印制電路技術現狀與發展趨勢第一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

印制電路技術現狀與發展趨勢PCB技術發展進程

1印制電路工業現狀與特點

2推動現代印制電路技術發展的主要因素

3PCB業未來幾年的發展預測

4印制電路板制造技術的發展趨勢

5第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.1PCB技術發展進程自PCB誕生以來，PCB一直處于迅速發展之中，特別是80年代家電產品的出現和90年代信息產業崛起，極大地推動了PCB在其產品(品種與結構)，產量和產值上的急速發展，并形成了以PCB工業為龍頭，促進了與之相關的工業(如材料、化學品、設備與儀器等)迅速進步，這種相輔相成的發展與進步，以前所未有的前進步伐，大大加速了整個PCB工業的進步與發展。第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二自PCB誕生以來到現在，PCB已走了三個階段

(一)通孔插裝技術(THT)用PCB階段或用于以DIP(Dualin-1inePackage)器件為代表的PCB階段。它經歷了40多年，可追溯到40年代出現PCB直到80年代末(實際上，通孔插裝技術在目前和今后還會以不同程度存在或使用著，但在PCB領域中或組裝技術上已不是主導地位)。這一階段的主要特點是鍍(導)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線寬度／間距為特征。第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(二)表面安裝技術(SMT)用PCB階段，或用于QFP(Quadflatpackage)和走向BGA(BallgridArray)器件為代表的PCB階段。自進入90年代以來到90年代中、后期，PCB企業已相繼完成了由通孔插裝技術用PCB走向表面安裝技術用PCB的技術改造，并進入全盛的生產時期。這個階段的主要特征是鍍(導)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)通孔直徑尺寸和采用埋盲孔結構為主要途徑。第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(三)芯片級封裝(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(<0.1mm)、孔徑(φ<0.1mm)到介質厚度(<0.1mm)等全方位地進一步減小尺寸，使PCB達到更高的互連密度，來滿足CSP(Chip—ScalePackage)的要求。BUM(Build—upMultilayer板自90年代初萌芽以來，目前已進入可生產階段。盡管現在的BUM產品產值占PCB總產值的比率還很小。但是它將具有最大生命力和最有發展前途的新一代PCB產品，這新一代PCB產品將會像SMT用PCB一樣，必將迅速推動與之相關的工業發展與進步!第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.2印制電路工業現狀與特點19.2.1全球PCB銷售概況自從90年代以來，從總的形勢看，全世界PCB工業發展是好的，而且是迅速的。今后仍然持樂觀態度。因為電子工業仍然會持續而迅速發展下去。作為電子工業的三大支柱之一的PCB產品，理所當然地會得到相應的發展。從近幾年來對PCB工業產值的統計和今后發展的預測(見表19—1)可看到PCB工業的現狀和未來。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$580億元第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.2.2世界PCB產品市場特點

(1)表面安裝技術用PCB(或SMB)已處于成熟和全盛的量化生產時期，并進行著劇烈的市場競爭。但是，由于電子元件已由QFP向BGA迅速轉移和進步，因此，表面安裝印制板(SMB)將朝著更高密度(微小孔徑、精細節距和埋盲孔、焊盤中設置導通孔等)方向發展。

(2)多層板和高性能板(含金屬芯印制板等)的產量和產值將比其它類型的印制板以更大速度發展著，其中多層板的產值(或銷售額)已占PCB總產值的50％左右，多層板層數將由4～6層為主向更高層數(如6—10層等)為主發展著。各種類型PCB(單面、雙面、多層)產品還會共存下去，并以不同程度(速率)繼續發展著，但是它們之間的比率將會不斷改變著，多層板和高性能印制板所占的比率會越來越大，高性能印制板將處于更顯著地位而發展起來。撓性印制扳和剛—撓性印制板將會受到PCB業界普遍重視而迅速進步著。第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

(3)新一代的PCB產品HDI的積層多層極(BUM)，已由萌芽期進入發展期。主要用于CSP(Chip—scalepackage)或FC(flip—chip)封裝的BUM板(含B2it和ALIVH等)等產品已處于不斷開發和完善之中。并開始走上了量化生產階段。

(4)集團式或兼并“風”將會在全球范圍內風行起來，以增強新品開發能力和市場競爭力。目前，大多采取增加投資擴產或提高自動化程度，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與相關工業的配套生產體系等集團或大型企業。提高PCB產量，質量和降低成本，同時增加新品開發投入和力量，搶占市場，適應電子產品加速更新換代特點，從而全面提高市場競爭能力和減小市場競爭的風險!第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

(5)通訊(含電信)設備和計算機產品用PCB的產值達60％左右。信息時代或進入知識經濟年代仍然離不開以通訊設備(含電信等)和計算機為基礎的電子工業。因此，在今后很長的一段時間內，通訊(含電信)設備和計算機等產品仍然是形成電子工業的主體和熱點，所以通訊設備和計算機等用的PCB仍然是PCB產品市場的主戰場。

(6)聯合設計或可制造性設計(即可生產性、可檢測性、可靠性和可維修性等)將受世界的重視。采用由PCB產品的用戶(或設計者)、生產者和組裝者等組成聯合小組進行的設計，將可達到更好的科學性，提高產品的可靠性，縮短周期、節省成本等諸多方面獲得好處。第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

(7)科技因素作用及其所占比例將越來越多

當今的PCB產品已進入“一代設備、一代產品”的時代，或者說是“七分設備，三分技術”的時代。大家很清楚，當今的PCB工業是大量資本密集型行業。一個月產一萬平米的PCB廠所需投資至少要1500萬美元。目前，PCB工業面臨的問題是訓練有素的技術人員，加上PCB技術的急速發展，因此人員的培訓和提高對PCB產品生產質量和開發已占重要地位。這些因素綜合起來的實質是科技進步因素在起作用。第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二根據統計表明，每個勞動力在不同科技條件下勞動創造的價值差別很大，如表18－2所示，從中可以看出科技進步的突出作用。從全世界看，本世紀初，工業發達國家的國民生產總增長，科技因素進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，由于科技進步的差異，使南北國家經濟的差異越來越大，或者說，窮國和富國差異不斷擴大的根本原因。第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二勞動方式手工勞動操作機械化勞動操作高科技產業創造價值（元/年）一千～幾千元一萬～幾萬元十萬～幾十萬元比例11010019－2每個勞動者在不同科技條件下創造的價值第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二所以我們在PCB生產和市場競爭中，要充分重視科技進步(或科技因素)的作用。PCB產品的市場競爭是個“公開”的競爭，而科技因素卻是“隱蔽”的競爭。因此，PCB企業(或集團)要加強科技資金的投入，建立相應的科技進步中心等，加速有關技術和新品的開發研究和應用研究。只有掌握和具備高、新和先進的科技因素，才能制造出質量可靠而可賣的先進產品，只有這樣，使PCB產品的制造永遠處于良性循環和不斷創新的狀態下，才能占領市場和參與競爭。第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二18.3推動現代印制電路技術發展的主要因素推動PCB工業發展是人類社會整體科學技術進步的結果，但是其主要的直接因素是集成電路(IC)集成度的持續急速提高、電子電路組裝技術的進步和電子信號傳輸的高頻化與高速數字化的發展結果。第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.3.1集成電路高集成度化1．IC器件集成度的進步自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18-3中。從表18-1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實驗室發表了容量為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器件產值為1500億美元，而2000年的IC器件產值達到3000億美元，2000年比1999年，IC器件產值增加l倍。這些數字意味著IC器件的高密度化技術、產量和產值都得到迅速的發展。第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二表19-3DRAM技術的進步

第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二總之，20世紀90年代的LSI工藝發展依然按照摩爾定律所揭示的發展速度增長著，即每三年器件尺寸縮小2／3，芯片面積增加1.5倍和芯片中集成晶體管數目增加4倍。這十年來，其精微細加工技術已由80年代的0.6μm提高到0.18μm的水平，并進入了量產階段，研究成果甚至達到了0.15μm(1998年)和0.13μm(1999年)以及0.10μm(2000年)的水平。這些成果給人類、世界軍事、經濟和民生等各個方面帶來了翻天覆地的變化，今后仍將繼續發展下去?？梢灶A言，2l世紀的集成電路將會沖破精微工藝技術和物理因素等方面的限制，繼續以高速度向著高頻、插入高速、高集成度、低功耗和低成本等方向邁進。第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2．IC器件的I/O數的增加由于IC器件集成度的迅速提高必然帶來傳輸信號I/O數的增加。近幾年來IC器件I/O數的發展示于圖18-1中。大家知道插裝的器件其I/O數大多在100個以內，采用表面安裝技術的QFP器件使其I/O數上升到100—500之間。要進一步提高QFP的I/O數，由于節距太小，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年以前，IC器件的I/O數大多停留在500個以下。自1996年由于BGA安裝技術的解決，器件的I/O數迅速上升，1997年器件I/O數已達1500個以上并已市場化了，這說明器件的I/O數的提高比圖18-1中預計得還要快。第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二圖18－1器件I/O數的發展第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二但是，PCB導線寬度的縮小速度還是落后于IC中線寬的縮小速度，如18-4所示。從表19-4中可以看出PCB的L/S(線寬/間距)發展的趨勢。PCB的L/S還得加速縮小化，以便與IC線寬縮小相匹配。因此，PCB的L/S縮小化還是任重道遠的。表19－4PCB的L/S縮小化年代上世紀70年代上世紀90年代2010年IC線寬（經）3μm0.18μm0.1∽0.005μmPCB線寬300μm100μm25－10μm差距100倍560倍250－200倍第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.3.2安裝技術的進步隨著IC器件集成度化的提高，安裝技術已經由插裝技術(DIP或THT)走到表面安裝技術(SMT)上來了。目前和今后勢將走向芯片級封裝(CSP或SMT)技術，其核心問題是高密度化。各種元器件的集成化提高程度及其安裝技術的發展趨勢或方向如圖19-2的(A)和(B)所示。組裝技術的進步如表19-5所示。組裝類型通孔插裝技（THT）表面安裝技術（SMT）芯片級封裝（CSP）面積比較（組裝面積/芯片面積）80：17.8：1<1.2：1典型代表元件DIPQFP→BGABGA典型元件I/O數16～6432～304121～1600>1000第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二圖19－2電路組裝技術的發展第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二自80年代中期出現SMT以來，雖受到人們的重視，但進入90年代以來才真正得到了發展，特別是1993年以來，SMT趨于成熟，用于表面安裝的元器件和SMB已在全世界范圍內得到迅速推廣和廣泛應用。如1993年美國所生產的PCB(雙面、多層)已100％為SMB(實際上是THT和SMT的混裝技術)。近幾年來，經過實踐應用，比較、篩選和發展的進步，SMT己相對集中于QFP和BGA技術上，其結構示于圖19-3中。第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二圖19－3QFP和BGA組裝示意圖第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二1．QFP技術從1997年來看，QFP技術已在SMT中占主導地位。有人估算，1997年QFP技術占90％左右，BGA技術占10％左右。但由于IC器件集成度的提高或IC器件封裝技術的進步，使IC器件I／0數迅速提高(1997年，BGA器件的I／0數己超過1500個并商品化了)，精細節距減小，如0.635mm一0.50mm一0.40mm一0.3mm的要求，QFP技術便受到了嚴重的挑戰，其故障或失效率，成本和生產管理等明顯增加，可靠性便成問題(見圖18-4)。因而有人主張：QFP技術適應范圍<500個I/O數，或精細節距≥0.50mm(或0.3mm)，而對于更多的I/O數和更小的節距是不能勝任的，或者說由于故障返修，可靠性和成本與管理等方面也是人們難于接受的。因而，自1997年以后，QFP元件在SMT中的比例越來越少了，特別是I/O數目大的器件或需小面積安裝的器件，采用BGA結構越來越多了。BGA結構是目前和今后電子連接中最有前途和根本的方法之一。第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2．BGA技術

有點像接力賽跑那樣，BGA正是為了銜接QFP技術而發展起來并推動安裝技術繼續進步。因此，BGA技術的主要優點是解決增加I／0數和精細節距帶來的成本與可靠性問題。同時，其最大好處還在于可采用目前SMT常規設備和方法來生產并能保證質量和生產率，特別是檢測技術(如采用斷層剖面式X—射線技術等)的解決，使BGA技術得到了迅速的推廣和應用，目前正處方興未艾之勢，極大地推動著安裝技術以及印制板與IC器件的發展。事實證明從1998年起，BGA器件和BGA技術將會迅速增加其比重，到2000年已成為安裝技術的主流。因為第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

(1)BGA技術能適應更高I/O數器件發展的要求。特別是在大面積尺寸的器件上，在相同節距下，BGA的I/O數比起QFP的I/O數要高得多。表19-6列出了各種安裝技術I/O數的比較情況。

節距（密爾）QFP之I/O數BGA之I/O數BGA/QFP1003264250642564251249617.752015615219.7516196240412.2510312608419.5表19－6封裝尺寸為0.8英寸2時，QFP和BGA的I/O數比較第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(2)BGA技術比起QFP技術可增加I/O數和節距。表19-7列出PQFP和CQFP與BGA(含PBGA，TBGA等)的比較情況。很明顯，采用BGA技術可獲得更大的節距和增加I/O數，從而有利于降低成本和生產管理以及更高的可靠性。類型PQFPCQFPBGA基（殼）體材料塑料陶瓷陶瓷、塑料基（殼）體尺寸12mm～30mm20mm～40mm12mm～44mm節距0.3mm、0.4mm、0.5mm0.4mm、0.5mm1.27mm、1.50mmI/O80～370144～37672～1089表19－7QFP和BGA技術比較第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(3)BGA技術具有更低的故障失效率。與QFP技術比較起來，BGA具有明顯低的故障失效率(見表19－8和圖19-5)，因而有更好的可靠性，并可降低成本。類型QFPBGA節距0.5mm0.4mm0.3mm1.27mm工業生產200ppm600ppmSepeculative0.5ppm-3ppmIBM生產75ppm600ppmN/A0.5ppm-3ppmIBMAPDLab<10ppm<25ppm<30ppm<1ppm表19－8QFP和BGA故障失效率比較第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(4)BGA技術具有更小的封裝尺寸。一般可縮小到4倍以上，如表19－9所示。

節距（密爾）QFP封裝（平方英寸）BGA封裝（平方英寸）1007.5001.800503.7500.900251.8750.450201.5000.360161.2000.288100.7500.180表19－9I／0數300的QFP與BGA封裝尺寸比較第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(5)BGA技術不僅適用于SMT上，而且也適應于CSP(或CMT)上。也就是說，BGA技術不僅適用于目前封裝的BGA器件上，而且也適宜于MCM和FC(倒裝芯片或裸芯片安裝)上(如圖19－5所示)。

(6)BGA技術可以充分利用現有安裝技術裝置。同時，比起QFP技術來說，不僅不會增加其難度，而且更易于掌握，并具有更高的生產率。這也是90年代中期以來BGA技術能得到迅速推廣和應用的重要原因。第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3．MCM、CSP和3D組裝技術(1).MCM技術的發展與進步由于多芯片模塊(MCM)的出現、發展和進步，推動了微組裝技術發展。由于信號傳輸高頻化和高速數字化的要求以及裸芯片封裝的需要，因而要求有比起SMT組裝密度更高的基板和母板(參見圖19-6所示)。圖19－6三級基板（或PCB）第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

(1)MCM現狀與未來

MCM(multichipmodule)是從混合集成電路(HIC)發展起來的一種高級混合集成電路。這是指在一塊高密度互連多層基板上集成組裝有兩個或兩個以上的裸芯片(IC)和其他微型分立元件，并經封裝后形成的高密度微電子組件。這樣的封裝保持著HIC(hybridintegratedcircuit)的一些特點，把所有元件都集成在一個平面(X-Y)上，故稱為二維MCM(2-DMCM)。2-DMCM的出現，明顯地改善了封裝對微電子技術的限制，比起HIC有如下優點：(一)具有更高的組裝密度和更優良的電氣性能；(二)具有更大的集成規模(尺寸)；(三)從功能看，MCM是一種具有部件的系統或子系統，甚至是系統功能的高級混合集成組件；(四)從外形上看，MCM比HIC(hybridIC)有更多的I／0引腳數目。

第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二但是隨著微電子技術的進步，芯片集成度迅速提高，對封裝要求更為嚴格，2—DMCM已不能滿足要求，其缺點已暴露出來。如計算機中的CPU的時鐘頻率已達500MHz，而高端微處理器的時鐘頻率已達數千兆赫。這樣的信號傳送頻率，即使在真空中以光速傳輸，每個時鐘周期的傳輸距離只有10厘米左右。在這種情況下，傳輸線造成信號延遲將占用時鐘周期中很大比例，同時傳輸線的特性阻抗等因素造成信號失真，這兩方面都會使封裝后芯片的性能變壞，甚至到達不得不降低芯片性能來適應封裝的地步。但是要進一步提高2-DMCM組裝密度已十分困難，因為2-DMCM的封裝效率已達到其組裝理論密度的85％，為了改變這種情況，三維的MCM便被提出來了。第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(2)MCM基板正因為MCM的優點很多，所以MCM得到了很大的發展。MCM制造技術主要包括五個方面：設計和測試技術；確認良品芯片KGD(knowngooddie)；HDI工(高密度互連)基板；組裝技術和封裝外殼。但關鍵是確認良品芯片KGD、HDI基板和封裝技術。MCM用的HDI基板主要是陶瓷型MCM-C、淀積型MCM-D、層壓板型MCM-L和混合型的MCM-D／C等四種。由于多層印制電路層壓板MCM-L比起多層陶瓷型MCM-C來具有更低的r和低成本等優點，因而20世紀90年代中期以來得到了迅速的發展。而MCM-C近幾年來已朝低溫共燒陶瓷(LTCC)發展。表19-10示出各種MCM用基板的基本特性。第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(2).CSP技術的發展與進步盡管SMT中BGA(ballgridarray)的興起和發展，解決了QFP面臨的問題，但是仍然不能滿足電子產品日益加速向便攜型、更多功能、更高性能和更高可靠性之發展要求，特別是不能滿足硅集成技術發展對更高封裝效率或接近硅片本征信號傳輸速率之要求。所以90年代中期開發成功超小型BGA，叫BGA。這種BGA的連接盤節距為0.5mm左右，接近于芯片尺寸的超小型封裝，為了區別SMT中的BGA，而把接近芯片尺寸的BGA封裝亦稱為芯片級封裝CSP(chipscalepackage)。第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二CSP一出現便受到人們極大的關注，是因為它能提供比BGA(指連接盤節距≥0.8mm)更高的組裝密度。雖比采用倒裝芯片(FC)級組裝密度低，但其組裝工藝較簡單，而且沒有FC(flipchip)的裸芯片處理問題，基本上與SMT的組裝工藝相一致，并且可以像SMT那樣進行預測試和返工。同時，CSP的I／0數、熱性能和電氣性能都與FC相近，加上沒有KGD問題，只是封裝尺寸稍大一點，正因為這些無可比擬的優點，才使CSP得以迅速的發展，并已有明顯的跡象將成為21世紀IC封裝的主流。第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

CSP是在倒裝片、BGA和高可靠塑封技術基礎上發展起來的，它使芯片封裝后的尺寸接近或等于裸芯片尺寸，因而，CSP一問世便得到全世界電子界的重視。目前至少有30多家世界著名的公司推出各種不同工藝的CSP商品。如美國的GE、Tessera、Motorola、Texas、National、Amkor等，日本的富士通、NEC、三菱、松下、夏普、日立、東芝等，以色列的Shallease，韓國的LC等。如有48個I／0，節距為0.8mm的X1’link之X9536的CSP，其尺寸只有7mm×7mm大小，比起現行的BGA、QFP等要小很多倍。所以，CSP將會像SMT取代THT一樣，CSP也會逐步取代SMT，這是一種的必然趨勢。目前CSP的發展態勢非?？?，每年都以超過100％的速度增長著。預計2010年將會成為主導產品。

第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二18.4PCB業未來幾年的發展預測根據日本印制電路行業協會(JPCA)近期對世界PCB市場的預測，世界PCB市場的需要量，在2004年將達到422.24億美元，在從2000年到2005年的五年間，年平均增長率會達到5.5％左右。而從另一方面所得到的預測(據TMRI的預測資料)，在2001年為388.15億美元，到2004年將增加到449.15億美元，2000年到2005年間的年平均增長率約為5.0％。第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二從印制電路板業的發展趨勢上看，會有廣闊的市場前景。這是由于PCB已經成為電子系統的主要產品。它幾乎在所有的電子產品中得到使用?，F在，由于電子信息化的數據處理以及通信系統等都在迅速的增加，使得印制電路板的需求量也隨之擴大。其中，下一代的電子系統對PCB的要求，突出表現在更加高密度化。隨著電子整機產品的多功能化、小型化、輕量化的發展，多層板、撓性印制電路板、HDI/BUM基板、IC封裝基板(BGA、CSP)等PCB品種成為了擴大需要量的中心產品。第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二世界印制電路板市場的需求量增加，主要依賴于通信產品和計算機產品部分的增加。增加的PCB需要量，主要是HDI／BUM基板和IC封裝基板。根據Prismark的市場分析，1999年世界HDI/BUM印制電路基板的生產值，達到了32.1億美元，為世界PCB市場份額的9％。預測在2004年，這類高性能PCB的產值約能實現122.6億美元，它占整個世界PCB市場的22.5％。預測HDI／BUM基板的生產值，在1999年—2004年五年間的年平均增長率可超過30％。第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二在1996—2000年期間，中國內地PCB產值年平均增長率在25.8％。其年產值由1996年的90億元擴大到2000年的313億元人民幣，2001年PCB的產值又提高到360億元人民幣，首次在產值上超過中國臺灣，僅次于日本、美國，成為居第三位的世界PCB生產地。到了2004年，我國PCB的產量產值已超過美國，成為近次于日本的世界第二大PCB強國.2006年我國PCB的產量產值達到128億美元，已超過日本，成為世界最大的PCB生產大國。第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二在中國內地的PCB生產企業現有約600家。加之與PCB業相關的設備、材料生產廠家的數量，生產廠家已超過1000家。在廠家的規模上,中小型企業的數量占90％以上。在中國內地，中外合資企業和海外獨資企業占有相當高的數量比例。在投資規模、生產技術、生產量方面，外資企業也占有很大的比例。PCB生產企業多集中在中國東南部的沿海地區，并以長江三角洲和珠江三角洲為最多?，F在,分布在長江三角洲和珠江三角洲的PCB廠家的數量比約在l：2。從發展角度看，長江三角洲在數年后，其企業數量和生產規模將有更大的擴充。第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二中國內地低層數PCB產品(單面板、雙面板)的生產技術，現已經達到國際水平。此方面的生產技術已趨于成熟，并在國內市場上具有優勢。在20世紀90年代中期興起的“高密度互連基板”(HDI／BUM基板)，和IC封裝基板的生產方面，中國內地已經有數十家生產廠具備有生產這種基板的先進設備。中國內地HDI／BUM基板的生產量，近年也在迅速增加。第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二印制電路板用的主體材料——覆銅板，在中國內地已經可以進行大量的生產，其產品的品質也基本可以滿足要求，而高品質的覆銅板和適應于環境保護要求的綠色型覆銅板現還正處于研究試驗階段。PCB基板材料用的浸漬纖維紙、玻璃纖維布、樹脂和銅箔，大部分還是依賴進口。生產規模大、自動化程度高、精密性和可靠性要求高的PCB設備，在中國內地仍需要由海外的PCB設備生產廠家提供。印制電路板制造中產生的廢水對環境影響的問題,已經在中國內地PCB業界開始得到重視。雖然對這類廢液的處理工作已經開展起來，但處理的水平還有待提高。對于防止廢液處理中的二次污染問題，目前大多數的PCB企業仍未有足夠的重視。水資源的綜合利用還未提到議事日程。第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二預測今后幾年內，中國內地的PCB生產量還會由于國內需求量的繼續增長而擴大，且在出口量上也會有更進一步的提高。由于海外的電子整機產品大量的移入到中國內地進行生產，而世界電子工業整體上尚處于低增長的趨勢，因此中國內地的PCB業在“十五規劃”期間(2001年—2005年)，其年均增長率會保持在22％左右。第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.5印制電路板制造技術的發展趨勢19.5.1前言近年來，印制電路板在電子安裝業界中越來越占據重要地位。印制電路板的應用市場，也由原來傳統的搭載半導體元器件和電子元件的“母板”,“派生”出作為半導體封裝的“載板”，使印制電路板產品在應用領域上分出兩大類有很大區別的品種。印制電路板作為半導體元器件和電子元件的“母板”，它的制造技術，與所組裝的整機電子產品的電氣性能、可靠性以及成本有很大的關聯。而印制電路板作為半導體封裝的“載板”，它的制造技術，對于半導體的運作頻率、能源消耗、連接性、可靠性以及成本也都會帶來很大的影響。對于印制電路板技術在電子安裝業發展中的重要地位，應該提高到上述重要影響的方面去加以認識。所提及的這些影響也是印制電路板技術競爭的重要要素：第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二當前，無論是整機電子產品還是半導體封裝，它們對印制電路板制造技術的要求，主要表現在以下六個方面。一是適應高密度化、高頻化；二是適應綠色化；三是適應復合安裝化；四是適應新功能元件搭載；五是適應低成本化；六是適應短交貨期化下面對印制電路業根據上述的六方面的要求，在工藝技術、設備與基板材料、生產體制的變革等方面的發展未來作預測和展望。

第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.5.2適應高密度化、高頻化要求的發展預測

1.實現高密度化、高頻化的中、長期目標在國際半導體技術發展指南委員會(ITRS)在所發布的2001年版“指南報告書”中，出于半導體芯片所能達到的散熱設計界限的考慮，將未來的半導體芯片的最大尺寸限定在310mm2以內，這就給原來半導體芯片的大型化趨勢劃上了一個“句號”。但是，半導體IC的I／O數依然有增加的趨勢。由于“指南報告書”中對半導體芯片尺寸的選取作了最大尺寸限定，這樣就促進了半導體IC載板上的芯片一側端子間距的微細程度會進一步增加。這也引起在IC載板的端子及信號線間距方面，有著向極端微細化發展的趨向、今后在尖端的電子產品中，將會出現信號線間距在20m的配線要求。圖19-9表示了未來在IC載板方面最小信號線間距的發展趨向。第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二圖19－9未來在IC載板方面最小信號線間距的發展第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二在BGA載板高密度安裝要求方面，預測未來實現最小信號線間距的數值是：在倒裝芯片(FC)安裝形式所用載板的端子設置上，將超過現有的微細限度，出現“3導線／4焊球凸點(3Line／4Row)”的設計制造，即這種的配線尺寸使線寬／間距實現11.4μm／11.4μm。2.在實現高密度化、高頻化進程中，制造工藝與基板材料的發展有機樹脂的IC載板的制造，傳統的工藝法是采用全加成法，它與銅箔的銅鍍層厚度減薄發展關系趨向相適應。而采用這種加成法，當線條間距蝕刻作到30μm時，由于導線橫剖面已形成梯形狀，對于傳輸線路來說已經不適應。而容易制作出導線橫剖面呈矩形的工藝法是半加成法，此種工藝法在今后將成為主流。圖19-10所示了這兩種電路制作工藝法，所制出的導線橫剖面的情況。第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二圖19－10制造方法的比較（30μm線寬）第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二采用半加成法去解決微細電路圖形的制造問題是有較大難度的。它在形成電路圖形時，要形成必要的基礎層(seed)，在其上進行高成本的噴鍍(sputtering)加工等來形成電路圖形。這樣在設備投資和要求絕緣層表面的清潔度等方面部受到制約。為了實現電路圖形的超高密度化，如果設定導通孔與最小線路寬幅是一同形成的，那么現在最小孔徑的要求值為lOμm，而到2016年將發展到5μm?，F在主流的孔加工技術是采用C02激光鉆孔方式。它在加工75μm以下的孔徑時，就會在光學特性能力上表現惡劣。尖端印制電路板的制造者，是采用YAG激光鉆孔機去完成。但用此類的激光機加工5μm孔徑時，也會發生困難。在這項課題面前，等離子體(plasma)蝕刻加工超微小孔，成為了一種解決的途徑。Dyconex公司在此方面已經獲得了工業化的經驗。由此可以看出，為了解決超微小通孔加工中，所用的新型基材和孔加工新技術的開發，將起著十分重要的推動作用。第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二在超微細電路圖形的制作中，還存在著其它諸多的難題。從前傳統方法是采用干膜感光形成電路圖形。有的印制電路板制造者為了實現微細電路圖形制作，而采用了形成半導體集成電路用的平版印刷(1ithography)的逐級縮小投影型曝光裝置(stepper)工藝法。它在高解像度成像方面顯示出其優勢，但這種工藝的采用，要求絕緣基材在表面平坦度，以及在與高頻適應性上，提出了更高的要求。眾所周知，在超過1.8GHz高頻下所進行的信號傳輸的信號線中，會由于“表皮效應”而出現傳輸信號衰減的現象，為此覆銅板上的銅箔粗糙度若是過大，會對它的傳輸信號衰減有更大的影響。例如銅箔平均粗糙度(Rz)在3—5μm范圍條件下，由于“表皮效應”而造成傳輸信號衰減較大，使這樣的銅箔無法在高頻電路配線的印制電路板中使用，過低的銅箔粗糙度，又會影響銅箔的剝離強度。第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二另外，IC載板還需要解決與半導體芯片在熱膨脹系數上不一致的問題。即使是適于微細電路制作的積層法多層板，也是存在絕緣基板在熱膨脹系數上普遍過大(一般熱膨脹系數在60ppm／℃)的問題。而基板的熱膨脹系數達到與半導體芯片接近的6ppm／℃左右，確實對基板的制造技術是個“艱難的挑戰”?；宓慕殡娞匦詾榱诉m應高速化的發展，需要它的介電常數能夠實現2.0，介質損失因數能夠接近0.001。為此，超越傳統的基板材料及傳統的制造工藝界限的新一代印制電路板，預測在2005年左右會在世界上出現。第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3．圍繞著高密度化、高頻化發展，在印制電路板設備方面的發展預測

(1).孔加工設備方面。在積層法多層板的導通孔加工技術上，運用激光沒備進行加工，已經積累了大約7年的實踐期。在2000年時，成功發明了雙束光的C02激光鉆孔設備。這項技術的開發，使激光加工孔的速度達到了1000孔／秒，要比最初出現的激光鉆孔機的成孔速度提高了約10倍。目前新型激光鉆孔機開發，仍繼續向著更高速度加工的方向邁進。采用C02激光鉆孔進行孔加工的孔徑限度，是在30-40μm。隨著印制電路板更加微細化的發展，預測在2005年以后，適應于20-50μm孔徑加工的UV激光設備將會擴大其使用的范圍。在需要30—40μm范圍孔徑加工的印制電路板中制造中，會在激光機的選擇上出現C02激光鉆孔機為第一位，UV激光鉆孔機為第二位的情況。第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二(2).電鍍設備方面。電子產品電氣信號高速化、高頻化的發展，使得印制電路板的導線寬幅要求更加高精度。而高精度主要表現在均一性、平滑性、上下部位尺寸偏差小(即側蝕小)、析出的銅厚度的偏差小等方面，提高導線的精度應是以此為目標。若使所制出的20—30μm的導線寬幅實現優良的精度，就必須在電鍍上采用與傳統電鍍不同的新工藝技術。在此方面，鍍膜厚的均一化技術是十分重要的。在30m導線寬幅的電路圖形制造中，更加傾向于采用半加成法。在采用此工藝過程中，為了降低圖形銅電鍍的厚度分散問題，曾作了各種的工藝試驗，進行了技術上的攻關。而在電鍍設備方面PPR整流器的采用和搖動裝置和電機間距的改善，都對這方面的技術突破起到推進作用。第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二

(3).曝光設備方面。無論是上述的減成法工藝還是加成法工藝制造微細導線，今后其寬幅都要達到30m，對于曝光技術來說，就需要在設備要求方面進行相應的改善，曝光時的對位精度需要比過去有更高的水平。在曝光方式上，將會更多采用激光直接成像方式。特別在積層法多層板的制造上，通過曝光設備的高直線性去實現更高精度化，已成為重點研究對象。許多曝光設備制造廠在多方面開展了研究。例如：①采用X光的照射。以下層的標記(mars)為目標，對貫通孔進行直射。②在銅表面“開窗口”，越過絕緣樹脂層對下層的標記進行測量。③利用反射照明方式對電鍍加工后的導通孔進行測量。上述的方法，存在著各自的優缺點，它們的發展前景主要取決于如何克服其短處。第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.5.3滿足IC封裝對基板的特別要求的發展預測

IC封裝載板(又稱為IC封裝基板)所有用的基板材料，除了要采用無鹵、無銻的阻燃材料外，還需要隨著IC封裝的高頻化、低消耗電能化的發展，在低介電常數、低介質損失因子、高熱傳導率等重要性能上得到提高。今后研究開發的一個重要課題，就是熱連接技術—熱散出等的有效熱協調整合。第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二預測根據IC封裝設計、制造技術的開展，對它所用的基板材料有更嚴格的要求：這主要表現在以下諸方面：①與無鉛焊料采用所對應的高Tg性；②達到與特性阻抗匹配的低介質損失因子性：③與高速化所對應的低介電常數性(應接近2)；④低的翹曲度性，對基板表面的平坦性的改善；⑤低吸濕率性；⑥低熱膨脹系數性，使熱膨脹系數接近6ppm；⑦IC封裝載板的低成本性；⑧低成本性的內藏元器件的基板材料；⑨為了提高耐熱沖擊性，而在基本的機械強度上的進行改善，適于溫度由高到低的變化循環下而不降低性能的基板材料；⑩達到低成本性、適于高再流焊溫度的無鹵、無銻的綠色型基板材料。第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.5.4滿足綠色化要求的發展預測1.以歐洲為中心的環境保護法規的發布與實施以環境保護為實質內容的綠色化問題(日本稱為“環境調和問題”)實際上既是個技術問題，也是個經濟問題、社會問題。近年來，在電子安裝業界及印制電路板業界中，在此問題上主要一直圍繞著“何時徹底實施”(時間軸)和“材料開發的方向性”兩個具體問題開展爭議。在對待開展電子產品的“綠色化”態度的積極性上(或者說程度上)，目前世界上各個國家、地區已有差異。對此問題分析，日本印制電路及基板材料的著名專家——青木正光先生講的較為深刻。他近期提出：在美國，認為21世紀的“關鍵產業”是“IT”業。而在歐洲，認為2l世紀的“關鍵產業”是“環境”。第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二歐洲是電子產品綠色化的“發源地”。他們在印制電路板方面主要圍繞著三個方面去開展綠色化的進程。這三個方面是“無鉛化”、“無鹵化”、“產品的循環再利用化”。這是今后要堅持的方針，并且通過法規的建立和實施，去推進這項工作。與印制電路板相關的環境保護的法規，在歐洲主要有兩件。這就是：“電氣、電子產品廢棄物指令(EUDirectiveOnWastefromElectricalandElectronicEquipment，簡稱：WEEE)”和“特定有害物質使用限制令(RestrictionOfHazardousSubstances，簡稱：RoHS)”。在這兩份法規中部明確的提到了要禁止使用鉛和鹵化物的問題。它已于2002年10月11日在歐盟會議上通過，并且要在2006年了月1日起正式全面的實施。這兩個“歐洲指令”的發布和未來的實施，必然對世界各國的PCB的綠色化工作帶來了深刻的影響。第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二表19－11印制電路綠色化的發展指南分類采用技術實施進程印制電路板基板材料無鹵化基板材料在2005年至20lO年采用率達到50％—80％熱塑性基板材料2004年以后液晶聚合物(LCP)采用將得到增加接合技術無鉛焊料2003年后將全面正式采用導電性粘接劑2010年時在移動電話中使用將成為主流直接接合2005年以后將可能擴大采用印制電路板的制造技術微線技術在開始研究之中直接描繪由電路到阻焊圖形進行開展不含甲醛的化學鍍銅2004年開始實用化PCB上的金屬材料的再循環通過再循環加工設備進行回收第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二印制電路板的再循環、再利用技術PCB上的塑料的再循環2007年可能會成為正規化再利用部品的使用2002年在復印機在的采用率達到50％以上產品設計技術模件型設計2002年在電子產品的高頻部分得到擴大采用模擬設計首先在復印機、電腦中完成應用工作可降解性塑料的利用白2002年起在一部分整機廠的電子產品的結構材料上開始使用，在2005年以后要全面正式采用鎂合金作為產品結構體2002年起以電腦為中心，在應用方面開始得到擴大第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.5.5適應于復合安裝化方面的發展預測1.埋入無源元件技術采用基板埋入無源元件技術可以達到：①節約封裝安裝的面積；②由于信號線長度的縮短，使傳送性能得到提高；③元件在組裝成本上會降低；④可靠性得到提高。埋入電阻、電容、電感的研究開發，是以歐美為中心所開展的。在這項研究中，對于埋入無源元件的設計工程、統一的封裝設計工具、模擬試驗、檢查方法等都是很重要的。今后期待于利用與積層法多層板的組合，去發揮其潛在的性能。預測在埋入元件的基板制造的“據點”的全球競爭上，日本和中國臺灣都有著得勝的優勢。埋入元件的基板的材料特性提高、加工特性的提高及低成本化，對于今后埋入元件的基板的應用領域的擴大，起著很重要的推動作用。第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二2.埋入有源器件技術近期，在世界和日本的PCB銷售額排名(2002年)都為第一位的日本Ibiden公司，發表了以BBUL(bumplessbuild-uplayer)為代表的有源器件埋入的印制電路板。這可以看作基板埋入元件技術向半導體IC封裝滲透的開始。埋入有源器件化的優點有：①可實現高性能和低功率化。由于連接距離的縮短，削減了電感。由于電容就在芯片旁配置，促進了電源傳輸加快。由于驅動電壓的下降，減少了雜波的發生；②安裝密度的提高。由于與芯片的連接面積提高，可實現芯片的高I/O化；③可實現薄型化、輕量化；④可實現復數的芯片的搭載，使實現SiP(systeminapackage)成為可能。埋入有源器件化現有的缺點有①由于有埋入有源器件，所供給的基板材料的性能需要有更嚴格的限制；②要在印制電路板制造中，建立更多的檢查項目，以避免出現有源器件的不合格品即漏檢。③要確立新的芯片供給體制。在產業結構上，要解決諸多的課題。第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二3.SiP技術

SiP(systeminapackage)是一種不同半導體元器件和不同技術混合在“一個整體封裝”中的模塊。它的定義是這樣的描述的“在單個芯片的封裝中，加入無源元件或者是在單個封裝中設置有多個芯片或積層芯片及無源元件等，它起到給電子整機產品提供功能集合的輔助系統。”SiP比SoC(systemonachip)要具有開發費用低、開發周期短的優點。

SiP的連接技術，可以采用金屬絲的連結，也可以是TAB、倒裝芯片等的連結方式。所用的載板，可以是有機樹脂基板，也可以是陶瓷基板、金屬基板等。一般采用連接盤形式達到與載板的連接，有的SiP在載板中還有埋入芯片。

第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期二19.5.6適應于搭載新功能電子元件要求的發展預測1.EMS要求預測MEMS技術在今后十年間，在汽車、醫療器械、通信、民用電子產品應用領域中得到擴大，并將是推動封裝技術進步的動力之一。