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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)出現的半導體封裝、IC封裝技術(shù)等各種新型封裝技術(shù)的應用,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(zhuān)家預測,世界電子信息產(chǎn)業(yè)未來(lái)10年年均增長(cháng)率為7.4%,到2010年世界電子信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)將達3.4萬(wàn)億美元,其中電子整機為1.2萬(wàn)億美元,而通信設備和計算機即占其中的70%以上,達0.86萬(wàn)億美元。由此可見(jiàn),作為電子基礎材料的覆銅板的巨大市場(chǎng)不但會(huì )繼續存在,而且正以15%的增長(cháng)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,為了適應高密度的BGA技術(shù)、半導體封裝技術(shù)等發(fā)展趨勢,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PCB主要起互連導通、絕緣和支撐的作用,對電路中信號的傳輸速度、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(cháng)期的可靠性、穩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)多世紀的發(fā)展歷程,現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(zhù)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。
我覆銅板(CCL)業(yè)在未來(lái)發(fā)展戰略中的重點(diǎn)任務(wù),具體到產(chǎn)品上講,應在五大類(lèi)新型PCB用基板材料上進(jìn)行努力,即通過(guò)在五大類(lèi)新型基板材料的開(kāi)發(fā)與技術(shù)上的突破,使我CCL的尖端技術(shù)有所提升。以下所列的這五大類(lèi)新型高性能的CCL產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),是我覆銅板業(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(chēng)WEEE)和“特定有害物質(zhì)使用限制令”(簡(jiǎn)稱(chēng)RoHs),在這兩個(gè)法規性的指令中,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)鉛覆銅板是應對這兩個(gè)指令的好辦法。
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(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、構成積層法多層板絕緣層的有機樹(shù)脂薄膜、玻璃纖維增強或其他有機纖維增強的半固化片等)。今后幾年間(至2010年),在開(kāi)發(fā)這一類(lèi)高性能覆銅板方面,根據預測未來(lái)電子安裝技術(shù)的發(fā)展情況,應該達到相應的性能指標值。
三、IC封裝載板用基板材料
開(kāi)發(fā)IC封裝載板(又稱(chēng)為IC封裝基板)所用的基板材料,是當前十分重要的課題。也是發(fā)展我IC封裝及微電子技術(shù)的迫切需要。伴隨著(zhù)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、低介質(zhì)損失因子、高熱傳導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)調整合。
為確保IC封裝在設計上的自由度和新IC封裝技術(shù)的開(kāi)發(fā),開(kāi)展模型化試驗和模擬化試驗是必不可缺的。這兩項工作,對于掌握IC封裝用基板材料的特性要求,即對它的電氣性能、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,還應該與IC封裝的設計業(yè)進(jìn)一步溝通,以達成共識。將所開(kāi)發(fā)的基板材料的性能,及時(shí)提供給整機電子產(chǎn)品的設計者,以使設計者能夠建立準確、先進(jìn)的數據基礎。
IC封裝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(wèn)題。即使是適于微細電路制作的積層法多層板,也存在著(zhù)絕緣基板在熱膨脹系數上普遍過(guò)大(一般熱膨脹系數在60ppm/℃)的問(wèn)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(shí)對基板的制造技術(shù)是個(gè)“艱難的挑戰”。
為了適應高速化的發(fā)展,基板的介電常數應該達到2.0,介質(zhì)損失因數能夠接近0.001。為此,超越傳統的基板材料及傳統制造工藝界限的新一代印制電路板,預測在2005年左右會(huì )在世界上出現。而技術(shù)上的突破,首先是在使用新的基板材料上的突破。
預測IC封裝設計、制造技術(shù)今后的發(fā)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(wú)鉛焊劑所對應的高Tg性。2.達到與特性阻抗所匹配的低介質(zhì)損失因子性。3.與高速化所對應的低介電常數(ε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,使熱膨脹系數接近6ppm。7.IC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、高介電常數板、埋置無(wú)源元件型多層板用覆銅板(或基板材料)、光-電線(xiàn)路基板用覆銅板等。開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)這一類(lèi)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70年代,FPC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(lèi)新的聚酰亞胺薄膜材料的問(wèn)世及應用,使FPC出現了無(wú)粘接劑型的FPC(一般將其稱(chēng)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應的感光性覆蓋膜,使得FPC在設計方面有了較大的轉變。由于新應用領(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?;墓I(yè)生產(chǎn)。它的電路圖形,急劇向更加微細程度發(fā)展。高密度FPC的市場(chǎng)需求量也在迅速增長(cháng)。
目前世界上年生產(chǎn)FPC的產(chǎn)值達到約30億-35億美元。近幾年來(lái),世界的FPC的產(chǎn)量在不斷增長(cháng)。它在PCB中所占的比例也逐年增加。在美等家,FPC占整個(gè)印制電路板產(chǎn)值的比例目前已達到13%-16%,FPC越來(lái)越成為PCB中一類(lèi)非常重要的不可缺少的品種。
我在撓性覆銅板方面,無(wú)論是在生產(chǎn)規模上,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)家、地區存在著(zhù)很大差距,這種差距甚至比剛性覆銅板更大。
總結
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,也受到電子整機產(chǎn)品、半導體制造技術(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。
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