印制電路板制造簡易實用手冊

無論是選購或者自配都必須進行科學計算。正確的計算才能確保各種溶液的成分在工藝范圍內(nèi)，對確保產(chǎn)品質(zhì)量起到重要的作用。根據(jù)印制電路板生產(chǎn)的特點，提供六種計算方法供同行選用。

1．體積比例濃度計算： 

定義：是指溶質(zhì)(或濃溶液)體積與溶劑體積之比值。 

舉例：1：5硫酸溶液就是一體積濃硫酸與五體積水配制而成。

2．克升濃度計算： 

   定義：一升溶液里所含溶質(zhì)的克數(shù)。 

   舉例：100克硫酸銅溶于水溶液10升，問一升濃度是多少?

   100/10=10克/升 

3．重量百分比濃度計算

定義：用溶質(zhì)的重量占全部溶液重理的百分比表示。

4．克分子濃度計算 

定義：一升中含1克分子溶質(zhì)的克分子數(shù)表示。符號：M、n表示溶質(zhì)的克分子數(shù)、V表示溶液的體積。

如：1升中含1克分子溶質(zhì)的溶液，它的克分子濃度為1M；含1／10克分子濃度為0.1M，依次類推。 

5. 當量濃度計算 

    定義：一升溶液中所含溶質(zhì)的克當量數(shù)。符號：N(克當量／升)。 

    當量的意義：化合價：反映元素當量的內(nèi)在聯(lián)系互相化合所得失電子數(shù)或共同的電子對數(shù)。這完全屬于自然規(guī)律。它們之間如化合價、原子量和元素的當量構(gòu)成相表關(guān)系。 

元素=原子量/化合價 

舉例： 

 

   鈉的當量＝23/1=23；鐵的當量＝55.9/3=18.6 

   酸、堿、鹽的當量計算法： 

    A　酸的當量＝酸的分子量/酸分子中被金屬置換的氫原子數(shù)

    B　堿的當量＝堿的分子量/堿分子中所含氫氧根數(shù)

    C　鹽的當量＝鹽的分子量/鹽分子中金屬原子數(shù)金屬價數(shù)

6．比重計算 

   定義：物體單位體積所有的重量(單位：克/厘米3)。 

   測定方法：比重計。 

   舉例：

    A．求出100毫升比重為1．42含量為69％的濃硝酸溶液中含硝酸的克數(shù)?

   解：由比重得知1毫升濃硝酸重1．42克；在1．42克中69％是硝酸的重量，因此1毫升濃硝酸中 

硝酸的重量＝1.42×(60/100)=0.98(克) 

    B．設需配制25克／升硫酸溶液50升，問應量取比量1．84含量為98％硫酸多少體積?

   解：設需配制的50升溶液中硫酸的重量為W，則W＝25克／升 50＝1250克，由比重和百分濃度所知，1毫升濃硫酸中硫酸的重量為:1.84×(98/100)＝18(克)；則應量取濃硫酸的體積1250/18＝69．4(毫升) 

   波美度與比重換算方法：

    A．波美度= 144.3-(144.3/比重); B＝144.3/(144.3-波美度) 

第二章 電鍍常用的計算方法

　　在電鍍過程中，涉及到很多參數(shù)的計算如電鍍的厚度、電鍍時間、電流密度、電流效率的計算。當然電鍍面積計算也是非常重要的，為了能確保印制電路板表面與孔內(nèi)鍍層的均勻性和一致性，必須比較精確的計算所有的被鍍面積。目前所采用的面積積分儀(對底片的板面積進行計算)和計算機計算軟件的開發(fā)，使印制電路板表面與孔內(nèi)面積更加精確。但有時還必須采用手工計算方法，下例公式就用得上。 

   鍍層厚度的計算公式：(厚度代號：d、單位：微米)d=(C×Dk×t×ηk)/60r 

   電鍍時間計算公式：（時間代號：t、單位：分鐘）t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk) 

   陰極電流密度計算公式：（代號：、單位：安/分米2）ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk) 

   陰極電流以效率計算公式：Dk=(60×r×d)/(C×t×Dk) 

第三章 沉銅質(zhì)量控制方法

　　化學鍍銅(Electroless Plating Copper)俗稱沉銅。印制電路板孔金屬化技術(shù)是印制電路板制造技術(shù)的關(guān)鍵之一。嚴格控制孔金屬化質(zhì)量是確保最終產(chǎn)品質(zhì)量的前提，而控制沉銅層的質(zhì)量卻是關(guān)鍵。日常用的試驗控制方法如下：

1．化學沉銅速率的測定：

　　使用化學沉銅鍍液，對沉銅速率有一定的技術(shù)要求。速率太慢就有可能引起孔壁產(chǎn)生空洞或針孔；而沉銅速率太快，將產(chǎn)生鍍層粗糙。為此，科學的測定沉銅速率是控制沉銅質(zhì)量的手段之一。以先靈提供的化學鍍薄銅為例，簡介沉銅速率測定方法：

   (1)材料：采用蝕銅后的環(huán)氧基材，尺寸為100×100(mm)。

   (2)測定步驟：

    A. 將試樣在120-140℃烘1小時，然后使用分析天平稱重W1(g)；

    B. 在350-370克／升鉻酐和208-228毫升／升硫酸混合液（溫度65℃）中腐蝕10分鐘，清水洗凈；

    C．在除鉻的廢液中處理(溫度30-40℃)3-5分鐘，洗干凈；

    D. 按工藝條件規(guī)定進行預浸、活化、還原液中處理；

    E. 在沉銅液中(溫度25℃)沉銅半小時，清洗干凈；

    F. 試件在120-140℃烘1小時至恒重，稱重W2(g)。

   (3) 沉銅速率計算：

    速率＝(W2-W1)104／8．93×10×10×0．5×2(μm)

   (4) 比較與判斷：

    把測定的結(jié)果與工藝資料提供的數(shù)據(jù)進行比較和判斷。

    2．蝕刻液蝕刻速率測定方法

　　  通孔鍍前，對銅箔進行微蝕處理，使微觀粗化，以增加與沉銅層的結(jié)合力。為確保蝕刻液的穩(wěn)定性和對銅箔蝕刻的均勻性，需進行蝕刻速率的測定，以確保在工藝規(guī)定的范圍內(nèi)。

    (1)材料：0．3mm覆銅箔板，除油、刷板，并切成100×100(mm)；

    (2)測定程序：

     A．試樣在雙氧水(80-100克／升)和硫酸(160-210克／升)、溫度30℃腐蝕2分鐘，清洗、去離子水清洗干凈；

     B．在120-140℃烘1小時，恒重后稱重W2(g)，試樣在腐蝕前也按此條件恒重稱重W1(g)。

    (3)蝕刻速率計算

    速率＝(W1-W2)104／2×8．933T(μm／min)

    式中：s-試樣面積(cm2) T-蝕刻時間（min）

    (4)判斷：1-2μm/min腐蝕速率為宜。(1.5-5分鐘蝕銅270-540mg)。

    3．玻璃布試驗方法

 　　  在孔金屬化過程中，活化、沉銅是化學鍍的關(guān)鍵工序。盡管定性、定量分析離子鈀和還原液可以反映活化還原性能，但可靠性比不上玻璃布試驗。在玻璃布沉銅條件最苛刻，最能顯示活化、還原及沉銅液的性能?，F(xiàn)簡介如下：

    (1)材料：將玻璃布在10％氫氧化鈉溶液里進行脫漿處理。并剪成50×50(mm),四周末端除去一些玻璃絲，使玻璃絲散開。

    (2)試驗步驟：

    A．將試樣按沉銅工藝程序進行處理；

    B. 置入沉銅液中，10秒鐘后玻璃布端頭應沉銅完全，呈黑色或黑褐色，2分鐘后全部沉上，3分鐘后銅色加深；對沉厚銅，10秒鐘后玻璃布端頭必須沉銅完全，30-40秒后，全部沉上銅。

    C．判斷：如達到以上沉銅效果，說明活化、還原及沉銅性能好，反則差。

第四章 半固化片質(zhì)量檢測方法

　　預浸漬材料是由樹脂和載體構(gòu)成的的一種片狀材料。其中樹脂處于B-階段，溫度和壓力作用下，具有流動性并能迅速地固化和完成粘結(jié)過程，并與載體一起構(gòu)成絕緣層。俗稱半固化片或粘結(jié)片。為確保多層印制電路板的高可靠性及質(zhì)量的穩(wěn)定性，必須對半固片特性進行質(zhì)量檢測（試層壓法）。半固化片特性包含層壓前的特性和層壓后特性兩部分。層壓前的特性主要指：樹脂含量％、流動性％、揮發(fā)物含量％和凝膠時間(S)。層壓后的特性是指：電氣性能、熱沖擊性能和可燃性等。為此，為確保多層印制電路板的高可靠姓和層壓工藝參數(shù)的穩(wěn)定性，檢測層壓前半固化片的特性是非常重要的。

    1．樹脂含量(％)測定：

    (1)試片的制作：按半固化片纖維方向：以45°角切成100×100(mm)小試塊；

    (2)稱重：使用精確度為0．001克天平稱重Wl(克)；

    (3)加熱：在溫度為566．14℃加熱燒60分鐘，冷卻后再進行稱量W2(克)；

    (4)計算： W1-W2 

    樹脂含量（％）=(W1-W2) /W1×100

    2. 樹脂流量(％)測定：

    (1)試片制作：按半固化片纖維方向，以45°角切成100×100(mm)數(shù)塊 約20克 試片；

    (2)稱重：使用精確度為0．001克天平準確稱重W1(克)；

    (3)加熱加壓：按壓床加熱板的溫度調(diào)整到171±3℃，當試片置入加熱板內(nèi)，施加壓力為14±2Kg／cm2以上，加熱加壓5分鐘，將流出膠切除并進行 稱量W2（克）；

    (4)計算：樹脂流量（%）=(W1-W2) /W1×100

    3. 凝膠時間測定：

    (1)試片制作：按半固化片纖維方向，以45°角切成50×50(mm)數(shù)塊(每塊約15克)；

    (2)加熱加壓：調(diào)整加熱板溫度為171±3℃、壓力為35Kg／cm2加壓時間15秒；

    (3)測定：試片從加壓開始時間到固化時間至是測定的結(jié)果。

    4．揮發(fā)物含量側(cè)定：

    (1)試片制作：按半固化片纖維方向，以45°角切成100×100(mm)1塊；

    (2)稱量：使用精確度為0．001克天平稱重W1(克)；

    (3)加熱：使用空氣循環(huán)式恒溫槽，在163±3℃加熱15分鐘然后再用天平稱重W2(克)；

    (4)計算：揮發(fā)分（%）=(W1-W2) /W1×100

第五章 常見電性與特性名稱解釋

在印制電路板制造技術(shù)方面，涉及到的很多專用名詞和金屬性能，其中包括物理、化學．機械等。現(xiàn)只介紹常用的有關(guān)電氣與物理，機械性能和相關(guān)方面的專用名詞解釋。 

   金屬的物理性質(zhì)：見表1：印制電路板制造常用金屬物理性質(zhì)數(shù)據(jù)表。 

   印制電路板制造常用鹽類的金屬含量：見表2：常用鹽類金屬含量數(shù)據(jù)表。 

  常用金屬電化當量（見表3：電化當量數(shù)據(jù)表） 

   一微米厚度鍍層重量數(shù)據(jù)表(見表4) 

   專用名詞解釋：

   (1)鍍層硬度：是指鍍層對外力所引起的局部表面變形的抵抗強度。

   (2)鍍層內(nèi)應力：電鍍后，鍍層產(chǎn)生的內(nèi)應力使陰極薄片向陽極彎曲（張應力）或背向陽極彎曲(壓應力)。

   (3)鍍層延展性：金屬或其它材料受到外力作用不發(fā)生裂紋所表現(xiàn)的彈性或塑性形變的能力稱之。

   (4)鍍層可焊性：在一定條件下，鍍層易于被熔融焊料所潤濕的特性。

   (5)模數(shù)：就是單位應變的能力，具有高系數(shù)的模數(shù)常為堅硬而延伸率極低的物質(zhì)。

   (6)應變：或稱伸長率為單位長度的伸長量。

   (7)介電常數(shù)：是聚合體的電容與空氣或真空狀態(tài)時電容的比值。 

 

 

表1:印制電路板制造常用金屬物理性質(zhì)數(shù)據(jù)表

序號 金屬名稱 密度g/cm2 熔點℃ 沸點℃ 比熱容20℃J/g℃ 線膨脹系數(shù)20℃×10-6/℃ 熱傳導20℃時W/cm℃ 電阻系數(shù)μΩ/cm 

1 銅 8.96 1083 2595 0.3843 16.42 3.8644 1.63 

2 鉛 11.34 327.3 1743 0.1256 29.5 0.3475 20.7 

3 錫 7.3 232 2270 0.2261 23 0.6573 11.3 

4 金 19.3 1062.7 2949 0.1290 14.4 2.9609 2.21 

5 銀 10.9 960 2000 0.2336 18.9 4.0779 1.58 

6 鈀 12.0 1555 3980 0.2458 11.6 0.6741 10.8 

7 鋁 2.70 657 2056 0.9458 24 2.1771 2.72 

8 鎳 8.9 1452 2900 0.4689 13.7 0.5862 20 

 

 

表2:常用鹽類金屬含量數(shù)據(jù)表

鹽的名稱 分子式 金屬含量(%) 

硫酸銅 CuSO4·5H2O 25.5 

氯化金 AuCl·2H2O 58.1 

金氰化鉀 KAu(CN)2 68.3 

氟硼酸鉛 Pb(BF4)2 54.4 

硫酸鎳 NiSO4·6H2O 22.3 

錫酸鈉 Na2SnO3·3H2O 44.5 

氯化亞錫 SnCl2·2H2O 52.6 

氟硼酸錫 Sn(BF4)2 40.6 

堿式碳酸銅 CuCO3·Cu(OH)2 57.5 

 

 

表3:電化當量數(shù)據(jù)表

序號 金屬名稱 符號 原子價 比重 原子量 當量 電化學當量 

      mg/庫侖 克/安培小時 

1 金 Au 1 19.3 197.2 197.2 2.0436 7.357 

2 金 Au 3 19.3 65.7 65.7 0.681 2.452 

3 銀 Ag 1 10.5 107.88 107.88 1.118 4.025 

4 銅 Cu 1 8.93 63.54 63.54 0.658 2.372 

5 銅 Cu 2 8.93 63.54 63.54 0.329 1.186 

6 鉛 Pb 2 11.35 207.21 207.21 1.074 3.865 

7 錫 Sn 2 7.33 118.70 118.70 0.615 2.214 

8 錫 Sn 4 7.33 118.70 118.70 0.307 1.107 

 

表4

序號 金屬鍍層名稱 金屬鍍層重量 

      mg/cm2 g/dm2 

1 銅鍍層 0.89 0.089 

2 金鍍層 1.94 0.194 

3 鎳鍍層 0.89 0.089 

4 鎳鍍層 0.73 0.073 

5 鈀鍍層 1.20 0.120 

6 銠鍍層 1.25 0.125 

 

第六章 常用化學藥品性質(zhì)

    (1)化學藥品性質(zhì)： 

    硫酸：H2SO4-無色油狀液體，比重15℃時1．837(1．84)。在30-40℃發(fā)煙；在290℃沸騰。濃硫酸具有強烈地吸水性，因此它是優(yōu)良的干燥劑。 

    硝酸：HNO3-無色液體，比重15℃時1．526、沸點86℃。紅色發(fā)煙硝酸是紅褐色、苛性極強的透明液體，在空氣中猛烈發(fā)煙并吸收水份。 

    鹽酸：HCl-無色具有刺激性氣味，在17℃時其比重為1．264(對空氣而 言)。沸點為-85．2。極易溶于水。 

    氯化金：紅色晶體，易潮解。 

    硝酸銀：AgNO3-無色菱形片狀結(jié)晶，比重4．3551，208．5℃時熔融、灼熱時分解。如沒有有機物存在的情況下，見光不起作用，否則變黑。易溶于水和甘油。能溶于酒精、甲醇及異丙醇中。幾乎不溶于硝酸中。有毒！ 

    過硫酸銨：（NH4）2S2O8-無色甩時略帶淺綠色的薄片結(jié)晶，溶于水。 

    氯化亞錫：SnCl2無色半透明的結(jié)晶物質(zhì)(菱形晶系)比重3．95、241℃時熔融、603．25℃時沸騰。能溶于水、酒精、醚、丙酮、氮雜苯及醋酸乙酯中。在空氣中相當穩(wěn)定。 

    重鉻酸鉀：K2CrO7-橙紅色無水三斜晶系的針晶或片晶，比重2．7，能溶于水。 

    王水：無色迅速變黃的液體，腐蝕性極強，有氯的氣味。配制方法：3體積比重為1．19的鹽酸與1體積比重為1．38-1．40的硝酸，加以混合而成。 

    活性炭：黑色細致的小粒(塊)，其特點具有極多的孔洞。1克活性炭的表面積約在10或1000平方米之間，這就決定了活性炭具有高度的吸附性。 

    氯化鈉：NaCl-白色正方形結(jié)晶或細小的結(jié)晶粉末，比重2. 1675，熔點800℃、沸點1440℃。溶于水而不溶酒精。 

    碳酸鈉：Na2CO3·10H2O-無色透明的單斜晶系結(jié)晶，比重1．5；溶于水，在34℃時具有最大的溶解度。 

    氫氧化鈉：NaOH-無色結(jié)晶物質(zhì)，比重2．20，在空氣中很快地吸收二氧化炭及水份．潮解后變成碳酸鈉。易溶于水。 

    硫酸銅：CuSO4·5H2O-三斜晶系的藍色結(jié)晶，比重2．29。高于100℃時即開始失去結(jié)晶水。220℃時形成無水硫酸銅，它是白色粉末，比重3．606，極易吸水形成水化物。 

    硼酸：H3BO3-是六角三斜晶白色小磷片而有珠光，比重為1．44。能溶于水、酒精(4％)、甘油及醚中。 

    氰化鉀：KCN-無色結(jié)晶粉末：比重1．52，易溶于水中。有毒！ 

    高猛酸鉀：KnMO4-易形成淺紅紫色近黑色的菱形結(jié)晶，具有金屬光澤，比重2.71。能溶于水呈深紫色、十分強的氧化劑。 

    過氧化氫：H2O2-無色稠液體，比重1.465(0℃時)，具有弱的酸性反應。 

    氯化鈀：PdCl2·2H2O-紅褐色的菱形結(jié)晶，易失水。 

    氫氟酸：HF-易流動的、收濕性強的無色液體，比重在12．8℃時0． 9879。在空氣中發(fā)煙。其蒸汽具有十公強烈的腐蝕性及毒性！ 

    堿式碳酸銅：CuC03·Cu(OH)2-淺綠色細小顆粒的無定形粉末，比重3．36-4．03。不溶于水，而溶于酸。也能溶于氰化物、銨鹽及堿金屬碳酸鹽的水溶液中而形成銅的絡合物。 

    重鉻酸銨：（NH4）Cr2O7-橙紅色單斜晶系結(jié)晶。比重2．15。易溶于水及酒精。 

    氨水：氨水是無色液體，比水輕具有氨的獨特氣味和強堿性反 應。 

    亞鐵氰化鉀(黃血鹽)：K4Fe(CN)6·3H2O-淺黃色的正方形小片或八面體結(jié)晶，比重1．88。在空氣中穩(wěn)定。 

    鐵氰化鉀（赤血鹽）：K3Fe(CN)6-深紅色菱形結(jié)晶：比重1．845。能溶于水，水溶液遇光逐漸分解而形成K4Fe(CN)6。在堿性介質(zhì)中為強氧化劑。 

    (2) 常用試紙性質(zhì)： 

    碘淀粉試紙：遇氧化劑即變藍(特別是游離鹵化物)，因此，可以檢查這些物質(zhì)。 

    剛果試紙：在酸性介質(zhì)中變藍，而在堿性介質(zhì)中變紅(在PH＝2—3時，則由藍色轉(zhuǎn)變成紅色。 

    石蕊試紙：為淺藍紫色(藍色)或紫玫瑰色(紅色〕的試紙，其顏色遇酸性介質(zhì)變藍色而遇堿性介質(zhì)變成紅色。PH＝6-7時則產(chǎn)生顏色變化。 

    醋酸鉛試紙：遇硫化氫即變黑(形成硫化鉛)，可以用來檢查微量的硫化氫。 

    酚酞試紙：白色酚酞試紙在堿性介質(zhì)中則變?yōu)樯罴t色。 

    橙黃I試紙：在酸性介質(zhì)中則變?yōu)槊倒迳t色，酸值在1．3-3. 2的范圍內(nèi)，則則由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)辄S色。