一、 引言
在當(dāng)前的印制電路制造技術(shù)中，無(wú)論是采用干膜光致抗蝕劑（簡(jiǎn)稱干膜）或液態(tài)光致抗蝕劑（科稱濕膜）工藝，都離不開照相底片；現(xiàn)行的傳統(tǒng)的印制電路照相制版及光成象工藝對(duì)印制電路板（簡(jiǎn)稱PCB）的質(zhì)量有何影響，如何克服現(xiàn)行工藝中的諸多弊端是本文講座的主題。
二、 傳統(tǒng)的PCB制造工藝弊端
從八十年代始，PCB制造技術(shù)中實(shí)現(xiàn)了以光繪機(jī)或激光光繪機(jī)替代傳統(tǒng)的繪（貼）圖/照相工藝，這一革命性變革簡(jiǎn)化了繁瑣的PCB黑白原稿制作技術(shù)，提高了PCB制作質(zhì)量，縮短了制造周期，因而深受PCB業(yè)界的廣泛歡迎。但是，在計(jì)算機(jī)/光繪機(jī)對(duì)照相制版軟片進(jìn)行光掃描之后，仍然需要銀鹽基的照相制版軟片（SO或CR制版軟片）；從照相制版軟片到光成象（精密曝光機(jī)曝光）這一工藝過(guò)程中仍然存在著對(duì)PCB制造精度時(shí)的破壞性因素，它們是：
（一） 銀鹽基照相制版軟片
1、 以硝化纖維、醋酸纖維為片基的照相制版軟片其尺寸穩(wěn)定性非常差，即使是采用滌綸片基的SO軟片，如果不對(duì)環(huán)境溫度和濕度加以控制，也不可能獲得高質(zhì)量的照相底版；
2、 由計(jì)算機(jī)/激光光繪機(jī)光掃描后的照相制版軟片的暗室處理（顯影、定影、沖洗等）工藝除有損人體健康之外，同時(shí)工藝十分繁瑣，若操作失當(dāng)，照相底片會(huì)產(chǎn)生灰霧、變黃或粘上指紋等；
3、 銀鹽基照相制版軟片的乳劑層的主要成分是溴化銀、氯化銀、碘化銀（見圖一），它們?cè)诠獾淖饔孟逻€原出銀核中心。如果在PCB制造技術(shù)中不使用銀鹽基照相制版軟片，則可節(jié)省大量的貴金屬——銀。
圖一 照相底片的結(jié)構(gòu)示意圖
4、 銀鹽基照相底片抗劃痕、抗折皺能力低；
5、 顯影、定影有沖洗時(shí)大量耗費(fèi)水資源，同時(shí)還會(huì)造成環(huán)境的污染；
……
（二） 精密曝光機(jī)與光成象
抽真空以使照相底片與預(yù)涂覆了感光抗蝕材料的PCB基材（覆銅箔層）緊密貼附是精密曝光機(jī)最重要的技術(shù)要求之一，它的目的是為了獲得高質(zhì)量的抗蝕圖形。但是，仔細(xì)分析這種曝光工藝，仍然可以發(fā)現(xiàn)它存在著不可抗拒的產(chǎn)生質(zhì)量缺陷的因素，因?yàn)樵摴に噺钠毓夤庠矗ㄗ贤夤庾V燈管）到PCB感光抗蝕材料層的照射路徑中心須要通過(guò)兩層我們并不希望有的“隔離層”，其一為抽真空夾具中的聚酯薄膜和玻璃板；其二為照相底片的滌綸片基，如果是以干膜作為感光抗蝕材料，曝光時(shí)還多了一層“隔離層”——干膜的聚酯覆蓋膜。應(yīng)該說(shuō)這樣一種工作形態(tài)并非完全理想的，而理想的工作狀態(tài)是以曝光光源與感光抗蝕材料直接接觸。（如果曝光光源含有比較多的非準(zhǔn)直光，或者說(shuō)不是平行光，也就是光線不是垂直入射到感光抗蝕材料表面上，那么光線就會(huì)從照相底版黑色區(qū)域下面產(chǎn)生側(cè)射，結(jié)果使圖象失真）。在PCB曝光工藝過(guò)程中產(chǎn)生的光的折射、衍射問(wèn)題無(wú)疑是影響PCB成象質(zhì)量的一個(gè)頑固的頗為令為撓頭的問(wèn)題。如果在PCB制造技術(shù)中執(zhí)意堅(jiān)守照相底版/真空抽氣曝光工藝，其影響曝光成象質(zhì)量的弊端則是無(wú)可克服的。在制造分辨率（或稱精細(xì)導(dǎo)線線徑）為0.075(0.050mm的PCB的工藝過(guò)程中，我們是否可以徹底摒棄照相底版和精密曝光機(jī)而創(chuàng)新出完全有別于傳統(tǒng)PCB制造技術(shù)的新的PCB制造技術(shù)呢？回答將是肯定的。
三、 PCB新工藝討論
1、 圖二為PCB工藝流程圖（以圖形電鍍/蝕刻法工藝為例。流程圖A為傳統(tǒng)工藝，流程圖B為新工藝）。
從A、B兩工藝流程圖的比較中我們可明顯發(fā)現(xiàn)：
（1） 新工藝中（流程圖B）已經(jīng)取消了照相底版制作工藝；
（2） 在傳統(tǒng)制作工藝中（流程圖A）的光敏干膜圖象轉(zhuǎn)移是需要精密曝光機(jī)（抽真空使照相底版與干膜貼緊），而B工藝中已經(jīng)取消了精密曝光機(jī)（圖示中稱自由曝光），圖象是直接噴繪在已預(yù)涂覆濕膜（絲網(wǎng)印刷工藝）或已貼干膜的覆銅箔板上。
CAD 布線貼圖 黑白圖 照相底版
雙面覆銅箔板 下料 數(shù)控鉆孔 孔金屬化 全板預(yù)鍍銅 光敏干膜圖象轉(zhuǎn)移 圖形電鍍銅 圖形電鍍鉛錫合金 去膜 蝕刻 插頭電鍍 外形加工 熱熔 檢驗(yàn) 印制阻焊層 印制標(biāo)記符號(hào) 成品
CAD/CAM 噴繪圖形
雙面覆銅箔板 下料 數(shù)控鉆孔 孔金屬化 全板預(yù)鍍銅 網(wǎng)印或貼膜 自由曝光 以下同A流程
流程圖A（傳統(tǒng)工藝） 流程圖B（新工藝）
圖二 PCB工藝流程圖
2、 PCB新工藝討論
（1） 電子工程CAD
目前，PCB業(yè)界已廣泛使用CAD/激光光繪系統(tǒng)即在計(jì)算機(jī)上利用商品化的電子CAD/CAM軟件來(lái)輔助設(shè)計(jì)、輔助生產(chǎn)PCB。由原始的手工貼圖到計(jì)算機(jī)繪圖，又由計(jì)算機(jī)自動(dòng)布線到帶有智能性的模擬仿真自動(dòng)布線。從傳統(tǒng)的PCB的CAD設(shè)計(jì)流程圖（見圖三）的“生產(chǎn)數(shù)據(jù)的生成”中我們可以看到“光繪圖”一項(xiàng)，所謂“光繪圖”是光繪機(jī)向高精度和高速度發(fā)展，采用激光繪圖系統(tǒng)作業(yè)，以色列Orbotech公司的光繪系統(tǒng)是其代表，過(guò)去需十多個(gè)小時(shí)繪成的照相底片，現(xiàn)在只要十分鐘左右即可完成，而且精度可高達(dá)0.003mm。在新的電子工程CAD中，光繪機(jī)或者激光光繪機(jī)已被噴繪系統(tǒng)所取代。
（2） 噴繪系統(tǒng)
噴繪系統(tǒng)是指電子工程CAD驅(qū)動(dòng)一個(gè)噴繪裝置（該裝置上有一個(gè)非常精密的壓電噴頭）向已預(yù)涂了感光抗蝕材料的覆銅箔板上噴繪我們所需要的印制圖形（一種特殊的涂料），它的分辨率可高達(dá)1000(2000DPI或以上，所噴繪的圖形質(zhì)量精度，圖形邊緣陡直、挺括。
修改原理圖 原理圖的建立（schematic） 進(jìn)行模擬仿真 連線網(wǎng)絡(luò)表生成 自動(dòng)布局 自動(dòng)布線 生產(chǎn)數(shù)據(jù)的生成 筆繪圖 外形切割 光繪圖 鉆孔 光板測(cè)試 自動(dòng)貼裝
邏輯元件庫(kù)（建立元件及元件特性描述） 產(chǎn)生文檔文件 手動(dòng)輔助布局 手動(dòng)輔助布線
圖三 印制板CAD設(shè)計(jì)流程圖
（3） 計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)論證
本文所論及的電子工程CAD/噴繪系統(tǒng)實(shí)際上是計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)或者稱之為PCB直接制版技術(shù)，這一技術(shù)盡管在過(guò)去的某些PCB之獻(xiàn)中偶有提及，在國(guó)內(nèi)真正投入實(shí)用的卻少見報(bào)道。也許該系統(tǒng)過(guò)高的售價(jià)（每套系統(tǒng)售價(jià)人民幣200萬(wàn)元左右）影響了它的推廣應(yīng)用。目前，對(duì)這套系統(tǒng)至少有如下幾點(diǎn)是值得PCB業(yè)界加以討論的：
A、 實(shí)用性
該系統(tǒng)的工藝適用性和優(yōu)良的作業(yè)性能無(wú)疑是PCB業(yè)界所歡迎的，其電子化（自動(dòng)化）的操作十分簡(jiǎn)單，并且可以有效地克服現(xiàn)行PCB工藝中的諸多固疾。我們?cè)谶@里所要討論的“實(shí)用性”實(shí)際上是要強(qiáng)調(diào)通過(guò)討論來(lái)宣傳計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)及其優(yōu)越性，讓PCB業(yè)界有更多的人認(rèn)識(shí)它、了解它。
B、 經(jīng)濟(jì)性
以計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)生產(chǎn)PCB，其制造成本顯然較傳統(tǒng)PCB生產(chǎn)工藝低廉，問(wèn)題是初期設(shè)備投資過(guò)于昂貴。但是，依筆者愚見，這一高價(jià)位的設(shè)備大幅度的降價(jià)將是必然的，這一點(diǎn)我們可以從計(jì)算機(jī)及其相關(guān)的信息技術(shù)產(chǎn)品近幾年來(lái)價(jià)格一降再降的大趨勢(shì)中就能夠明白，例如八十年代后期，我所購(gòu)買了一套CAD/激光光繪系統(tǒng)總共花費(fèi)了30多萬(wàn)美元，而如今若再去購(gòu)買一套類似的系統(tǒng)，特別是性能相當(dāng)不錯(cuò)的國(guó)產(chǎn)激光光繪系統(tǒng)（繪圖幅面650×508mm，分辨率2540DPI，整幅掃描時(shí)間14′00″，定位精度0.0008(0.001inch，最小線寬線距0.002inch）其價(jià)位僅人民幣10(20萬(wàn)元；再例如1993年購(gòu)買一臺(tái)386型號(hào)的計(jì)算機(jī)，市場(chǎng)售價(jià)需人民幣2萬(wàn)元以上，如今購(gòu)買一臺(tái)586型以上的計(jì)算機(jī)，其價(jià)位僅人民幣6000元甚至更低；從計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)的硬件（噴繪）設(shè)備來(lái)分析，該設(shè)備與信息產(chǎn)品中的噴墨打印機(jī)在核心技術(shù)上有多少差別？目前噴墨打印機(jī)的價(jià)位僅人民幣2000元左右，所以，PCB計(jì)算機(jī)直接制版設(shè)備的大幅度降價(jià)的趨勢(shì)是無(wú)可逆轉(zhuǎn)的，問(wèn)題只是時(shí)間的早晚而已。高科技的產(chǎn)品如果其價(jià)位永遠(yuǎn)是高高在上少有人問(wèn)津，其引發(fā)出的“痛苦”恐怕主要還在高科技產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者和制造者。市場(chǎng)的規(guī)律昭示了類似于PCB計(jì)算機(jī)直接制版技術(shù)的高科技產(chǎn)品一定會(huì)從高價(jià)位向其自身的價(jià)值回歸。
（4） 噴繪系統(tǒng)工作狀況
A、 在絲網(wǎng)印刷業(yè)界，已有瑞士Luschev等多個(gè)國(guó)家和多家公司的為絲網(wǎng)網(wǎng)版制版的計(jì)算機(jī)直接制版系統(tǒng)投入實(shí)際使用，從噴繪系統(tǒng)的精密壓電噴頭中所噴出的有的是熱臘，有的是特制的涂料（油墨）。就PCB制造技術(shù)而言，我們只是要求噴繪出的涂料能有效地覆蓋上要求遮蔽的感光抗蝕材料上即可，故，從生產(chǎn)成本計(jì)，我們并不希望PCB計(jì)算機(jī)直接制版系統(tǒng)選擇昂貴的噴繪涂料。
B、 因?yàn)橥苛现苯痈采w在感光抗蝕材料上，所以，其曝光時(shí)無(wú)須使用抽真空夾具，只要選擇適宜的曝光光源即可，PCB工作者也不用擔(dān)心這種曝光過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生側(cè)射、衍射等弊端。
四、 結(jié)束語(yǔ)
PCB無(wú)照相底版制版技術(shù)僅僅是當(dāng)前印制電路制造技術(shù)創(chuàng)新的一個(gè)組成部分。目前，這項(xiàng)創(chuàng)新又發(fā)生了新的變化即在PCB的CAD/CAM部分將噴繪系統(tǒng)也淘汰掉，計(jì)算機(jī)將直接驅(qū)動(dòng)一種特殊的集束光（激光）直接對(duì)已預(yù)涂覆了特種感光抗蝕材料的覆銅箔板進(jìn)行掃描（以下簡(jiǎn)稱CAD/激光掃描）。回想幾十年前我們的剛剛邁入PCB制造業(yè)時(shí)，手工設(shè)計(jì)→繪（貼）圖（黑白原稿）→照相……落后的工藝周而復(fù)始在我們的腦海里刻下了深深的印記；如今的PCB業(yè)界不僅徹底淘汰了傳統(tǒng)的照相制版工藝而且又從計(jì)算機(jī)/激光光繪技術(shù)邁進(jìn)到CAD/噴繪技術(shù)進(jìn)而又向CAD/激光掃描制造技術(shù)進(jìn)軍，PCB業(yè)界的變化（特別是近幾年）是多么巨大！這一切都應(yīng)歸功于PCB人的強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新欲望！即將到來(lái)的二十一世紀(jì)是知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，而創(chuàng)新是知識(shí)經(jīng)濟(jì)的靈魂！在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，PCB業(yè)界更需要?jiǎng)?chuàng)新，那是因?yàn)樵谥R(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代由于知識(shí)的對(duì)抗更加劇了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，各行各業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新的速度會(huì)更加加快，在這樣的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)下，PCB業(yè)界如果不能順應(yīng)歷史的潮流，放松了自身的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新速度，PCB制造技術(shù)就不可能與飛速發(fā)展的時(shí)代同步，那就極有可能被飛駛的時(shí)代列車拋出車外。不斷追求極積進(jìn)取的PCB人在前進(jìn)的征途中心中要時(shí)時(shí)刻刻牢記——不斷創(chuàng)新！