印制电路板的发展及前景

傅莉

（景德镇陶瓷学院，江西景德镇333002）

1.印制电路板发展阶段

随着微电子技术的快速发展，特别是晶体管的电子系统和设备的广泛应用，电子系统和设备的功能与结构变得十分复杂，因此最初采用的手工搭建电路的方法已经远远不能满足设计的需要，这时出现印制电路板的概念。1903年，Albert Hanson首先提出了“线路”的概念，并把它用于电话交换系统。这种概念是把薄薄的金属箔切割成线路导体，再把它们黏合在石蜡纸上，最后在下面贴上一层石蜡纸，这样便构成了现今印制电路板的结构雏形。1936年，Paul Eisner博士真正发明了印制电路板的制作技术，自此印制电路板便迅速发展起来，并获得了广泛应用。

自印制电路板诞生开始至发展到今天，已经将近70年历史了，纵观印制电路板的历史，可以将它划分为6个时期：

1.1 印制电路板的诞生期（1936年至40年代末期）

1936年，Paul Eisner博士真正发明了印制电路板的制作技术，印制电路板由此诞生了。在这个历史时期，印制电路板采用的制造方法是加成法，即在绝缘板表面添加导电材料来形成导电图形，采用的具体制造工艺有涂抹法、喷射阀、真空沉积法、蒸发法、化学沉积法和涂敷法等。在1936年底，采用上面所述生产技术的印制电路板曾应用于无线电接收机。

1.2 印制电路板的试产期（20世纪50年代）

自从1953年起，通信设备制造业开始对印制电路板重视起来。这时开始采用的制造工艺减层法，它的具体制造方法是采用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板(PP基板)，然后采用化学药品来溶解并除去不需要的铜箔，这样剩下的铜箔就形成电路。在这个历史时期，采用的腐蚀液的化学成分是三氯化铁，其代表产品是索尼公司制造的手提式晶体管收音机，它是一种采用PP基材的单层印制电路板。

1.3 电路板的实用期（20世纪60年代）

在这个时期，印制电路板采用覆铜玻璃布环氧树脂层压板（GE基材）。1960年起，日本公司开始大量使用GE基板材料。1964年，美国光电路公司开发出沉厚铜化学镀铜液（CC—4），开始了新的加成法制造工艺。日立公司引进了CC—4技术，目的是用于解决GE基板在初期有加热翘曲变形、铜箔剥离等问题。随着材料制造商技术的逐步改进，GE基材的质量不断地提高。1965年起，日本有好几家制造商开始批量生产GE基板、工业电子设备用GE基板和民用电子设备用PP基板。

1.4 印制电路板快速发展期（20世纪70年代）

在这个历史时期，印制电路板专业制造公司大量出现，同时各个公司开始使用过孔来实现印制电路板之间的层间互连。1970年起，通信行业的电子交换机开始使用3层的印制电路板；之后大型计算机开始采用多层印制电路板，因此多层印制电路板得到了快速的发展。这个时期，超过20层的印制电路板采用聚酰亚胺层压板作为绝缘基板。

这个时期的印制电路板从4层向6层、8层、10层、20层、40层以及更多工作层面发展，同时实现了高密度化（细线、小孔、薄板化），具体的导线宽度和间距从0.5mm向0.35mm、0.2mm、0.01mm发展，印制电路板单位面积上布线密度大幅度提高。另外，印制电路板上原来的插入式安装技术逐渐过渡到表面贴装技术。这个时期的另一个重要突破是实现了自动装配线，可以自动安装印制电路板上的元器件。

1.5 印制电路板的高速发展时期（20世纪80年代）

20世纪80年代，印制电路板处于高速发展的时期，它广泛应用于各个领域中，逐渐成为电子系统和设备制造中必不可少的一个组成部分。同时，多层印制电路板获得了飞速发展，它逐渐代替了单层板和双层板而成为了设计的主流。1980年后，PCB高密度化也明显得到提高，这时已经可以生产出62层的玻璃陶瓷基印制电路板。这种高密度化进一步促进了移动通信和计算机的发展。

1.6 印制电路板的革命期（20世纪90年代）

20世纪90年代前期，印制电路板的发展经历了一段低谷时期。1994年，印制电路板开始恢复发展，其中扰性印制电路板获得了较大的发展。1998年开始，积层法印制电路板开始进入到了实用期，产量开始急剧增加；IC元件封装形式也开始进入到球删阵列（BGA）和芯片级封装（CSP）的阶段。如今，印制电路板的发展主要表现在机械化、工业化、专业化、标准化和智能化等方向，它已经形成一门在电子工业领域中的新兴的、强大的印制电路制造工业。另外，主导21世纪的技术革命的纳米技术，将会极大地带动电子元器件的研究开发，从而引起印制电路板制造工业的革命性发展。

2.印制电路板未来展望

电子计算机和信息产业的迅速发展，使电子工业成为世界最大的产业之一，电子产品正向着小型化、轻质量、多功能、高可靠、低成本的方向发展。电子组装技术逐步由通孔安装向表面安装和微小型安装发展，大大促进了印制版的设计制造、测试技术和新型覆铜箔材料的发展。为了适应球删阵列封装和最新的芯片级封装等表面贴装元器件的安装，印制电路板的导线宽度和间距达到0.1mm以下，最小导通孔的孔径直径已经在0.3mm以下。新的表面安装技术对印制电路板的设计、制造工艺和材料都提出了新的要求。目前已有基层压为基材的采用多芯片模块封装技术的高精度、高密度、超薄型多层印制电路板正处于发展当中，而且代表当今世界最先进的印制电路板技术的高密度互连结构的印制板——积层式多层板已被研制出来。它是一种具有埋孔和盲孔、孔径不大于0.1mm、孔环宽小于0.25mm、导线宽度和间距小于0.1mm或更小的积层式薄型高密度互连的多层板，在通信行业的高档手机中应用日益广泛。

由于科技技术的发展，对印制电路板的具体形式难以预计。但印制板的发展与元器件的小型化和电子装联工艺的发展是相互适应的，所以根据这些电子产业的发展，目前可以预见的大体方向是：印制电路板向高层次、高密度、高可靠性、薄型化、小型化、功能化和无公害的绿色产品发展，具体反映在以下几个方面：

2.1 设计方面

为了适应元器件小型化、功能增多、I/O引脚数量增多、节距小和安装密度高的发展需要，在印制板的设计方面，应有先进的设计思想和设计技术手段。计算机辅助设计中会有功能强大的新型设计软件。借助计算机软件，自由角度布线、三维布局及布线技术将广泛应用于设计高密度、高精度的导电图形和高密度互连的印制板。

2.2 基材方面

绿色环保型基材将得到广泛应用。适用于表面贴装用的耐热性高、热稳定性好的基材以及低介电常数的特殊基材，耐离子迁移的高性能材料和使用HDI的覆树脂铜箔将是今后基材发展的方向。

2.3 PCB产品

在印制板的产品方面，预置电阻和电容、直接封装芯片的功能性印制板得到大量的应用。采用HDI结构和多芯片模块技术用的MCL-L积层板使电路功能化、模块集成化，挠性和钢-挠结合印制电路板的广泛应用，可以实现电子产品的立体安装，简化了电子装联工艺，进一步提高产品的可靠性。

2.4 导电图形

印制板的导电图形可以实现多层布线、密度高、导线宽度和间距小于0.1mm等性能。层间互连采用孔径小于0.1mm的盲孔和埋孔的高密度互连结构和更为精细的导电图形。

2.5 制造技术

印制板的制造技术向CAD-CAM-CAT一体化发展，可大大提高加工的极度，并缩短加工和测试周期。在加工技术方面，激光和等离子技术将被广泛应用，工艺过程的无污染或低污染，使制造技术向清洁绿色制造方向发展。

2.6 检测技术

计算机技术广泛用于PCB和组装件的性能测试。如通断测试、X射线内层检测、X射线镀层检测厚和自动光学检测系统，对印制板组装件的自动X射线检测、在线检测、功能测试和无接触式检测等技术，使PCB及组装件的检测向自动化和智能化方向发展。

面对电气、电子产品无铅焊接的环保要求，印制电路板的设计和制造技术与电子装联工艺的关系将更为紧密，元器件的小型化、模块化和印制板的功能化将减少电子装联的工作量而大大提高产品的可靠性。印制电路板设计、制造和装联技术的进步必将促进电子产品向成本低、高可靠性、小型化绿色环保型的方向发展。

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