pcb生產(chǎn)技術和發(fā)展趨勢

1、PCB生產(chǎn)技術和發(fā)展趨向？推進PCB技術和生產(chǎn)技術的主要動力集成電路（IC）等元件的集成度急速發(fā)展，迫使PCB向高密度化發(fā)展。從當前來看，PCB高密度化還跟不上IC集成度的發(fā)展。如表1所示表1。？年IC的線寬PCB的線寬比率1979導線3m300m110020000、18m10030m156o117020100、05m10m(HDI/BUM)1200注：導通孔尺寸也跟著導線精美化而減小，一般為導線寬度尺寸的35倍組裝技術進步也推進著PCB走向高密度化方向表2？組裝技術通孔插裝技術（THT）表面安裝技術（SMT）芯片級封裝（CSP）系統(tǒng)封裝代表器件DIPQFPBGABGA元件集成代表器件I/o數(shù)

2、16643230412116001000信號傳輸高頻化和高速數(shù)字化，迫使PCB走上渺小孔與埋/盲孔化，導線精美化，介質(zhì)層平均薄型化等，即高密度化發(fā)展和集成元件PCB發(fā)展。特征阻抗空控制RFIEMI世界主導經(jīng)濟知識經(jīng)濟（信家產(chǎn)等）的快速發(fā)展，決定做著PCB工業(yè)在21世紀中的發(fā)展讀地位和謹慎生產(chǎn)力。世界主導經(jīng)濟的發(fā)展20世紀80年月90年月21世紀經(jīng)濟農(nóng)業(yè)工業(yè)經(jīng)濟知識經(jīng)濟美國是知識經(jīng)濟走在最前面的國家。因此在2000年占全世界PCB市場銷售量的45%，左右著PCB工業(yè)的發(fā)展與市場。跟著其余國家的掘起，特別是中國和亞洲國家的發(fā)展（中國科技產(chǎn)值比率占3040%，美國為7080%）美國的“超級”地位會削

3、弱下去。3）中國將成為世界PCB家產(chǎn)的中心，23年后，中國大陸的PCB產(chǎn)值由此刻的11%上漲20%以上。2PCB生產(chǎn)技術的主要進步與發(fā)展趨向。自PCB出生以來（1903年算起100年整），以組裝技術進步和發(fā)展可把PCB工業(yè)已走上了三個階段。而PCB生產(chǎn)技術的發(fā)展與進步向來環(huán)繞著“孔”、“線”、“層”、和“面”等而發(fā)展著。PCB產(chǎn)品經(jīng)過了三個發(fā)展和進階段導通孔插裝技術（THT）用PCB產(chǎn)品（1）主要特色：通孔起著電氣互連和政治字支撐元件的作用通孔尺寸遇到限制，應0.8mm。原由元件的引腳剛性要求自動插裝要求以多角形截面為主，提升剛性降低尺寸.（2）高密度化：通孔尺寸遇到元件引腳尺寸限制，不可以好

4、象懷念風向換很小。導線的L/S渺小化，最小達到0.1mm，大多在0.3mm。增添層數(shù)，最多達到64層。但孔化，特別是電鍍的困難。表面安裝技術（SMT）用PCB產(chǎn)品主要特色：通孔僅起電氣互連作用，即孔徑可盡量小（保證電性能下）；PCB產(chǎn)品共面性能要求，即PCB板面翹曲度要小，焊盤表面共面性要好。高密度化（主要）：導通孔經(jīng)尺寸快速走向渺小化。由（mm）加工方法由數(shù)控鉆孔激光鉆孔。埋/盲孔的出現(xiàn)不需要連結的層，不經(jīng)過導通孔不設隔絕盤提升布線自由度。縮短導線或孔深提升密度起碼1/3。改良電器性能。盤內(nèi)孔構造的出生。由“狗骨”構造盤內(nèi)連結，節(jié)儉連線，相同達到之目的板面平坦度：PCB整體板面共面性程度，或

5、翹曲度和板面上焊盤的共面性。PCB翹曲度高了，由1%元器件貼裝要求。焊（連結）盤共面性。高密度化，焊盤上平面性的重要性越高。由HAL（或HASL）OSP，化學Ni/Au，Ag,Sn等。芯片級封裝（CSP）用PCB產(chǎn)品主要特色：HDI/BOM板集成元件的HDI板高密度化：孔，線，層，盤等全面走向高密度化導通孔走向150um。導線的L/S80um。介質(zhì)層厚度80um。焊直徑盤300um。3)板面平坦度：板面不平坦度（指高密度基板，如150150mm2的尺寸）以m計。30m20m10m5m。2導通孔急速走向渺小化和構造復雜化（1）導通孔的作用電器互連和支撐元器件兩個作用僅電器互連作用。（2）導通孔尺

6、寸渺小化（mm）機械（數(shù)控）鉆孔|激光成孔導通孔構造復雜化。全通孔埋/盲孔/通孔盤內(nèi)孔，埋/盲孔HDI/BUM導通孔渺小化的加工方法機械鉆渺小孔（A）提升鉆床主軸的轉速n。大孔小孔時，孔壁切削速度V1=2R1n12=2R2n2.小孔轉速n2（獲得相同生產(chǎn)率和相同質(zhì)量孔的話）.n2.=n1R1/R2.根本出路提升主軸轉速68萬轉/分1012萬轉/分1618萬轉/分25萬轉/分。B）提升數(shù)控鉆床的穩(wěn)固性。整個主軸轉動夾鉆頭部分轉動。m，降低動能1/2mv218磅16盎司。臺面挪動：由絲桿傳動（慢且磨損）線性馬達挪動（特穩(wěn)固）。C）改良渺小鉆頭改良渺小鉆頭構成：o和WC比率改變。韌性。減小WC的粒度

7、，由m.m.5m.(D)慣例E玻纖布基材扁平(MS或LD)E-玻纖布基材.采納單絲擺列原理形成的扁平E-玻纖布.共有平均玻纖密度和樹脂密度的介質(zhì)層基材.(E)降低孔壁粗造度:孔密度化和CAF等要求.慣例孔壁粗造度4050m2025m1015m.激光鉆孔技術.激光成孔技術的出現(xiàn)機械鉆孔面對挑戰(zhàn).鉆孔能力100*m生.產(chǎn)率低成本高(特別是鉆孔).激光波長與被汲取光波散布銅、玻纖布和樹脂對波長的汲取.激光成孔種類.CO2激光成孔.200m100m50m30mUV激光成孔CO2激光成孔UV激光成孔混淆激光成孔混淆激光成孔（B）CO2激光成孔連結機械鉆孔，100200m孔為最正確加工范圍。成孔原理：*波

8、長為mm紅外波長。熱效率、燒蝕之、熱加工優(yōu)弊端：*功率大、生產(chǎn)率高。*易存殘留物和惹起下邊連結盤分別，不可以加工銅金屬等光束直徑大，適合加工大孔徑（100200m）。（C）UV激光成孔適于連結CO2激光成微孔（100m）成孔原理*波長355nm266nm損壞聯(lián)合鍵（金屬鍵、公價鍵、離子鍵）冷加工。優(yōu)弊端：*適合于更小的微孔如100m孔，成本高，效率低（D）CO2激光和UV激光的優(yōu)弊端（表3所示）表3？項目CO2激光成孔UV激光成孔蝕孔機理熱加工(燒蝕,需O2氣)冷加工(損壞構造鍵)敷開窗口是不要蝕孔功率大小發(fā)射波長長、m)短或m)加工渺小孔尺寸大(80m)小(100m)加工厚徑比小C大C加工銅

9、箔需氧化辦理后的薄銅箔是加工玻纖布扁平E玻纖布是去鉆污辦理是可不要生產(chǎn)率孔徑100m高低孔徑100m低高生產(chǎn)成本孔徑100m低高孔徑1/3）；減小板的尺寸或層數(shù)；改良了電氣性能和靠譜性等。一般采納多次鉆孔，孔化電鍍和層壓等的次序層壓法來制造埋/盲孔多層板：其次是注意或采納填補埋孔問題（充值度應75%）。HDI/BUM板。20世紀90年月初出現(xiàn)并發(fā)展起來的HDI/BUM板，現(xiàn)已成熟并量產(chǎn)化生產(chǎn)階段。已占PCB總產(chǎn)值%(2001年)。2006年約占40%之多。有芯板的HDIBUM芯板上積層以RCC來形成以MS布來形成以AGSP方法來形成以ALIVH方法來形成無芯板的HDI/BUM板當前有三種種類：

10、ALIVH技術（無需孔化、電鍍）B2It技術（無需鉆孔、孔化、電鍍）PALAP（patternedprepreglayupprocess）方法（熱塑性屬環(huán)保型）特色：工藝過程縮短，但互連電阻大。非全能型的產(chǎn)品。集成元件印制板當前僅埋入無源元件，又稱埋入無源元件印制板，或“埋入什么就稱呼什么”。如埋入平面電容印制板等。無源元件使用量急劇的增添。埋入無源元件的長處。集成無源元件PCB種類與構造。多層板層間對位度層間對位度偏差的根源。底片方面基板方面定位方面層間對位度的改良除去底片帶來的偏差玻璃底片激光直接成像減小基材惹起的尺寸偏差解決基材內(nèi)的殘面應力和充分固化SPC統(tǒng)計，尺寸變化分檔應用CHJ附帶

11、定位槽定來限制基材尺寸變化改良定位系統(tǒng)，光與機械定位相聯(lián)合。層間電器互連高厚徑比（8:1）和微盲孔等應采納脈沖電鍍高頻信號和高速數(shù)字化信號的傳輸用高密度多層板方面應注意解決三個主要問題：特征阻抗值控制問題除了資料介電常數(shù)外，應控制好介質(zhì)層厚度、導線寬度和厚度。甚至阻焊厚度和鍍Ni層厚度的影響。注意PCB在制板加工過程惹起CAF問題。除了資料會惹起CAF問題，高密度化加工惹起CAF將愈來愈嚴重。特別是孔孔之間的CAF問題，鉆孔的質(zhì)量和粗拙度已經(jīng)突出起來。走向集成元件多層板是下一步出路。連結（焊）盤表面涂覆技術與發(fā)展表面涂覆可分為非電氣連結的阻焊膜涂覆和電氣連結用涂覆兩大類。前者屬于表面保護性涂覆

12、。如起阻焊（防備導線之間、盤間和線盤之間搭焊）和三防（防潮、防腐化和防霉）為主的作用，后者屬于連結盤上的可焊性（或粘結性）的表面涂覆，如焊盤銅表面防氧化，可焊性等的涂覆。下邊內(nèi)容僅限于后者。熱風整平HAL或HASL擁有優(yōu)秀的可焊性，其構成（Sn/Pb=63/37）和厚度（57m35m）可控，因此在可焊性焊盤上涂覆據(jù)有絕對地位（90%于是以上）?？墒?，因為THT走向SMT后，加上高密度化發(fā)展，特別是焊盤（墊）快速走向精美化便遇到了挑戰(zhàn)，其據(jù)有率快速降落下來，當前約占50%左右。HASL會形成龜背現(xiàn)象，威迫著焊接靠譜性。因為熔融的焊料擁有大的表面張力。薄的Sn/Pb層會形成不行焊層（2m時，會形成

13、Cu3Sn）。只有形成Cu6Sn5或Sn/Pb才是可焊性的有機可焊性保護劑（OSP）機理。新鮮Cu表面與烷基苯咪唑（ABI）絡合成厚度的堅固化合物，并擁有很高的熱分解溫度（300）。工藝流程（略）優(yōu)弊端長處：很好的薄而平的平坦度；工藝簡易、易于操作與保護、且環(huán)境友善；成本便宜。弊端：簡單損害；多次可焊性差；儲存周期較短化學鍍鈀化學鍍上m的Pd層，其長處：高溫焊接穩(wěn)固性好。不與焊料接觸時，可經(jīng)過多次焊接溫度。在焊接時，焊猜中溶化度僅為金的1/65。同時，熔入焊猜中的Pd不與焊料作用而飄蕩在焊料表面上而保護焊料。而金會熔入焊猜中形成脆性的AuSn4合金，影響焊接靠譜性。起著阻檔層作用。鍍覆Ni/A

14、u層PCB連結盤（墊）涂覆Ni/Au層功用有三種種類插件板插接部位鍍Ni/Au（金手指）一般采納電鍍Ni/Au。屬耐磨硬金。先電鍍57m（現(xiàn)為35m）Ni層。再鍍上3m現(xiàn)為m的硬金特色Ni層為阻攔層（隔走開Cu與Au），Au層為電氣互連外，擁有耐磨特征，屬硬金和低應力之特色。高溫焊接用焊盤上的Ni/Au。當前大多采納化學鍍Ni/沉Au（EN/IG）?；瘜W鍍Ni層為36m厚度，沉Au厚度為m（當前大部分為m）。特色：Ni除作阻檔層外，還用來與焊料起焊接作用；Au層僅起保護Ni層表面不氧化作用。焊接時Au會熔入焊猜中，并會形成脆性的AuSn4化合物，應控制Au含量，Au在焊點中超出3%重量會影響焊

15、點靠譜性金屬絲搭接（Wirebonding）用焊盤上鍍Ni/Au鍍Ni層35m厚度，鍍Au層m厚度。金屬絲（金絲或Al絲）搭接（WB）是在Au層上形成焊接的?；瘜W鍍銀少許Au和Sn可形成低共熔點化合物：即重量比Ag/Sn=,融化溫度為221，因此化學鍍Ag有益于無Pb焊接?；瘜W鍍m（當前大部分為m）A厚度，既能很好保護銅表面，又擁有好的靠譜性?；瘜W鍍Ag溶液中加入增添劑，使堆積Ag層中也含有13%的增添劑，可防備氧化和離子遷徙問題。防止與硫（或硫化物，會發(fā)黑），與鹵素（或鹵化物，會發(fā)黃）接觸。趕快辦理（少與空氣接觸）用無硫紙包裝?；瘜W鍍錫Sn與Cu可形成低共熔點化合物，即重量比Uc/Sn=,熔

16、點為227C化學鍍錫有益于無鉛焊接?；瘜W鍍錫前焊盤上經(jīng)過新的調(diào)整劑辦理潔凈Cu表面使Cu表面形成能量平均的等級，進而可形成同質(zhì)而致密的鍍Su層，為Sn厚度m,可大大延緩Cu3Sn、Cu6Sn等IMC和SnOx（SnO、SnO2）的形成過程，能夠多次經(jīng)過高溫焊接（1001000以上。（已有2000產(chǎn)品了）。用于埋入電容上，此后數(shù)目會大批增添。耐CAF或耐離子遷徙之。產(chǎn)生CAF是兩大方面：（一）CCL自己；（二）CCL的加工，跟著PCB高密度化，這個問題愈來愈突出了，（孔與孔，線與線）基材方法改良：新式構造玻纖布，慣例E-玻纖布開纖布扁平布耐CAF，弱強提升樹脂浸潤性減小樹脂中的離子含量HH4和C

17、l為主CCL加工方面。改良鉆孔質(zhì)量：粗拙度由50m30m20m改良去鉆污條件與方法：重量損失控制在cm2或金相解析來確立。介質(zhì)層厚度平均性和表面平坦度。介質(zhì)層厚度平均性介質(zhì)層厚度尺寸平均性，尺寸（厚度）偏差要小。10%5%介質(zhì)層內(nèi)部構造（厚度）平均性即加強資料和樹脂散布平均性，慣例玻纖布開纖布扁平布。介質(zhì)層表面平坦度。慣例E玻纖布會造成“結點”和“空格子”現(xiàn)象，充填樹脂固化后會形成不平的表面，影響精美導線的生產(chǎn)與制造。特種CCL資料高導熱性CCL資料金屬基CCL資料：銅；鋁；殷鋼；鉬板；炭素板等。在介質(zhì)中加入導熱性絕緣資料，正在開發(fā)中。平面無源元件用CCL資料平面電容用CCL資料平面電阻用CC

18、L資料平面電感用CCL資料（極少應用）扁平（MS）E玻纖布資料。扁平E玻纖布構造與特色。構造特色？項目慣例E玻纖布資料開纖布資料扁平布資料介質(zhì)層內(nèi)部平均性差好圖形隆起大小樹脂裂紋可能不會激光加工性差好尺寸穩(wěn)固性差好積層？項目RCC資料慣例E玻纖布資料扁平布資料介質(zhì)層內(nèi)部平均性好差好圖形隆起大中小樹脂裂紋可能不多不會激光加工性好可用優(yōu)尺寸穩(wěn)固性差好優(yōu)積層層數(shù)12層中多扁平E玻纖布的長處。合用于渺小化孔的加工。機械加工。激光加工精美導線的加工。表面有好的平坦度。好的精美導線陡直度。增添表面積層層數(shù)。除去了圖形隆起（printedthrough）形成光滑的表面.易于控制積層的介質(zhì)層厚度，改良了Z0控制范圍，抬高了電氣性能。改良了耐CAF性能CAF的成因。CAF的形成是指在電場作用下超越絕緣介質(zhì)資料而遷徙的導電性金屬鹽類的電化學遷徙行為。即：有金屬鹽類存在；有濕潤/蒸汽壓存在；絕緣介質(zhì)資料出缺點；施加電場（電壓/偏壓）。CAF可發(fā)生在孔與孔孔與線線與線層與層等等之間，但最常有的是在孔與孔之間發(fā)生CAF問題。CCL資料方面的改良采納新式玻纖布（MS布或扁平布）。改良樹脂與玻纖布（絲）間平均散布與樹脂的浸透，進而增添樹脂與玻纖布間結協(xié)力和減少樹脂與玻纖布間的殘留應力。同時可改良鉆孔質(zhì)量（如減低孔壁粗拙度等），改良CCL平坦度（銅箔與樹脂間平均聯(lián)合）。提升樹脂