文章來(lái)源：老千和他的朋友們

原文作者：孫千

在電子行業(yè)有一個(gè)關(guān)鍵的部件叫做PCB（printed circuit board，印刷電板）。這是一個(gè)非?；A(chǔ)的部件，導(dǎo)致很多人都很難解釋到底什么是PCB。這篇文章將會(huì)詳細(xì)介紹關(guān)于PCB的相關(guān)知識(shí)，讓大家了解印刷電路板的起源和演變。

印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB），是指在通用基材上按預(yù)定設(shè)計(jì)形成點(diǎn)間連接及印制元件的印刷板，其主要功能是：1）為電路中各種元器件提供機(jī)械支撐；2）使各種電子零組件形成預(yù)定電路的電氣連接，起中繼傳輸作用；3）用標(biāo)記符號(hào)將所安裝的各元器件標(biāo)注出來(lái)，便于插裝、檢查及調(diào)試。

1 電子產(chǎn)品之母:PCB

PCB可以實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接，起中繼傳輸?shù)淖饔?，是電子元器件的支撐體，因而被稱為“電子產(chǎn)品之母”。PCB 的工藝制造品質(zhì)不僅直接影響電子產(chǎn)品的可靠性，而且還影響各種芯片之間信號(hào)傳輸?shù)耐暾?，因此可以說(shuō)PCB 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平，在一定程度上反映了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)IT產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平。

PCB技術(shù)與集成電路行業(yè)技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展日新月異，也帶動(dòng)PCB行業(yè)技術(shù)不斷精進(jìn)和走向成熟。在1936年首次在收音機(jī)里使用 PCB 以來(lái)，近1個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，PCB 技術(shù)有了翻天覆地的變化，從單面板到雙面板，再到多面板；從插裝式到表面安裝（SMT），再到球柵陣列封裝（BGA）。

在PCB加工技術(shù)方面，圖形制造、激光鉆孔和表面涂覆、檢測(cè)等方面均發(fā)展了新的工藝流程，盲孔、埋孔和積層法的應(yīng)用也較為普遍 ，且高密度化和高性能化成為 PCB 技術(shù)發(fā)展的方向。

PCB產(chǎn)業(yè)鏈上游為相關(guān)原材料，包括覆銅板（CopperClad Laminate，CCL）、半固化片、銅箔、銅球、金鹽、干膜和油墨等，中游為 PCB 制造，下游則主要是通訊、消費(fèi) 電子、汽車電子、工控、醫(yī)療、航空航天、國(guó)防、半導(dǎo)體封裝等領(lǐng)域。

PCB營(yíng)業(yè)成本中，原材料成本較高，往往占到約60%。其中CCL占成本比重最大，為30%，重要性不言而喻，其次是銅箔9%、銅球6%、油墨3%等。作為 PCB 制造的核心基材，生產(chǎn)CCL的三大主要原材料包括銅箔、樹(shù)脂和玻璃纖維布，PCB的導(dǎo)電、絕緣和支撐主要依靠以上三大原材料實(shí)現(xiàn)，其中銅箔占比42%，樹(shù)脂占比26%，玻纖布占比19%。

2 最早發(fā)明PCB的人是誰(shuí)？

許多人認(rèn)為Eisler在20世紀(jì)30年代中期發(fā)明了印刷電路板 (printed circuit board，PCB)，但實(shí)際上其起源幾乎比這還早50年。如果這是真的，那么是誰(shuí)發(fā)明了印刷電路板？本文對(duì)PCB的歷史提出了另一種看法，包括從藝術(shù)和印刷領(lǐng)域的早期發(fā)展和貢獻(xiàn)，到科學(xué)和工程領(lǐng)域的創(chuàng)新，再到現(xiàn)代電子工業(yè)的關(guān)鍵發(fā)展。

對(duì)印刷電路板（PCB）起源的任何研究通常都會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)名字：Eisler。Paul Eisler關(guān)于PCB的第一項(xiàng)專利發(fā)表于 1936 年（Eisler和Williams, 1989) ，但根據(jù) Ken Gilleo（1992 年，2003 年）等人提出的專利搜索結(jié)果顯示，PCB的起源要比Eisler要早近50年。

3 PCB的起源

Baynes (1888) 公布了一項(xiàng)專利，在當(dāng)時(shí)是專門為藝術(shù)界設(shè)計(jì)的。該專利描述了一種使用酸浴將圖案蝕刻到面板或其他物體上的方法。每塊面板上都有一個(gè)圖案，其原理與攝影的原理類似。在蝕刻過(guò)程中，Baynes發(fā)現(xiàn)圖案有明顯的凹陷。他的解決辦法是先蝕刻出輪廓，然后在輪廓上涂一層蠟或其他蝕刻抗蝕劑。然后再蝕刻完整的圖案，最后去除保護(hù)層。

12年后，King（1900年）提出了上述方法的改進(jìn)版。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，需要在物體的整個(gè)表面沉積一薄層銀。先用水彩畫上要復(fù)制為金屬膜的圖案，再用瀝青等抗蝕劑涂上反面圖像。然后洗去水彩，使表面為所需金屬的電沉積做好準(zhǔn)備。隨后，去除抗蝕劑，露出剩余的銀。

后來(lái)的許多發(fā)明似乎都受到了這兩位發(fā)明家的啟發(fā)，因?yàn)樗麄兊膶＠霈F(xiàn)在后來(lái)大量專利的引用清單中（Eisler, 1948; Nieter, 1955a, b; Rubin, 1948）。因此，可以說(shuō)現(xiàn)代印刷電路板的起源實(shí)際上是藝術(shù)界而非技術(shù)界。

4 PCB技術(shù)的升級(jí)：從藝術(shù)到印刷再到電路

1913年前，有人將這些工藝用于電子電路的制造。Berry (1913)將減法工藝用于生產(chǎn)電加熱器，并對(duì)"加熱"帶進(jìn)行了描述。這可以解釋為第一塊柔性電路板。

實(shí)際上，比Berry早9年， Hanson (1903) 就開(kāi)始研究用不同的方法將大量導(dǎo)體緊湊地排列起來(lái)，以緩解電話配電盤布線擁擠的問(wèn)題。所有的設(shè)計(jì)都使用了電線和各種絕緣材料，如紙、古塔漆和纖維素。不過(guò)，Hanson在其專利中指出，他設(shè)法"通過(guò)電沉積或機(jī)械沉積，例如在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)中直接在絕緣材料層上劃出金屬粉末線"來(lái)制造導(dǎo)體。事后看來(lái)，在這項(xiàng)專利中可以找到許多所謂的現(xiàn)代電路概念。這些概念包括雙面通孔電路、多層電路、高密度電路以及與King所描述的生產(chǎn)電路板方法不同的另一種添加劑方法。

Chisholm（1915年）致力于改進(jìn)平版印刷板的制造。為了獲得均勻、更具彈性和韌性的表面，采用了電沉積銅再沉積鎳的方法。為了給金屬沉積物提供足夠的表面，使用了揮發(fā)性溶劑、細(xì)金屬粉末和多孔基底。導(dǎo)電漿料和油墨的前身？

下一位重要發(fā)明家是 Charles Ducas。他的專利（Ducas, 1925年）至少被其他五項(xiàng)專利所引用（Eisler, 1948 年；McLarn, 1947 年；Nieter, 1955a, b 年；Rubin, 1948 年），其中包含許多基于一個(gè)方法的變換形式。該方法是尋找生產(chǎn)導(dǎo)體的替代方法，以避免繞制單股導(dǎo)線。為此，人們采用了各種方法在絕緣材料上制作金屬化設(shè)計(jì)。然后，對(duì)包含金屬化電路的面板進(jìn)行電鍍，以沉積所需的金屬量。制作面板的方法多種多樣，包括以下幾種。

?使用車床將所需設(shè)計(jì)的金屬暴露在基板上?；逵赏坑蟹菍?dǎo)電層的導(dǎo)電材料組成。

?使用導(dǎo)電漿料將圖像轉(zhuǎn)印到空白面板上。

?在蠟等低熔點(diǎn)物質(zhì)中印制圖像，然后涂上導(dǎo)電材料。

?使用導(dǎo)電漿糊和任何印刷方法來(lái)制作所需的圖像。

Charles Ducas 還提到可以在絕緣基板的兩面制作導(dǎo)體，并介紹了一種利用導(dǎo)體通過(guò)孔延伸到另一面將各層相互連接起來(lái)的方法。其中暗示了多層電路，但發(fā)明者沒(méi)有進(jìn)一步說(shuō)明。

5 PCB的商業(yè)化及現(xiàn)代工藝

1926年，法國(guó)人塞薩爾-帕羅里尼（César Parolini，1927年）根據(jù)前幾位發(fā)明家提出的概念，首次嘗試用添加法生產(chǎn)完整電路。圖1顯示了使用U形金屬片的印刷電路，這些金屬片在軌道交叉處充當(dāng)橋梁。橋的使用使設(shè)計(jì)更加緊湊。使用蘸有金屬粉末的油墨來(lái)制作軌道。橋接后，再對(duì)面板進(jìn)行電鍍，直至達(dá)到所需的金屬厚度。

電路布局：來(lái)自César Parolini的設(shè)計(jì)

1927 年，弗雷德里克-西摩（Frederick Seymour）公布了一項(xiàng)通用專利，專門涉及柔性電路的制造，他還提出了三維電路的概念（Seymour, 1927）。該專利描述了電感器的生產(chǎn)過(guò)程，電感器的尺寸減小了，但功能卻沒(méi)有減弱。這是通過(guò)“any well known means眾所周知的方法”：使用任何導(dǎo)電材料在柔性板上描畫圖案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

Erwin Franz在Parolini和Seymour的想法基礎(chǔ)上，于1935年發(fā)表了這一成果。墨水中含有石墨或金屬顏料的粘合介質(zhì)被用來(lái)在電介質(zhì)材料上描繪圖像。轉(zhuǎn)印方式可以是印刷、模印、脫?；蚴褂棉D(zhuǎn)印輥。然后對(duì)面板進(jìn)行電鍍，以達(dá)到設(shè)計(jì)所需的金屬厚度。專利指出，軌道寬度的不同會(huì)導(dǎo)致電鍍厚度的相應(yīng)變化，但沒(méi)有提出任何補(bǔ)救措施。

圣戈班（Saint‐Gobain）公司在1939年至1942年間研究了一個(gè)完全不同的領(lǐng)域（Loiseleur, 1942年；Société Anonyme des Manufactures des Glaces et Produits Chimiques de Saint Gobain, 1939 年）。該公司正在開(kāi)發(fā)一種無(wú)需外部電源的金屬沉積方法。這種方法只適用于銅和銀等金屬，因?yàn)檫@些金屬相對(duì)于氫具有正的電極電位。為了獲得金屬薄膜，需要使用"含有待沉積金屬鹽的溶液"，并且"是這種鹽的堿性溶液，其中還含有亞鐵鹽和羥基酸"。這一描述涵蓋了示例中列出的基本化學(xué)品，可以說(shuō)是對(duì)目前所謂的無(wú)電解溶液的首次描述。

此時(shí)，電路板制造商正試圖利用被稱為"塑料"的新型廉價(jià)基板材料的發(fā)展。如果使用現(xiàn)有的方法，那么生產(chǎn)出來(lái)的電路在金屬和基材之間的附著力很差。Walker（1940年）將附著力問(wèn)題稱為 "解聚depolymerisatio"，并著手解決這一問(wèn)題。他認(rèn)為，要獲得良好的附著力，表面必須發(fā)生物理和化學(xué)變化。他使用了一種含有氯化亞錫（后來(lái)被稱為敏化劑）的溶液，使基底更容易受到后期使用的化學(xué)品的影響，從而提高了基底與金屬之間的粘合強(qiáng)度。這似乎是最早提到的使用敏化劑來(lái)提高附著力的方法。它為化學(xué)鍍和/或電鍍前基材預(yù)處理的進(jìn)一步發(fā)展鋪平了道路，如 McLarn（1947 年）和 Narcus（1948 年）的研究。

McLarn的專利（1947 年）講述了一種至今仍在使用的工藝：通過(guò)橡皮圖章或印刷板，使用電子導(dǎo)電油墨將電路圖像轉(zhuǎn)移到基板上。實(shí)際的油墨配方?jīng)]有給出。除了電路設(shè)計(jì)外，還需要添加連接線將所有軌道連接在一起，以及添加線路作為電鍍的接觸點(diǎn)。然后將面板電鍍到所需的厚度。拆卸時(shí)，對(duì)面板進(jìn)行清潔，必要時(shí)切斷和移除不需要的線路和連接。

正如McLarn所描述的新設(shè)計(jì)流程一樣， Narcus（1948年）也開(kāi)始提供一種替代方法，在電鍍前使用銀作為涂層。使用銀存在許多問(wèn)題，包括成本高、附著力低以及會(huì)形成氧化銀導(dǎo)致電沉積不均勻。為解決這一問(wèn)題，Narcus 開(kāi)發(fā)了一種改進(jìn)型活化劑和化學(xué)電鍍?nèi)芤骸?/p>

化學(xué)電鍍前的預(yù)處理包括兩種溶液：一種是活化溶液，另一種是種子溶液。示例中使用的活化溶液所需的化學(xué)品為氧化鈦、硫酸、十二烷基硫酸鈉和水。然后將面板沖洗干凈，并浸入由氯化鈀、鹽酸和水制成的種籽溶液中。無(wú)需進(jìn)一步?jīng)_洗，面板就被放入無(wú)電解溶液中。該溶液由兩種溶液混合而成。

示例中列出的化學(xué)品如下，括號(hào)內(nèi)為替代品。

溶液 A

?氟硼酸銅（任何銅鹽）；

?氟硼酸鎳（在電勢(shì)系列中位置高于氫的金屬的類似鹽）；

?α-三氧甲基（甲醛）；

?水。

溶液 B（攜帶溶液，有多種形式）

?氫氧化鈉；

?羅克鹽；

?碳酸鈉。

混合后，將面板浸入水中 30-40分鐘，5 分鐘后首次出現(xiàn)銅沉積。然后，在進(jìn)行電鍍之前對(duì)面板進(jìn)行充分沖洗。這里用了Walker（1940 年）和 Saint-Gobain 的專利作為參考，但對(duì)最初的想法和配方進(jìn)行了重大修改。這在意料之中，因?yàn)樽宰畛跎暾?qǐng)專利以來(lái)，已經(jīng)過(guò)去了大約 10 年時(shí)間。

6 PCB規(guī)?；a(chǎn)

正是在這一時(shí)期，Paul Eisler首次出現(xiàn)在PCB領(lǐng)域，他的主要貢獻(xiàn)是成功地實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到全面生產(chǎn)的過(guò)渡。這始于1941年，當(dāng)時(shí)一家名為 Technograph Printed Circuits Limited 的公司在倫敦成立，Eisler是公司董事之一。公司在英國(guó)取得成功后，注意力轉(zhuǎn)移到了美國(guó)，一家姊妹公司于1949 年成立。幾年后，情況變得更糟，Eisler對(duì)英國(guó)公司的發(fā)展方向越來(lái)越失望。然而，正是這家姊妹公司注定了Eisler的個(gè)人夢(mèng)想和對(duì)"他的"印刷電路板發(fā)明的雄心開(kāi)始螺旋式下降。

關(guān)于Eisler的各項(xiàng)專利，美國(guó)專利（Eisler，1948年）因其引用清單而特別引人關(guān)注。這項(xiàng)美國(guó)專利包含了Eisler早期英國(guó)專利中有關(guān)PCB的大部分細(xì)節(jié)。引用清單包括Baynes、Ducas和Seymour 的專利，這些專利在1963年結(jié)束的一場(chǎng)漫長(zhǎng)的審判中被用作證據(jù)。在這場(chǎng)審判中，美國(guó)Technographic Printed Circuits Inc公司，該公司起訴Bendix公司侵權(quán)。Bendix公司擁有更多的資源，他們利用前面提到的發(fā)明者的專利，試圖使Eisler提出的印刷電路概念無(wú)效。

法官做出了有利于Bendix公司的判決，宣布Eisler的多項(xiàng)專利無(wú)效（Eisler and Williams, 1989）。美國(guó)專利局花了4年時(shí)間才一審批準(zhǔn)了Eisler的申請(qǐng)，理由是其中多次提到"眾所周知的印刷技術(shù)方法"或其他類似短語(yǔ)。具有諷刺意味的是，Seymour也使用了類似的短語(yǔ)，但這些短語(yǔ)卻被作為不利于Eisler的證據(jù)。

Eisler認(rèn)為自己受到了制度的不公正待遇。他認(rèn)為自己的專利足以在法庭上進(jìn)行辯護(hù)。他和他的專利律師"幾乎知道所有現(xiàn)有技術(shù)的引文，并非常謹(jǐn)慎地使專利文件盡善盡美"（Eisler and Williams, 1989）。而這起法庭案件的結(jié)果似乎表明并非如此。

在同一時(shí)期，Ott（1950年）描述了以多種顏色出現(xiàn)的琺瑯，這種琺瑯在藝術(shù)界專門用作裝飾性蝕刻抗蝕劑，并保留在最終產(chǎn)品上。所使用的瓷釉主要由醇酸樹(shù)脂基和有機(jī)顏料組成。有機(jī)顏料似乎是顏色的來(lái)源。構(gòu)成琺瑯的成分與現(xiàn)在用于生產(chǎn)導(dǎo)電薄膜的一些成分相似，這些導(dǎo)電薄膜是用添加法生產(chǎn) PCB 的。除此以外，Ott偏愛(ài)的應(yīng)用方法是普通的印刷或篩選方法，這與現(xiàn)代人的偏好如出一轍。

7 摩托羅拉（Motorola）

1953年，摩托羅拉（Motorola）公司開(kāi)發(fā)了現(xiàn)代半加成法工藝的先驅(qū)（Coombs，1996 年），即placir（PLAted CIRcuitry）法。該工藝是最早的電鍍通孔 (PTH) 技術(shù)之一。它由摩托羅拉公司開(kāi)發(fā)，目的是降低收音機(jī)的成本。

摩托羅拉公司獲得的專利（Nieter, 1955）在工藝方面完全相同，不同之處在于后一項(xiàng)專利應(yīng)用于孔的電鍍，即PTH。這些專利旨在解決遮蔽材料不足以及用于除銀的化學(xué)物質(zhì)在軌道上造成缺陷的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)，使用光敏材料轉(zhuǎn)移抗蝕劑并不能完全有效地保護(hù)表面。

建議的解決方案是在面板上鉆孔，用氯化亞錫進(jìn)行感光，然后使用銀鹽和還原溶液的雙重噴霧來(lái)產(chǎn)生金屬銀。然后使用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在表面印上底片圖像，因?yàn)榕c其他印刷方法相比，絲網(wǎng)印刷技術(shù)可以一次印上較厚的抗蝕層。完成后，面板開(kāi)始電鍍，以獲得所需的銅層厚度。沖洗干凈后，去除抗蝕層，然后鍍銀。

也許很容易看出這項(xiàng)專利與早期專利的相似之處。事實(shí)上，在這兩項(xiàng)專利的引用清單中，有九項(xiàng)是之前描述過(guò)的專利。不過(guò)，這意味著盡管最近無(wú)電解溶液有所改進(jìn)，但顯然仍不足以在主流生產(chǎn)中使用，銀和蝕刻的使用仍是當(dāng)時(shí)的主流工藝。

8 焦點(diǎn)開(kāi)始轉(zhuǎn)移：銅取代了銀？

隨著銀變得越來(lái)越昂貴，對(duì)更好的附著力的要求也越來(lái)越高，研究工作開(kāi)始更多地側(cè)重于改進(jìn)無(wú)電解溶液和前處理階段，在許多情況下用銅取代了銀。Shipley家族在美國(guó)馬薩諸塞州牛頓市成立了一家公司，該公司注定會(huì)對(duì)印刷電路板的制造產(chǎn)生重大影響。

公司最初的業(yè)務(wù)重點(diǎn)是為該行業(yè)設(shè)計(jì)和制造設(shè)備。一段時(shí)間后，他們意識(shí)到市場(chǎng)對(duì)特殊用途化學(xué)品的需求更大，尤其是用于 PTH 工藝的化學(xué)品。眾所周知，當(dāng)時(shí)使用的敏化浴本質(zhì)上是不穩(wěn)定和不可預(yù)測(cè)的（Shipley，1961年）。經(jīng)過(guò)深入研究，Shipley公司于1958年發(fā)現(xiàn)了一種單步催化劑，這種催化劑可以在被稱為覆銅板的新型基材上生產(chǎn)出良好的電鍍通孔。在這項(xiàng)發(fā)明問(wèn)世之前，人們?cè)鴩L試在新系列基材上使用舊催化劑步驟，結(jié)果導(dǎo)致銅箔與無(wú)電解銅之間的附著力很差（Coombs，1996 年）。

在相關(guān)專利（Shipley，1961年）中，用于說(shuō)明的催化劑包括氯化鈀、水、濃鹽酸和氯化亞錫。這種化學(xué)品組合至今仍在使用。這種新型催化劑還不足以說(shuō)服制造商使用無(wú)電解銅代替銀。催化劑的穩(wěn)定性和有效性可能有所提高，但化學(xué)溶液本身的穩(wěn)定性仍然是個(gè)問(wèn)題。

9 完善化學(xué)電鍍工藝

20世紀(jì)50年代中后期，許多人都在努力開(kāi)發(fā)一種與改良催化劑配合使用的無(wú)電解溶液。據(jù)報(bào)道，Atkinson是這場(chǎng)競(jìng)賽的贏家（Coombs，1996 年）。申請(qǐng)日期和發(fā)表日期之間相隔8年似乎可以證明這一點(diǎn)，因?yàn)樾枰@么長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)整理所有不同的申請(qǐng)，才能找到真正符合要求的發(fā)明。(Atkinson, 1964)

螯合劑的使用、鍍液 pH 值的改變以及潤(rùn)濕劑的添加使鍍液能夠保持穩(wěn)定約 8 小時(shí)。螯合劑通過(guò)包裹金屬離子將銅保持在溶液中，但在適當(dāng)?shù)臈l件下，螯合劑會(huì)釋放銅，使沉積發(fā)生。這里提到兩種螯合劑，但目前主要使用的是乙二胺四乙酸（EDTA）。

氫氧化鈉提供所需的 pH 值，磷酸三鈉起緩沖作用。甲醛仍然是以前配方中的還原劑。潤(rùn)濕劑不易識(shí)別，但它能使銅均勻地沉積在面板表面。該專利中使用的預(yù)處理階段已被Shipley的一步法催化劑取代，該催化劑是在該專利等待批準(zhǔn)期間開(kāi)發(fā)的。

在無(wú)電解溶液完善 8 年后，Zeblisky（1972 年）改進(jìn)了Shipley催化劑。在工業(yè)中使用Shipley催化劑時(shí)，發(fā)現(xiàn)浸沒(méi)時(shí)間必須比以前預(yù)計(jì)的要長(zhǎng)，才能使銅得到良好的覆蓋。此外，還存在反應(yīng)活性在較短時(shí)間內(nèi)下降的問(wèn)題。

這些改進(jìn)還涉及在特定比例范圍內(nèi)使用兩種金屬和一種陰離子的組合。首選金屬是鈀和錫，氯離子作為陰離子成分。這些成分溶解在酸性溶液中。選擇的酸最好與所用金屬鹽的陰離子相同。

最初的工藝在孔中的附著力很好，但其他地方的附著力很差。在本發(fā)明之前，除非在電鍍前去除無(wú)電解銅，否則使用"玻璃紙膠帶"會(huì)使電鍍銅與金屬箔分離。不同程度的附著力是由基底材料造成的?？椎幕氖菍訅喊?，而電路板的其他部分則是銅箔。對(duì)催化劑/敏化劑的改進(jìn)提高了銅箔與化學(xué)銅之間的附著力，因此無(wú)需去除化學(xué)銅。

通過(guò)1972年的這一發(fā)展，催化劑、無(wú)電解銅和電鍍銅與今天使用的溶液有了更多的相似之處。近年來(lái)的重點(diǎn)是對(duì)這些基本配方進(jìn)行修改，以滿足最終產(chǎn)品的規(guī)格要求。

10 PCB的現(xiàn)代歷史

利用這種化學(xué)成分，布魯內(nèi)爾大學(xué)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)工程系清潔電子研究小組的David Harrison, Blue Ramsey和Peter Evans開(kāi)始研究使用添加劑方法和平版印刷制造印刷電路板的可能性（(Harrison et al，1997 年）。從那時(shí)起，已經(jīng)發(fā)明了三代平版印刷油墨。第一代是導(dǎo)電油墨，第二代是 "seeding"油墨，第三代油墨是第二代 "seeding"油墨的廉價(jià)替代品。前兩種油墨中的活性材料是銀，第三種是氧化銅。

導(dǎo)電油墨經(jīng)平版印刷后即可使用。事實(shí)證明，這種油墨適用于射頻識(shí)別設(shè)備等低檔產(chǎn)品，反映了影響工藝選擇的因素從質(zhì)量、堅(jiān)固性和可靠性向成本、靈活性和效率的轉(zhuǎn)變（Allardyce，1996 年）。

接下來(lái)的兩代產(chǎn)品需要通過(guò)類似于傳統(tǒng)印刷電路板制造中使用的化學(xué)品進(jìn)行處理，以獲得所需的銅沉積。這兩種油墨的發(fā)明基礎(chǔ)是油墨與后續(xù)預(yù)處理階段的結(jié)合。這種方法縮短了預(yù)處理時(shí)間。從光阻階段到平版印刷階段的轉(zhuǎn)換大大縮短了這一時(shí)間，使添加法比以前的應(yīng)用范圍更廣。

印刷電路板添加法（additive methods）的開(kāi)發(fā)，迄今為止，在商業(yè)規(guī)模上的應(yīng)用進(jìn)展緩慢。

直到最近，市場(chǎng)條件仍不利于印刷電路板行業(yè)采用任何新的、可能具有顛覆性的技術(shù)，從而阻礙了添加劑工藝的采用。由于經(jīng)濟(jì)衰退，美國(guó)和歐洲的大量產(chǎn)能被淘汰或轉(zhuǎn)移到中國(guó)，PCB行業(yè)目前剛剛開(kāi)始緩慢復(fù)蘇。再加上健康、安全和環(huán)境方面的法規(guī)和立法不斷增加，可以看出，采用添加式加工工藝的條件開(kāi)始變得有利起來(lái)。直接金屬化出現(xiàn)在印刷電路板近代史的不同時(shí)期。

20 世紀(jì)90 年代，人們對(duì)所謂的直接金屬化工藝產(chǎn)生了濃厚的興趣，并將其作為無(wú)電解銅的替代工藝。這些工藝通常被譽(yù)為"新的無(wú)電解"工藝，業(yè)內(nèi)人士都爭(zhēng)相轉(zhuǎn)用這些工藝。不過(guò)，也可以說(shuō)，現(xiàn)在人們對(duì)這些工藝的興趣已經(jīng)減弱，而對(duì)先進(jìn)的無(wú)電解銅工藝的使用也在不斷更新。

在無(wú)電解解決方案停止發(fā)展以解決出現(xiàn)的問(wèn)題/顧慮之前，直接金屬化工藝可能仍將處于次要地位。也許，人們對(duì)使用甲醛的健康風(fēng)險(xiǎn)的持續(xù)關(guān)注，以及難以找到合適的替代還原劑，可能會(huì)再次為直接金屬化鋪平道路。只有時(shí)間才能證明，無(wú)電解法是否能再次"出其不意"，保住自己的未來(lái)。

11 寫在后面的話

現(xiàn)在，PCB的發(fā)展和演變的過(guò)程基本清晰，也能推測(cè)未來(lái)的發(fā)展方向，事實(shí)證明，PCB并不是一個(gè)人發(fā)明的，而是由一群人共同完成的。其中有些人的想法走在了時(shí)代的前列。例如，McLarn描述了一種與Brunel新工藝步驟極為相似的工藝，Hanson提出了生產(chǎn)雙面通孔、多層和高密度電路的想法，以及Seymour的三維電路。盡管事實(shí)證明Eisler并沒(méi)有像他自己認(rèn)為的那樣發(fā)明印刷電路板，但我們不能忽視他的貢獻(xiàn)。他成功地實(shí)現(xiàn)了從小規(guī)模生產(chǎn)到大規(guī)模生產(chǎn)的艱難轉(zhuǎn)變，使印刷電路板引起了全世界的關(guān)注。如果沒(méi)有Eisler，在他之前的無(wú)數(shù)發(fā)明家的成果將永遠(yuǎn)不會(huì)得到認(rèn)可。

歸根結(jié)底，PCB的成功，甚至是持續(xù)的成功，都要?dú)w功于來(lái)自各個(gè)領(lǐng)域的不同人士的貢獻(xiàn)。再加上采用新技術(shù)的有利市場(chǎng)條件，也許是時(shí)候?qū)τ∷㈦娐钒宓闹圃旆椒ㄟM(jìn)行重大變革了。

審核編輯：湯梓紅