【正文】 LOGO第 19章 印制電路技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢現(xiàn)代印制電路原理和工藝LOGO 印制電路技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 PCB技術(shù)發(fā)展進(jìn)程 1印制電路工業(yè)現(xiàn)狀與特點(diǎn) 2推動(dòng)現(xiàn)代印制電路技術(shù)發(fā)展的主要因素 3PCB業(yè)未來幾年的發(fā)展預(yù)測 4印制電路板制造技術(shù)的發(fā)展趨勢 5 PCB技術(shù)發(fā)展進(jìn)程v 自 PCB誕生以來， PCB一直處于迅速發(fā)展之中，特別是 80年代家電產(chǎn)品的出現(xiàn)和 90年代信息產(chǎn)業(yè)崛起，極大地推動(dòng)了 PCB在其產(chǎn)品 (品種與結(jié)構(gòu) )，產(chǎn)量和產(chǎn)值上的急速發(fā)展，并形成了以 PCB工業(yè)為龍頭，促進(jìn)了與之相關(guān)的工業(yè) (如材料、化學(xué)品、設(shè)備與儀器等 )迅速進(jìn)步，這種相輔相成的發(fā)展與進(jìn)步，以前所未有的前進(jìn)步伐，大大加速了整個(gè)PCB工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。LOGOv 自 PCB誕生以來到現(xiàn)在， PCB已走了三個(gè)階段 v (一 )通孔插裝技術(shù) (THT)用 PCB階段或用于以 DIP(Dual in1ine Package)器件為代表的 PCB階段。它經(jīng)歷了 40多年，可追溯到 40年代出現(xiàn) PCB直到 80年代末 (實(shí)際上，通孔插裝技術(shù)在目前和今后還會(huì)以不同程度存在或使用著，但在PCB領(lǐng)域中或組裝技術(shù)上已不是主導(dǎo)地位 )。這一階段的主要特點(diǎn)是鍍 (導(dǎo) )通孔起著電氣互連和支撐元件引腿的雙重作用。由于元件引腿尺寸已確定，所以提高 PCB密度主要是以減小導(dǎo)線寬度／間距為特征。LOGOv (二 )表面安裝技術(shù) (SMT)用 PCB階段，或用于 QFP(Quad flat package)和走向 BGA(Ballgrid Array)器件為代表的PCB階段。自進(jìn)入 90年代以來到 90年代中、后期， PCB企業(yè)已相繼完成了由通孔插裝技術(shù)用 PCB走向表面安裝技術(shù)用PCB的技術(shù)改造，并進(jìn)入全盛的生產(chǎn)時(shí)期。這個(gè)階段的主要特征是鍍 (導(dǎo) )通孔僅起著電氣互連作用，因此，提高PCB密度主要是盡量減小鍍 (導(dǎo) )通孔直徑尺寸和采用埋盲孔結(jié)構(gòu)為主要途徑。LOGOv(三 )芯片級(jí)封裝 (CSP)用 PCB階段，或用于以 SCM／BGA與 MCM／ BGA為代表的 MCM—L 及其母板。這一階段的典型產(chǎn)品是新一代的積層式多層板 (BUM)為代表，其主要特征是從線寬 /間距 ()、孔徑(φ ) 到介質(zhì)厚度 ()等全方位地進(jìn)一步減小尺寸，使 PCB達(dá)到更高的互連密度，來滿足CSP(Chip—Scale Package) 的要求。 BUM(Build—up Multilayer板自 90年代初萌芽以來，目前已進(jìn)入可生產(chǎn)階段。盡管現(xiàn)在的 BUM產(chǎn)品產(chǎn)值占 PCB總產(chǎn)值的比率還很小。但是它將具有最大生命力和最有發(fā)展前途的新一代 PCB產(chǎn)品，這新一代 PCB產(chǎn)品將會(huì)像 SMT用 PCB一樣，必將迅速推動(dòng)與之相關(guān)的工業(yè)發(fā)展與進(jìn)步 ! 印制電路工業(yè)現(xiàn)狀與特點(diǎn)v 全球 PCB銷售概況v 自從 90年代以來，從總的形勢看，全世界 PCB工業(yè)發(fā)展是好的，而且是迅速的。今后仍然持樂觀態(tài)度。因?yàn)殡娮庸I(yè)仍然會(huì)持續(xù)而迅速發(fā)展下去。作為電子工業(yè)的三大支柱之一的 PCB產(chǎn)品，理所當(dāng)然地會(huì)得到相應(yīng)的發(fā)展。從近幾年來對(duì) PCB工業(yè)產(chǎn)值的統(tǒng)計(jì)和今后發(fā)展的預(yù)測 (見表 19—1)可看到 PCB工業(yè)的現(xiàn)狀和未來。1995年1996年1997年1998年2000年2006年$270.1億元$291.9億元$320.3億元$341.2億元$380億元$580億元LOGOv 世界 PCB產(chǎn)品市場特點(diǎn)v (1)表面安裝技術(shù)用 PCB(或 SMB)已處于成熟和全盛的量化生產(chǎn)時(shí)期，并進(jìn)行著劇烈的市場競爭。但是，由于電子元件已由 QFP向 BGA迅速轉(zhuǎn)移和進(jìn)步，因此，表面安裝印制板 (SMB)將朝著更高密度 (微小孔徑、精細(xì)節(jié)距和埋盲孔、焊盤中設(shè)置導(dǎo)通孔等 )方向發(fā)展。v (2)多層板和高性能板 (含金屬芯印制板等 )的產(chǎn)量和產(chǎn)值將比其它類型的印制板以更大速度發(fā)展著，其中多層板的產(chǎn)值 (或銷售額 )已占 PCB總產(chǎn)值的 50％左右，多層板層數(shù)將由 4～ 6層為主向更高層數(shù) (如 6—10 層等 )為主發(fā)展著。各種類型 PCB(單面、雙面、多層 )產(chǎn)品還會(huì)共存下去，并以不同程度 (速率 )繼續(xù)發(fā)展著，但是它們之間的比率將會(huì)不斷改變著，多層板和高性能印制板所占的比率會(huì)越來越大，高性能印制板將處于更顯著地位而發(fā)展起來。撓性印制扳和剛 — 撓性印制板將會(huì)受到 PCB業(yè)界普遍重視而迅速進(jìn)步著。LOGOv (3)新一代的 PCB產(chǎn)品 HDI的積層多層極 (BUM)，已由萌芽期進(jìn)入發(fā)展期。主要用于 CSP(Chip—scale package) 或FC(flip—chip) 封裝的 BUM板 (含 B2it和 ALIVH等 )等產(chǎn)品已處于不斷開發(fā)和完善之中。并開始走上了量化生產(chǎn)階段。v (4)集團(tuán)式或兼并 “ 風(fēng) ” 將會(huì)在全球范圍內(nèi)風(fēng)行起來，以增強(qiáng)新品開發(fā)能力和市場競爭力。目前，大多采取增加投資擴(kuò)產(chǎn)或提高自動(dòng)化程度，改善管理體系 (CIMS等措施 )或者收購公司或公司合并，或建立 PCB與相關(guān)工業(yè)的配套生產(chǎn)體系等集團(tuán)或大型企業(yè)。提高 PCB產(chǎn)量，質(zhì)量和降低成本，同時(shí)增加新品開發(fā)投入和力量，搶占市場，適應(yīng)電子產(chǎn)品加速更新?lián)Q代特點(diǎn)，從而全面提高市場競爭能力和減小市場競爭的風(fēng)險(xiǎn) !LOGOv (5)通訊 (含電信 )設(shè)備和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品用 PCB的產(chǎn)值達(dá) 60％左右。信息時(shí)代或進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)年代仍然離不開以通訊設(shè)備 (含電信等 )和計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的電子工業(yè)。因此，在今后很長的一段時(shí)間內(nèi)，通訊 (含電信 )設(shè)備和計(jì)算機(jī)等產(chǎn)品仍然是形成電子工業(yè)的主體和熱點(diǎn)，所以通訊設(shè)備和計(jì)算機(jī)等用的 PCB仍然是 PCB產(chǎn)品市場的主戰(zhàn)場。 v (6)聯(lián)合設(shè)計(jì)或可制造性設(shè)計(jì) (即可生產(chǎn)性、可檢測性、可靠性和可維修性等 )將受世界的重視。采用由 PCB產(chǎn)品的用戶 (或設(shè)計(jì)者 )、生產(chǎn)者和組裝者等組成聯(lián)合小組進(jìn)行的設(shè)計(jì)，將可達(dá)到更好的科學(xué)性，提高產(chǎn)品的可靠性，縮短周期、節(jié)省成本等諸多方面獲得好處。LOGOv (7)科技因素作用及其所占比例將越來越多 v 當(dāng)今的 PCB產(chǎn)品已進(jìn)入 “ 一代設(shè)備、一代產(chǎn)品 ” 的時(shí)代，或者說是 “ 七分設(shè)備，三分技術(shù) ” 的時(shí)代。大家很清楚，當(dāng)今的 PCB工業(yè)是大量資本密集型行業(yè)。一個(gè)月產(chǎn)一萬平米的 PCB廠所需投資至少要 1500萬美元。目前， PCB工業(yè)面臨的問題是訓(xùn)練有素的技術(shù)人員，加上 PCB技術(shù)的急速發(fā)展，因此人員的培訓(xùn)和提高對(duì) PCB產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和開發(fā)已占重要地位。這些因素綜合起來的實(shí)質(zhì)是科技進(jìn)步因素在起作用 。LOGOv 根據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，每個(gè)勞動(dòng)力在不同科技條件下勞動(dòng)創(chuàng)造的價(jià)值差別很大，如表 18－ 2所示，從中可以看出科技進(jìn)步的突出作用。從全世界看，本世紀(jì)初，工業(yè)發(fā)達(dá)國家的國民生產(chǎn)總增長，科技因素進(jìn)步作用所占的比重為 5％～ 20％，到了 60年代為 50％，而到了 80年代以來，科技進(jìn)步因素所占的比例則上升到 60％～ 80％。自 50年代以來，由于科技進(jìn)步的差異，使南北國家經(jīng)濟(jì)的差異越來越大，或者說，窮國和富國差異不斷擴(kuò)大的根本原因。LOGO勞動(dòng)方式 手工勞動(dòng)操作 機(jī)械化勞動(dòng)操作 高科技產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造價(jià)值（元 /年） 一千～幾千元 一萬～幾萬元 十萬～幾十萬元比例 1 10 10019－ 2 每個(gè)勞動(dòng)者在不同科技條件下創(chuàng)造的價(jià)值LOGOv 所以我們在 PCB生產(chǎn)和市場競爭中，要充分重視科技進(jìn)步(或科技因素 )的作用。 PCB產(chǎn)品的市場競爭是個(gè) “ 公開 ”的競爭，而科技因素卻是 “ 隱蔽 ” 的競爭。因此， PCB企業(yè) (或集團(tuán) )要加強(qiáng)科技資金的投入，建立相應(yīng)的科技進(jìn)步中心等，加速有關(guān)技術(shù)和新品的開發(fā)研究和應(yīng)用研究。只有掌握和具備高、新和先進(jìn)的科技因素，才能制造出質(zhì)量可靠而可賣的先進(jìn)產(chǎn)品，只有這樣，使 PCB產(chǎn)品的制造永遠(yuǎn)處于良性循環(huán)和不斷創(chuàng)新的狀態(tài)下，才能占領(lǐng)市場和參與競爭。v 推動(dòng) PCB工業(yè)發(fā)展是人類社會(huì)整體科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果，但是其主要的直接因素是集成電路 (IC)集成度的持續(xù)急速提高、電子電路組裝技術(shù)的進(jìn)步和電子信號(hào)傳輸?shù)母哳l化與高速數(shù)字化的發(fā)展結(jié)果。LOGOv 集成電路高集成度化1． IC器件集成度的進(jìn)步v 自 1984年以來， IC器件集成度有著驚人的提高。以 DRAM器件為例示于表 183中。從表 181中可看出，從 1984年到1993年， IC集成度提高了 255倍，而 1997年日本的 NEC實(shí)驗(yàn)室發(fā)表了容量為 4GB的器件，其集成度比 1993年提高了近15倍，比 1984年提高了約 4000倍。全世界 1999年 IC器件產(chǎn)值為 1500億美元，而 2023年的 IC器件產(chǎn)值達(dá)到 3000億美元， 2023年比 1999年， IC器件產(chǎn)值增加 l倍。這些數(shù)字意味著 IC器件的高密度化技術(shù)、產(chǎn)量和產(chǎn)值都得到迅速的發(fā)展。LOGO 表 193 DRAM技術(shù)的進(jìn)步 LOGOv 總之， 20世紀(jì) 90年代的 LSI工藝發(fā)展依然按照摩爾定律所揭示的發(fā)展速度增長著，即每三年器件尺寸縮小 2／ 3，芯片面積增加 4倍。這十年來，其精微細(xì)加工技術(shù)已由 80年代的 m提高到 μ m的水平，并進(jìn)入了量產(chǎn)階段，研究成果甚至達(dá)到了 m(1998年 )和 m(1999年 )以及 m(2023年)的水平。這些成果給人類、世界軍事、經(jīng)濟(jì)和民生等各個(gè)方面帶來了翻天覆地的變化，今后仍將繼續(xù)發(fā)展下去?？梢灶A(yù)言， 2l世紀(jì)的集成電路將會(huì)沖破精微工藝技術(shù)和物理因素等方面的限制，繼續(xù)以高速度向著高頻、插入高速、高集成度、低功耗和低成本等方向邁進(jìn)。LOGOv 2． IC器件的 I/O數(shù)的增加v 由于 IC器件集成度的迅速提高必然帶來傳輸信號(hào) I/O數(shù)的增加。近幾年來 IC器件 I/O數(shù)的發(fā)展示于圖 181中。大家知道插裝的器件其 I/O數(shù)大多在 100個(gè)以內(nèi)，采用表面安裝技術(shù)的 QFP器件使其 I/O數(shù)上升到 100—500 之間。要進(jìn)一步提高 QFP的 I/O數(shù)，由于節(jié)距太小，其故障和成本已無法接受。而 BGA器件安裝，由于檢測和返修的困難，因此在1996年