环保PCB蚀刻:更新PCB制造工艺

“加倍，加倍的辛劳和烦恼

火在燃烧，锅在冒泡。”

如果我们不了解更多，我们可能会得出结论，前面的台词来自某种莎士比亚式的戏剧或其他东西。然而，有毒的内脏，蝾螈的眼睛，青蛙的脚趾，蜥蜴的尾巴旋转进坩埚，实际上是老式PCB蚀刻剂的成分。

哦，开个玩笑。

但是，当我们了解到环保多氯联苯的新浪潮——而不是浪潮焊料——时，我们可能想要压制住我们的喘息，哪怕只是一分钟。

女巫的酿造:PCB制造和蚀刻剂

无论何时，PCB制造工艺使用氯化铁、氯化铜、氨水蚀刻剂、硫酸+过氧化氢、硫酸铬酸、氯化铜、碱性蚀刻、铜氨络合物离子等溶剂作为蚀刻液。

我们可以删减列表，包括两种最常用的蚀刻剂:氨蚀刻剂和氯化铜。在蚀刻能力方面，使用这些化学物质作为生产pcb的减法方法的一部分工作得很好。在此之前，许多制造商使用氯化铁作为蚀刻液。

那么，为什么要创建这个列表，为什么要关心这个列表呢?毕竟蚀刻剂有用，我们也有工作。

PCB生产过程中的废物流包括废蚀刻剂和废漂洗水，其中包括氨、铬、铜、铁和酸。构成废物流的大部分物质由悬浮物、金属、氟、磷、氰化物和螯合剂组成。制造商使用不同的处理阶段来回收和再利用水。这些过程包括添加与可溶性污染物发生反应的其他化学物质、过滤去除污泥、反渗透、离子交换、膜过滤以及不同类型的漂洗技术。一些污泥进入了垃圾填埋场。

既然我们已经在野外走了一圈，让我们考虑一下它对经济和环境的影响。两者都相当可观。制造商投入大量资源，以遵守联邦和州管理液体废物的法规。毕竟，没有人会喜欢我们的早茶中额外添加的废蚀刻剂的味道，或者蚀刻剂与沐浴皂混合的感觉。

表一比较了三种常见蚀刻材料的影响。

除了蚀刻剂外，许多制造商在蚀刻剂中添加化学添加剂，以达到更好的蚀刻特性。例如，在氯化铜中加入氯化铵、单甲醇胺、乙醇、乙腈、丙酮或二甲基甲酰胺可以产生更好的蚀刻速率，并增加溶解铜的数量。

氯化铜可能是一种解决办法

如果你或你的孩子玩过蜥蜴，你可能会看到它们再生尾巴的有趣能力，以便以后在特殊的蚀刻混合剂中使用。虽然可能不那么有趣，但PCB制造商可以用化学方法再生废弃的氯化铜。再生允许化学物质的回收和使用氯化铜。然而，化学再生需要加入至少一种化学物质。可用于氯化铜再生的化学物质包括氯气、过氧化氢和盐酸、氯酸钠和盐酸。

氯化铜的完全再生消除了蚀刻材料的污染。然而，由于化学添加剂的引入可能带来其他挑战，它可能不是一个完全的环境解决方案。例如，使用氯气作为添加剂需要专门的技术和一个储罐来防止它释放到环境中。

制造商经常使用缓冲氯酸钠溶液作为氯气的替代品。氯酸钠比氯气更容易处理，也消除了氯气储存的需要。

清洁生产工艺技术使用电解分裂电池，同时再生蚀刻溶液和回收不需要的铜。为了防止有毒废物排放到环境中，该过程使用了一种膜，允许氢离子和氯离子通过，同时阻止任何铜离子。该工艺可回收纯铜供以后使用，并消除了处理铜废水的成本。

但是，可能还有其他的答案

减法PCB制造过程包括十几个阶段，从设计导电模式，用溶剂型载体在板材上浇铸漆，消除挥发性有机成分(VOC)，应用抗蚀剂蚀刻PCB和去除铜。相比之下，添加工艺是将材料逐层连接，从3D模型数据中生成对象。在PCB设计和制造中，增材制造将电路痕迹和集成电路堆叠在基板或任何不规则表面上。

增材PCB制造集成了机械和电气CAD设计，不需要掩模、加工或任何中间工具。有了这个数字过程，PCB设计从软件转移到电路板处理。任何图像补偿都可以在这个过程中发生。

增材制造的改进将继续提高效率，减少浪费

使用数字喷墨和激光喷墨打印的添加工艺减少了材料浪费，节约了成本，节约了能源和水，并降低了存储要求。此外，数字过程不接触PCB，作为一种理想的方法与薄基板工作。

喷墨打印通过使用压电头在印刷电路板上沉积一层薄薄的高粘性银纳米颗粒墨水。墨水只会流到该去的地方。油墨的黏度使它能在印刷后保持所需的形状。在墨水变硬后，高速钻头会钻出通孔。额外的墨水填充在通孔内，以连接顶层和底层。将油墨烧结后可获得必要的导电性。然后，另一个工艺用焊锡膏将表面贴装器件组件贴在PCB上。

除了喷墨印刷，增材PCB制造工艺也涉及激光印刷。激光工艺通过加热将导电元件熔合到基板上。激光打印还添加组件标签、电介质层和额外的保护涂层。Laserjet PCB印刷作为有限运行的解决方案，用于安全关键应用的高价值PCB。

无论你使用的是哪种化学物质，在整个设计和制造过程中，密切关注材料对环境关系的影响，有助于更持久的贡献。无论你是在为卫星制造微型集成电路，还是大规模变压器阵列，或为高效做出贡献塑料托盘的制造，确保你的设计能适当地解决这个问题。

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