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1、天马行空官方博客：http:/ ；QQ:1318241189；QQ 群：175569632PCB 生产技术和发展趋势1 推动 PCB 技术和生产技术的主要动力集成电路（IC）等元件的集成度急速发展，迫使 PCB 向高密度化发展。从目前来看，PCB 高密度化还跟不上 IC 集成度的发展。如表 1 所示表 1。年 IC 的线宽 PCB 的线宽 比 例 1979 导线 3m 300 m 1100 2000 0、18m 10030m 156o 1170 2010 0、05m 10m(HDI/BUM?) 1200 注：导通孔尺寸也随着导线精细化而减小，一般为导线宽度尺寸的 35 倍组装技术进步也推动着
2、PCB 走向高密度化方向表 2组装技术 通孔插装技术（THT） 表面安装技术（ SMT） 芯片级封装（CSP） 系统封装 代表器件 DIP QFPBGA BGA 元件集成 代表器件I/o 数 1664 323041211600 1000 ？ 信号传输高频化和高速数字化，迫使 PCB 走上微小孔与埋/ 盲孔化，导线精细化，介质层均匀薄型化等，即高密度化发展和集成元件 PCB 发展。特性阻抗空控制 RFI EMI世界主导经济知识经济（信产业等）的迅速发展，决定做着 PCB 工业在 21世纪中的发展读地位和慎重生产力。世界主导经济 的发展 20 世纪 80 年代90 年代21 世纪经济农业工业经济知
3、识经济美国是知识经济走在最前面的国家。所以在 2000 年占全球 PCB 市场销售量的 45%，左右着 PCB 工业的发展与市场。随着其他国家的掘起，特别是中国和亚洲国家的发展（中国科技产值比率占 30 40%，美国为 7080%）美国的“超级 ”地位会削弱下去。（3）中国将成为世界 PCB 产业的中心，23 年后，中国大陆的 PCB 产值由现在的 11%上升 20%以上。2 PCB 生产技术的主要进步与发展趋势。自 PCB 诞生以来（ 1903 年算起 100 年整），以组装技术进步和发展可把 PCB工业已走上了三个阶段。而 PCB 生产技术的发展与进步一直围绕着“孔” 、“线” 、“层”
4、、和“面”等而发展着。2.1 PCB 产品经过了三个发展和进阶段2.1.1 导通孔插装技术（THT）用 PCB 产品（1 ）主要特点：通孔起着电气互连和政治字支撑元件的作用通孔尺寸受到限制，应0.8mm。原因元件的引脚刚性要求 自动插装要求以多角形截面为主，提高刚性降低尺寸. （2）高密度化：通孔尺寸受到元件引脚尺寸限制，不能好象怀想风向换很小。导线的 L/S 细小化，最小达到 0.1mm，大多在 0.20.3mm 。 增加层数，最多达到 64 层。但孔化，特别是电镀的困难。2.1.2 表面安装技术（SMT）用 PCB 产品 主要特点：通孔仅起电气互连作用，即孔径可尽量小（保证电性能下）；PC
5、B产品共面性能要求，即 PCB 板面翘曲度要小，焊盘表面共面性要好。高密度化（主要）：导通孔经尺寸迅速走向微小化。 由 0.80.50.30.20.150.10（mm）加工方法由数控钻孔激光钻孔。 埋/盲孔的出现 不需要连接的层，不通过导通孔 不设隔离盘 提高布线自由度。缩短导线或孔深 提高密度至少 1/3。改善电器性能。盘内孔结构的诞生。由“狗骨”结构盘内连接，节省连线，同样达到 之目的板面平整度：PCB 整体板面共面性程度，或翘曲度和板面上焊盘的共面性。PCB 翘曲度高了，由 1%0.7%0.5% 元器件贴装要求。焊（连接）盘共面性。高密度化，焊盘上平面性的重要性越高。由 HAL（或 HA
6、SL）OSP，化学 Ni/Au，Ag,Sn 等。2.1.3 芯片级封装（CSP ）用 PCB 产品主要特点：HDI/BOM 板集成元件的 HDI 板高密度化：孔，线，层，盘等全面走向高密度化 导通孔走向150um 。 导线的 L/S80um。介质层厚度80um 。焊直径盘300um 。（ 3)板面平整度：板面不平整度（指高密度基板，如150150mm2 的尺寸）以 m计。30m20m10m5m 。2 导通孔急速走向微小化和结构复杂化 （ 1）导通孔的作用电器互连和支撑元器件两个作用仅电器互连作用。（ 2）导通孔尺寸微小化0.80.50.30.20.10.050.03（mm） 机械（数控）钻孔
7、| 激光成孔 导通孔结构复杂化。全通孔埋/ 盲孔/ 通孔盘内孔，埋/盲孔HDI/BUM导通孔微小化的加工方法机械钻微小孔（A）提高钻床主轴的转速 n。 大孔小孔时， 孔壁切削速度 V1=2R1 n1 2=2R2n2.小孔转速 n2 （得到同样生产率和同样质量孔的话）. n2.= n1R1/ R2.根本出路提高主轴转速 68 万转/分1012 万转/分1618 万 转/分25 万转/分。（B）提高数控钻床的稳定性。整个主轴转动夹钻头部分转动。m，降低动能 1/2 mv218 磅16 盎司。台面移动：由丝杆传动（慢且磨损）线性马达移动（特稳定）。（C）改进微小钻头改进微小钻头组成：o 和 WC 比
8、例改变。 韧性。减小 WC 的粒度，由m . m. 5m.(D)常规 E玻纤布基材扁平(MS 或 LD)E-玻纤布基材.采用单丝排列原理形成的扁平 E-玻纤布.共有均匀玻纤密度和树脂密度的介质层基材.(E)降低孔壁粗造度:孔密度化和 CAF 等要求 . 常规孔壁粗造度 4050m2025m1015m.激光钻孔技术.激光成孔技术的出现机械钻孔面临挑战.*钻孔能力 100m. *生产率低*成本高 (特别是钻孔).激光波长与被吸收*光波分布*铜、玻纤布和树脂对波长的吸收.激光成孔类型.* CO2 激光成孔. 200m100m50m30m* UV 激光成孔 CO2 激光成孔UV 激光成孔 * 混合激光
9、成孔 混合激光成孔 （B）CO2 激光成孔连接机械钻孔，100 200m 孔为最佳加工范围。成孔原理：* 波长为 10.6m 9.4m 红外波长。*热效率、烧蚀之、热加工优缺点： *功率大、生产率高。*易存残留物和引起下面连接盘分离，不能加工铜金属 等*光束直径大，适宜加工大孔径（100 200m）。（ C）UV 激光成孔适于连接 CO2 激光成微孔（100m 孔，成本高，效率低（D ）CO2 激光和 UV 激光的优缺点（表 3 所示）表 3项 目 CO2 激光成孔 UV 激光成孔 蚀孔机理 热加工(烧蚀,需 O2 气) 冷加工(破坏结构键) 敷开窗口 是 不要 蚀孔功率 大 小 发射波长 长
10、(10.6 、9.4m) 短(0.355 或 0.266m) 加工微小孔尺寸 大(80m) 小(1/3）；缩小板的尺寸或层数；改善了电气性能和可靠性等。一般采用多次钻孔，孔化电镀和层压等的顺序层压法来制造埋/盲孔多层板：其次是注意或采用填充埋孔问题（充值度应75%）。2.4.4 HDI/BUM 板。20 世纪 90 年代初出现并发展起来的 HDI/BUM 板，现已成熟并量产化生产阶段。已占 PCB 总产值 12.7%(2001 年) 。2006 年约占 40%之多。 有芯板的 HDIBUM芯板上积层以 RCC 来形成以 MS 布来形成以 AGSP 方法来形成以 ALIVH 方法来形成 无芯板的
11、 HDI/BUM 板目前有三种类型：ALIVH 技术（无需孔化、电镀）B2It 技术（无需钻孔、孔化、电镀）PALAP（patterned prepreg lay up process）方法（热塑性属环保型） 特点：工艺过程缩短，但互连电阻大。非万能型的产品。2.4.5 集成元件印制板目前仅埋入无源元件，又称埋入无源元件印制板，或“埋入什么就称谓什么”。如埋入平面电容印制板等。无源元件使用量急剧的增加。 埋入无源元件的优点。集成无源元件 PCB 类型与结构。2.4.6 多层板层间对位度层间对位度误差的来源。底片方面基板方面定位方面层间对位度的改进消除底片带来的偏差A 玻璃底片B 激光直接成像减
12、小基材引起的尺寸偏差A 解决基材内的残面应力和充分固化B SPC 统计，尺寸变化分档应用CHJ 附加定位槽定来限制基材尺寸变化改进定位系统，光与机械定位相结合。层间电器互连高厚径比（8:1 ）和微盲孔等应采用脉冲电镀2.4.7 高频信号和高速数字化信号的传输用高密度多层板方面应注意解决三个主要问题：特性阻抗值控制问题除了材料介电常数外，应控制好介质层厚度、导线宽度和厚度。甚至阻焊厚度和镀 Ni 层厚度的影响。注意 PCB 在制板加工过程引起 CAF 问题。除了材料会引起 CAF 问题，高密度化加工引起 CAF 将越来越严重。特别是孔孔之间的 CAF 问题，钻孔的质量和粗糙度已经突出起来。 走向
13、集成元件多层板是下一步出路。2.5 连接（焊）盘表面涂覆技术与发展表面涂覆可分为非电气连接的阻焊膜涂覆和电气连接用涂覆两大类。前者属于表 面保护性涂覆。如起阻焊（防止导线之间、盘间和线盘之间搭焊）和三防（防潮、防腐蚀和防霉）为主的作用，后者属于连接盘上的可焊性（或粘结性）的表面涂覆，如焊盘铜表面防氧化，可焊性等的涂覆。下面内容仅限于后者。2.5.1 热风整平HAL 或 HASL 具有优良的可焊性，其组成（Sn/Pb=63/37）和厚度（5 7m35m）可控，因而在可焊性焊盘上涂覆占有绝对地位（90%于是以上）。但是，由于 THT 走向 SMT 后，加上高密度化发展，特别是焊盘（垫）迅速走向精细
14、化便受到了挑战，其占有率迅速下降下来，目前约占 50%左右。HASL 会形成龟背现象，威胁着焊接可靠性。因为熔融的焊料具有大的表面张力。薄的 Sn/Pb 层会形成不可焊层（2m 时，会形成 Cu3Sn）。只有形成 Cu6Sn5 或 Sn/Pb 才是可焊性的2.5.2 有机可焊性保护剂（OSP ）机理。新鲜 Cu 表面与烷基苯咪唑（ABI ）络合成 0.30.5um 厚度的牢固化合物，并具有很高的热分解温度（300）。工艺流程（略）优缺点优点：很好的薄而平的平整度；工艺简便、易于操作与维护、且环境友好；成本低廉。缺点：容易损伤；多次可焊性差；存储周期较短2.5.3 化学镀钯化学镀上 0.30.6m的 Pd 层，其优点：高温焊接稳定性好
