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豪越群pcb生產(chǎn)廠家PCB的工藝發(fā)展史

PCB市場(chǎng)重點(diǎn)這幾年從計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)向通信，移動(dòng)終端用HDI板成為PCB增長(zhǎng)的主要點(diǎn)，以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端驅(qū)使HDI板更高密度更輕薄。下面豪越群小編就和大家聊一聊pcb工藝的發(fā)展史。

　　一. 印刷電路板發(fā)展趨勢(shì)

　　（一）細(xì)線化

　　PCB全都向高密度細(xì)線化發(fā)展，HDI板尤為突出。在十年前HDI板的定義是線寬/線距是0.1 mm/0.1 mm及以下， 現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)基本做到60 μm，先進(jìn)的為40 μm。

　　PCB線路圖形形成，傳統(tǒng)的是銅箔基板上光致成像后化學(xué)蝕刻工藝（減去法）。這種做法工序多、控制難、成本高。當(dāng)前精細(xì)線路制作趨于半加成法或改進(jìn)型半加工法。

　　（二）半加成法積層基材

　　現(xiàn)在半加成法熱點(diǎn)是采用絕緣介質(zhì)膜積層，從精細(xì)線路實(shí)現(xiàn)和制作成本看SAP比MSAP更有利。SAP積層用熱固化樹脂，由激光鉆孔后電鍍銅形成導(dǎo)通孔和電路圖形。

　　目前國(guó)際上的HDI積層材料以環(huán)氧樹脂搭配不同固化劑，以添加無機(jī)粉末提高材料剛性及減少CTE，也有使用玻纖布增強(qiáng)剛性。

　　未來的發(fā)展趨勢(shì)。在BGA和CSP細(xì)間距載板會(huì)繼續(xù)下去，同時(shí)無芯板與四層或更多層的載板更多應(yīng)用，路線圖顯示載板的特征尺寸更小，性能重點(diǎn)要求低介電性、低熱膨脹系數(shù)和高耐熱性，在滿足性能目標(biāo)基礎(chǔ)上追求低成本的基板。

　　（五）適應(yīng)高頻高速化需求

　　（六）提高耐熱散熱性

　　（七）撓性、剛撓板技術(shù)新趨勢(shì)

　　電子設(shè)備的小型化、輕薄化，必然大量使用撓性印制電路板（FPCB或FPC）和剛撓結(jié)合印制電路板（R-FPCB）。

　　大功率撓性板，采用100 μm以上厚導(dǎo)體，以適應(yīng)高功率大電流電路需要；高散熱金屬基撓性板是局部使用金屬板襯底之R-FPCB；觸覺感應(yīng)性撓性板，由壓力傳感膜和電極夾在兩個(gè)聚酰亞胺薄膜之間，組成撓性觸覺傳感器；可伸縮撓性板或剛撓結(jié)合板，其撓性基材為彈性體，金屬導(dǎo)線圖案的形狀改進(jìn)成為可伸縮。

　　二.印刷電路板技術(shù)

　　（一）印制電子技術(shù)

　　印制電子歷史很早，只是近幾年勢(shì)頭興盛。印制電子技術(shù)應(yīng)用于印制電路產(chǎn)業(yè)，是印制電路技術(shù)的一部分。

　　印制電子技術(shù)的又一重要方面是印刷工藝與相應(yīng)的印刷設(shè)備，這是傳統(tǒng)印刷技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。印制電子可以應(yīng)用不同的印刷方法，如凹版印刷、凸版印刷、網(wǎng)版印刷和噴墨打印。網(wǎng)版印刷已在PCB制造中應(yīng)用，工藝成熟與成本低，目前是向自動(dòng)化、高精細(xì)化發(fā)展。

　　（二）埋置元件印制電路技術(shù)

　　埋置元件印制電路板（EDPCB）是實(shí)現(xiàn)高密度電子互連的一種產(chǎn)品，埋置元件技術(shù)在PCB有很大的潛力。埋置元件PCB制造技術(shù)，提高了PCB的功能與價(jià)值，除了在通信產(chǎn)品應(yīng)用外，也在汽車、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域提供了機(jī)會(huì)。

　　EDPCB的發(fā)展，從碳膏制作的印刷電阻和鎳磷合金箔制作的薄膜電阻，以及夾有高介電常數(shù)基材構(gòu)成的平面電容，形成埋置無源元件印制板，到進(jìn)入埋置IC芯片、埋置貼片元件，形成埋置有源與無源元件印制板?，F(xiàn)在面對(duì)的課題有埋置元件復(fù)雜化及EDPCB的薄型化，以及散熱性和熱變形控制、最終檢測(cè)技術(shù)等。

（二）埋置元件印制電路技術(shù)

　　元器件埋置技術(shù)現(xiàn)在已在手機(jī)等便攜終端設(shè)備中應(yīng)用。EDPCB制造工藝進(jìn)入實(shí)用的有B2it方法，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性和低成本；有PALAP方法，達(dá)到高層數(shù)和低功耗，被用于汽車電子中；有埋置晶圓級(jí)封裝芯片的通信模塊，體現(xiàn)良好的高頻特性，今后會(huì)有埋置BGA芯片的eWLB出現(xiàn)[19]。隨著EDPCB設(shè)計(jì)規(guī)則的確立，這類產(chǎn)品會(huì)迅速發(fā)展。

　EDPCB的發(fā)展，從碳膏制作的印刷電阻和鎳磷合金箔制作的薄膜電阻，以及夾有高介電常數(shù)基材構(gòu)成的平面電容，形成埋置無源元件印制板，到進(jìn)入埋置IC芯片、埋置貼片元件，形成埋置有源與無源元件印制板?，F(xiàn)在面對(duì)的課題有埋置元件復(fù)雜化及EDPCB的薄型化，以及散熱性和熱變形控制、最終檢測(cè)技術(shù)等。

元器件埋置技術(shù)現(xiàn)在已在手機(jī)等便攜終端設(shè)備中應(yīng)用。EDPCB制造工藝進(jìn)入實(shí)用的有B2it方法，可以實(shí)現(xiàn)高可靠性和低成本；有PALAP方法，達(dá)到高層數(shù)和低功耗，被用于汽車電子中；有埋置晶圓級(jí)封裝芯片的通信模塊，體現(xiàn)良好的高頻特性，今后會(huì)有埋置BGA芯片的eWLB出現(xiàn)[19]。隨著EDPCB設(shè)計(jì)規(guī)則的確立，這類產(chǎn)品會(huì)迅速發(fā)展。

　　（3）表面涂飾技術(shù)

　　PCB表面銅層需要保護(hù)，目的是防止銅氧化和變質(zhì)，在裝配時(shí)提供連接可靠的表面。PCB制造中一些通常使用的表面涂飾層，有含鉛或無鉛熱風(fēng)整平焊錫、浸錫、有機(jī)可焊性保護(hù)膜、化學(xué)鍍鎳/金、電鍍鎳/金等。

　　HDI板和IC封裝載板的表面涂飾層現(xiàn)從化學(xué)鍍鎳/金（ENIG）發(fā)展到化學(xué)鍍鎳/鈀/金（ENEPIG），有利于防止元件安裝后出現(xiàn)黑盤而影響可靠性。

　　現(xiàn)有對(duì)ENEPIG涂層中鈀層作了分析，其中鈀層結(jié)構(gòu)有純鈀和鈀磷合金，它們有不同的硬度，因此用于打線接合與用于焊接需選擇不同的鈀層。

　　經(jīng)過可靠性影響評(píng)估，有微量鈀存在會(huì)增加銅錫生長(zhǎng)厚度；而鈀含量過多會(huì)產(chǎn)生脆性之鈀錫合金，反而使焊點(diǎn)強(qiáng)度下降，因此需有適當(dāng)鈀厚度。

　　從PCB精細(xì)線路的角度來說，表面處理應(yīng)用化學(xué)鍍鈀/浸金（EPIG）比化學(xué)鍍鎳/鍍鈀/浸金（ENEPIG）更佳，減少對(duì)精細(xì)圖形線寬/線距的影響。EPIG鍍層更薄，不會(huì)導(dǎo)致線路變形；EPIG經(jīng)焊錫試驗(yàn)和引線鍵合試驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到要求。

　　又有新的銅上直接化學(xué)鍍鈀（EP）或直接浸金（DIG），或者銅上化學(xué)鍍鈀與自催化鍍金（EPAG）涂層，其優(yōu)點(diǎn)是適合金線或銅線的打壓接合，因沒有鎳層而有更好高頻特性，涂層薄而更適于細(xì)線圖形，并且減少工序和成本。

　　PCB最終涂飾層的改進(jìn)，另外有推出化學(xué)鍍鎳浸銀（NiAg）涂層，銀有良好導(dǎo)電性、可焊性，鎳有抗腐蝕性。有機(jī)涂層OSP進(jìn)行性能改良，提高耐熱性和焊接性。還有一種有機(jī)與金屬?gòu)?fù)合（OM）涂層，在PCB銅表面涂覆OM涂層有良好的性價(jià)比。

　　（四）清潔生產(chǎn)

　　“綠色”和“環(huán)境友好”現(xiàn)是PCB制造技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志。除了設(shè)法采用印制電子和3D打印這類革命性清潔生產(chǎn)技術(shù)外，現(xiàn)有PCB制造技術(shù)向清潔生產(chǎn)改良是在不斷進(jìn)行。如尋找替代有毒有害物質(zhì)的材料，減少加工步驟，和減少化學(xué)藥品的消耗，以及減少水和能源的用量，及材料的可回收利用等。

　　具體有采用無毒害無機(jī)材料作阻燃劑，同時(shí)也改善電氣性、導(dǎo)熱性和熱膨脹系數(shù)等的無鹵素基材；采用激光直接成像減少作業(yè)工序和材料消耗；采用半加成法減少電鍍銅和蝕刻銅的消耗；采用直接金屬化孔工藝，及化學(xué)沉銅液中取消有毒有害物質(zhì)；采用導(dǎo)電膏印刷使導(dǎo)通孔互連加工清潔簡(jiǎn)便。

　　直接金屬化技術(shù)很早就存在，多年的發(fā)展趨于成熟。直接金屬化工藝有碳黑系和導(dǎo)電聚合物系，用碳或石墨、導(dǎo)電聚合物代替鈀活化，化學(xué)沉銅液中取消有毒的甲醛、氰化物和難處理的EDTA絡(luò)合劑。

　　推出膠體石墨直接孔金屬化技術(shù)具有穩(wěn)定的分散性和與多種樹脂良好的吸附牲。膠體石墨直接金屬化工藝在剛性PCB制造應(yīng)用多年，現(xiàn)可推行于有復(fù)雜的盲孔、埋孔和任意層互連的HDI板、撓性板和剛撓板，可減少工序和設(shè)備場(chǎng)地、廢水量，有利于環(huán)保，并提升生產(chǎn)效率和最終產(chǎn)品的高可靠性[24]。

　　PCB生產(chǎn)過程中曾經(jīng)被稱為廢物甚至是危險(xiǎn)廢物，現(xiàn)在都不再是“廢物”。如多余的銅蝕刻液，微蝕刻處理液、電鍍清洗液都趨于在線回收處理。一些新設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線設(shè)備，不管是蝕刻線或垂直電鍍線與水平電鍍線，都考慮了配置在線回收再生裝置，還有如分段間氣刀合理配置，循環(huán)泵的節(jié)能，自動(dòng)分析添加藥液延長(zhǎng)藥液壽命等措施，既有利于提高品質(zhì)，又有利于節(jié)能環(huán)保。

　　三. 印刷電路板的制作工藝過程

　　印刷電路板的制作非常復(fù)雜， 這里以四層印制板為例感受PCB是如何制造出來的。

　　層壓

　　這里需要一個(gè)新的原料叫做半固化片，是芯板與芯板（PCB層數(shù)>4），以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑，同時(shí)也起到絕緣的作用。

　　下層的銅箔和兩層半固化片已經(jīng)提前通過對(duì)位孔和下層的鐵板固定好位置，然后將制作好的芯板也放入對(duì)位孔中，最后依次將兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁板覆蓋到芯板上。

　　將被鐵板夾住的PCB板子們放置到支架上，然后送入真空熱壓機(jī)中進(jìn)行層壓。真空熱壓機(jī)里的高溫可以融化半固化片里的環(huán)氧樹脂，在壓力下將芯板們和銅箔們固定在一起。

　　層壓完成后，卸掉壓制PCB的上層鐵板。然后將承壓的鋁板拿走，鋁板還起到了隔離不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責(zé)任。這時(shí)拿出來的PCB的兩面都會(huì)被一層光滑的銅箔所覆蓋。

　　鉆孔

　　要將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起，首先要鉆出上下貫通的穿孔來打通PCB，然后把孔壁金屬化來導(dǎo)電。

　　用X射線鉆孔機(jī)機(jī)器對(duì)內(nèi)層的芯板進(jìn)行定位，機(jī)器會(huì)自動(dòng)找到并且定位芯板上的孔位，然后給PCB打上定位孔，確保接下來鉆孔時(shí)是從孔位的正中央穿過。

　　將一層鋁板放在打孔機(jī)機(jī)床上，然后將PCB放在上面。為了提高效率，根據(jù)PCB的層數(shù)會(huì)將1~3個(gè)相同的PCB板疊在一起進(jìn)行穿孔。最后在最上面的PCB上蓋上一層鋁板，上下兩層的鋁板是為了當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)和鉆出的時(shí)候，不會(huì)撕裂PCB上的銅箔。

在之前的層壓工序中，融化的環(huán)氧樹脂被擠壓到了PCB外面，所以需要進(jìn)行切除。靠模銑床根據(jù)PCB正確的XY坐標(biāo)對(duì)其外圍進(jìn)行切割。

　　孔壁的銅化學(xué)沉淀

　　由于幾乎所有PCB設(shè)計(jì)都是用穿孔來進(jìn)行連接的不同層的線路，一個(gè)好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過電鍍來實(shí)現(xiàn)，但是孔壁是由不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂和玻璃纖維板組成。

　　所以第一步就是先在孔壁上堆積一層導(dǎo)電物質(zhì)，通過化學(xué)沉積的方式在整個(gè)PCB表面，也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個(gè)過程比如化學(xué)處理和清洗等都是由機(jī)器控制的。

    外層PCB布局轉(zhuǎn)移

　　接下來會(huì)將外層的PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，過程和之前的內(nèi)層芯板PCB布局轉(zhuǎn)移原理差不多，都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，唯一的不同是將會(huì)采用正片做板。

　　內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是減成法，采用的是負(fù)片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路，清洗掉沒固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻后，PCB布局線路被固化的感光膜保護(hù)而留下。

　　外層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是正常法，采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆蓋的為非線路區(qū)。清洗掉沒固化的感光膜后進(jìn)行電鍍。有膜處無法電鍍，而沒有膜處，先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進(jìn)行堿性蝕刻，最后再退錫。線路圖形因?yàn)楸诲a的保護(hù)而留在板上。

    將PCB用夾子夾住，將銅電鍍上去。之前提到，為了保證孔位有足夠好的導(dǎo)電性，孔壁上電鍍的銅膜必須要有25微米的厚度，所以整套系統(tǒng)將會(huì)由電腦自動(dòng)控制，保證其精確性。

    外層PCB蝕刻

　　接下來由一條完整的自動(dòng)化流水線完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用強(qiáng)堿清洗掉被其覆蓋的不需要的銅箔。再用退錫液將PCB布局銅箔上的錫鍍層退除。清洗干凈后4層PCB布局就完成了。

相信通過上面的講解，大家對(duì)pcb的工藝發(fā)展史有了更深的了解，豪越群pcb生產(chǎn)廠家歡迎大家前來咨詢和選購(gòu)。