常見(jiàn)PCB板基材分析

電子信息工業(yè)的飛速發(fā)展，使電子產(chǎn)品向小型化、功能化、高性能化、高可靠性方向發(fā)展。從20世紀(jì)70年代中期的一般表面安裝技術(shù)(SMT)，到90年代的高密度互連表面安裝技術(shù)(HDI)，以及近年來(lái)出現(xiàn)的半導(dǎo)體封裝、IC封裝技術(shù)等各種新型封裝技術(shù)的應(yīng)用，電子安裝技術(shù)不斷向高密度化方向發(fā)展。同時(shí)高密度互連技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)PCB也向高密度方向發(fā)展。安裝技術(shù)和PCB技術(shù)的發(fā)展，使作為PCB基板材料---覆銅板的技術(shù)也在不斷進(jìn)步。
　　專家預(yù)測(cè)，世界電子信息產(chǎn)業(yè)未來(lái)10年年均增長(zhǎng)率為7.4%，到2010年世界電子信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)將達(dá)3.4萬(wàn)億美元，其中電子整機(jī)為1.2萬(wàn)億美元，而通信設(shè)備和計(jì)算機(jī)即占其中的70%以上，達(dá)0.86萬(wàn)億美元。由此可見(jiàn)，作為電子基礎(chǔ)材料的覆銅板的巨大市場(chǎng)不但會(huì)繼續(xù)存在，而且正以15%的增長(zhǎng)率在不斷發(fā)展。覆銅板行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的相關(guān)信息表明，今后五年，為了適應(yīng)高密度的BGA技術(shù)、半導(dǎo)體封裝技術(shù)等發(fā)展趨勢(shì)，高性能薄型化FR-4、高性能樹(shù)脂基板等的比例將越來(lái)越大。
　　覆銅板(CCL)作為PCB制造中的基板材料，對(duì)PCB主要起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用，對(duì)電路中信號(hào)的傳輸速度、能量損失、特性阻抗等有很大的影響，因此PCB的性能、品質(zhì)、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及長(zhǎng)期的可靠性、穩(wěn)定性等在很大程度上取決于覆銅板材料。
　　覆銅板技術(shù)與生產(chǎn)走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷程，現(xiàn)在全世界覆銅板年產(chǎn)量已超過(guò)3億平方米，覆銅板已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品中基礎(chǔ)材料的一個(gè)重要組成部分。覆銅板制造行業(yè)是一個(gè)朝陽(yáng)工業(yè)，它伴隨著電子信息、通信業(yè)的發(fā)展，具有廣闊的前景，其制造技術(shù)是一項(xiàng)多學(xué)科相互交叉、相互滲透、相互促進(jìn)的高新技術(shù)。電子信息技術(shù)發(fā)展的歷程表明，覆銅板技術(shù)是推動(dòng)電子工業(yè)飛速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。
　　我國(guó)覆銅板（CCL）業(yè)在未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)任務(wù)，具體到產(chǎn)品上講，應(yīng)在五大類新型PCB用基板材料上進(jìn)行努力，即通過(guò)在五大類新型基板材料的開(kāi)發(fā)與技術(shù)上的突破，使我國(guó)CCL的尖端技術(shù)有所提升。以下所列的這五大類新型高性能的CCL產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，是我國(guó)覆銅板業(yè)的工程技術(shù)人員在未來(lái)的研發(fā)中所要關(guān)注的重點(diǎn)課題。
　　一、無(wú)鉛兼容覆銅板
　　在歐盟的2002年10月11日會(huì)議上，通過(guò)了兩個(gè)環(huán)保內(nèi)容的"歐洲指令"。它們將于2006年7月1日起正式全面實(shí)施的決議。兩個(gè)"歐洲指令"是指"電氣、電子產(chǎn)品廢棄物指令"(簡(jiǎn)稱WEEE)和"特定有害物質(zhì)使用限制令"(簡(jiǎn)稱RoHs)，在這兩個(gè)法規(guī)性的指令中，都明確提到了要禁止使用含鉛的材料，因此，盡快開(kāi)發(fā)無(wú)鉛覆銅板是應(yīng)對(duì)這兩個(gè)指令的最好辦法。
　　二、高性能覆銅板
　　這里所指的高性能覆銅板，包括低介電常數(shù)(Dk)覆銅板、高頻高速PCB用覆銅板、高耐熱性覆銅板、積層法多層板用各種基板材料(涂樹(shù)脂銅箔、構(gòu)成積層法多層板絕緣層的有機(jī)樹(shù)脂薄膜、玻璃纖維增強(qiáng)或其他有機(jī)纖維增強(qiáng)的半固化片等)。今后幾年間(至2010年)，在開(kāi)發(fā)這一類高性能覆銅板方面，根據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)電子安裝技術(shù)的發(fā)展情況，應(yīng)該達(dá)到相應(yīng)的性能指標(biāo)值。
　　三、IC封裝載板用基板材料
　　開(kāi)發(fā)IC封裝載板(又稱為IC封裝基板)所用的基板材料，是當(dāng)前十分重要的課題。也是發(fā)展我國(guó)IC封裝及微電子技術(shù)的迫切需要。伴隨著IC封裝向高頻化、低消耗電能化方向發(fā)展，IC封裝基板在低介電常數(shù)、低介質(zhì)損失因子、高熱傳導(dǎo)率等重要性能上將得到提高。今后研究開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要的課題是基板的熱連接技術(shù)-熱散出等的有效的熱協(xié)調(diào)整合。
　　為確保IC封裝在設(shè)計(jì)上的自由度和新IC封裝技術(shù)的開(kāi)發(fā)，開(kāi)展模型化試驗(yàn)和模擬化試驗(yàn)是必不可缺的。這兩項(xiàng)工作，對(duì)于掌握IC封裝用基板材料的特性要求，即對(duì)它的電氣性能、發(fā)熱與散熱的性能、可靠性等要求的了解、掌握是很有意義的。另外，還應(yīng)該與IC封裝的設(shè)計(jì)業(yè)進(jìn)一步溝通，以達(dá)成共識(shí)。將所開(kāi)發(fā)的基板材料的性能，及時(shí)提供給整機(jī)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者，以使設(shè)計(jì)者能夠建立準(zhǔn)確、先進(jìn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　IC封裝載板還需要解決與半導(dǎo)體芯片在熱膨脹系數(shù)上不一致的問(wèn)題。即使是適于微細(xì)電路制作的積層法多層板，也存在著絕緣基板在熱膨脹系數(shù)上普遍過(guò)大(一般熱膨脹系數(shù)在60ppm/℃)的問(wèn)題。而基板的熱膨脹系數(shù)達(dá)到與半導(dǎo)體芯片接近的6ppm左右，確實(shí)對(duì)基板的制造技術(shù)是個(gè)"艱難的挑戰(zhàn)"。
　　為了適應(yīng)高速化的發(fā)展，基板的介電常數(shù)應(yīng)該達(dá)到2.0，介質(zhì)損失因數(shù)能夠接近0.001。為此，超越傳統(tǒng)的基板材料及傳統(tǒng)制造工藝界限的新一代印制電路板，預(yù)測(cè)在2005年左右會(huì)在世界上出現(xiàn)。而技術(shù)上的突破，首先是在使用新的基板材料上的突破。
　　預(yù)測(cè)IC封裝設(shè)計(jì)、制造技術(shù)今后的發(fā)展，對(duì)它所用的基板材料有更嚴(yán)格的要求。這主要表現(xiàn)在以下諸方面：1.與無(wú)鉛焊劑所對(duì)應(yīng)的高Tg性。2.達(dá)到與特性阻抗所匹配的低介質(zhì)損失因子性。3.與高速化所對(duì)應(yīng)的低介電常數(shù)(ε應(yīng)接近2)。4.低的翹曲度性（對(duì)基板表面的平坦性的改善）。5.低吸濕率性。6.低熱膨脹系數(shù)，使熱膨脹系數(shù)接近6ppm。7.IC封裝載板的低成本性。8.低成本性的內(nèi)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(jī)械強(qiáng)度上進(jìn)行改善。適于溫度由高到低變化循環(huán)下而不降低性能的基板材料。10.達(dá)到低成本性、適于高再流焊溫度的綠色型基板材料。
　　四、具有特殊功能的覆銅板
　　這里所指的特殊功能的覆銅板，主要是指：金屬基(芯)覆銅板、陶瓷基覆銅板、高介電常數(shù)板、埋置無(wú)源元件型多層板用覆銅板(或基板材料)、光-電線路基板用覆銅板等。開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)這一類覆銅板，不但是電子信息產(chǎn)品新技術(shù)發(fā)展的需要，而且還是發(fā)展我國(guó)宇航、軍工的需要。
　　五、高性能撓性覆銅板
　　自大工業(yè)化生產(chǎn)撓性印制電路板(FPC)以來(lái)，它已經(jīng)歷了三十幾年的發(fā)展歷程。20世紀(jì)70年代，F(xiàn)PC開(kāi)始邁入了真正工業(yè)化的大生產(chǎn)。發(fā)展到80年代后期，由于一類新的聚酰亞胺薄膜材料的問(wèn)世及應(yīng)用，使FPC出現(xiàn)了無(wú)粘接劑型的FPC(一般將其稱為"二層型FPC")。進(jìn)入90年代，世界上開(kāi)發(fā)出與高密度電路相對(duì)應(yīng)的感光性覆蓋膜，使得FPC在設(shè)計(jì)方面有了較大的轉(zhuǎn)變。由于新應(yīng)用領(lǐng)域的開(kāi)辟，它的產(chǎn)品形態(tài)的概念又發(fā)生了不小的變化，其中把它擴(kuò)展到包括TAB、COB用基板的更大范圍。在90年代的后半期所興起的高密度FPC開(kāi)始進(jìn)入規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)。它的電路圖形，急劇向更加微細(xì)程度發(fā)展。高密度FPC的市場(chǎng)需求量也在迅速增長(zhǎng)。
　　目前世界上年生產(chǎn)FPC的產(chǎn)值達(dá)到約30億-35億美元。近幾年來(lái)，世界的FPC的產(chǎn)量在不斷增長(zhǎng)。它在PCB中所占的比例也逐年增加。在美國(guó)等國(guó)家，F(xiàn)PC占整個(gè)印制電路板產(chǎn)值的比例目前已達(dá)到13%-16%，F(xiàn)PC越來(lái)越成為PCB中一類非常重要的不可缺少的品種。
　　我國(guó)在撓性覆銅板方面，無(wú)論是在生產(chǎn)規(guī)模上，還是在制造技術(shù)水平及原材料制造技術(shù)上，都與世界先進(jìn)國(guó)家、地區(qū)存在著很大差距，這種差距甚至比剛性覆銅板更大。
　　總結(jié)
　　覆銅板技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展與電子信息工業(yè)，特別是與PCB行業(yè)的發(fā)展是同步的、不可分割的。這是一個(gè)不斷創(chuàng)新、不斷追求的過(guò)程，覆銅板的進(jìn)步與發(fā)展，也受到電子整機(jī)產(chǎn)品、半導(dǎo)體制造技術(shù)、電子安裝技術(shù)、PCB制造技術(shù)的革新發(fā)展所驅(qū)動(dòng)，在這種情況下，共同進(jìn)步，同步發(fā)展就顯得尤為重要。