印制電路板制造關鍵技術概述

林盛鑫，林洪軍，葉 軍，李引娣

（1.東莞理工學院，廣東 東莞 523808；2.東莞市五株電子科技有限公司，廣東 東莞 523293）

0 引 言

在大數據已經來臨的今天，電子設備迅猛發展。從社會基礎結構（infrastructure）到個人，電子設備迅速廣泛滲透，性能也在不斷提升[1]。伴隨高精尖技術的發展需求，集成電路精密程度不斷提升，應用領域日益擴大，與之而來的是印制線路板制造工藝的革命[2]。探尋印制線路板的發展，從單面多層復合到板材材質的不斷改良，再到工藝的精益求精，已經跨入了新時代。近年來，隨著電子信息技術的進一步發展和人們使用要求的日益提高，電子產品結構越來越復雜，功能越來越全面，促使印制電路板（PCB）朝以下兩方面不斷發展。一方面，電子產品上集成的功能元件越來越多，整體尺寸卻越來越小，促使PCB不斷向高密度、高精度、高集成度以及“輕、薄、短、小”化方向發展，這就要求PCB從常規的多層設計逐步轉向高密度互連結構設計；另一方面，電子產品要求PCB提供高速度、低損耗、低延遲、高保真的信號傳輸，并適應大功率器件的高功耗環境，這就需要PCB擁有足以承載高質量信號傳輸和散熱能力的高頻、高散熱設計。基于此，高頻、高散熱、高密度互連的設計成為當前PCB行業的一個研究熱點，也是今后PCB行業的一個重要發展趨勢[3]。

1 高密度互連電路板

20世紀90年代初期，日本、美國開創應用高密度互連技術（High Density Interconnect Technology，HDI），制造工藝是使用雙面或者多層板材作為芯板，使用多層重疊堆疊技術保持每層次版面之間絕對絕緣的PCB[4-5]，制造高密度、高集成的電子線路板。此類線路板的5大特點是“微型、輕薄、高頻、精細、散熱”。根據5大特點不斷進行工藝技術革新，是當今高密度電子線路板的制造發展趨勢。“薄層化”決定了高密度電子線路的生存基礎。它的誕生，直接導致和影響到精細、微型的技術產生。精細連接導線，精細的微型鉆孔以及各層絕緣的設計，決定了高密度電子線路板是否能夠適應高頻工作和是否有利于合理導熱。這也是判斷超高密度電子線路板中電子線路集成度的一個重要方法。

2 高密度任意層互連印制電路板

對于不同層次結構的HDI來說，工藝制造上存在較大差異。一般，越是多層次化結構，越是復雜和精密，對生產制造帶來的難度越大。目前，板層之間的關聯方式有幾大工藝特點，分別是“階梯連接”“錯孔連接”“跨層連接”以及“疊孔連接”，這里不做詳細介紹。超高密度任意層互連印制電路板，屬于印制電路板中的高端產品。它最大的需求來自于要求具有輕、薄、多功能等特性的電子產品市場，如智能手機、筆記本電腦、數碼相機與液晶電視等[6]。

3 集成印制電路板

集成印制電路板技術是將一個或多個分離的電子元器件（如電阻、電容、電容等）集成在一個印制電路板結構中，使集成的印制電路板成為具有一定程度系統功能的印制電路板，具有提高電子產品系統功能的可靠性、改善信號傳輸性能、有效降低生產成本、使生產工藝更加綠色環保等優勢，是電子器件系統集成微型化的一種技術途徑，具有巨大的市場開發潛力。印制板中埋嵌電子元器件的系統集成技術，國外已經開始進入應用階段，并在相關材料和制造工藝技術方面取得突破，而處于行業領先的外國企業已開始將該技術投入大批量生產。

4 高散熱金屬基板

高散熱金屬基板主要利用金屬基板材料本身具有較佳的熱傳導性，將熱源從大功率元器件中導出。它的散熱性能關系到多芯片（元器件）封裝的結構布局和元器件封裝的可靠性。高散熱金屬印制板作為高端印制板，其金屬基板兼容表面貼裝工藝、縮小產品體積、降低硬件及裝配成本、取代易碎的陶瓷基板、增加鋼性，同時獲得了更好的機械耐久力，在眾多散熱基板中顯示出強勁的競爭力，應用前景十分廣闊。而埋（嵌）金屬基印制電路板是一種局部植入金屬塊印制板，是近幾年出現的新型散熱PCB技術。它的散熱設計理念比較先進，在國內外行業期刊尚沒有發現相關技術的公開報導。它作為大功率元器件散熱基板，由于設計的特殊性，具有以下優點：

（1）優異的散熱性能，元器件與散熱塊直接接觸，無散熱瓶頸；

（2）靈活的設計方式，可充分滿足個別大功率元器件的散熱需求；

（3）嵌入式設計，與PCB共面，不影響表面貼裝（SMD）；

（4）重量輕，體積小，符合電子組裝輕、薄、短、小的主流發展方向；

（5）與PCB生產流程兼容。

5 高頻高速印制電路板

高頻高速印制電路早在20世紀末應用于軍事領域。近十年來，因原屬軍事用途的高頻通信的部分頻段讓給民用，使得民用高頻高速的信息傳送技術突飛猛進，促進了各行各業的電子信息化技術提高。它具備遠距離通訊、遠程醫療手術、大型物流倉庫的自動化控制和管理等特點。應當指出，工作在高頻信號傳輸的電子元器件和印制線路版工業是具有嚴格技術要求的，如工作阻抗范圍、金屬連線平滑度、高頻高速信號對線路寬度的要求以及信號線與地層之間的相對距離等。優秀的工藝技術帶動了電子元器件和電子產品的產業化發展，預計在未來5年需求量可達10倍以上。

6 剛撓印制板技術

近年來，電子設備的高性能化、多功能化和小型輕量化呈現加速的發展勢頭。因此，電子設備中使用的電子部品和PCB的微細化、高密度化的要求也日益提高。為了適應這些要求，進行剛性（硬質）PCB的積層多層板制造技術的革新，促使各種積層多層板應用于電子設備。但是，便攜設備、數字視頻攝像等移動設備，不僅加速了附加新功能或者性能提高的循環，而且小型輕量化和最優先化設計的傾向非常強。因此，機箱內部給予功能部品的空間只是有限的狹小空間，必須最大限度有效利用。這種情況下往往采用數枚小型積層多層板與連接它們的撓性板（FPC）或者電纜組合而成的系統結構，稱為模擬剛撓PCB。剛撓PCB也是利用這種組合且特別節省空間，是具有數枚剛性PCB和FPC一體化的功能性復合多層板。由于不需連接器或連接用的空間，并具有與剛性PCB幾乎同等的安裝性，剛撓PCB正在廣泛地應用于移動設備[7]。

7 結 論

上述幾種技術是目前市場上使用最廣泛的技術。隨著電子技術的發展，未來會有更多創新和改進的印制電路板制造技術面世。

參考文獻：

[1] 田民波.印制電路板技術的最新發展動向[J].印制電路信息，2015，（10）：10-15，48.

[2] 楊 旭，楊 云.印制電路板的制作方法[J].數字通信，2012，39（3）：80-83.

[3] 王慧秀，何 為，何 波，等.高密度互連（HDI）印制電路板技術現狀及發展前景[J].世界科技研究與發展，2006，28（4）：14-18.

[4] Robert H.TechSearch International Analyzes Market Surge in High Density Interconnect Flex Circuits[J].CircuiTree，2000，（12）：35-40.

[5] 陳世金，徐 緩，楊詩偉，等.任意層高密度互連電路板制作關鍵技術研究[J].電子工藝技術，2013，34（5）：279-283.

[6] 蔡積慶.剛撓印制板技術[J].印制電路信息，2007，（5）：45-49.

[7] 劉堯葵，徐 勛，唐幸兒.撓性電路板技術的現狀和發展趨勢[J].印制電路信息，2009，（10）：31-33.