电路板上的”印刷术”

活字印刷术是我国古代的四大发明之一。北宋的毕昇率先研制出了泥活字。作为现代电子工业核心的印刷电路板竟然也是以“印刷”两字命名的。这古今两个发明间究竟有什么渊源呢？

毕昇认为，当时的木刻、石刻印刷很不方便，于是考虑为每个字制模，活字印刷。因为泥活字像陶瓷一样易碎，这大大限制了它的应用推广。随后蒙古骑兵把中国的四大发明传播到了欧洲。受此影响，15世纪的一位德国人古登堡，发明出了铅字印刷术。

很快，德国人发现自己面临着一个难题，图片怎么印刷？不同于中国人对木板和石头的偏爱，德国人选择了铜版。雕刻铜版，要用到铜版腐蚀技术，这涉及一系列精细的化学反应。首先是配制高分子感光胶膜。人们发现把动物胶、树脂等水溶高分子材料和重铬酸盐溶液混合配制成的胶体具有这样的性质，曝光部分溶于水，未曝光的部分则不溶于水。这是因为，重铬酸是种光敏材料，强光照射后，六价的铬离子沉淀会变成易溶于水的三价铬离子，这样一来，与高分子材料反应生成的铬酸盐沉淀，曝光后就溶于水了。然后把这种感光胶在弱光条件下涂在铜版上，烘干，并用原稿做成的底片遮挡住，再拿到阳光下晒版。如此，在铜版表面就覆上了一层按原稿设计好的保护层。最后把铜版放入阴暗处的氯化铁溶液中浸泡腐蚀。利用铜金属与三价铁离子溶液发生氧化还原反应的原理，铜版上曝光后没有保护层的部分就缓慢地被氯化铁溶液腐蚀“吃掉”了。一两天后，取出铜版，清洗烘干，就得到了笔画精细、凸凹有致的印刷母版了。

这种腐蚀雕版技术是如此成功，现代的印刷电路板制作也采用了类似的腐蚀技术，即在绝缘基板上，敷上金属涂层，涂上感光材料，按线路图晒版，腐蚀，再涂上一层保护膜，最后还要在电路板上打孔，用于焊接电子元器件。这样制作的电路板，结构精细，可靠性高，方便大批量生产。随着技术的进步，现在印刷电路板通常已经可以做到八层结构，全自动打孔焊接。多层结构的层与层之间的孔起到了连接电子线路的作用，于是在面积不大的板子上就可以实现极其复杂的电路。

我国因为直到清末还流行木刻和石刻印刷，虽然之后引入了铅字印刷术和手写的油墨印刷方法，但是不久就直接跳入了激光排版时代，所以并没有积累足够多的铜版印刷经验。铜版印刷术是印刷电路板技术甚至芯片制造技术的前驱，我国在电子工业领域，还应该努力奋进。