# 為什麼我們還要自己洗電路板？ 文章出處： https://hackaday.com/2023/08/31/copper-be-gone-the-chemistry-behind-pcb-etching/ 由於種種原因，在家自製電路板（PCB）這項技能如今已逐漸式微。最主要的原因當然是快速打樣的 PCB 製造服務興起。當你只需花幾塊錢就能送出 Gerber 檔案，幾天後就收到一盒專業製作的電路板，誰還想自己動手「洗」板呢？ 但撇開方便性與成本不談，其實仍有許多合理的理由讓人選擇自己製作電路板，從不想等待運送時間，到單純想掌控每一步驟。不論你屬於哪一派，了解電路板從貼上圖案的銅箔板，進入蝕刻槽後的整個化學過程，都是值得的。 --- ## 濕蝕刻 vs 乾蝕刻 乾蝕刻法（如 CNC、雷射、刮刻）雖不夠簡單，但具備方向性與精確控制的優點。乾蝕刻屬於「各向異性」過程，即蝕刻僅朝單一方向進行，能避免「下蝕」（undercut）問題。 相對地，傳統的濕蝕刻法（如氯化鐵、過硫酸鹽）是「各向同性」過程，蝕刻會在所有方向均勻進行，若控制不良，會造成防蝕層下方線路被侵蝕，導致走線變細甚至斷線。 --- ## 氯化鐵（Ferric Chloride） 如果你曾做過 PCB DIY，很可能就是用這種經典蝕刻劑：氯化鐵，又稱三氯化鐵（FeCl₃）。 ### 主要反應： ``` 2 FeCl₃ + Cu → 2 FeCl₂ + CuCl₂ ``` 氯化鐵中的氯原子與銅反應生成水溶性的 CuCl₂，讓銅層被移除。 ### 化學詳細反應： 1. **解離反應：** ``` FeCl₃ ⇌ Fe³⁺ + 3 Cl⁻ （式 1） H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻ （式 2） ``` 2. **生成沉澱：** ``` Fe³⁺ + 3 OH⁻ ⇌ Fe(OH)₃ （式 3） ``` 3. **氧化還原反應：** ``` 2 Fe³⁺ + Cu(s) ⇌ 2 Fe²⁺ + Cu²⁺ （式 4） ``` 最後生成的 Cu²⁺ 會與 Cl⁻ 結合形成 CuCl₂。隨著蝕刻進行，溶液會漸漸飽和並出現藍綠色沉澱。新鮮溶液大約每公升可溶解 50 克銅。 --- ## 過硫酸鹽（Persulfates） 常見的過硫酸鹽有硫酸銨或硫酸鈉的形式，是強氧化劑，具備 O–O 鍵類似過氧化氫。 ### 解離反應： ``` (NH₄)₂S₂O₈ ⇌ 2 NH₄⁺ + S₂O₈²⁻ ``` ### 蝕刻反應： ``` Cu(s) + S₂O₈²⁻ → Cu²⁺ + 2 SO₄²⁻ ``` 生成的 Cu²⁺ 會與 SO₄²⁻ 結合成 CuSO₄，使溶液呈現藍綠色。 --- ## 氯化亞銅法（Cupric Chloride） 這種蝕刻液同時適合家庭與商業使用者，具備低成本、快速與可再生的特性。 ### 初始反應： ``` CuCl₂ + Cu(s) → 2 CuCl ``` 但要產生 CuCl₂，需要使用鹽酸 + 過氧化氫混合液處理銅。 ### 製備反應過程： 1. **過氧化氫產生氧自由基：** ``` H₂O₂ → H₂O + O· ``` 2. **鹽酸解離：** ``` HCl ⇌ H⁺ + Cl⁻ ``` 3. **生成複合物：** ``` O· + 2 H⁺ + Cu + 4 Cl⁻ → H₂O + \[CuCl₄]²⁻ ``` 4. **產生 CuCl₂：** ``` \[CuCl₄]²⁻ + Cu → 2 CuCl₂ ``` ### 再生反應： 透過加回 HCl 與 H₂O₂ 可再生 CuCl₂，讓溶液可重複使用： ``` 2 CuCl + 2 HCl + H₂O₂ → 2 CuCl₂ + 2 H₂O ``` 此為幾乎封閉循環的系統，適合 DIY 玩家反覆使用。 --- ## 小結與建議 無論使用哪種蝕刻法，請務必： - 戴上個人防護裝備（手套、護目鏡） - 使用通風良好的工作區 - 妥善處理化學廢液，避免污染 ---