印制电路

第1章印制电路概述

1、简述印制电路在电子设备中的地位和功能。

印制电路板是电子工业重要的电子部件之一。几乎所有的电子设备，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电器连接，都要以印制电路板为载体，使用印制电路板。

在大型的电子产品研制和开发过程中，最基本的成功因素是该产品印制电路的设计，文件的编制和制造。印制电路的设计和制造质量直接影响到整个电子产品的质量和成本，甚至会导致一家公司的成败。

印制电路板的投入系数，在20世纪70年代为2%～3%，90年代中期已增加到6%～7%。总产值2004年超过500亿美元，平均年增长率接近6%。

在电子设备中的功能如下：

（1）提供IC、C、L、R等各类有源、无源电子元器件固定、装配的机械支撑。

（2）实现电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘。

（3）提供所要求的电气特性如微波阻抗、寄生电容等。

（4）为自动焊接提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

2、印制电路制造工艺有哪些？各有何优缺点？

减成法：

加成法：

3、什么叫做裸铜覆阻焊膜工艺法（SMOBC）,简述该方法的原理。

SMOBC法是指先制成有镀覆孔的裸铜板，然后选择性涂覆阻焊剂后进行焊料热风整平，使裸铜的铜焊盘和孔壁上都涂覆上锡铅焊料。

4、什么叫挠性印制电路？什么叫齐平电路？简述其制造工艺流程。

挠性印制电路：具有柔软、可折叠的有机材料制成的薄膜作为绝缘基材制造的印制电路。

齐平电路：电路图形与绝缘基材的表面都处于一个平面上（即电路图形与基材表面是齐平）的电路。

工艺流程：在不锈钢板（铝板）表面先电镀一层铜，在铜表面进行图形转移，现电镀镍、铜，形成电路图形，进行蚀刻。用粘合剂在电路图外面贴上半固化环氧树脂纸，固化后从不锈钢板（铝板）上剥离下来，再把与不锈钢板（铝板）相接触一面的电镀铜层腐蚀掉。第2章基板材料

1、什么叫覆铜箔层压板？

可以在其上形成导电图形的绝缘材料，用于支撑各种元器件，并实现它们之间的电气连接与电绝缘

2、型号CPEGC的含义。

聚乙烯无碱玻璃纤维布基覆铜箔层压板

3、制造覆铜层压板的主要材料有哪些？各有什么作用?

树脂：粘合剂

纸：增强材料

玻璃布：增强材料

铜箔：箔材，支撑作用

4、用框图表示覆铜层压板的制造工艺流程。

树脂合成与胶液配制增强材料浸胶志烘干浸胶料剪切与检验浸胶料与铜箔叠层热压成型裁剪检验包装

第3章印制电路板设计与布线

1、印制电路板表面涂层选择的主要类型有哪些？

1）阻焊涂覆层；2）可焊性涂覆层；3）绝缘保护层。

2、印制电路板设计过程中应考虑的电气特性主要有哪些？

1）印制导线的电阻;2）金属化孔的电阻；3）电容；4）电感；5）衰减与损耗；6）载流量

3、简述印制电路板CAD设计的流程。

4、PCB设计中布局应考虑的因素在哪些？

1）互连关系2）电路特性3）布线可行性4）布线网格5）产品结构，电子元器件的功率和温度6）整体美观

5、PCB布线过程中特殊信号线处理主要有哪些？

1）存储器布线；2）时钟线；3）防干扰线；4）雨滴形布线。

第4章照相制板技术

1、感光材料的乳剂层主要由哪些材料组成？各成分主要起什么作用？

卤化银：对光敏感，形成影像最基本的因素。

明胶：支撑卤化银微粒不使其聚沉的保护作用，并把卤化银微粒牢固地粘结在支持体上从而形成“感光层”。

补加剂：改变感光材料的照相性能和物理性能。

2、潜影是怎么形成的？

光照下，卤素离子吸收一个光子后，价电子成为自由电子，与银离子结合，还原成银原子，形成感光中心（晶格缺陷造成），从而聚集银原子，形成“银斑”。当银原子聚集到一定大小时，银斑就成了“显影中心”，组成人们看不见的潜影。

3、什么叫显影？

显影过程就是已曝光的卤化银颗粒被显影剂还原成金属银，使浅影变成可见影像的过程。可由下式表示：Ag++显影剂→Ag+显影剂氧化物

4、显影液由哪些成分组成？

显影液一般由显影剂、促进剂、保护剂和抑制剂等成分组成。

5、什么叫定影？什么叫停影？他们有什么差异？

定影：为保证已显示出来的图像能稳定完美地保存下来，避免残留的卤化银再次曝光、显影并出现干扰的可能，显影之后，必须立即除去这些残留的卤化银。这一工作称为“定影”。停影：在定影前除去乳剂中的残余显影液，这一工作称为“停影”。

差异：定影除去残留的卤化银；停影除去残余的显影液。

6、重氮盐感光材料有什么结构特征和性能特征？

结构特征：1）偶合剂：芳香族羟基化合物和含有活性亚甲基的化合物

2）重氮化合物：对苯二胺重氮盐、烷氧基取代苯胺类、二苯胺类、杂环苯胺类性能特征：p73

第五章图形转移

2.什么叫正像？什么叫负像？

用抗蚀剂借助于“光化学法”或“丝网漏印法”把电路图形转移到覆铜箔板上，再用蚀刻的方法去掉没有抗蚀剂保护的铜箔，剩下的就是所需的电路图形，这种电路图形与所需要的电路图形完全一致，称为正像。

用“丝网漏印法”把抗蚀剂印在覆铜箔板上，没有抗蚀剂保护的铜箔部分是所需的电路图形，抗蚀剂所形成的图形便是“负像”

5.重氮醌类光致抗蚀剂为什么可以用碱水溶液显影？

邻—重氮醌化合物在光解时，先生成芳基正碳离子，放出氮气，同时发生重排，形成茚酮，在有微量水存在的情况下，茚酮发生水解，最后得到含五元环的茚酸，由于茚酸可以

溶解于碱，所以这类抗蚀剂曝光后可以用碱水溶液显影

8.什么叫丝印印料？

利用紫外光或加热的作用，实现固化的印料

9.什么叫干膜抗蚀剂？有何特点？

把感光液预先涂在聚酯片基上，干燥后制成感光层，再覆盖一层聚乙烯薄膜，这种具有三层结构的感光抗蚀材料称为干膜抗蚀剂

特点：使用方便，刻蚀线条最细可达0.3mm以下，可制作非常精美的图形

10.抗蚀干膜由哪几部分构成？各起什么作用？

聚酯片基：光敏抗蚀剂胶膜的载体，使抗蚀干膜保持良好的尺寸稳定性，还可保护抗蚀膜不被磨损。

光敏抗蚀剂胶膜：紫外线的照射后能够产和一种聚合反应形成一种稳定的物质附着于板面，从而达到阻挡电镀和蚀刻的功能。

聚乙烯保护膜：覆盖在抗蚀胶层另一面的保护层

第六章

2.铜镀层的作用及对镀层、镀液的基本要求是什么？

铜镀层的作用：（1）是作为孔的化学镀铜层（一般0.5-2微米）的加厚层，通过全板镀铜达到厚度5-8微米，一般称为加厚铜；（2）是作为图形电镀Sn-Pb或低应力镍的底层，其厚度可达20-25微米，一般称为图形镀铜。

对铜镀层的基本要求：(1) 良好的机械性能，(2) 板面镀层厚度和孔壁镀铜层厚度之比接近1：1，(3) 镀层与基体结合牢固，(4) 镀层有良好的导电性，(5) 镀层均匀，细致，有良好的外观；

对镀铜液的要求：(1) 镀液具有良好的分散能力和深镀能力，(2) 在很宽的电流密度范围内，都能得到均匀，细致，平整的镀层。(3) 镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。3.解释和说明表6-2电镀铜镀液配方和工艺条件中，各组分和工艺条件的功能和作用。

8.电镀镍/金镀层的作用是什么？

电镀一层镍主要是作为阻挡层（底层或基层），阻止铜与金的互相扩散。

电镀金镀金目的是为了提高耐磨性，减低接触电阻，防止氧化和提高连接可靠性

11.与直流镀金相比，脉冲镀金有何特点？采用脉冲镀金的镀液配方与相应的直流镀金的配方是否相同？为什么电镀铜时使用含磷铜阳极？

特点：镀金层结晶致密光亮、纯度高、可焊性好、孔隙少和耐蚀性高

配方不同

使用含磷铜阳极：因为不含磷的铜阳极在镀液中溶解速度快，导致镀液中铜离子累积，且导致大量Cu+进入溶液，从而形成很多铜粉浮于液中，或形成Cu2O，使镀层变的粗糙，产生节瘤，同时阳极泥也增多。使用优质含磷铜阳极，能在阳极表面形成一层黑色保护膜，它像栅栏一样，能控制铜的溶解速度，使阳极电流效率接近阴极电流效率，镀液中的铜离子保持平衡，防止了Cu+的产生，并大大减少了阳极泥。

第七章孔金属化技术

2.孔金属化有那几道工艺实现？简述各道工艺的作用。

钻孔技术：通孔的加工方法；

去钻污工艺：去除污物；

化学镀铜技术：产生导电性。

7.比较CO2激光成孔和Nd:YAG激光钻孔方法的优缺点。

可钻孔径：CO2激光法最小孔径为50um，Nd：YGA固体激光为25um。

钻孔速度: Nd：YGA固体激光钻孔速度比高能量的CO2激光钻孔速度慢。

介质材料的适应性：CO2激光法仅适用于树脂介质层，Nd：YGA固体激光适用于各种PCB 材料。

钻孔工艺：CO2激光法为红外光束，不能蚀刻铜，只适宜加工盲孔；Nd：YGA固体激光为短脉冲紫外激光，可在铜箔上穿孔，通孔、盲孔。

钻孔质量：CO2激光钻孔后在内层铜箔表面会出现介质材料残膜或碳化残留物，必须加以清理，且孔壁质量差；Nd：YGA固体激光钻孔后孔内平净，无残渣，不需要进行清理。11.化学镀铜在孔金属化工艺中的作用是什么？简述化学镀铜的基本原理

作用：使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性

基本原理：络合铜离子（Cu2+-L）得到电子，还原成铜：Cu2+-L+2e=Cu+L

还原剂甲醛提供电子：2HCHO+4OH-=2HCOO-+2H2+2e+H2O,即

Cu2++2HCHO+4OH-→Cu+2HCOO-+2H2O+H2↑

12.写出典型的孔金属化工艺流程，并说明每一步的原理和工艺条件控制。

钻孔板→去毛刺→去钻污→清洁调整处理→水洗→粗化→水洗→预浸→活化处理→水洗→加速处理→水洗→化学镀铜→二级逆流漂洗→水洗→浸酸→电镀铜加厚→水洗→干燥

原理及控制：P141-144

15.什么叫做孔金属化的直接电镀技术？直接电镀技术有何特点？直接电镀技术安导电材料可分为哪三类？说明各类技术的基本原理。

孔金属化的直接电镀技术：直接在电路板基板表面进行电镀的技术。

直接电镀技术的优点：

(1) 不含传统的化学Cu产品。

(2) 工艺流程简化，取消了反应复杂的化学Cu槽液；减少了中间层（化学Cu沉积层）。改善了电镀Cu的附着力，提高了PCB的可靠性。

(3) 减少了控制因素，简化了溶液分析、维护和管理。

(4) 药品数量减少，生产周期短，废物处理费用减少，降低了生产的总成本。

(5) 提供了一种新的流程——选择性直接电镀（或称完全的图形电镀）。

按导电材料可分：

1.钯系列——Pd导电膜；技术原理：通过吸附Pd胶体或钯离子，使印制板非导体的孔壁获得导电性，为后续电镀提供了导电层。

2.导电性高分子系列——高分子导电膜；技术原理：非导体表面在高锰酸钾碱性水溶液中发生化学反应生成二氧化锰层，然后在酸溶液中，单体吡咯或吡咯系列杂环化合物的非导体表面上失去质子而聚合，生成紧附的不溶性导电聚合物，将富有这类导电聚合物人印制电路板直接电镀完成金属化。

3.碳黑系列――C黑导电膜；技术原理：采用碳黑悬浮液接触印制电路基板，在通孔的孔壁表面形成碳黑层，采用石墨悬浮液接触电路板基板，孔壁表面的碳黑层上形成石墨层，然后进行电镀。

第八章蚀刻技术

1、简述氯化铁蚀刻液的组成、蚀刻机理。

FeCl3:28%-42% HCl：5% 添加剂和混合剂：适量

机理：FeCl3+Cu→FeCl2+CuCl FeCl3+CuCl→FeCl2+CuCl CuCl2+Cu→2CuCl

2、简述氯化铁蚀刻液的工艺过程。

预蚀刻检查→蚀刻→水洗→浸酸处理→水洗→干燥→去除蚀层→热水洗→水冲洗→（刷洗）→干燥→检验

3、简述酸性氯化铜蚀刻液的组成、蚀刻机理。

CuCl2·2H2O、HCl、NaCl、NH4Cl

机理：Cu+CuCl2→2CuCl（蚀刻缓慢）当Cl-多时，CuCl2+2Cl-→[CuCl4]2-[CuCl4]2-有强氧化性氧化Cu：Cu+ CuCl42-→2CuCl+2Cl-或与CuCl络合：CuCl+2Cl-→[CuCl3]2-或在空气参与下：4CuCl+4HCl+O2→4CuCl2+2H2O

4、简述酸性氯化铜蚀刻液各种因素对蚀刻工艺的影响。

1）氯离子浓度，一般蚀刻速度会有一个最好点

2）铜离子（Cu2+）浓度，随着铜离子浓度增加，相对蚀刻速度有所下降。

3）温度，随着温度升高，蚀刻速度加快。但不能过高

5、简述酸性氯化铜蚀刻液的再生方法。

氧化法，利用氯气有强氧化的作用，是亚铜离子氧化为二价铜离子：2CuCl+Cl2→CuCl2

过氧化氢或次氯酸钠氧化，利用过氧化氢与次氯酸钠的强氧化性是铜离子氧化为二价铜离子；

空气氧化，利用空气中含有丰富的氧，并具备一定的氧化性

6、简述碱性氯化铜蚀刻液的组成和蚀刻机理。

CuCl2·2H2O、NH4Cl、氨水、去离子水

机理：是通过二价铜离子的氧化作用和氨的络合作用同时对铜箔进行腐蚀和溶解，达到蚀刻的目的。CuCl2＋4NH3→Cu(NH3)42++2C l-；Cu(NH4)42++Cu→2Cu(NH3)2；同时，当溶液中存在氧时，一价铜氨络离子又被氧化为二价铜氨络离子：4Cu(NH3)2++8NH3+02+2H2O→4Cu(NH3)42++4OH-；因此，为使溶液反应能连续不断地工作，则必须使溶液中始终有过量的NH3和充分的O2存在

7、简述碱性蚀刻液的再生方法。

（1）结晶法将溶液冷却，使其中的铜盐结晶并沉淀出来，采用连续过滤的方法，除去。（2）萃取法一般使用的萃取剂“2－羟基－5－另辛基二苯甲洞肟”。

（3）酸化将用过的蚀刻液加入盐酸酸化处理

（4）碱化可向蚀刻液中加入过量的碱，提高溶液的PH值，使CuO沉淀出来

8、过氧化氢-硫酸蚀刻工艺的原理及特点。

原理：H2O2→H2O+[O]（强氧化性）Cu+[O]→CuO CuO+H2SO4→CuSO4+H2O 总：Cu+H2O2+H2SO4→CuSO4+2H2O

特点：能适应各种抗蚀层；蚀刻速率高，侧蚀小；反应易控制，溶铜量大；毒性小，操作安全，对环境污染小；回收废液简单易行

10、简答侧蚀、镀层突沿的定义及在蚀刻工艺过程中产生的原因。

侧蚀：蚀刻工艺中，随着蚀刻向纵深方向发展的同时，铜导线的侧面被腐蚀。

产生原因：在采用减成法或半加成法制造印制电路板时，必然的。

突沿：电镀时出现的线宽增宽的现象。

产生原因：当电镀铜层与电镀金属层厚度之和大于抗蚀层厚度时，由于表面张力的原因导致高于抗蚀层的部分向抗蚀层扩散；电流密度过大也会产生突沿。