印刷电路板PCB是如何制造出来的_生活广记

我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜（挠性的绝缘基材），印上有银白色（银浆）的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形，所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基（常用于单面）或玻璃布基（常用于双面及多层），预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种线路板覆铜簿板材，我们就称它为刚性板。再制成印制线路板，我们就称它为刚性印制线路板。单面有印制线路图形我们称单面印制线路板，双面有印制线路图形，再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板，我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印制线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印制电路板了，也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用印制线路板了。PCB的生产过程较为复杂，它涉及的工艺范围较广，从简单的机械加工到复杂的机械加工，有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺，计算机辅助设计CAM等多方面的知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时遇见新的问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了，由于其生产过程是一种非连续的流水线形式，任何一个环节出问题都会造成全线停产或大量报废的后果，印刷线路板如果报废是无法回收再利用的，工艺工程师的工作压力较大，所以许多工程师离开了这个行业转到印刷线路板设备或材料商做销售和技术服务方面的工作。为进一认识PCB我们有必要了解一下通常单面、双面印制线路板及普通多层板的制作工艺，于加深对它的了解。单面刚性印制板：单面覆铜板下料（刷洗、干燥）钻孔或冲孔网印线路抗蚀刻图形或使用干膜固化检查修板蚀刻铜去抗蚀印料、干燥刷洗、干燥网印阻焊图形（常用绿油）、UV固化网印字符标记图形、UV固化预热、冲孔及外形电气开、短路测试刷洗、干燥预涂助焊防氧化剂（干燥）或喷锡热风整平检验包装成品出厂。双面刚性印制板：双面覆铜板下料叠板数控钻导通孔检验、去毛刺刷洗化学镀（导通孔金属化）（全板电镀薄铜）检验刷洗网印负性电路图形、固化（干膜或湿膜、曝光、显影）检验、修板线路图形电镀电镀锡（抗蚀镍/金）去印料（感光膜）蚀刻铜（退锡）清洁刷洗网印阻焊图形常用热固化绿油（贴感光干膜或湿膜、曝光、显影、热固化，常用感光热固化绿油）清洗、干燥网印标记字符图形、固化（喷锡或有机保焊膜）外形加工清洗、干燥电气通断检测检验包装成品出厂。贯通孔金属化法制造多层板工艺流程内层覆铜板双面开料刷洗钻定位孔贴光致抗蚀干膜或涂覆光致抗蚀剂曝光显影蚀刻与去膜内层粗化、去氧化内层检查（外层单面覆铜板线路制作、B—阶粘结片、板材粘结片检查、钻定位孔）层压数控制钻孔孔检查孔前处理与化学镀铜全板镀薄铜镀层检查贴光致耐电镀干膜或涂覆光致耐电镀剂面层底板曝光显影、修板线路图形电镀电镀锡铅合金或镍/金镀去膜与蚀刻检查网印阻焊图形或光致阻焊图形印制字符图形（热风整平或有机保焊膜）数控洗外形清洗、干燥电气通断检测成品检查包装出厂。从工艺流程图可以看出多层板工艺是从双面孔金属化工艺基础上发展起来的。它除了继了双面工艺外，还有几个独特内容：金属化孔内层互连、钻孔与去环氧钻污、定位系统、层压、专用材料。我们常见的电脑板卡基本上是环氧树脂玻璃布基双面印制线路板，其中有一面是插装元件另一面为元件脚焊接面，能看出焊点很有规则，这些焊点的元件脚分立焊接面我们就叫它为焊盘。为什么其它铜导线图形不上锡呢。因为除了需要锡焊的焊盘等部分外，其余部分的表面有一层耐波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色，有少数采用**、黑色、蓝色等，所以在PCB行业常把阻焊油叫成绿油。其作用是，防止波焊时产生桥接现象，提高焊接质量和节约焊料等作用。它也是印制板的永久性保护层，能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。从外观看，表面光滑明亮的绿色阻焊膜，为菲林对板感光热固化绿油。不但外观比较好看，便重要的是其焊盘精确度较高，从而提高了焊点的可靠性。我们从电脑板卡可以看出，元件的安装有三种方式。一种为传动的插入式安装工艺，将电子元件插入印制线路板的导通孔里。这样就容易看出双面印制线路板的导通孔有如下几种：一是单纯的元件插装孔；二是元件插装与双面互连导通孔；三是单纯的双面导通孔；四是基板安装与定位孔。另二种安装方式就是表面安装与芯片直接安装。其实芯片直接安装技术可以认为是表面安装技术的分支，它是将芯片直接粘在印制板上，再用线焊法或载带法、倒装法、梁式引线法等封装技术互联到印制板上。其焊接面就在元件面上。
印刷电路板化学方程式是什么？废旧印刷电路板是一种电子废弃物，几乎所有的电子电器产品中都会使用电路板，其废弃数量巨大，与日益增多的电子废弃物数量成正比。印刷电路板中铜的含量最高，通常达到铜矿中含量的几十倍[1] ，所以从中回收铜意义重大。本文介绍了从废弃印刷电路板中回收铜的一种湿法技术，该技术经过浸出—萃取—电积等过程来富集、提纯铜，工艺流程如图1所示[2] 。浸出之前先要拆除印刷电路板上具有危险性和仍有使用价值的电子元器件，然后对剩下的部分进行机械破碎，以使各组分充分解离并均匀分布，为后续处理提供便利条件[3] 。
一、用氨水—氯化铵缓冲溶液浸铜
用试剂将铜从废弃印刷电路板中溶解出来，从而与不溶的固体残渣分离，这一步称为浸出。传统湿法浸铜常采用硫酸、硝酸、盐酸等无机强酸作为溶解试剂，但它们有两个重大缺点，会造成生产成本升高[2]：一是除了溶解铜，还能溶解锌、镍等其他金属，因此铜的后续提取难度大。二是腐蚀设备，对人员有伤害，因此对设备防腐和人员保护要求高。学者们正在探索高选择性、低成本、无毒、低腐蚀性的铜溶解试剂。在此介绍一种利用氨水—氯化铵溶液从印刷电路板中浸铜的技术[3] 。
氨水—氯化铵溶液呈弱碱性，其溶解铜的过程可分为两步。第一步，将铜氧化成氧化铜。氧气可以将铜氧化，但是非常慢，因此通常需要加入氧化剂。常使用过氧化氢(H2O2)作氧化剂，反应式为：
具体过程可认为是H2O2先分解成水和新生氧，新生氧具有强氧化性，将铜氧化。在此过程中，金属铜可加速H2O2的分解反应，更快地产生新生氧，从而加快产生氧化铜的速度。
第二步，氨分子与氧化铜发生反应，形成可溶性的铜氨络合物[Cu(NH3)4]2+，铜进入溶液，实现浸出。
研究发现，生成的铜氨络合物也可以氧化单质铜，生成一价铜络合物[Cu(NH3)2]+ 。但是，这个络合物一生成就立即被溶液中的氧气氧化，转变成二价铜的氨络合物，结果加快了铜的溶解。这是这个方法可以高效回收铜的一个重要因素。
【印刷电路板PCB是如何制造出来的】
举一个研究实例[3] 。用20 mL浓度为1.5 mol/L的氯化铵和40 mL浓度为1:10的氨水制成缓冲溶液，常温下取5 g样品加入其中，再加入1 mL双氧水，密闭搅拌反应2 h后，铜的浸出率可达到98% 。这个过程也存在副反应，主要是锌也能通过生成络离子[Zn(NH3)4]2+而浸出。不过锌的浸出率很低，在这个实验条件下仅为8.12%，而且锌在废弃电脑印刷电路板中的含量低于1%，因此不会对浸出液的后续处理产生严重影响。而镍、镉、锡、铝和铁等金属元素在浸出液中的含量几乎为零。结果表明，氨水—氯化铵溶液从印刷电路板中浸铜的分离效果很好。
二、从氨浸液中萃取铜
为了富集铜，并与进入浸出液的杂质分离，需要从以上氨浸液中萃取铜。这个过程实际分为两步进行。首先，用某种有机溶剂(例如磺化煤油)将浸出液中的铜萃取出来[4] 。由于在浸出液中铜以铜氨络离子[Cu(NH3)4]2+的形式存在，它不易溶于有机溶剂。这时需要借助于一种有机络合剂(称为萃取剂) ，让它从[Cu(NH3)4]2+中将铜离子夺取出来，并与铜离子形成一种易溶于有机溶剂的新络合物，让铜离子以这种新络合物的形态进入有机溶剂中，从而实现铜的富集。常用到一种以N910为符号的萃取剂，它的主要成分为肟类有机物质。加有N910的萃取反应可以表示如下[5] ，其中RH代表萃取剂N910，CuR2为铜与N910生成的新络合物，aq和org分别表示水相和有机相。
然后，通过破坏铜—萃取剂络合物，让铜重新进入水相，以利于下一步回收处理。这一步处理工业上称为反萃取，常用的方法是用硫酸溶液与有机萃取液充分混合，硫酸破坏有机相中的铜络合物，铜离子释放出来，进入水相[6] 。
仍然举一个实际研究例子[3] 。第一步，从氨浸液中萃取铜。常温下，容器中放入等体积的有机萃取剂N910(体积百分浓度为15%)和氨浸液，以850 次/min的速度震荡萃取。3 min后，铜的萃取率可达到99% 。第二步，用硫酸反萃取。常温下，按照2:1体积比取以上载铜有机相和浓度为3 mol/L的硫酸溶液，在同样震荡速度下进行反萃取。5 min后，铜的反萃取率可达到95% 。加热浓缩反萃取液可以回收CuSO4?5H2O，其纯度大于99%，可作为化学试剂使用[6] 。
三、从富铜硫酸溶液中电沉积单质铜
可以通过电解从上述富铜硫酸溶液中得到单质铜产品。这个过程的原理就是电解，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，单质铜沉积在阴极上。回收的铜产率可达到99%，而且质量可达到一级电解铜的要求[1,6]，纯度至少为99.95% 。
四、循环使用3种物质
设计有3个循环，以重复使用物质[2](如图1虚线箭头所示) 。第一个，是氨水—氯化铵缓冲浸取溶液重新用于浸出铜。循环8次后，铜的浸出率仍可达到98%，10次后仍可达到95% 。第二个，是反萃取后的有机相(N910的有机溶液)重新用于萃取。循环8次后，铜平均萃取率依然可达99% 。第三个，是电解后的硫酸溶液重新用于反萃取。循环10次后，铜离子的萃取率仍保持在95%以上。这样的循环利用设计，降低了生产成本，并尽可能减少了废液和废气的产生，实现了经济和环保的双赢。
参考文献
[1] 何亚群,段晨龙,王海峰.电子废弃物资源化处理[M].北京:化学工业出版社,2006.
[2] 李晶莹.从废电脑线路板中回收金属铜的试验研究[J].湿法冶金,2009,28(4):225-228.
[3] 盛广能.废弃电脑印刷线路板中铜回收的实验研究[D].青岛:青岛科技大学,2008.
[4] Stevens G W, Pererat J M,Grieser F. metal ion extraction[J]. Curr Opin Coll Int Sci, 1997, 2(6): 629-634.
[5] Gameiro M L F,Bento P, Ismael M R C, Reis M T A, Carvalho J M R. Extraction of copper from ammoniacal medium by emulsion liquid membranes using LIX 54[J]. J Membrane Sci, 2007, 293(1/2): 151-160.
[6] 徐贵华.电镀污泥中铜的回收利用及型体研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2004.
(本栏责任编辑/金彩霞)
印刷电路板化学方程式是2FeCl3加Cu等于2FeCl2加CuCl2 。利用三价铁离子的氧化性氧化铜单质，因为电路印刷板表面是镀铜的，PCBPrintedCircuitBoard，中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件是电子元器件的支撑体。
印刷电路板化学方程式的特点
PCB是英文PrintedCircuieBoard印制线路板的简称，通常把在绝缘材上按预定设计，制成印制线路印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路，而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形称为印制线路，这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。
只要有集成电路等电子无器件，它们之间电气互连都要用到PCB，它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑，实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘提供所要求的电气特性如特性阻抗等，同时为自动锡焊提供阻焊图形，为元器件插装检查维修提供识别字符和图形。