pcb加工技術(shù)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢-資料下載頁
2025-06-25 07:17本頁面
【正文】 PCB 板很長時間內(nèi)不會受到濕氣的攻擊。如果厚涂層是脆的，那它在熱循環(huán)尤其是低溫時可能會產(chǎn)生裂紋。解決該問題的一個有效方法是使用永久性彈性凝膠來形成從幾毫米到幾厘米厚的密封涂層，這已應(yīng)用于汽車電子中。6 PCB其它特性 電性能PCB也是電子元件之一，為了適應(yīng)最近的高性能化，要求更加嚴格的性能。 線路的導(dǎo)體電阻低電阻是線路導(dǎo)體的基本要求，但是線路越微細化電阻越上升。如果電阻提高，就會作為導(dǎo)電損失(αR)而影響到高頻中的信號傳輸。關(guān)于電阻值雖然沒有明確的值，但是要求約1 Ω/cm以下。如表4所示，為了達到該值，根據(jù)計算，線寬為10 μm，厚度為15 μm。為了微細化而增加圖形厚度，制造技術(shù)有困難，電氣上也有問題。考慮到下列的趨膚效應(yīng)時的導(dǎo)體損失如式（1）所示。 αR=180。 （1）由式（1）可知，w=0時的導(dǎo)體電阻（RDC）也會影響。 絕緣電阻如果導(dǎo)體間隙小，導(dǎo)體間的絕緣電阻就會有問題。絕緣電阻值由于絕緣材料或者制造工程的的處理而又很大的影響。有機樹脂PCB使用各種材料，在加濕環(huán)境中，樹脂的基本組成或者雜質(zhì)，與填充材料或者玻璃布的粘結(jié)狀況大大的影響到絕緣電阻的惡化，所以務(wù)必仔細選擇材料。 特性阻抗PCB的信號圖形與各種元器件連接，進行信號的輸入輸出。在高速信號中，采用如圖3所示的信號線的分布參數(shù)以保持一定的特性阻抗成為必要。特性阻抗如式2所示 圖3 傳送線的等效電路（分布參數(shù)電路） (2)如果提高頻率，R、G要比小，可以省略。此外，與元件的連接中，如果與線路的阻抗有差別，則會引起信號的反射而成為噪音，因此要求阻抗的整合。 信號的速度和衰減通過線路的信號的速度如式（3）所示，與基板材料的相對介質(zhì)常數(shù)的倒數(shù)成正比。因此正在致力于低介質(zhì)常數(shù)基板材料的開發(fā)。 （m/s） (3)信號的傳輸中，傳輸所示如式（4）所示，它為導(dǎo)電損失和介質(zhì)損失之和。 (W) (4)其中的介質(zhì)損失如式（5）所示，要求小的。 (W) (5)作為基板材料，大多數(shù)情況下希望低介質(zhì)損失材料比較介質(zhì)常數(shù)材料更重要些。 趨膚效應(yīng)如果是高頻信號，他的電流往往流過表面。導(dǎo)體厚度隨著頻率而變化。如式（6）所示，直至電導(dǎo)率降至的距離。 （mm） (6)趨膚效應(yīng)的厚度與頻率的關(guān)系如表5所示。隨著式1而變化。導(dǎo)體表面的平坦度成為問題，采用平滑面與樹脂粘結(jié)至關(guān)重要。 機械的特性 PCB的翹曲和扭曲如果安裝元件變小，I/O針的凸塊節(jié)距微小而微細，就會加大PCB和封裝基板的翹曲和扭曲程度，為了基板的平坦性要求，覆銅箔板的玻璃布構(gòu)成，樹脂或者填充料的分布，多層板時的積層條件的管理等的要求更加嚴格。 熱膨脹系數(shù)和彈性 因為封裝基板上安裝硅的裸芯片，所以希望熱膨脹系數(shù)（CTE）小和高彈性系數(shù)的基板。為此，適合這些性能的樹脂系設(shè)計，填料多些，使基板接近于硅的CTE。然而與母板的CTE的差別變大，緩和由于基板間的CTE之差產(chǎn)生的應(yīng)力成為問題。此外，因為高彈性系數(shù)的材料一般是硬而脆的材料，所以必須充分注意材料構(gòu)成。關(guān)于元件的支撐強度，加工收縮等其它特性也要注意。 熱的特性有機樹脂的熱的變化大。隨著溫度的上升，CTE或者其它的機械特性發(fā)生變化，具有在特定溫度下的急劇變化點，這就是玻璃化溫度（Tg）。Tg值成為表示樹脂的耐熱性的目標值。環(huán)氧樹脂的Tg為130℃~150℃,特別高的可達170℃。 化學(xué)的特性因為在制造PCB的階段使用許多處理藥品，所以要求對于處理藥品而言必須是穩(wěn)定而無殘留。關(guān)于可靠性，如果樹脂中殘留離子性雜質(zhì)，或者離子性處理藥品的殘留等，在駕濕環(huán)境下工作，則會引起電化學(xué)遷移，導(dǎo)致導(dǎo)體的短路和設(shè)備故障。7 PCB的未來發(fā)展趨勢 每年年末世界的半導(dǎo)體關(guān)聯(lián)技術(shù)者都要發(fā)表研究未來展望的路線圖。2008年發(fā)表的版本，展望到2022年至2023年，設(shè)定門（Gate）的半節(jié)距（Halfpitch）的尺寸，展示了芯片、封裝基板和絕緣材料等的希望值。作為對象的設(shè)備的分類雖然有許多種類，然而這里就Highperformance的分類中選錄了與PCB和封裝基板有關(guān)系的部分，如表1~表3所示。表1表示了LSI集成度的狀態(tài)，時鐘的頻率，特別是Chip to Board的頻率，工作電壓，芯片的I/O針的焊盤數(shù)和凸塊節(jié)距等。2009年邏輯芯片的晶體管（Transistor）為1 348 Mtransistor/cm2，到2022年估計為29 588 Mtransistor/cm2。由于芯片尺寸約為14 cm2 ~ 17 cm，實際的集成度從約3 300兆晶體管數(shù)增加到約9 200兆晶體管數(shù)。然而I/O針的焊盤數(shù)幾乎沒有變化。邏輯頻率為現(xiàn)在的3倍左右，工作電壓小于1 V。然而為了與安裝的封裝基板連接，I/O針的節(jié)距由于安裝方法的不同而不同，要求更加微細的節(jié)距。 表2表示了封裝基板的絕緣材料以有機樹脂為前提的高密度基板，積層板和無芯板（積層板構(gòu)成）的布線規(guī)則的要求。大多數(shù)是可以采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的，不過相當?shù)奈⒓毣?，尤其是翹曲和扭曲的要求很嚴格。表3表示了絕緣基板的物理特性。要求暴力化溫度高的耐熱材料。為了高速化而要求相對介質(zhì)常數(shù)和介質(zhì)損失小的樹脂材料，比較難以實現(xiàn)。此外還要求熱膨脹系數(shù)小的吸水率低。剝離強度相當大，且不會損害其它的物理性質(zhì)。隨著芯片的小型化迅速發(fā)展，PCB 的尺寸也必將越來越小。這就意味著在最近十年內(nèi)板的線寬間距必須達到50mm。潔凈室條件對于PCB 制造過程來說是很有必要的，它能使產(chǎn)量提高。CAD 設(shè)計工具需要進一步提高，并且要具有可以計算有關(guān)線路、元器件和PCB 之間的相互電性作用的功能，同時必須有一個標準。直接圖形制作設(shè)備目前雖然可用但比較昂貴，不過將會獲得廣泛應(yīng)用。它是通過直接利用激光束來對感光干膜進行曝光，不再需要菲林同時也能縮短PCB 的制作周期。軟性板的發(fā)展趨勢將會繼續(xù)朝前，由于高能耗，厚銅層PCB 或厚膜混合線路與軟性板相結(jié)合軟線路可能是一種可行的選擇。除通過電鍍和化學(xué)鍍的方法制作線路圖形外，利用噴墨印刷技術(shù)制作PCB 線路將是一種很有希望的技術(shù)。噴墨印刷技術(shù)適用于軟性板和全加成法，且不再需要菲林和不會浪費PCB。Epson公司最近展出了一款使用納米銀顆粒進行噴墨打印制作而成的多層PCB 板。 另一種具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)是在PCB 中埋置無源元器件的技術(shù)，無源元器件所占空間比組裝分離元器件所占空間要小。在眾多生產(chǎn)埋置無源元器件的可能技術(shù)中，噴墨打印方法仍是首選，通過混合納米的金屬和金屬氧化物粉末，線路的電阻會發(fā)生變化，這就意味著線路本身就是電阻器。這種技術(shù)不僅僅應(yīng)用于埋置無源元器件上，而且還能應(yīng)用到其他一些有源元器件中，如EPSON 和Xerox 最近宣講會中所展示的LED 和TFT 等。在一些系統(tǒng)中，集成電路將會被優(yōu)先考慮采用像BGA 那樣的面陣列封裝方式。倒裝芯片法（FC，即裸芯片直接封裝到PCB 上）將會取代COB封裝方式，后者需要占用較大的空間，并在高頻時會產(chǎn)生寄生效應(yīng)。在面陣列封裝方式中，芯片是通過順序積層技術(shù)制作HDI 多層板來達到與其它元器件的互連，這些關(guān)于PCB 的新發(fā)展的事實表明，PCB 技術(shù)將會在整個電子工業(yè)領(lǐng)域中變得越來越重要。許多年以前，當集成電路和微處理器出現(xiàn)時，一些專家預(yù)言，分離元器件和PCB 將會退出歷史舞臺，因為任何東西都可以在一個芯片中或微處理器上進行集成。事實上，我們不得不這樣說：PCB 技術(shù)才剛剛開始！16
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