pcb印制板电路板线路板之化学分子式及电镀药水浓度分析
第一章 溶液浓度计算方法
在印刷电路板的制造工艺中，各种溶液占有很大比重，对印刷电路板最终的产品质量起着关键作用。无论是外购还是自行配制，都必须进行科学的计算。正确的计算可以保证各种溶液的成分在工艺范围内，对保证产品质量起着重要作用。针对印刷电路板生产的特点，提供了六种计算方法供同行选择。
1.体积比浓度计算：
定义：溶质（或浓溶液）的体积与溶剂的体积之比。
例如：1：5硫酸溶液是由一体积浓硫酸与五体积水配制而成。
2. 计算每升浓度（克）:
定义：一升溶液中所含溶质的克数。
例如：100克硫酸铜溶于10升水溶液，一升溶液的浓度是多少？
100/10=10克/升
3. 重量百分比浓度的计算
定义：以溶质的重量占溶液总重量的百分比来表示。
4. 摩尔浓度的计算
定义：一升溶液中溶质的摩尔数。符号：M、n代表溶质的摩尔数，V代表溶液的体积。
例如：1升中含1克溶质分子的溶液，其克分子浓度为1M；含1/10克分子的溶液，其浓度为0.1M，等等。
5. 当量浓度的计算
定义：一升溶液中所含溶质的克当量数。符号：N（克当量/升）。
当量的含义：价数：反映元素当量内部的联系，失去电子的多少或相互结合得到的共同电子对的多少，这完全是自然规律，它们构成了价数、原子量、元素当量等相位关系。
元素 = 原子量 / 价数
例子：
钠当量=23/1=23；铁当量=55.9/3=18.6
酸、碱、盐的当量计算方法：
酸当量=酸的分子量/酸分子中被金属取代的氢原子数
B碱当量=碱的分子量/碱分子中所含羟基数
C 盐当量=盐分子量/盐分子中金属原子数/金属价数
6. 比重的计算
定义：物体单位体积的总重量（单位：g/cm3）。
测定方法：比重计。
例子：
A、计算比重1.42、含量69%的浓硝酸溶液100毫升所含硝酸克数？
解答：根据比重可知，1ml浓硝酸重1.42克，其中69%是硝酸的重量，所以1ml浓硝酸重1.42克。
硝酸的重量=1.42×（60/100）=0.98（g）
B.假设需要配制50升25g/L的硫酸溶液，应取比重1.84、含量98%的硫酸多少体积？
解：设所要配制的50升溶液中硫酸的重量为W，则W=25克/升50=1250克。由比重及百分浓度可知，1毫升浓硫酸中硫酸的重量为：1.84×（98/100）=18（克）；所要量取的浓硫酸的体积为1250/18=69.4（毫升）
波美度与比重换算方法：
A.波美度=144.3-（144.3/比重）；B=144.3/（144.3-波美度）
第二章 电镀常用计算方法
在电镀过程中，涉及到很多参数，如电镀层厚度、电镀时间、电流密度、电流效率等。当然电镀面积的计算也很重要。为保证印制电路板表面及孔内镀层的均匀性和一致性，必须对全部镀层面积进行较准确的计算。目前使用的面积积分器（计算膜层的镀层面积）和计算机计算软件的发展，使得印制电路板表面面积和孔内面积的计算更加准确。但有时必须采用手工计算的方法，可采用下列公式。
涂层厚度计算公式：（厚度代号：d，单位：微米）d=（C×Dk×t×ηk）/60r
电镀时间计算公式：（时间代号：t，单位：分钟）t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk)
阴极电流密度计算公式：（代号：，单位：安培/dm2）ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk)
阴极电流效率计算公式：Dk=(60×r×d)/(C×t×Dk)
第三章 镀铜质量控制方法
化学镀铜（）俗称镀铜。印刷电路板的孔金属化技术是印刷电路板制造中的关键技术之一。严格控制孔金属化质量是保证最终产品质量的前提，而控制镀铜层质量则是关键。日常检测控制方法如下：
1、化学铜沉积速度的测定：
使用化学镀铜溶液时，对铜的沉积速度有一定的技术要求，速度太慢，可能造成孔壁出现孔洞或针孔；铜的沉积速度太快，镀层就会粗糙。因此，科学测定铜的沉积速度是控制铜沉积质量的手段之一。以先灵提供的化学薄铜镀层为例，简单介绍一下铜的沉积速度测定方法：
（1）材料：铜蚀刻环氧基板，尺寸为100×100（mm）。
(2)测定步骤：
A、将样品在120-140℃条件下烘烤1小时，然后用分析天平称量W1（g）；
B、在350～370g/L铬酸酐与208～228ml/L硫酸混合溶液（温度65℃）中腐蚀10分钟，然后用水冲洗；
C、在除铬废液中（温度30-40℃）处理3-5分钟，清洗干净；
d.按工艺情况进行预浸、活化、还原液处理；
E、将铜放进铜溶液（温度25℃）中半小时，然后清洗干净；
F.将试件在120-140℃温度下烘烤1小时至恒重，称量W2(g)。
（3）铜沉积速度计算：
速率=(W2-W1)104/8.93×10×10×0.5×2(μm)
（4）比较判断：
将测量结果与工艺信息提供的数据进行比较、判断。
2、蚀刻液的蚀刻速率测定方法
通孔电镀前要对铜箔进行微蚀刻，使其在微观上变得粗糙，以增加与铜层的结合强度。为保证蚀刻液的稳定性和蚀刻铜箔的均匀性，需要对蚀刻速率进行测定，确保其在工艺规定的范围内。
（1）材料：0.3mm覆铜板，除油、拉丝，裁切成100×100（mm）；
（2）判定程序：
A、将试样在30℃的双氧水（80-100g/L）和硫酸（160-210g/L）中腐蚀2分钟，然后用去离子水清洗；
B、120-140℃烘烤1小时，恒重后称量W2(g)，腐蚀前，在相同条件下称量W1(g)。
（3）蚀刻速率计算
速率=（W1-W2）104/2×8.933T（μm/分钟）
其中：s-样品面积（cm2） T-蚀刻时间（min）
（4）判断：1-2μm/min为合适的腐蚀速度。（1.5-5分钟可腐蚀270-540mg铜）。
3.玻璃布测试方法
在孔金属化过程中，活化、沉铜是化学镀的关键步骤。虽然离子钯和还原溶液的定性定量分析可以反映活化、还原性能，但可靠性不如玻璃布测试。在玻璃布上沉铜的条件最苛刻，最能体现活化、还原和沉铜溶液的性能。下面简单介绍一下：
（1）材料：将玻璃布在10%氢氧化钠溶液中退浆，剪成50×50（mm）大小，从四周两端去掉一些玻璃纤维，使玻璃纤维散开。
（2）测试步骤：
A、按铜沉积工艺对样品进行处理；
B、放入镀铜液中，10秒后玻璃布尾端应完全镀铜，呈黑色或深褐色，2分钟后完全镀铜，3分钟后铜色加深，对于厚铜，10秒后玻璃布尾端必须完全镀铜，30-40秒后完全镀铜。
C、判断：若达到上述沉铜效果，说明活化、还原、沉铜性能良好，否则为差。
第四章 预浸料质量检验方法
预浸料是由树脂和载体组成的片状材料，树脂处于B阶段，在温度和压力的作用下，具有流动性，能迅速固化完成粘合过程，并与载体一起形成绝缘层，俗称半固化片或粘合片。为保证多层印刷电路板的高可靠性和质量稳定性，必须对半固化片特性进行质量检测（试验层压法）。半固化片特性包括层压前特性和层压后特性。层压前特性主要指：树脂含量%，流动性%，挥发物含量%和凝胶时间（S）。层压后特性指：电气性能、热冲击性能和可燃性等。因此，为保证多层印刷电路板的高可靠性和层压工艺参数的稳定性，对层压前半固化片的特性进行检测非常重要。
1、树脂含量的测定（％）：
（1）试件制备：将预浸料按预浸料纤维方向以45°角切成100×100（mm）的小试件；
（2）称量：用精度为0.001g的天平称量Wl（g）；
（3）加热：在566.14℃下加热60分钟，冷却后称量W2（g）；
（4）计算：W1-W2
树脂含量（%）=（W1-W2）/W1×100
2、树脂流动率的测定（％）：
（1）试件准备：将预浸料按预浸料纤维方向以45°角剪成若干个约20克的100×100（mm）的试件；
（2）称量：用精度为0.001g的天平准确称量W1（g）；
（3）加热加压：压床加热板温度调节为171±3℃，将试件放入加热板时，施加14±2Kg/cm2以上压力，加热加压5分钟，剪断流出胶水，称量W2（g）；
（4）计算：树脂流动率（%）=（W1-W2）/W1×100
3. 凝胶时间测定：
（1）试件制备：将预浸料按纤维方向以45°角切成若干块50×50（mm）的试件（每块约15g）；
（2）加热加压：调节加热板温度为171±3℃，压力为35Kg/cm2，加压时间为15秒；
（3）测量：从开始加压到试件固化为止的时间即为测量结果。
4、挥发物含量的测定：
（1）试件制备：将预浸料按预浸料纤维方向以45°角切成100×100（mm）的试件；
（2）称量：用精度为0.001g的天平称量W1（g）；
（3）加热：用空气循环恒温槽在163±3℃下加热15分钟，然后用天平称量W2（g）；
（4）计算：挥发分（%）=（W1-W2）/W1×100
第五章 常见电气性能及特性名称解释
在印刷电路板制造技术领域中，涉及到的专业术语和金属特性很多，包括物理的、化学的、机械的等等，现在我们仅介绍涉及电气和物理、机械特性及相关方面的常用的专业术语。
金属的物理性质：见表1：印刷电路板制造常用金属的物理性质数据表。
印刷电路板制造中常用盐类金属含量：见表2：常用盐类金属含量数据表。
常见金属的电化学当量（见表3：电化学当量数据表）
一微米厚度涂层重量数据表（见表4）
特殊术语解释：
（1）涂层硬度：指涂层抵抗外力引起局部表面变形的能力。
（2）镀层内应力：电镀后，镀层内产生的内应力使阴极片向阳极方向弯曲（拉应力）或者弯曲远离阳极（压应力）。
（3）涂层延展性：金属或其他材料在受到外力作用时，产生弹性或塑性变形而不破裂的能力。
（4）镀层可焊性：镀层在一定条件下易被熔融焊料润湿的性能。
（5）模量：单位应变的承载能力。模量高的材料通常较硬，但伸长率很低。
（6）应变：或伸长率，是单位长度的伸长量。
（7）介电常数：是聚合物的电容与空气或真空状态下的电容之比。
表 1：印刷电路板制造中常用的金属的物理特性
序号 金属名称 密度g/cm2 熔点℃ 沸点℃ 比热容20℃ J/g℃ 线膨胀系数20℃×10-6/℃ 20℃热导率W/cm℃ 电阻率μΩ/cm
1 铜 8.96 1083 2595 0.3843 16.42 3.8644 1.63
2 铅 11.34 327.3 1743 0.1256 29.5 0.3475 20.7
3 锡 7.3 232 2270 0.2261 23 0.6573 11.3
4 黄金 19.3 1062.7 2949 0.1290 14.4 2.9609 2.21
5 银 10.9 960 2000 0.2336 18.9 4.0779 1.58
6 钯 12.0 1555 3980 0.2458 11.6 0.6741 10.8
7 铝 2.70 657 2056 0.9458 24 2.1771 2.72
8 镍 8.9 1452 2900 0.4689 13.7 0.5862 20
表2：常用盐类金属含量数据表
盐名称 分子式 金属含量（%）
硫酸铜 CuSO4·5H2O 25.5
氯化金 AuCl·2H2O 58.1
氰化金钾 KAu(CN)2 68.3
氟硼酸铅 Pb(BF4)2 54.4
硫酸镍 NiSO4·6H2O 22.3
锡酸钠·3H2O 44.5
氯化亚锡 SnCl2·2H2O 52.6
氟硼酸锡 Sn(BF4)2 40.6
碱式碳酸铜 CuCO3·Cu(OH)2 57.5
表3：电化学当量数据表
序号 金属名称 符号 原子价 比重 原子量当量 电化学当量
毫克/库仑/安培小时
1 黄金 Au 1 19.3 197.2 197.2 2.0436 7.357
2 黄金 Au 3 19.3 65.7 65.7 0.681 2.452
3 银 Ag 1 10.5 107.88 107.88 1.118 4.025
4 铜 Cu 1 8.93 63.54 63.54 0.658 2.372
5 铜 Cu 2 8.93 63.54 63.54 0.329 1.186
6 铅 Pb 2 11.35 207.21 207.21 1.074 3.865
7 锡 Sn 2 7.33 118.70 118.70 0.615 2.214
8 锡 锡 4 7.33 118.70 118.70 0.307 1.107
表4
序号 金属镀层名称 金属镀层重量
毫克/平方厘米克/平方分米
1 镀铜 0.89 0.089
2 镀金 1.94 0.194
3 镀镍 0.89 0.089
4 镀镍 0.73 0.073
5 钯涂层 1.20 0.120
6 镀铑 1.25 0.125
第六章 常用化学品的性质
（1）化学性质：
硫酸：H2SO4—无色油状液体，15℃时比重1.837（1.84）。30-40℃时发烟，290℃时沸腾。浓硫酸吸水性强，是优良的干燥剂。
硝酸：HNO3—无色液体，15℃时比重1.526，沸点86℃。红烟硝酸为红棕色、极强腐蚀性的透明液体，在空气中剧烈冒烟，吸收水分。
盐酸：HCl-无色，有刺激性气味。17°C 时比重为 1.264（相对于空气）。沸点为 -85.2。易溶于水。
氯化金：红色晶体，易潮解。
硝酸银：AgNO3-无色菱形片状晶体，比重4.3551，熔点208.5℃，加热时分解。若无有机物，遇光不起效，否则变黑。易溶于水、甘油。溶于酒精、甲醇、异丙醇。几乎不溶于硝酸。有毒！
过硫酸铵：(NH4)2S2O8-无色薄结晶片，摇晃时略带绿色，可溶于水。
氯化亚锡：SnCl2为无色半透明结晶物质（菱面体晶系），比重3.95，熔点241℃，沸点603.25℃。溶于水、醇、醚、丙酮、偶氮苯和乙酸乙酯。在空气中相当稳定。
重铬酸钾：-橙红色无水三斜针状晶体或板状晶体，比重2.7，溶于水。
王水：无色液体，很快变黄，腐蚀性极强，有氯气味。配制：将3体积比重为1.19的盐酸与1体积比重为1.38-1.40的硝酸混合。
活性炭：呈黑色细小颗粒（块），其特点是表面有大量孔洞。1克活性炭的表面积约为10、1000平方米，这决定了活性炭具有较高的吸附能力。
氯化钠：NaCl—白色方形晶体或细结晶粉末，比重2.1675，熔点800℃，沸点1440℃。溶于水，不溶于醇。
碳酸钠：10H2O—无色透明单斜晶体，比重1.5；溶于水，34℃时最大溶解度。
氢氧化钠：NaOH—无色结晶物质，比重2.20，能迅速吸收空气中的二氧化碳和水分，潮解后变为碳酸钠，易溶于水。
硫酸铜：CuSO4·5H2O-三斜蓝色晶体，比重2.29。在100℃以上开始失去结晶水，在220℃时生成无水硫酸铜，为白色粉末，比重3.606。易吸水形成水合物。
硼酸：H3BO3-为六方三斜晶系白色小磷片，具有珍珠光泽，比重1.44，溶于水、醇（4%）、甘油、乙醚。
氰化钾：KCN-无色结晶粉末：比重1.52，易溶于水。有毒！
高锰酸钾：KnMO4-易形成淡红紫色近黑色菱形晶体，有金属光泽，比重2.71，溶于水，呈深紫色，是一种极强的氧化剂。
过氧化氢：H2O2—无色粘稠液体，比重1.465（0℃时），呈弱酸性反应。
氯化钯：PdCl2·2H2O—红棕色菱形晶体，易失水。
氢氟酸：HF为无色液体，流动性好，吸湿性强，12.8℃时比重0.9879，在空气中释放烟雾，其蒸气有极强的腐蚀性和毒性！
碱式碳酸铜：CuC03·Cu(OH)2—淡绿色细小颗粒无定形粉末，比重3.36-4.03。不溶于水，溶于酸。亦能溶于氰化物、铵盐及碱金属碳酸盐的水溶液，形成铜络合物。
重铬酸铵：（NH4）Cr2O7-橙红色单斜晶体。比重2.15。易溶于水和酒精。
氨：氨是无色液体，比水轻，具有独特的氨气味和强碱性反应。
亚铁氰化钾（亚铁氰化物）：K4Fe(CN)6·3H2O—淡黄色方片状或八面体晶体，比重1.88。在空气中稳定。
亚铁氰化钾（赤血盐）：K3Fe(CN)6——深红色菱形晶体：比重1.845。易溶于水，水溶液遇光逐渐分解，生成K4Fe(CN)6。在碱性介质中为强氧化剂。
（2）常用试纸条性质：
碘淀粉试纸：遇氧化剂（特别是游离卤化物）变蓝，故可检查这些物质。
刚果试纸：在酸性介质中变蓝色，在碱性介质中变红色（在pH=2-3时由蓝色变为红色。
石蕊试纸：是一种淡蓝紫色（蓝色）或紫红色（红色）的试纸。遇酸性介质时变色为蓝色，遇碱性介质时变色为红色。pH 值为 6-7 时变色。
醋酸铅试纸：与硫化氢接触时变黑（生成硫化铅），可用于检测微量硫化氢。
酚酞试纸：白色酚酞试纸在碱性介质中变为深红色。
橙I试纸：在酸性介质中呈玫瑰红色，酸值在1.3～3.2范围内由红色变为黄色。