印制電路板的發展及前景

傅莉

（景德鎮陶瓷學院，江西景德鎮333002）

1.印制電路板發展階段

隨著微電子技術的快速發展，特別是晶體管的電子系統和設備的廣泛應用，電子系統和設備的功能與結構變得十分復雜，因此最初采用的手工搭建電路的方法已經遠遠不能滿足設計的需要，這時出現印制電路板的概念。1903年，Albert Hanson首先提出了“線路”的概念，并把它用于電話交換系統。這種概念是把薄薄的金屬箔切割成線路導體，再把它們黏合在石蠟紙上，最后在下面貼上一層石蠟紙，這樣便構成了現今印制電路板的結構雛形。1936年，Paul Eisner博士真正發明了印制電路板的制作技術，自此印制電路板便迅速發展起來，并獲得了廣泛應用。

自印制電路板誕生開始至發展到今天，已經將近70年歷史了，縱觀印制電路板的歷史，可以將它劃分為6個時期：

1.1 印制電路板的誕生期（1936年至40年代末期）

1936年，Paul Eisner博士真正發明了印制電路板的制作技術，印制電路板由此誕生了。在這個歷史時期，印制電路板采用的制造方法是加成法，即在絕緣板表面添加導電材料來形成導電圖形，采用的具體制造工藝有涂抹法、噴射閥、真空沉積法、蒸發法、化學沉積法和涂敷法等。在1936年底，采用上面所述生產技術的印制電路板曾應用于無線電接收機。

1.2 印制電路板的試產期（20世紀50年代）

自從1953年起，通信設備制造業開始對印制電路板重視起來。這時開始采用的制造工藝減層法，它的具體制造方法是采用覆銅箔紙基酚醛樹脂層壓板(PP基板)，然后采用化學藥品來溶解并除去不需要的銅箔，這樣剩下的銅箔就形成電路。在這個歷史時期，采用的腐蝕液的化學成分是三氯化鐵，其代表產品是索尼公司制造的手提式晶體管收音機，它是一種采用PP基材的單層印制電路板。

1.3 電路板的實用期（20世紀60年代）

在這個時期，印制電路板采用覆銅玻璃布環氧樹脂層壓板（GE基材）。1960年起，日本公司開始大量使用GE基板材料。1964年，美國光電路公司開發出沉厚銅化學鍍銅液（CC—4），開始了新的加成法制造工藝。日立公司引進了CC—4技術，目的是用于解決GE基板在初期有加熱翹曲變形、銅箔剝離等問題。隨著材料制造商技術的逐步改進，GE基材的質量不斷地提高。1965年起，日本有好幾家制造商開始批量生產GE基板、工業電子設備用GE基板和民用電子設備用PP基板。

1.4 印制電路板快速發展期（20世紀70年代）

在這個歷史時期，印制電路板專業制造公司大量出現，同時各個公司開始使用過孔來實現印制電路板之間的層間互連。1970年起，通信行業的電子交換機開始使用3層的印制電路板；之后大型計算機開始采用多層印制電路板，因此多層印制電路板得到了快速的發展。這個時期，超過20層的印制電路板采用聚酰亞胺層壓板作為絕緣基板。

這個時期的印制電路板從4層向6層、8層、10層、20層、40層以及更多工作層面發展，同時實現了高密度化（細線、小孔、薄板化），具體的導線寬度和間距從0.5mm向0.35mm、0.2mm、0.01mm發展，印制電路板單位面積上布線密度大幅度提高。另外，印制電路板上原來的插入式安裝技術逐漸過渡到表面貼裝技術。這個時期的另一個重要突破是實現了自動裝配線，可以自動安裝印制電路板上的元器件。

1.5 印制電路板的高速發展時期（20世紀80年代）

20世紀80年代，印制電路板處于高速發展的時期，它廣泛應用于各個領域中，逐漸成為電子系統和設備制造中必不可少的一個組成部分。同時，多層印制電路板獲得了飛速發展，它逐漸代替了單層板和雙層板而成為了設計的主流。1980年后，PCB高密度化也明顯得到提高，這時已經可以生產出62層的玻璃陶瓷基印制電路板。這種高密度化進一步促進了移動通信和計算機的發展。

1.6 印制電路板的革命期（20世紀90年代）

20世紀90年代前期，印制電路板的發展經歷了一段低谷時期。1994年，印制電路板開始恢復發展，其中擾性印制電路板獲得了較大的發展。1998年開始，積層法印制電路板開始進入到了實用期，產量開始急劇增加；IC元件封裝形式也開始進入到球刪陣列（BGA）和芯片級封裝（CSP）的階段。如今，印制電路板的發展主要表現在機械化、工業化、專業化、標準化和智能化等方向，它已經形成一門在電子工業領域中的新興的、強大的印制電路制造工業。另外，主導21世紀的技術革命的納米技術，將會極大地帶動電子元器件的研究開發，從而引起印制電路板制造工業的革命性發展。

2.印制電路板未來展望

電子計算機和信息產業的迅速發展，使電子工業成為世界最大的產業之一，電子產品正向著小型化、輕質量、多功能、高可靠、低成本的方向發展。電子組裝技術逐步由通孔安裝向表面安裝和微小型安裝發展，大大促進了印制版的設計制造、測試技術和新型覆銅箔材料的發展。為了適應球刪陣列封裝和最新的芯片級封裝等表面貼裝元器件的安裝，印制電路板的導線寬度和間距達到0.1mm以下，最小導通孔的孔徑直徑已經在0.3mm以下。新的表面安裝技術對印制電路板的設計、制造工藝和材料都提出了新的要求。目前已有基層壓為基材的采用多芯片模塊封裝技術的高精度、高密度、超薄型多層印制電路板正處于發展當中，而且代表當今世界最先進的印制電路板技術的高密度互連結構的印制板——積層式多層板已被研制出來。它是一種具有埋孔和盲孔、孔徑不大于0.1mm、孔環寬小于0.25mm、導線寬度和間距小于0.1mm或更小的積層式薄型高密度互連的多層板，在通信行業的高檔手機中應用日益廣泛。

由于科技技術的發展，對印制電路板的具體形式難以預計。但印制板的發展與元器件的小型化和電子裝聯工藝的發展是相互適應的，所以根據這些電子產業的發展，目前可以預見的大體方向是：印制電路板向高層次、高密度、高可靠性、薄型化、小型化、功能化和無公害的綠色產品發展，具體反映在以下幾個方面：

2.1 設計方面

為了適應元器件小型化、功能增多、I/O引腳數量增多、節距小和安裝密度高的發展需要，在印制板的設計方面，應有先進的設計思想和設計技術手段。計算機輔助設計中會有功能強大的新型設計軟件。借助計算機軟件，自由角度布線、三維布局及布線技術將廣泛應用于設計高密度、高精度的導電圖形和高密度互連的印制板。

2.2 基材方面

綠色環保型基材將得到廣泛應用。適用于表面貼裝用的耐熱性高、熱穩定性好的基材以及低介電常數的特殊基材，耐離子遷移的高性能材料和使用HDI的覆樹脂銅箔將是今后基材發展的方向。

2.3 PCB產品

在印制板的產品方面，預置電阻和電容、直接封裝芯片的功能性印制板得到大量的應用。采用HDI結構和多芯片模塊技術用的MCL-L積層板使電路功能化、模塊集成化，撓性和鋼-撓結合印制電路板的廣泛應用，可以實現電子產品的立體安裝，簡化了電子裝聯工藝，進一步提高產品的可靠性。

2.4 導電圖形

印制板的導電圖形可以實現多層布線、密度高、導線寬度和間距小于0.1mm等性能。層間互連采用孔徑小于0.1mm的盲孔和埋孔的高密度互連結構和更為精細的導電圖形。

2.5 制造技術

印制板的制造技術向CAD-CAM-CAT一體化發展，可大大提高加工的極度，并縮短加工和測試周期。在加工技術方面，激光和等離子技術將被廣泛應用，工藝過程的無污染或低污染，使制造技術向清潔綠色制造方向發展。

2.6 檢測技術

計算機技術廣泛用于PCB和組裝件的性能測試。如通斷測試、X射線內層檢測、X射線鍍層檢測厚和自動光學檢測系統，對印制板組裝件的自動X射線檢測、在線檢測、功能測試和無接觸式檢測等技術，使PCB及組裝件的檢測向自動化和智能化方向發展。

面對電氣、電子產品無鉛焊接的環保要求，印制電路板的設計和制造技術與電子裝聯工藝的關系將更為緊密，元器件的小型化、模塊化和印制板的功能化將減少電子裝聯的工作量而大大提高產品的可靠性。印制電路板設計、制造和裝聯技術的進步必將促進電子產品向成本低、高可靠性、小型化綠色環保型的方向發展。

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