PCB 市场重点转移，移动终端用 HDI 板成增长主要点

PCB 市场重点转移，移动终端用 HDI 板成增长主要点

【维文信PCB】近年来PCB市场重心由电脑向通讯转移，移动终端HDI板成为PCB主要增长点，以智能手机为代表的移动终端带动HDI板向高密度、薄型化发展。

1、印刷电路板的发展趋势

1. 变薄

所有PCB都在向高密度、细线路化发展，HDI板尤为突出，十年前HDI板的定义是线宽/线距0.1mm/0.1mm及以下，现在业界基本已经做到60µm，最先进的是40µm。

传统的PCB电路图案形成方法是在铜箔基板上感光成像后进行化学蚀刻（减成法），此方法工序多、控制难、成本高，目前精细电路的生产趋向于半加成法或改良的半加工法。

（二）半加成法积层基板

半加成法工艺的热门话题是采用绝缘介质膜层压。SAP在精细电路实现和生产成本方面比MSAP更具优势。SAP层压采用热固性树脂，通过激光钻孔和镀铜形成通孔和电路图案。

目前国际上的HDI板材料多采用环氧树脂配合不同的固化剂，并加入无机粉末来提高材料刚性、降低CTE，也有使用玻璃纤维布来增强刚性。

未来发展趋势：BGA、CSP小间距基板仍将持续，而无芯基板、四层以上基板将得到更加广泛的应用。路线图显示基板特征尺寸更小，性能重点要求低介电性能、低热膨胀系数和高耐热性，在满足性能目标的基础上追求基板的低成本。

（五）适应高频、高速的需要

（六）提高耐热、散热性能

（七）挠性及刚挠结合PCB技术新趋势

电子设备的小型化、薄型化必然要求大量使用挠性印刷电路板（FPCB或FPC）和刚挠结合印刷电路板（R-FPCB）。

大功率柔性板采用厚度大于100μm的导体，以满足大功率、大电流电路的需要；高散热金属基柔性板是部分使用金属板基材的R-FPCB；触觉敏感柔性板是由压力传感膜和电极夹在两片聚酰亚胺薄膜之间构成柔性的触觉传感器；可拉伸柔性板或刚挠结合板，它的柔性基材为弹性体，对金属线图案形状进行改进，使其具有可拉伸性。

2.印刷电路板技术

1.印刷电子技术

印刷电子技术历史悠久，但近几年才开始发展。印刷电子技术应用于印刷电路行业，是印刷电路技术的一部分。

印刷电子技术的另一个重要方面是印刷工艺及相应的印刷设备，这是传统印刷技术的创新发展。印刷电子可应用不同的印刷方式，如凹版印刷、凸版印刷、丝网印刷和喷墨印刷等。丝网印刷在PCB制造中已有应用，技术成熟、成本低廉，目前正向自动化、高精度方向发展。

2. 嵌入式元件印刷电路技术

嵌入式组件印刷电路板（EDPCB）是实现高密度电子互连的产品，嵌入式组件技术在PCB中具有巨大的潜力，嵌入式组件PCB制造技术提高了PCB的功能和价值，除了在通讯产品中的应用外，还在汽车、医疗和工业应用等领域提供了机会。

EDP​​CB的发展已从碳浆制成的印刷电阻和镍磷合金箔制成的薄膜电阻，以及夹在高介电常数基板中的平面电容器，发展到内嵌无源元件印制板，再到内嵌IC芯片和内嵌表面贴装元件，再到内嵌有源和无源元件印制板。目前面临的问题包括内嵌元件的复杂性和EDPCB的薄型化，以及散热和热变形的控制，以及最终的检查技术。

元件嵌入技术目前已在手机等便携式终端设备中得到应用。实用的EDPCB制造工艺包括B2it法，可实现高可靠性和低成本；PALAP法，可实现高层数和低功耗，用于汽车电子；以及采用嵌入式晶圆级封装芯片的通信模块，具有良好的高频特性。未来还会出现嵌入式BGA芯片的eWLB[19]。随着EDPCB设计规则的建立，此类产品将得到快速发展。

（3）表面精加工技术

PCB 表面的铜层需要保护，以防止铜氧化和劣化，并在组装过程中提供可靠的连接表面。PCB 制造中一些常用的表面涂层包括含铅或无铅热风整平焊料、浸锡、有机可焊性保护膜、化学镀镍/金和电镀镍/金。

HDI板与IC封装基板的表面处理层已由化学镍/金（ENIG）发展为化学镍/钯/金（），有助于避免元器件安装后出现黑焊盘，影响可靠性。

对镀层中的钯层进行了分析，钯层结构包括纯钯和钯磷合金，二者硬度不同，因此在键合和焊接时需要选择不同的钯层。

经过可靠性影响评估，微量钯的存在将会增加铜锡的生长厚度；而过量的钯含量将会产生脆性的钯锡合金，从而降低焊点的强度，因此需要适当的钯厚度。

从PCB精细线路来看，化学镀钯/沉金（EPIG）表面处理效果优于化学镀镍/镀钯/沉金（），减少了对精细图形线宽/线距的影响。EPIG镀层较薄，不会引起线路变形；EPIG在焊接测试、打线测试后均能满足要求。

另外还有新型的在铜上直接化学镀钯(EP)或直接浸金(DIG)，或在铜上化学镀钯及自催化镀金(EPAG)镀层，其优点是适合金线或铜线压合、因无镍层而高频特性较佳、镀层较薄更适合细线路图形、减少工序及成本。

PCB 最终涂层的改进包括引入化学镀镍银 (NiAg) 涂层，其中银具有良好的导电性和可焊性，镍具有耐腐蚀性。有机涂层 OSP 性能得到改善，提高了耐热性和可焊性。还有一种有机金属复合 (OM) 涂层，当应用于 PCB 的铜表面时具有良好的成本效益。

4. 清洁生产

“绿色”和“环保”如今已成为PCB制造技术进步的重要标志，除了尝试采用印刷电子、3D打印等革命性的清洁生产技术外，现有的PCB制造技术也在不断向清洁生产方向改进，如寻找替代有毒有害物质的材料、减少加工步骤、减少化学品的消耗、减少水和能源的使用、采用可回收利用的材料等。

具体来说，采用无毒无机材料作为阻燃剂，同时采用无卤素基材，提高电性能、热导率、热膨胀系数；采用激光直接成像，减少操作工序和材料消耗；采用半加成法，减少电镀铜和蚀刻铜的消耗；采用直接金属化孔工艺，杜绝化学镀铜溶液中有毒有害物质；采用导电浆料印刷，使通孔互连加工清洁、简单。

直接金属化技术由来已久，经过多年的发展已经日趋成熟。直接金属化工艺包括炭黑和导电聚合物体系，采用碳或石墨、导电聚合物代替钯活化，并从化学镀铜溶液中消除有毒的甲醛、氰化物和难以处理的EDTA络合剂。

胶体石墨直接孔金属化技术分散稳定，与多种树脂吸附性好，胶体石墨直接孔金属化工艺在刚性PCB制造中应用多年，目前已可应用于复杂盲孔、埋孔、任意层互连的HDI板、挠性板、刚挠结合板，可减少工艺及设备空间、废水量，有利于环境保护，提高生产效率和最终产品的高可靠性[24]。

PCB生产过程中产生的废弃物甚至危险废弃物都不再是“废弃物”，例如多余的铜蚀刻液、微蚀刻处理液、电镀清洗液等都趋向于在线回收再生。一些新设计的生产线设备，无论是蚀刻线还是垂直电镀线、水平电镀线，都考虑配置在线回收再生装置，以及段间风刀的合理配置、循环泵的节能、药液的自动分析添加等，延长药液的使用寿命等。这些措施对提高质量和节能环保都是有益的。

3.印刷电路板的制造过程

印刷电路板的生产非常复杂，这里我们以四层印刷电路板为例来体验一下PCB是如何制造出来的。

层压

这里就需要用到一种新的原材料，叫半固化片，它是芯板（PCB层数>4）之间、芯板与外层铜箔之间的黏合剂，同时也起到绝缘的作用。

下层铜箔和两层半固化片已经通过对位孔和下层铁板预先固定到位，然后将准备好的芯板也放入对位孔内，最后在芯板上依次覆盖两层半固化片、一层铜箔和一层承压铝板。

被铁板夹住的PCB板放置在支架上然后送入真空热压机进行压合，真空热压机内的高温可以使半固化片中的环氧树脂熔化，并在压力的作用下将芯板与铜箔固定在一起。

压合完成后，将压住PCB的上层铁板取下。然后取下承压铝板，铝板也起到隔离不同PCB的作用，保证PCB外层铜箔的平整度。此时取出的PCB两面都会覆盖一层平整的铜箔。

钻孔

要将PCB中互不接触的四层铜箔连接起来，必须先钻出从上到下贯穿PCB的孔，然后将孔壁金属化才能导电。

使用X光钻孔机对内层芯板进行定位，机器会自动寻找并定位芯板上的孔，然后在PCB上打定位孔，保证下次钻孔是通过孔的中心。

冲孔机上放一层铝板，再把PCB放在上面，为了提高效率，会根据PCB的层数，将1~3块相同的PCB叠在一起冲孔，最后在最上面的PCB上放一层铝板，两层铝板是为了防止钻头钻进钻出时，PCB上的铜箔被撕破。

在之前的压合过程中，融化的环氧树脂被挤出PCB板外，因此需要将其切除。模板铣床根据PCB板正确的XY坐标对PCB板的外围进行切割。

铜在孔壁上的化学沉淀

由于几乎所有的PCB设计都使用穿孔来连接不同层的线路，良好的连接需要孔壁上有25微米的铜膜。这个厚度的铜膜需要通过电镀来实现，但孔壁是由不导电的环氧树脂和玻璃纤维板组成的。

所以第一步是在孔壁上沉积一层导电材料，通过化学沉积的方式在整个PCB表面包括孔壁上形成1微米厚的铜膜，整个化学处理、清洗等过程均由机器控制。

固定 PCB

清洁 PCB

运输 PCB

外层 PCB 布局转移

接下来会把外层PCB布局转移到铜箔上，这个过程和前面的内层芯板PCB布局转移原理类似，都是用影印片和感光膜把PCB布局转移到铜箔上，唯一的区别就是会用正片来制板。

内层PCB布局转移采用减成法，以负片为板，线路被PCB上固化后的感光膜覆盖，清洗掉未固化的感光膜，蚀刻掉露出的铜箔后，PCB布局线路被固化的感光膜保护而残留。

外层PCB布局转移采用正常方法，以正片为板面，PCB上无电路区域被固化的感光膜覆盖，清洗未固化的感光膜后进行电镀，薄膜不能电镀，先镀铜再在无薄膜区域镀锡，去膜后进行碱蚀，最后除锡，电路图形因有锡的保护而留在板上。

用夹子夹住PCB，然后电镀铜。前面提到过，为了保证孔位有足够好的导电性，孔壁上电镀的铜膜必须有25微米厚，所以整个系统会由电脑自动控制，以保证其准确性。

外层 PCB 蚀刻

接下来，一条完整的自动化生产线完成蚀刻工序。首先，将PCB上固化的感光膜清洗掉。然后用强碱清洗掉其覆盖的不需要的铜箔。然后用退锡液去除PCB布局铜箔上的镀锡。清洗完毕后，4层PCB布局就完成了。