中國(guó)早期印制電路板生產(chǎn)技術(shù)回顧（4）
——典型工藝（下）

龔永林

（上?！队≈齐娐沸畔ⅰ冯s志社，上海 201108）

0 引言

接《印制電路信息》2023 年5 期，繼續(xù)介紹。印制電路板（printed circuit board，PCB）早期的生產(chǎn)工藝技術(shù)。PCB 的結(jié)構(gòu)中除了導(dǎo)線，還必定有孔，需要孔加工技術(shù)；隨著PCB 結(jié)構(gòu)和功能復(fù)雜化，出現(xiàn)了層壓、電鍍涂覆及檢測(cè)等技術(shù)。本期對(duì)此分別進(jìn)行介紹。

1 鉆孔與成形

1.1 手工鉆孔

PCB 上的孔早期通常采用普通臺(tái)式鉆床（如圖1 所示），靠人工操作挨個(gè)鉆孔。當(dāng)時(shí)，臺(tái)式鉆床主軸鉆速是每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)，鉆頭是普通的合金鋼鉆頭，每個(gè)工人每班（8 h）約鉆5 000 孔。手工鉆孔憑目視板面圓盤中心點(diǎn)（孔點(diǎn)）定位下鉆。因此，鉆孔不能用上墊板，下墊板（電木板）只是為保護(hù)鉆床臺(tái)面而用的。為了提高生產(chǎn)效率，相同的單面板鉆好定位孔后，用銷釘固定疊在一起，兩塊或三塊一疊，同時(shí)鉆孔。因此，準(zhǔn)確定位固定非常重要。普通單面與雙面板鉆孔后的孔口有毛刺，須手工用砂紙去除。

圖1 早期PCB鉆孔用臺(tái)式鉆床

20 世紀(jì)70 年代中期前，雙面和多層金屬化孔板都是正鍍法工藝［1］，先形成線路圖形，再浸漬剝離保護(hù)層（透明塑料膜）后鉆孔。鉆孔后，孔口粗糙且有毛刺，因此需增加一道去毛刺工序。去毛刺加工仍用臺(tái)式鉆床，只是鉆頭改用锪鉆型，人工操作擴(kuò)大孔口和去除毛刺。去毛刺锪孔時(shí)，用手把握好深度，板子兩面孔口分別去除毛刺。鉆孔和去毛刺全靠操作工把控。

由于鉆床轉(zhuǎn)速慢、鉆頭材質(zhì)差，多層板鉆孔的孔壁粗糙，會(huì)影響孔金屬化與電鍍。因此，采取一些土辦法（如鉆孔時(shí)加上淋水冷卻，板子放在含水托盤中鉆孔）來幫助冷卻，以減少鉆污。

20 世紀(jì)70 年代中期后，產(chǎn)生了主軸鉆速超過10 000 r/min 的專用臺(tái)式鉆床，并有國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)合金鉆頭出現(xiàn)，但仍采用手工鉆孔。當(dāng)時(shí)，靠人工操作，漏鉆孔、多鉆孔、孔位偏、孔徑錯(cuò)誤常有發(fā)生，板子鉆孔后檢驗(yàn)全憑肉眼檢查。漏鉆孔、孔徑小的返工補(bǔ)鉆；多鉆孔、孔位偏出圓盤和孔徑過大的則報(bào)廢。鉆孔車間曾開展萬孔無差錯(cuò)競(jìng)賽活動(dòng)，起到了很好的激勵(lì)作用。

1.2 數(shù)控鉆孔

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，誕生了程序控制的數(shù)控鉆床，擺脫了依靠臺(tái)式鉆床的手工鉆孔。數(shù)控鉆床設(shè)備首先來自歐美，如圖2 所示。當(dāng)時(shí)，程序控制指令是用穿孔紙帶錄入。穿孔紙帶的每一行代表一個(gè)字符，組成輸出數(shù)據(jù)，如圖3所示。

圖2 Excellon數(shù)控鉆床

圖3 數(shù)控鉆床程序錄入用穿孔紙帶

鉆孔后的檢驗(yàn)一般憑肉眼和放大鏡，查看孔口、孔壁有否異常，再用含有孔點(diǎn)（孔位）的照片與已鉆孔板覆合，在燈光臺(tái)上檢查漏孔與錯(cuò)孔；鉆孔直徑則是用塞規(guī)或相應(yīng)直徑的鉆頭插入檢驗(yàn)。

1.3 成形加工

早期PCB 外形主要依靠剪板機(jī)剪切和成形模具沖切。剪板機(jī)是供金屬薄板剪切用的通用機(jī)床（如圖4 所示），被移植到PCB 基板生產(chǎn)線，用于剪切，從覆銅板（copper clad laminate，CCL）開料到成品板直線邊成形都采用剪板機(jī)剪切。產(chǎn)品批量大或外形復(fù)雜時(shí)，需要開制模具和配置沖床，或者委托專業(yè)模具廠與沖加工廠代工制作模具和沖切成形。對(duì)少量精度要求高的PCB 成形，也采用手動(dòng)砂輪機(jī)切割，在砂輪機(jī)配有對(duì)位標(biāo)尺和可調(diào)節(jié)夾具，用于控制切割深度和倒角，并采用薄片金剛砂輪切割，確保邊緣光潔。

圖4 PCB成形加工用剪切機(jī)

20 世紀(jì)80 年代起，由于數(shù)控鉆床都同時(shí)具有數(shù)控銑切功能，因此開始在數(shù)控鉆/銑床進(jìn)行PCB銑切成形。V 槽切割機(jī)問世后，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了許多手動(dòng)V 槽切割機(jī)，也有專用倒角機(jī)、磨邊機(jī)等，這些簡(jiǎn)易的機(jī)械加工專用設(shè)備，價(jià)廉實(shí)用，因此在國(guó)內(nèi)PCB生產(chǎn)中很普及。

2 多層壓制

多層PCB 制造有內(nèi)層與外層壓制成一體的過程，稱為多層壓制。早期多層板通常采用正鍍法制作，外層圖形和內(nèi)層圖形一起完成。如六層板采用薄的雙面CCL，同時(shí)完成1/2 層、3/4 層、5/6層線路圖形制作，再用半固化片把它們壓合在一起，如圖5（a）所示。

后來采用反鍍法制作，在壓合、鉆孔和孔金屬化后再制作線路圖形，壓合前只完成內(nèi)層圖形。如六層板采用薄的雙面CCL 完成2/3 層和4/5 層線路圖形制作，再用半固化片與兩張薄的單面CCL 將其壓合在一起，這兩張薄的單面CCL 作為外層（第1層、第6層）；或者都采用薄的雙面CCL，1/2層板和5/6層板只制作第2層和第5層線路圖形，壓合時(shí)第1 層和第6 層保留銅箔層，如圖5（b）所示。

不管是正鍍法還是反鍍法，壓制過程是相同的。多層壓制流程為：內(nèi)層板沖定位孔→表面處理→疊板配置→壓制→冷卻出板。

內(nèi)層板沖定位孔：在內(nèi)層板四角有定位孔圖形，用手扳沖床目視對(duì)準(zhǔn)孔位沖出定位孔，誤差一般≤0.1 mm。

表面處理：用砂紙（320#、220#）手工打磨板面，使之粗化，以提高內(nèi)層結(jié)合力。再浸酸和水洗，烘烤干燥。

疊板配置：如圖6 所示，多層板層間以銷釘定位，鋼板外圍四角配有4 根銷釘。鐵皮托盤便于搬運(yùn)，玻璃紙用于脫模分離，草紙一疊起緩沖作用，鋼板插入定位銷釘起固定作用，聚四氟乙烯薄膜起緩沖和脫模作用；半固化片在內(nèi)層板之間起絕緣黏結(jié)作用，并按厚度要求配置張數(shù)。

圖6 PCB壓制過程疊板配置

壓制：多層壓機(jī)如圖7 所示。一般將多層壓機(jī)升溫至80 ℃，配模送入機(jī)器內(nèi)；打上流膠施加壓力，觀察模板四周有約5 mm樹脂膠流出；待流膠結(jié)束樹脂凝固時(shí)施加全壓力；溫度（170±5）℃，保溫保壓2 h。

圖7 PCB壓制過程用多層壓機(jī)

冷卻出板：壓機(jī)采用水管循環(huán)冷卻或者自然冷卻，待板子接近室溫后開啟取出。

壓機(jī)的壓力和時(shí)間參數(shù)與半固化片樹脂性能、疊合厚度有關(guān)，可作調(diào)整。當(dāng)時(shí)沒有冷庫，半固化環(huán)氧玻璃布存放條件差，因此在每次使用時(shí)都需要測(cè)一下可溶性和凝膠時(shí)間。方法是剪一條半固化片浸入丙酮溶液觀察樹脂溶解程度，將半固化樹脂放在熱鐵板上觀察溶化狀況，憑經(jīng)驗(yàn)調(diào)整壓制參數(shù)。壓制參數(shù)控制基本依靠操作工經(jīng)驗(yàn)。壓機(jī)自身沒有抽真空功能，需在手工操作加壓過程中施行一次或二次減壓放氣。不同半固化片凝膠時(shí)間有差異，需操作工拿一根玻璃棒去檢查模壓的樹脂流動(dòng)性，以把握加壓的時(shí)間。

3 孔金屬化與電鍍

PCB的孔金屬化過程包括化學(xué)鍍銅和電鍍銅。無論是正鍍法還是反鍍法，化學(xué)鍍銅和電鍍銅的工藝是通用的。

3.1 化學(xué)鍍銅

3.1.1 銀活化化學(xué)鍍銅

PCB 的孔內(nèi)化學(xué)鍍銅借鑒了塑料電鍍工藝，在20世紀(jì)70年代初及以前以銀鹽為活化劑，其工藝流程為：去油→水洗→粗化→水洗→敏化→活化→預(yù)沉銅→化學(xué)沉銅→水洗。

去油：氫氧化鈉、碳酸鈉、洗滌劑等水溶液，堿性化學(xué)除油，去除污物和指印等。粗化：硫酸、鉻酸水溶液，使樹脂表面粗化親水。也有去油、粗化在一起進(jìn)行，氫氧化鈉、二甲亞砜構(gòu)成水溶液，后續(xù)水洗和放入稀鹽酸液中和。敏化：氯化亞錫、鹽酸水溶液，使表面吸附容易氧化物質(zhì)，以便活化時(shí)產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)?；罨合跛徙y、氫氧化銨構(gòu)成，使表面能加速沉積銅。預(yù)沉銅：活化后板子放入被稀釋的沉銅溶液內(nèi)，防止前道溶液帶入后道?；瘜W(xué)沉銅：配制時(shí)分別為甲液含酒石酸鉀鈉、硫酸銅、氫氧化鈉的水溶液，乙液含硫醇基苯駢噻唑、氫氧化鈉的水溶液，丙液甲醛；使用時(shí)三液混合，使板面和孔內(nèi)都沉積上薄薄的銅層。

3.1.2 鈀活化化學(xué)鍍銅

從20世紀(jì)70年代中期起，化學(xué)鍍銅前的活化液采用膠體鈀，相比銀對(duì)基材有更高的結(jié)合力；沉銅液中采用乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）絡(luò)合劑和亞鐵氰化鉀類穩(wěn)定劑來提高沉銅液穩(wěn)定性。

多層板化學(xué)鍍銅工藝流程為：堿性去油→水洗→酸洗→水洗→粗化→水洗→去氧化膜→水洗→活化前處理→活化→水洗→催速→水洗→化學(xué)沉銅→水洗。

堿性去油：氫氧化鈉水溶液，含有加二甲亞砜，具有去樹脂鉆污能力；多層板去鉆污采用濃硫酸、堿性高錳酸鉀、氟化氫、鉻酸等［2］。酸洗：硫酸水溶液（用濃硫酸去除樹脂鉆污）。粗化：過硫酸銨和硫酸水溶液，微蝕銅。去氧化膜：硫酸水溶液。活化前處理：氯化亞錫和鹽酸水溶液，附加純錫塊?；罨耗z體鈀溶液，室溫，時(shí)間3～10 min。催速：氫氧化鈉（5 g/L）水溶液。化學(xué)沉銅：分別為甲液含EDTA、硫酸銅、氫氧化鈉，乙液含2-2’聯(lián)吡啶、亞鐵氰化鉀為穩(wěn)定劑，丙液是甲醛，為還原劑。開始生產(chǎn)時(shí)3 種溶液混合，最后添加甲醛。

整個(gè)化學(xué)鍍銅生產(chǎn)用各種溶液都是PCB 工廠采購(gòu)市場(chǎng)有售的常規(guī)化學(xué)品后自已配制的，包括復(fù)雜的膠體鈀活化溶液。膠體鈀的配制方法是：先分別配制甲液（鹽酸、氯化鈀、氯化亞錫水溶液），乙液（錫酸鈉、鹽酸、氯化亞錫水溶液）；將甲液迅速倒入乙液，攪拌混合，放入烘箱（50～60 ℃）保溫3 h，以增加活性，此后存入可密封瓶中備用。

3.2 生產(chǎn)條件

最早的孔金屬化過程幾乎是實(shí)驗(yàn)室操作，工作臺(tái)或架上放置一排扁平搪瓷盆，按順序配上各種處理溶液，操作工將板子水平放入盤中浸沒溶液。為了使溶液進(jìn)入孔中，操作者手中需要拿著竹夾子夾住板邊，不停地抖動(dòng)［3］，或者用玻璃棒攪動(dòng)和翻動(dòng)板子，使溶液在孔中流動(dòng)。這些全靠人工掌握，到預(yù)定時(shí)間（由操作工看鐘來確定）夾出板子水洗并進(jìn)入下道工序。后來，生產(chǎn)設(shè)備中自制了一些塑料槽，并按工序排列，仍是人工控制時(shí)間來搬運(yùn)板子，如圖8 所示。水洗是用一根橡皮管連接自來水的龍頭，當(dāng)工序需要水洗時(shí)，則將橡皮管拖移至該工序施用。

圖8 PCB孔金屬化手工操作線

各種化學(xué)溶液的含量變化控制采取定時(shí)取樣交化學(xué)實(shí)驗(yàn)室分析，得出數(shù)據(jù)后進(jìn)行調(diào)整，更多的是憑經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充添加。例如，根據(jù)膠體鈀溶液棕褐色的深淺判讀是否需要補(bǔ)充膠體鈀原液，化學(xué)沉銅溶液藍(lán)色深淺和反應(yīng)氣泡程度判斷是否需要補(bǔ)充甲液（含銅）和丙液（甲醛）。

化學(xué)鍍銅后，板子孔壁鍍層較薄，則在水洗后直接進(jìn)行電鍍銅，使金屬化孔的孔壁銅層加厚。此后，在燈光下檢查孔內(nèi)銅層是否完整。當(dāng)時(shí)的孔徑都較大，板子拿在手中斜著對(duì)準(zhǔn)燈光就能看清孔壁的狀況，如發(fā)現(xiàn)有空洞等，則返工重新處理。

20 世紀(jì)80 年代初，有一種檢孔鏡（又稱九孔鏡，見圖9）可以看到孔壁狀況。它通過棱鏡成像，看到同一個(gè)孔的9個(gè)不同孔像，顯示出孔中不同位置的孔壁狀況，9個(gè)孔綜合起來可顯示孔壁全景。

圖9 用于檢查PCB孔壁的檢孔鏡

3.3 電鍍銅

20 世紀(jì)70 年代初及以前，PCB 電鍍銅主要采用焦磷酸銅鍍銅液。主要組成物為焦磷酸銅、焦磷酸鉀，另加微量硒酸鈉（光亮劑）、氨水（調(diào)節(jié)pH值）等。得到的銅層細(xì)密、光亮，厚度均勻，只是鍍層延展性差；電鍍?nèi)芤阂訜?，電鍍時(shí)間較長(zhǎng)。

從20世紀(jì)70年代中期起，PCB 電鍍銅采用的硫酸銅鍍銅液主要成分有硫酸銅、硫酸；添加劑有聚二硫二丙烷磺酸鈉、聚乙二醇、2-巰基苯駢咪唑、乙撐硫脲等；用含磷銅板作為陽極［4］。硫酸銅鍍銅操控簡(jiǎn)易，電鍍效率高，時(shí)間短，鍍層平整，延展性好，因此替代了焦磷酸銅鍍銅。

20世紀(jì)80年代初及以前，電鍍槽采用PVC塑料板自制鍍槽，如圖10 所示。電鍍?nèi)芤喊ㄌ砑觿┒际亲孕信渲?，手工操作掛吊。電鍍前的處理清洗是浸洗滌液與浸酸，手工磨刷。電鍍過程循環(huán)為空氣攪拌、陰極移動(dòng)、溶液過濾。操作工把被鍍件掛吊進(jìn)鍍槽，調(diào)節(jié)整流器電流進(jìn)行電鍍；一批板電鍍時(shí)間約為45 min。為使板子上下鍍層均勻，操作工往往會(huì)在電鍍時(shí)間過半時(shí)將板子取出，上下掉頭換位，再繼續(xù)電鍍；到時(shí)間后，手工取板并水洗。

圖10 PCB電鍍同時(shí)的手工操作電鍍槽

3.4 其他電鍍

PCB 制造中除了電鍍銅，還有多種電鍍處理工藝。

3.4.1 電鍍鎳/金

PCB的接插部分為銅導(dǎo)體，為提高其耐磨性、抗蝕性和導(dǎo)電性，需鍍鎳作為中間層，然后表面鍍金。

電鍍鎳溶液主要成分是硫酸鎳、氯酸鎳、硼酸，添加劑是糖精和丁炔二醇，呈弱酸性，陽極為鎳板條（棒）。另外，也有氨基磺酸鎳電鍍?nèi)芤骸?/p>

板邊插頭鍍金采用電鍍硬金，電鍍硬金溶液主要成分是氰化金鉀、檸檬酸三銨，添加劑酒石酸銻鉀（鍍層為金銻合金，其硬度比純金高1.5倍）。電鍍軟金（純金）溶液是不添加銻或鈷等其他金屬成分。鍍金陽極是不銹鋼板，也可采用純金板（每次用完后要存放于保險(xiǎn)柜中），完成鍍金后取出，需要在回收液槽中浸一下。

20 世紀(jì)70 年代前，市場(chǎng)中無法購(gòu)買氰化金鉀，于是采用氯化金與氰化鉀反應(yīng)自行配制成氰化金鉀。有的地區(qū)氯化金也無法購(gòu)買，于是用純金條剪成較小的碎屑，溶于鹽酸和硝酸配制成的王水中，制得氯化金［3］。

當(dāng)時(shí)還流行閃鍍金，即上述鍍金溶液中減少金含量，鍍鎳后板子快速電鍍金，使鎳層上出現(xiàn)金色。電鍍金時(shí)間僅幾秒鐘，代表性產(chǎn)品是電子手表PCB。閃鍍采用大電流沖擊，可為后續(xù)繼續(xù)鍍金提供較好的鎳/金結(jié)合力。

20 世紀(jì)70 年代中期，曾經(jīng)試用無氰鍍金，但無氰溶液穩(wěn)定性差，工藝范圍小，于是舍棄該方法。金是貴金屬，工件鍍金后頭道清洗液以及報(bào)廢舊金液都需要回收。PCB工廠多數(shù)是將含金廢液交由專業(yè)工廠回收處理，或自行回收。例如，采用離子交換法吸附金，將吸附金的樹脂焚燒，即可回收得到金。但該方法樹脂成本較高，焚燒會(huì)帶來污染，于是采用離子交換法，吸附金后再用丙酮與鹽酸洗脫樹脂，得到氯化金析出，經(jīng)硝酸提純得到純金，其中離子交換樹脂可重復(fù)使用［5］。

3.4.2 電鍍銀

有些PCB 要求表面導(dǎo)體電鍍銀，一般用于耐磨涂層。為提高銀與銅結(jié)合力，電鍍銀前進(jìn)行汞齊化處理，即浸入汞齊溶液數(shù)秒，銅面全變白后取出，用流水沖洗干凈。汞齊水溶液成分為氰化鉀、氧化汞，毒性很大，因此改用氯化汞、氯化銨、氧化汞水溶液。

電鍍銀溶液主要成分是氯化銀、氰化鉀、碳酸鉀、酒石酸鉀鈉、酒石酸銻鉀（鍍層為銀銻合金，其硬度比純銀高1.5 倍），陽極為純銀板。曾試過無氰鍍銀，效果很差，于是放棄。

3.4.3 電鍍錫鉛合金

20 世紀(jì)70 年代中期，出現(xiàn)了反鍍法工藝，產(chǎn)生了圖形鍍銅后電鍍錫鉛合金的要求。錫鉛合金電鍍?nèi)芤褐饕煞譃榉鹚徨a、氟硼酸鉛、氟硼酸、硼酸，添加劑有蛋白胨、OP 乳化劑等。陽極采用錫鉛合金板（Sn60/Pb40），室溫下電鍍，需攪拌和移動(dòng)陰極。

電鍍錫鉛合金的作用除保護(hù)導(dǎo)體抗堿性蝕刻外，還作為可焊涂層。在以錫鉛合金為抗蝕層的堿性蝕刻完成后，并不去除銅導(dǎo)體表面的錫鉛合金層，留作為可焊保護(hù)涂層。由于錫鉛合金容易氧化變黑，需要進(jìn)行浸錫處理，表面呈灰白色。另有熱熔處理，即將錫鉛合金板經(jīng)過高溫?zé)崛蹱t（相當(dāng)于再流焊爐）使錫鉛合金熔融重結(jié)晶，成為光亮緻密的涂層，或者將板子浸入高溫?zé)嵊椭校材艿玫饺廴诤箦a鉛合金層。后來，隨著阻焊劑的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)在阻焊層與銅導(dǎo)體之間隔有錫鉛合金層會(huì)破壞阻焊層穩(wěn)固性。熱風(fēng)整平錫鉛合金工藝出現(xiàn)后，使得堿性蝕刻后不再需要保留錫鉛合金鍍層了。

3.4.4 其他

具有抗蝕和可焊雙重作用的鍍層，除錫鉛合金外鍍層，還有錫鍍層。在堿性蝕刻后，錫層仍留在銅導(dǎo)體表面。

電鍍錫溶液主要成分是硫酸亞錫和硫酸。電鍍錫鎳合金（Sn65Ni35）層既有優(yōu)越抗蝕性，又有良好導(dǎo)電性和硬度，因此被用作低成本的接觸鍍層，其也可焊接。電鍍錫鎳合金溶液主要成分是氯化亞錫、氯化鎳、氟化氫銨或氫氟酸。

當(dāng)時(shí)，有的軍用PCB 接觸面有鍍鎳/銠要求，因?yàn)殂櫛冉鹩懈媚湍バ?、耐蝕性和導(dǎo)電性。電鍍銠采用硫酸銠溶液。另外，電鍍鎳/銠曾于筆型電鍍修復(fù)線路斷線應(yīng)用［6］。在線路圖形完成蝕刻后，當(dāng)遇到個(gè)別斷線時(shí)，為避免報(bào)廢，常采用筆型電鍍修補(bǔ)，在細(xì)微縫隙處電鍍銅實(shí)現(xiàn)連接。筆型電鍍相當(dāng)于金屬件刷鍍或選擇電鍍。該電鍍配置一臺(tái)小型整流器，裝有吸附硫酸銅鍍液的海綿芯和銅筆頭的電鍍筆為陽極，PCB 上待修補(bǔ)導(dǎo)線作為陰極，當(dāng)電鍍筆接觸陰極導(dǎo)線時(shí)有電鍍液滴落，產(chǎn)生銅沉積使導(dǎo)線缺陷被填補(bǔ)。

4 表面涂覆

PCB表面涂覆的目的是去除污染，防止氧化，保持可焊（接合）。早期有以下3種方式。

4.1 涂覆助焊劑

松香是傳統(tǒng)的助焊劑，在PCB 表面最早被應(yīng)用。但是，純松香的耐濕熱性差，于是采用改性松香，添加酚醛樹脂、丙烯酸樹脂等來提高成膜性。在松香焊劑中，添加有機(jī)酸（如溴化水楊酸等）來提高焊劑活性，使可焊性提高，但在焊劑活性增加的同時(shí)，腐蝕性也增加了。

PCB 表面涂覆助焊劑的方法有噴涂法和輥涂法。噴涂法較簡(jiǎn)單，即板子表面清洗干凈后，水平排放在鐵絲網(wǎng)框架上，用噴槍把液態(tài)助焊劑均勻地噴涂于板面，然后送入烘箱烘干；輥涂法是一條生產(chǎn)線，即從清洗板子、輥軸涂上助焊劑再轉(zhuǎn)涂到板面，然后經(jīng)過烘道烘干助焊劑后出板。

20 世紀(jì)70 年代中期后，PCB 表面開始采用阻焊劑。即采用網(wǎng)版漏印方法，在板面焊盤處印覆阻焊劑。

從20世紀(jì)80年代中期起，PCB 涂覆松香類助焊劑被防氧化可焊涂層（organic solderanility preservative，OSP）替代。當(dāng)時(shí)的OSP 耐高溫性不高，僅能過一次回流焊，但因其表面平整清潔且成本低得到推廣。

4.2 浸銀、浸錫和浸金

有許多工業(yè)設(shè)備用PCB，最終表面涂飾要求浸銀、浸錫或浸金，而早期PCB 表面浸銀較為普遍，浸銀較簡(jiǎn)單，相當(dāng)于銀鏡反應(yīng)，溶液由硝酸銀、氰化鉀、氫氧化銨、酒石酸鉀鈉等配制；浸錫溶液主要成分有氯化亞錫、鹽酸、硫脲、次磷酸鈉等；浸金用到亞硫酸鹽化學(xué)鍍金工藝，浸金溶液主要成分有氯化金、氰化鉀、亞硫酸鈉、檸檬酸鉀及磷酸氫二鉀等。

4.3 熱風(fēng)整平焊錫

對(duì)于PCB 的可焊性而言，熱風(fēng)整平焊錫（hot air solder leveling，HASL）是最佳的。20 世紀(jì)80年代中期，國(guó)內(nèi)進(jìn)口了HASL設(shè)備，該項(xiàng)技術(shù)很快得到推廣普及。當(dāng)時(shí)，焊料為錫鉛合金，尚未有無鉛焊錫的要求。HASL技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備性能及操作控制，從預(yù)浸（涂）助焊劑、浸焊錫到吹熱風(fēng)都需要參數(shù)恰當(dāng)，以獲得適當(dāng)?shù)暮稿a厚度和平整度。因此，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)有多家設(shè)備廠推出HASL 設(shè)備，讓許多小企業(yè)也能用上該工藝。

5 三廢治理和勞動(dòng)保護(hù)

PCB 制造名為電子行業(yè)，但在加工技術(shù)中化工工藝占了主要地位。PCB 生產(chǎn)工廠近似于化工廠，化學(xué)品多、危險(xiǎn)品多，污染物也多，過程被列為三廢治理重點(diǎn)企業(yè)。在早期，生產(chǎn)過程以手工操作為主，生產(chǎn)環(huán)境很差，因此被列為有毒有害工種。在20世紀(jì)90年代下崗潮中，操作工和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)與管理人員可提前5 年退休（男55歲、女45歲）。

5.1 三廢治理

20 世紀(jì)60、70 年代，PCB 板的產(chǎn)量較少，對(duì)產(chǎn)生的三廢（廢水、廢氣、廢渣）處理也較簡(jiǎn)單。濃度較高的溶液（如含金屬的廢棄蝕刻液、電鍍液）均采用灌裝量大的瓶、槽類容器，轉(zhuǎn)運(yùn)給專業(yè)工廠進(jìn)行金屬回收處理。廢棄的CCL 邊角料和報(bào)廢PCB 賣給專業(yè)回收工廠，剝離金屬后，玻璃纖維樹脂基材送磚窯廠焚燒。廢棄物處理過程中，各種清洗廢水都不作處理，直接排入河道或城市污水管道。當(dāng)時(shí)，對(duì)有廢氣產(chǎn)生的設(shè)備是采用上方安裝抽風(fēng)裝置，廢氣管道直接排向廠房外的大氣中。當(dāng)時(shí)，各種污染問題沒有后果顯露，因此不被重視。

20 世紀(jì)80 年代，PCB 制造企業(yè)增多、產(chǎn)量擴(kuò)大，對(duì)環(huán)境污染的問題開始凸現(xiàn)，主要表現(xiàn)為廢水排放問題。因此規(guī)?；疨CB 制造企業(yè)開始建起了廢水處理系統(tǒng)。廢水處理工藝基本上都是中和沉淀法，其流程如圖11所示。

圖11 PCB制造企業(yè)中和沉淀法廢水處理系統(tǒng)

由圖11 可見，車間廢水不分類集中處理，通常廢水為酸性，加氫氧化鈉或生石灰中和至中性，再加凝聚劑后靜止沉淀，沉淀物至壓濾機(jī)去除水分，排放水能夠達(dá)標(biāo)。固體廢物含有金屬成分，由專業(yè)工廠回收，包括污泥中的含銅和集塵器收集的基板粉塵。廢氣排放是在管道中間增加了噴淋處理塔或過濾塔，理論上排放氣體可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

這些三廢治理技術(shù)簡(jiǎn)單但有效的，并未發(fā)生嚴(yán)重的污染環(huán)境問題。至于20世紀(jì)90年代后期出現(xiàn)的部分PCB 制造企業(yè)嚴(yán)重污染環(huán)境的問題，主要是企業(yè)管理者只顧經(jīng)濟(jì)效益而放松了治污，甚至主管部門管理失職而放任污染。例如，個(gè)別企業(yè)有廢水治理設(shè)施卻不愿投用或不正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些設(shè)施成了應(yīng)付檢查的擺設(shè)。

5.2 勞動(dòng)保護(hù)

PCB 制造企業(yè)的電鍍、蝕刻等濕處理工序，手工操作時(shí)都需要直接接觸化學(xué)品和水，企業(yè)通常會(huì)發(fā)放全套防護(hù)用品，如圖12 所示。防護(hù)用品采用可防水、防酸堿、不怕酸堿溶液的絳綸布料，但當(dāng)時(shí)條件有限，并未配護(hù)目鏡（防護(hù)眼鏡）和透明面罩等。

圖12 濕處理工人穿戴的勞防用品

PCB 制造企業(yè)的網(wǎng)版印刷、涂感光膠等工序雖然不接觸水和酸堿溶液，但有涂料溶劑揮發(fā)在空氣中，因此當(dāng)時(shí)提倡工人們休息時(shí)，多走出室內(nèi)到戶外呼吸新鮮空氣。因生產(chǎn)環(huán)境有毒有害，國(guó)營(yíng)企業(yè)通常還會(huì)給操作工分發(fā)一些營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)助。

6 檢驗(yàn)包裝

對(duì)PCB 品質(zhì)的要求至今基本沒變，只是指標(biāo)數(shù)值提高了，檢驗(yàn)手段更先進(jìn)了。

PCB 的外觀要求是板面涂鍍層潔凈、板邊光潔、孔和線路完整。由于線條與孔都是毫米或亞毫米級(jí)的，目視或加放大鏡都能看清，因此對(duì)線寬和孔徑、外形尺寸等采用讀數(shù)放大鏡、塞規(guī)或游標(biāo)卡尺等常規(guī)量具進(jìn)行檢驗(yàn)。

PCB 電氣性能要求主要體現(xiàn)在多層板，通常用萬用表測(cè)電阻來鑒別層間是否有斷路或短路故障，這個(gè)過程需要花費(fèi)大量人工。有需要時(shí)，還可采用電表進(jìn)行微電阻（毫歐姆）測(cè)量，用高電阻儀測(cè)量絕緣電阻（兆歐姆），用高壓計(jì)進(jìn)行耐電壓（500 V，1 000 V）測(cè)量。

對(duì)于可焊性和耐熱性試驗(yàn)，通常采用可焊性試驗(yàn)機(jī)、焊錫槽浮錫或電烙鐵焊接試驗(yàn)來判定表面潤(rùn)濕性；采用熱油沖擊試驗(yàn)、焊錫槽浸錫試驗(yàn)、濕熱試驗(yàn)等來判定PCB 耐熱性。這些環(huán)境試驗(yàn)也能反映金屬化孔的可靠性，對(duì)金屬化孔品質(zhì)的判斷有以下方法3 種：①用檢孔鏡或放大鏡觀察孔壁粗糙與空洞狀況；② 用鉆頭測(cè)定孔壁銅厚度，即鉆孔直徑減去成品孔直徑再除以2，得出孔壁銅厚度；③測(cè)量孔電阻，正常孔電阻應(yīng)不大于1 mΩ。那時(shí)，可做金相剖切檢測(cè)分析來檢測(cè)，但并未普遍推廣。

對(duì)照客戶要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)后，檢驗(yàn)合格產(chǎn)品出具檢驗(yàn)報(bào)告，然后點(diǎn)數(shù)包裝。產(chǎn)品采用白紙或牛皮紙包裹，裝入紙箱即可制作。

7 結(jié)語

在那個(gè)自力更生、艱苦奮斗的年代，工程技術(shù)人員們既要做到懂得PCB 生產(chǎn)工藝的原理，又要能動(dòng)手實(shí)踐研發(fā)新產(chǎn)品與解決實(shí)際問題，如從市場(chǎng)購(gòu)買普通化學(xué)品就能配制出生產(chǎn)專用物品（感光膠、油墨、電鍍和化學(xué)處理溶液等）。那時(shí)生產(chǎn)中遇到技術(shù)質(zhì)量問題，根本沒有找供應(yīng)商的概念，完全是靠當(dāng)事人（工程師和操作工）掌握的知識(shí)與技能去解決。在那個(gè)年代，沒有現(xiàn)成的專用設(shè)備，只能靠自制或與國(guó)內(nèi)協(xié)作單位共同開發(fā)制造；為提高生產(chǎn)效率，設(shè)備需要不斷改進(jìn)，需要從手工操作逐步走向機(jī)械化。