷电路板具有独特的几何形状，所以我分两步对其进行切割：先切割成一个圆形，然后再切割成一条直线。这种顺序更适合我的设计需求，并且让我能够更好地掌控最终的结果。

我将切割过程视为一个独立的环节，因为即使一块电路板的铜层图案是合格的，但如果最终的轮廓不准确或排列不当，它仍可能在机械性能上出现故障。