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| 国外印制电路板制造技术发展动向 |
| (2008-11-12) |
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一、 国外印制电路板制造技术发展简况
随着微型器件制造和表面安装技术的发展，促使印制板的制造技术的革新和改进的速度更快，特别是电路图形的导线宽度目前国外广泛采用是引脚间通过三根导线、达到实用化阶段的导线宽度是引脚间通过4-5根导线，并向着更细的导线宽度发展。为适应SMD多引线窄间距化，实现印制电路板布线细线化。正在普及的工艺是：普遍采用CAD/CAM系统，从设计提供的数据通过制造系统转换成生产用的资料；在原材料方面采用薄铜箔和薄干膜光刻胶；由于窄间距要求印制电路板表面具有光面平坦的铜表面，以便制作微型焊盘和具有细线及其窄间距的电路图形；所使用的基材应具有较高的热冲击能力，以使印制电路板在电装过程中经过多次也不会产生气泡、分层及焊盘鼓起等缺陷，确保表面安装组件的高可靠性；并采用高粘度铜箔和改性环氧树脂确保在焊接温度下保持其足够的粘合强度、并还应具有高的尺寸稳定性，确保制作过程精细电路图形定位的一致性和准确性的要求。总之，细导线化、窄间距化的印制电路板制造技术发展速度是很快的，要想跟上世界先进的技术水平，就必须了解目前国外在这方面的发展动态。
二、 国外在关键工艺技术发展动向
1、 底片制作及图形转移工艺
底片制作及图形转移质量，直接影响制作精细电路图形的品质。所以，在制作底片时普遍采用计算机辅助设计系统（CAD），进行电路设计并与计算机辅助制造系统（CAM）接口通过数据转换制作出高精度、高分辨率的光绘底片。由于导线密度高，导线宽度与间距0.10-0.05mm，为保证底片导线图形的精度和准确度，以及电路图形成像质量，要求工作间的洁净度较高，通常采用万级或千级，才能确保底片成像的高质量。
在图形转移工艺方面，成像采用的材料具有高解像度的薄光敏抗蚀剂、CD（电泳法）及阻焊采用液体光敏阻焊剂。其中电泳法涂布的光致抗蚀层，厚度5-30微米，可控，其分辨率达到0.05-0.03mm。对提高精细电路图形和阻焊图形的精确度和一致性起到了很大的作用。
在电路图形转移过程中，除了严格控制工艺参数外，同样对工作间的洁净程度要求也非常高,达到了万级标准或更小些。为确保图形转移的高质量，还要保证室内工作条件，如控制室内温度在21±1℃、相对湿度55-60%。对所制作的底片和图形转移成像的半成品，都必须100%的进行检查。
2、 钻孔工艺技术
钻孔质量首先要保证电镀通孔的高可靠性和高质量，就必须严格控制钻孔质量。在这方面国内外都十分重视。特别是表面封装多层印制电路板的板厚与孔径比较高，因此电镀通孔的质量成了提高表面封装印制电路板合格率的关键。目前国外在通孔孔径尺寸选择上，采用直径0.25-0.30mm。通孔的小径化的关键是高精度、高稳定性数控钻床的开发和使用，近年来国外已开发和使用能钻直径为0.10mm孔的CNC钻床和专用工具。在钻孔方面，经验告诉我们，在研究基材的物理和化学性能的基础上，正确地选择钻孔工艺参数是非常重要的。同时还要正确的选择所采用的辅助材料及相配套的工夹具（如：上下垫板、定位方法、钻头等）。为适应微孔径还采用激光打孔技术。
3、 孔金属化技术
在孔金属化技术方面，为了确保孔金属化质量的高可靠性，在钻孔后的预处理采用新型的凹蚀与去沾污的工艺方法即低碱性高锰酸钾法，提供非常优异的孔壁表面，消除了楔形槽和裂缝缺陷。并采用先进的直接电镀工艺、真空金属化工艺和其它工艺方法，适应多种类型印制电路板的小孔、微孔、盲孔和埋孔孔金属化需要。
4、 真空层压工艺
特别是制造多层压印制电路板，国外普遍采用真空多层压机。这是由于表面安装多层印制电路板内部图形有特性阻抗（Z0）要求。因为特性阻抗与介质层的厚度及导线宽度有关（见下列公式）：
=60 /ε.LN .4H/D0 注: ε为材料的介质常数
H介质材料的厚度
D0为导线的实际宽度
其中介质常数和导线实际宽度已知，所以介质材料的厚度，就成为特性阻抗的关键因素。采用真空层压设备和计算机控制，使层压质量有着显著的提高。因为真空层压前多层印制电路板层与层之间已经真空排气，除去低分子挥发物，使层压压力有极为明显的降低，仅是常规多层印制电路板层压压力1/4-1/2，从而使多层印制电路板导线图形层之间的介质材料厚度均匀、精度高、公差小，保证特性阻抗Z0在设计要求的范围以内的技术指标。同时，采用真空层压工艺，对提高多层印制电路板的表面平整度、减少多层印制电路板质量缺陷（如缺胶、分层、白斑及错位等）。
三、 检测技术是确保工艺实施的重要手段
根据电装技术由引脚插装技术向表面封装技术（裸芯片直接安装技术和精细间距技术）-多芯片模块（MCM）技术或多芯片封装技术发展，使多层印制电路板电路图形检测更加困难。为此，国内外都在开发和使用高精度、高稳定的检测设备。目前检测设备有两种即非接触式和接触式。
1、 非接触式检测技术
检测技术是印制电路板物理与化学性能数据提供的重手段。随着印制图形的精度和密度的变化，过去相当长的时间内采用人工视觉方法已不适应高速发展的高科技需要，检测技术和设备得到了飞速的发展，从使用功能上逐渐取代了人工目测来判断产品质量，它从对电路图形的外观检测向内层电路图形的检测，从而把单纯的检测推向工序间质量的监控和缺陷的修补相结合的方向发展。其主要特点是：使用和应用计算机软硬件技术、高速图象处理与模式识别技术、高速处理硬件、自动控制、精密机械及光学技术、是综合多种高技术的产物。对检测部件不接触、不破坏、无损伤，能检测接触式检测不到的地方。其中设备有以下几种：
裸板外观检测技术与设备
即AOI（光学测试仪）。主要采用设计规范检查法测试两维数字化图形，随着表面安装技术用和三维模压印制电路板出现，设计规范检查法将具有完全不同的内涵。它不但能检测导线和线间距宽度，还能检测导线的高度。所以三维布局的存在，必然要更先进的传感器和成像技术。非接触式AOI测试技术是集X-射线、红外技术、与其它检测技术于一身产品。
X-光内层透视检测技术
早期使用的X光因焦距大至300μm的程度，其检测精度只能达到0.05mm。目前焦距已达到微米级，已能进精度为10微米的测量。与图象处理并用，能对多层印制电路板的内层电路图形进行高分辩率的透视和检测。
2、 接触式检测技术与设备
对印制电路板的检测方法，主要采用在线测试仪又称静态功能测试。目前型号有多种，先进设备能快速的对因制造过程的失误而导致产生的质量缺陷（包括开路、短路）。有通用式的通断路测试仪、专用通断测试仪和飞针式的移动通断测试仪。后一种适合小批量高密度、高精度双面和多层印制电路板的电性能测试。
16.废PCB的物理回收及综合利用技术
作者 日期 2008-11-22 来源 中国电子报
如何有效地进行废弃电路板的资源化回收处理，已经成为当前关系到我国经济、社会和环境可持续发展及我国再生资源回收利用的一个新课题。
印制电路板(PCB)由玻璃纤维、强化树脂和多种金属化合物混合制成，废旧电路板如果得不到妥善处置，其所含溴化阻燃剂等致癌物质，会对环境和人类健康产生严重的污染和危害，但同时，废旧电路板也具有相当高的经济价值。电路板中的金属品位相当于普通矿物中金属品位的几十倍，金属的含量高达10%～60%，而自然界中富矿金属含量也不过3 %～5%。由此可见，废旧电路板同时还是一座有待开发的"金矿"。
新型处理技术及其系统优势
湖南万容科技有限公司是一家专业从事工业废弃物综合利用开发的科技企业，通过与北京航空航天大学等相关院所合作，在"废旧电路板综合利用处理"领域进行了全面的开发研究。在吸收国内外先进回收处理技术的基础上，进行自主创新，成功地研发出废旧电路板综合利用及无害化处理的整套设备及技术，并将该项技术产业化，在广东、江苏分别建成了年处理废旧PCB板3000吨的无害化综合处理生产线和非金属材料深加工示范生产线。
在回收产生的金属深加工方面，万容科技与相关矿冶研究单位合作，针对废旧电路板回收处理后所产生的各类金属形成了整套深加工工艺体系。
在非金属材料应用方面，万容科技通过与北京化工大学、湖南省塑料研究所联合攻关，已成功地将废旧电路板处理所产生的非金属材料应用于物流托盘、室外景观材料等新型复合材料领域，并形成成熟的生产工艺与设备成套方案。
该系统的分离设备是采用目前最先进的涡流粉碎与微粉解离工艺来回收电路板中的铜以及其他稀有金属。经特殊设备处理与分选工艺，实现了金属与非金属的有效分离，整个生产过程中没有废水、废渣的排放，完全解决了焚烧、酸浸、水洗等处理方法所带来的严重二次污染问题。经实际运行检测，具有运转平稳、回收率高、自动化程度高、作业环境好等特点，金属回收率稳定在96%以上，单线年处理量可达到3000吨的规模。
该技术较好地解决了废旧PCB板回收中的非金属粉料的综合应用这一难题，打造成一条完整的"绿色回收产业链"。该处理技术创新地实现了非金属粉料的直接材料化利用，真正做到零排放、零污染，处理成本较低，可以从非金属回收利用上获取更大的价值。
主要技术难点和解决措施
废印制电路板的物理回收及综合利用技术在开发和产业化过程中，有如下主要技术难点：
1.金属与非金属的分离度及金属回收率指标
根据金属和非金属的物理特性，我们采用剪切、冲击及气流粉碎相结合的粉碎原理，并把粉碎与重力分选、风力分级结合在一起，组装成一种针对电路板的粉碎分离设备，通过风压风量等参数控制，可以将金属几乎完全从非金属中分离开来，分离率达96%以上。
2.金属粉末的纯度
从粉碎分离设备金属下料口出来的金属粉末一般情况下其纯度只有60%-70%，公司采用组合式精选工艺，可以将铜的纯度从原来的60%提高到90%以上，最高可达99%，生产出来的金属铜粉可直接应用于其他领域，如烟花礼炮的生产等。
3.粉尘与气味的控制
我们在研发废旧电路板的回收设备时，考虑到电路板的生产过程中粉尘与气味的控制，要符合国家规定的环保标准。公司将原北京航空航天大学的电路板回收专利技术的工艺方案做了重新调整和补充，将原来的风力管道正压送料方式和螺旋送料及斗式升机送料等易产生粉尘泄漏的工艺方法全部改变为全封闭式管道负压输送方式。
另外，电路板在破碎及粉碎的过程中，随着温度的升高和树脂、玻纤及塑料等材料的破坏分解，会产生一定的气味，若不进行及时处理，将会给生产环境和大气造成一定的污染。为此，公司研制出了除味剂的配方，将这种配方溶液按一定比例参入喷淋塔中的液体中，生产中引风机排出的有味气体再经喷淋塔多级喷淋处理后便能达到国家环保气体的排放标准。
4.粉碎刀具的磨损
由于电路板的特殊结构，其中既含有金属，又含有多种非金属复合材料，要将其粉碎到一定的粒度，其刀具的磨损是相当严重的，若使用一般工具钢或合金钢，不仅耐磨性差，使用寿命短，还会影响设备产能和维修制造成本，最终增加生产成本。针对这个难题，我们进行了摸索改进，现已在这个方面取得突破。我们采用了特殊合金材料及特殊表面处理，通过对不同种类的刀具及材料使用成本分析对比，其性价比在国内属于领先地位，甚至达到国际先进技术水平。
5.非金属粉末中金属含量的控制与粉末的材料化应用
从旋风集料器和除尘设备下料口中输出的非金属粉末中铜含量能控制在1%以下，这大大有利于非金属粉末的应用。由于我们采用完全的干法处理电路板，分离以后的非金属粉料的粒径分布比较适合于作为各种填料使用。我们通过对非金属粉料进行表面活化改性处理后，目前已经成功将其应用于木塑型材、室外景观材料、下水管、物流托盘等制品生产。
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| 资料来源：PCB信息网 |
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