PCB行业发展及先进技术培训教材

培训教材CPCA梁志立2021/081目次21.0PCB概述31.2作用〔１〕提供各种电子元器件〔IC，Ω，C等〕固定、装配的机械支持〔支撑〕。〔２〕实现各种电子元器件之间的电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性，如特性阻抗，高频微波的信号传输。〔电气互连〕〔３〕为元器件焊接提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修识别字符。〔提供焊接阻焊层，装配、维修字符〕456782.0PCB行业的开展910(5)系统封装时期〔SIP、SOP〕预计元件引脚≧3000，典型元件SIB〔Systemintegratedboard,系统集成板〕要求PCB：IC封装基板，刚—挠结合，光—电印制板，埋—嵌无源元件板。目前系统封装处于萌芽期。PCB线宽/间距开展趋势

PCB导线宽度的缩小速度落后于IC线宽的缩小速度。PCB线宽还得加速缩小化，以与IC线宽缩小比率相匹配。年代70年代90年代2010年IC线宽3微米0.18微米0.1~0.05微米PCB线宽300微米100微米25~10微米差距100倍560倍250~200倍112.2市场〔1〕全球2021年〔美国PCB市场研究机构prismark数据〕受金融风暴冲击，导致全球电子市场萧条。半导体全球2021年增加幅为-9%。全球PCB产值为406亿美元，同上年相比，增幅为-15.8%〔2021年482.3亿美元〕全球PCB前十名〔单位：亿美元〕北美最大的PCB公司TTMTecknologies，2021年11月16日收购美维控股公司，收购价是5.213亿美元，〔40.405亿港币〕。这样，TTM2021的产值11.29亿美元，名列全球第4。名次12345678910公司Unimicron（欣兴）NippoMektron（旗胜）Lbiden（揖裴电）TTM（美维控股）SamSung（三星电机）Tripod（健鼎）Fujikura（藤仑）K.B.（建滔）YongPong（永丰）CMK（中央铭板）200917.4615.3515.1511.2910.6510.149.059.318.778.60200815.5017.9017.505.9012.359.6510.108.508.4512.5012名次12345678910公司K.B.（建滔）Tripod（健鼎）Foxcom（富士康）Meadyile（美维）Multek（超毅）Unimicron（欣兴）HannStar（瀚宇博德）Meiko(名幸)ViaSystem（南亚）Wus（楠梓）20099.309.077.506.205.905.905.504.903.403.2520089.447.865.506.705.805.805.575.604.903.9713〔2〕中国2021年〔CPCA数据〕2021年是全球PCB最为艰苦的一年，也是全球PCB产值继2001年大跌以来下降幅度最大的一年。WECC〔世界电子电路理事会〕报告，2021年全球PCB产值444亿美元，同上年〔515亿美元相比〕，增长率为-14%，其中欧洲、日本下跌超过20%。中国PCB产值2021年为163.5亿美元，首次出现小幅下跌，产值同比下降3.61%。同全球相比，跌幅是最小的。中国2021年经受经融危机的考验，PCB企业顽强成长。2021年，中国PCB行业上交利税同比下降13.9%。出口额下降15.6%。全国百强企业726.6亿元，占全行业产值1116.16亿元的65%。外乡企业展现顽强的生命力，以出口为主的一批外资企业产值下跌。FPC〔挠性板〕企业受危机影响最小，挠板企业继续成长。第九届〔2021〕中国印制电路行业前10名：①健鼎，50亿元产值；②超毅，42.3亿元；③瀚宇博德，37.6亿元；④沪士，21.99亿元；⑤紫翔，20.2亿元；⑥联能，20.1亿元；⑦奥特斯，19.89亿元；⑧依顿，19.3亿元；⑨揖裴电，19.3亿元；⑩名幸，16.2亿元。〔注：中国排名以单个企业排名，外国以集团排名。〕中国PCB产值从2006年起超过日本，成为全球第一。2021年，中国PCB产值占世界市场份额比例继续上升，到达36%。〔日本占20%，美国8.5%。欧洲4.3%。〕142.3PCB应用领域2021年，全球PCB领域分布：计算机/办公，占32.3%；通信，22.2%；消费类电子，15.5%；半导体，14.5%；工业/医药，6.7%；军事，5.1%；汽车，3.8%。同2021年相比，应用于军事的PCB下降1.5%，降幅最小；用于汽车PCB，降幅最大，达25.7%。2.42021年不同种类的PCB同上年相比，2021年单双面板降幅最大，达19%，挠性板降幅最小，仅10%。目前，全球不同种类的PCB所占比例：多层板41%，挠性板16.1%，单双面板15%，微孔板13.4%，封装板14.5%。

15PCB品种IC载板挠性板刚—挠板HDI多层板双面板单面板20091.5%16.8%1.4%22.5%46.3%8.0%3.5%20101.7%16.9%1.4%23.0%46.3%7.5%3.3%20111.8%17.0%1.4%23.5%46.1%7.2%3.0%韩国（2009）19%19%/34%20%8%8%16173.0国家鼓励开展的PCB品种1819202122233〕推动低碳型产业建设节能减排、清洁生产、循环经济。4〕加强标准的制定国标，含环保标准、平安标准、单耗标准。参与国际IEC标准，像美国IPC，日本JPCA标准一样提升CPCA标准地位。使中国标准取代或等效国外标准，使中国行业免受国外控制，抢占行业制高点。5〕加快电子电路产业园建设改变企业小社会格局，实现行业有序转移，杜绝污染分散。6〕大力培养人力，鼓励创新。〔略〕7〕提升行业协会承接政府更多行业效劳工程能力。〔〕24254.2先进工艺微孔填孔、塞孔工艺；高Tg板生产工艺〔Tg180，200，250℃‥‥‥〕；埋盲孔生产工艺；UV激光切割FPC外形工艺；无卤无铅印制板工艺〔ROHS禁6种物质:Pb,Hg,Cd,Cr6+,PBB多溴联苯,PBDE多溴联苯乙醚〕；厚铜箔板加工工艺；特性阻抗生产与检测工艺；特种化学品工艺〔微蚀，除油〕；板外表离子污染检测；高频特性板生产工艺〔DK，2.1，2.6，2.8，3.0‥‥‥〕；CTE〔热膨胀系数〕印制板；CTI〔相对漏电起痕指数〕印制板〔CTI一级≧600；四级100-175〕；26CAF〔ConductiveAnodicFilament〕,阳极玻璃丝之漏电现象，玻纤纱式漏电、电子迁移现象。节能降耗、清洁生产、变废为宝先进工艺。4.3CAF的成因与措施〔1〕何为CAF？英文：ConductiveAnodicFilament中文：阳极性玻璃丝之漏电现象，玻纤纱式漏电。解释：板面上，二根导线或二个镀铜孔相距太近，一旦板材吸收水气多时，相邻导线或孔壁其正负电极电子向顺着玻纤外表移动，而出现电子迁移现象。PCB易产生CAF的条件：孔直径≦0.3mm线宽≦0.1mm原因：玻纤布外表经过“砂烷处理〔SilaneTreatment〕〞，外表生成一层有机薄膜。一旦水气多时，又恰好导线底或孔壁边缘压触到玻纤布时，这层薄膜具有大的极性，而呈现轻微漏电现象，称为CAF。2728CAF

29CAF

30CAF

常发生的CAF：孔壁之间，孔壁到线路，线路之间漏电。小孔壁之间发生CAF占比例最大。能否消灭CAF？〔取消玻纤布外表的有机树脂处理，铜箔外表的粗化处理，可减少CAF。但板材外表的玻璃强度会受影响。〕〔3〕产生CAF的因素无卤基材：树脂中不添加阻燃剂溴〔Br〕，而改用有机磷，Al〔OH〕320%以协助阻燃，但吸水率相对增多。钻孔粗糙，孔壁藏水，进刀口不当。除胶渣〔去钻污〕，凹蚀过头。黑化不当，粉红圈产生。PTH〔化学沉铜〕，孔壁渗铜。孔密，线/间距太细，如50微米，30微米。基材中有缝隙，容易吸入水氧。3132〔３〕无卤印制板附着力差，板材脆性大。无铅热风平整，元器件装配，热应力试验，爆板分层、起泡，投诉多多、报废多多。吸水率增多，〔为约0.8%，常规0.3%〕易产生CAF〔密孔区易损伤〕。改变传统的FR4的加工习惯。钻孔要用新的钻孔参数，进刀量降低，钻速加快。黑化，对铜面作超粗化，以增加附着力。印阻焊前也要对铜面作超粗化。去钻污，参数重新修订，过渡除胶渣会加速CAF。价钱也贵些〔15-20%〕。〔原因：板材参加有机磷化合物作阻燃，P≦3%，假设多加易吸水，脆性加大，本钱贵。磷不能多加，只好增大Al(OH)3填料量,或混加SiO2。这样阻燃性能到达了,但机加工和附着力性能下降了。〕33〔4〕未来无卤板仍会逐年增大，潮流不可阻挡。〔客户指定〕PCB厂要适应无卤板材的一套工艺，加工工艺需作一系列改变。板材厂不断改进配方。近年，投诉仍会更多，报废多多，退货多多。〔爆板，分层，起泡，CAF……〕PCB厂，CCL厂在“骂〞声中成长、前进。讨论“无卤板材〞叫法是否适宜？〔无卤标准〔Cl+Br〕总量≦0.15%，或单独Cl，Br≦0.09%。〕卤素包括氟、氯、溴、碘、聚四氧乙烯板材含氟多多，算不算有卤？3435爆板36爆板4.5PCB无铅化〔1〕PCB厂需向客户提供符合ROHS法规的证明，无铅PCB，包含四个内容：板材符合ROHS。阻焊油墨无Pb，ROHS(Pb≦1000ppm)。外表涂覆，无铅。替代的是：沉Ni/Ag，沉Ag，沉Sn，OSP,无铅热风平整。PCB裸板，检测符合ROHS。〔２〕近年来，无Pb印制板常出现问题：起泡、分层、爆板。引发批量退货，报废、索赔〔元器件、运费、人工费等，为PCB本身价的10~30倍〕。发生这类问题频次高，带普遍性。〔３〕主要原因：无铅热风整平，使用的焊料多为日本305配方，(SnAgCu合金，锡96.5%，银30%，铜0.5%)其熔点217℃比传统的铅锡合金〔37%Pb63%Sn,183℃)提高了34℃，无铅喷锡〔热风整平〕温度为265-270℃。有时候，板子喷得不好，还得返工1-2次，引起板子分层起泡。有时候阻焊也会起泡。37客户要求热应力试验，过去288℃,10秒一次，美军标合格即可〔孔壁不别离，不别离不起泡〕，现在，要288℃,10秒，作三次。板子会分层，起泡，孔壁别离。客户SMT元器件装配，也用无铅焊料，回流焊波峰焊的温度也提高了，如果270℃以上焊接，有时一块板有几块分层起泡，客户整批退货、索赔。客户接收PCB，存储半年，甚至一年以上，元器件装配前不烘板，270℃无铅焊接，板子分层，起泡。〔目前，SMT装配厂波峰焊的无铅焊料用的是305配方，而PCB厂作无铅热风整平比较多的使用SN100C配方，焊料成分是：Sn-0.7Cu-0.05Ni(镍的存在,减缓了铜在界面金属化合物IMC的扩散速度。或Ge锗,Ge的存在，目的是形成一层保护性的氧化膜。)PCB厂的板子被客户索赔，批量退货，有时会拉着板材厂一起赔偿。爆板分层起泡引起的原因，总能同板材厂拉上关系。处理措施：采购耐热性能高的FR4板材，烘板，现场效劳，焊接温度调低5℃，265℃，等等。384.6印制电子〔１〕印制电子，是电子产品制造的统称。近年来成为全球电子界，材料界和制造界共同关注的研究热点。研发机构，单位在急剧增加。未来20年，会形成印制电子产业，产值到达3000亿美元〔中国PCB产值2021年是170亿美元〕。印制电子会开展成为与当今硅基电子相当的新兴产业，对我们现代生活质量和水平将产生广泛而深远的影响。〔２〕会影响到芯片、封装、存储、显示等行业，对PCB制造业也会带来影响。