印制电路技术现状与发展趋势.ppt

第十九章印刷电路技术的现状和发展趋势，现代印刷电路的原理和工艺，印刷电路技术的现状和发展趋势，19.1印刷电路板技术的发展过程。自印刷电路板诞生以来，印刷电路板发展迅速，尤其是20世纪80年代家用电器的出现和90年代信息产业的兴起，极大地推动了印刷电路板产品(品种和结构)、产量和价值的快速发展。并形成了以印刷电路板行业为龙头，带动相关行业(如材料、化工、设备和仪器等)快速发展的局面。)，这种互补的发展和进步，以前所未有的进步速度，极大地加速了整个印刷电路板行业的进步和发展。自多氯联苯诞生以来，多氯联苯经历了三个阶段(1)THT的多氯联苯阶段或以双面封装为代表的多氯联苯阶段。它经历了40多年，可以追溯到20世纪40年代至80年代末的多氯联苯的出现(事实上，通孔插入技术现在和将来仍将存在或在不同程度上使用，但它不再是多氯联苯领域或组装技术的主导地位)。该阶段的主要特征是电镀(导电)通孔起到电互连和支撑元件腿的双重作用。由于元件引线脚的尺寸已经确定，增加印刷电路板密度的主要特征是减小导线宽度/间距。(2)用于表面安装技术(SMT)的印刷电路板阶段或以QFP和BGA器件为代表的印刷电路板阶段。从20世纪90年代初到90年代中后期，印刷电路板企业先后完成了从通孔插入技术用印刷电路板到表面贴装技术用印刷电路板的技术改造，进入了生产的全盛期。这一阶段的主要特点是镀(导电)通孔仅起电互连作用。因此，增加印刷电路板密度的主要途径是减小电镀(导电)通孔的直径，采用埋盲孔结构作为主要途径。(3)芯片级封装(CSP)或多芯片组件级封装(MCM-L)的印刷电路板级及其以单片机/集成电路阵列和多芯片组件/集成电路阵列为代表的母板。这一阶段的典型产品是新一代多层板(BUM)，其主要特征是在所有方向上将线宽/间距(0.1毫米)、孔径(0.1毫米)进一步减小到介质厚度(0.1毫米)，从而使印刷电路板能够达到更高的互连密度，以满足CSP(芯片级封装)的要求。自20世纪90年代初兴起以来，积层多层板已进入生产阶段。虽然印刷电路板产品产值与印刷电路板产值之比仍然很小。然而，它将拥有最大的生命力和最有希望的新一代印刷电路板产品。这种新一代的印刷电路板产品将会像贴片印刷电路板一样，必将推动相关产业的快速发展和进步！19.2印刷电路行业的现状和特点19.2.1全球印刷电路板销售概述自20世纪90年代以来，从总体情况来看，世界印刷电路板行业发展良好且迅速。我们对未来仍然乐观。因为电子工业将继续快速发展。作为电子产业的三大支柱之一，印刷电路板产品自然会得到相应的发展。从近年来印刷电路板行业产值统计和未来发展预测可以看出印刷电路板行业的现状和未来(见表19-1)。19.2.2世界多氯联苯产品市场特征(1)用于表面贴装技术的多氯联苯(或称中小企业)正处于成熟和全面的定量生产阶段，并正在经历激烈的市场竞争。然而，由于电子元件从QFP到BGA的快速转移和进步，表面贴装印刷电路板(SMB)将向更高密度发展(微孔、细间距和掩埋盲孔、焊盘中的过孔等)。)。(2)多层板和高性能板(包括金属芯印制板等)的产值和产值。)将比其他类型的印刷电路板发展得更快。多层板的产值(或销售价值)已经占印刷电路板总产值的50%左右，多层板的数量将从4-6层发展到更高层(如6-10层等)。)。各种类型的印刷电路板(单面、双面、多层)产品将共存并以不同的水平(速度)继续发展，但它们之间的比例将继续变化，多层板和高性能印刷板的比例将越来越大，高性能印刷(3)新一代印制板产品人类发展指数从萌芽阶段进入发展阶段。主要用于芯片级封装(CSP)或倒装芯片(FC)封装的BUM板(包括B2it和ALIVH)等产品正在不断开发和改进。并开始走上定量生产的阶段。(4)集团或兼并的“风”将在世界范围内流行，以增强新产品的开发能力和市场竞争力。目前，他们大多采取诸如增加投资扩大生产或提高自动化水平、改进管理系统等措施(CIMS等)。)或收购公司或合并公司，或为多氯联苯及相关行业和其他集团或大型企业建立配套生产系统。提高印刷电路板产量、质量和降低成本，加大新产品开发的投入和力度，抢占市场，适应电子产品加速升级的特点，从而全面提高市场竞争力，降低市场竞争风险！(5)通信(包括电信)设备和计算机产品用印刷电路板产值达到60%左右。信息时代或知识经济时代仍然离不开以通信设备(包括电信等)为基础的电子工业。)和计算机。因此，在很长一段时间内，通信(包括电信)设备和计算机等产品仍将是电子行业的主体和热点。因此，用于通信设备和计算机的印刷电路板仍将是印刷电路板产品市场的主战场。(6)联合设计或可制造性设计(即可制造性、可检测性、可靠性和可维护性等)。)将受到全世界的关注。使用由多氯联苯产品用户(或设计师)、生产商、装配工等组成的联合小组。进行设计将达到更好的科学性、提高产品可靠性、缩短周期、节约成本等效益。(7)科技因素的作用和比重将增加。今天的印刷电路板产品已经进入了“一代设备，一代产品”或“七件设备，三件技术”的时代。众所周知，今天的印刷电路板行业是一个大量的资本密集型行业。每月生产10，000平方米的多氯联苯工厂至少需要投资1，500万美元。目前，印刷电路板行业面临着技术人员的培训问题，加之印刷电路板技术的快速发展，因此人员的培训和提高对印刷电路板产品的生产质量和发展起到了重要作用。这些因素结合的本质是科技进步因素在起作用。据统计，不同科技条件下各劳动力创造的价值差异很大，如表18-2所示，从中可以看出科技进步的突出作用。放眼全球，本世纪初，工业化国家的国民生产总值有所增长，科技因素所占比重分别为5% 20%、60%和60% 80%。自20世纪50年代以来，由于科技进步的差异，南北国家之间的经济差距越来越大。换句话说，贫富国家差距不断扩大的根本原因。19-2每个工人在不同科技条件下创造的价值，因此我们应该充分重视科技进步(或科技因素)在印刷电路板生产和市场竞争中的作用。印刷电路板产品的市场竞争是一种“开放”的竞争，而科技因素是一种“隐性”的竞争。因此，印刷电路板企业(或集团)应加大科技资金投入，建立相应的科技进步中心等。加快相关技术和新产品的开发和应用研究。只有掌握和掌握高、新、先进的科学技术因素，才能生产出质量可靠、畅销的先进产品。只有这样，印刷电路板产品才能在良性循环中不断创新，才能占领市场，参与竞争。18.3推动现代印刷电路技术发展和印刷电路板行业发展的主要因素是中国整体科技进步的结果从表18-1可以看出，从1984年到1993年，集成电路的集成度增加了255倍，而在1997年，日本国家电气公司实验室公布了容量为4GB的器件，其集成度比1993年增加了近15倍，比1984年增加了约4000倍。1999年，世界集成电路器件产值为1500亿美元，2000年集成电路器件产值达到3000亿美元。2000年集成电路器件的产值比1999年增长了1倍。这些数字意味着集成电路器件的高密度技术、产量和产值得到了迅速发展。表19-3D内存技术的进展。简而言之，20世纪90年代大规模集成电路技术的发展仍以摩尔定律揭示的速度增长，即每三年器件尺寸减少2/3，芯片面积增加1.5倍，芯片中集成晶体管的数量增加4倍。近十年来，其微细加工技术已从80年代的0.6m提高到0.18m，并已进入批量生产阶段。研究结果甚至达到了0.15m(1998)、0.13m(1999)和0.10m(2000)的水平。这些成就给人类、世界军事、经济和民生带来了翻天覆地的变化，并将在未来继续发展。可以预见，21世纪的集成电路将突破精细技术和物理因素的限制，继续朝着高频率、高插入速度、高集成度、低功耗和低成本的方向高速发展。由于集成电路器件集成度的快速提高，集成电路器件输入输出数量的增加将不可避免地导致传输信号输入输出数量的增加。图18-1显示了近年来集成电路器件的输入输出数量的发展。众所周知，插入设备的输入/输出数量大多在100以内。使用表面贴装技术的QFP设备将输入/输出数量提高到100到500之间。为了进一步提高QFP的输入输出数量，由于间距小，其故障和成本是不可接受的。然而，对于BGA器件的安装，由于检查和维修的困难，在1996年之前，集成电路器件的输入/输出数大多低于500。自1996年以来，由于BGA安装技术的解决方案，设备的输入输出数量迅速增加。1997年，设备的输入/输出数量已超过1500台，并已商业化。这表明设备的输入/输出数量的增长速度超过了图18-1中的预期。图18-1显示了设备输入输出数量的发展。然而，如图18-4所示，在集成电路中，PCB线宽的减小速度仍然落后于线宽的减小速度。从表19-4中，我们可以看到印刷电路板长/短(线宽/间距)的发展趋势。印刷电路板的信噪比必须迅速降低，以适应集成电路线宽的降低。因此，任忠降低印刷电路板的信噪比还有很长的路要走。19.3.2安装技术的进步随着集成电路器件集成度的提高，安装技术已经从DIP或THT发展到SMT。目前和未来，它很可能向芯片级封装(CSP或SMT)技术发展，其核心问题是高密度。图19-2的(a)和(b)示出了各种组件的集成改进程度和安装技术的发展趋势或方向。组装技术进展见表19-5。图19-2自20世纪80年代中期出现表面贴装技术以来，电路组装技术的发展备受关注，但它只是在20世纪90年代才真正发展起来。特别是自1993年以来，表面贴装技术已经成熟，表面贴装元件和表面贴装技术在世界范围内迅速普及和广泛应用。例如，1993年，美国生产的100%的多氯联苯(双面、多层)是中小型企业(事实上，THT和中小型企业混合封装技术)。近年来，通过实际应用、比较、筛选和发展进步，表面贴装技术已相对集中于QFP和BGA技术。其结构如图19-3所示。图19-3QFP和BGA组装图。1.自1997年以来，qfp技术一直主导着SMT。有人估计，1997年QFP技术约占90%，BGA技术约占10%。然而，由于集成电路器件集成水平或集成电路器件封装技术的提高，集成电路器件的输入输出数量迅速增加(1997年，BGA器件已经超过1500个并商业化)，精细细节距离下降，如0.635毫米-0.50毫米-0.40毫米-0.3毫米的要求。QFP技术受到严重挑战。其故障率或故障率、成本和生产管理显著增加，因此可靠性成为一个问题(见图18-4)。因此，有人声称QFP技术适用于500个输入/输出号码，或精细细节距离0.50毫米(或0.3毫米)，但它不能胜任更多的输入/输出号码和更小的间距，或人们难以接受的可靠性，成本和管理，由于故障修复。因此，自1997年以来，QFP元件在表面贴装技术中所占的比例越来越小，特别是对于输入输出数量大的器件或需要小面积安装的器件，BGA结构越来越多地被采用。BGA结构是目前和未来电子连接最有前途和最基本的方法之一。BGA技术有点像接力赛。BGA的开发是为了加入QFP技术，促进安装技术的不断进步。因此，BGA技术的主要优势是解决因输入输出数量增加和细节距离变细而引起的成本和可靠性问题。同时，它最大的优点是可以用目前的SMT常规设备和方法生产，并能保证质量和生产率。特别是探测技术的解决方案(如采用断层剖面x光技术等。)使BGA技术得以迅速推广和应用。它目前方兴未艾，极大地推动了安装技术、印刷电路板和集成电路器件的发展。事实证明，从1998年开始，BGA器件和BGA技术的比重将迅速增加，到2000年将成为安装技术的主流。因为(1)BGA技术可以满足更高输入输出设备开发的要求。特别是在大面积器件上，在相同的间距下，BGA的输入输出数量远远高于QFP。表19-6列出了各种安装技术的输入/输出数量的比较。当封装尺寸为0.8 in2时，表19-6比较了QFP和BGA的输入输出数量。(2)与QFP技术相比，BGA技术可以增加输入输出数量和间距。表19-7列出了PQFP和CQFP与BGA(包括PBGA、TBGA等)的比较。)。显然，采用BGA技术可以获得更大的间距和增加输入输出数量，这有利于降低成本、生产管理和提高可靠性。表19-7 QFP和BGA技术比较，(3)BGA技术故障率较低。与QFP技术相比，BGA的失败率明显降低(见表19-8和图19-5)，因此具有更好的可靠性，并能降低成本。表19-8 QFP和BGA的故障率比较，(4)BGA技术具有较小的封装尺寸。一般来说，可以减少到4倍以上，如表19-9所示。表19-9I/0 QFP和BGA封装尺寸300的比较，(5)BGA技术不仅适用于表面贴装，也适用于CSP(或CMT)。换句话说，BGA技术不仅适用于当前封装的BGA器件，也适用于MCM和FC(倒装芯片或裸芯片安装)(如图19-5所示)。(6)BGA技术可以充分利用现有的安装技术设备。同时，与QFP技术相比，它不仅不增加难度，而且更容易掌握，具有更高的生产率。这也是自20世纪90年代中期以来BGA技术迅速普及和应用的一个重要原因。3.多芯片组件、集成电路封装和三维组装技术