探讨PCB、FPC十种细分领域发展趋势

近几年来，印刷电路板（以下简称PCB）市场重点从计算机转向通信，这两年更是转向智能手机、平板电脑类移动终端。因此，移动终端用HDI板是PCB增长的主要点。以智能手机为代表的移动终端驱使HDI板更高密度更轻薄。

细线化

PCB全都向高密度细线化发展，HDI板尤为突出。在十年前HDI板的定义是线宽/线距是0.1 mm/0.1 mm及以下， 现在行业内基本做到60 µm，先进的为40 µm。

PCB线路图形形成，传统的是铜箔基板上光致成像后化学蚀刻工艺（减去法）。这种做法工序多、控制难、成本高。当前精细线路制作趋于半加成法或改进型半加工法。

导体与绝缘基材的结合力，习惯做法是增加表面粗糙度以增加表面积而提高结合力，如强化去玷污处理粗化树脂层表面，用高轮廓铜箔或氧化处理铜面。对于细导线，这种物理方法保证结合力是不行的。于是开发出平滑树脂面上化学镀铜高结合力铜箔，如有“分子接合技术”，是对树脂基材表面化学处理形成一种官能基团能与铜层密切结合。

另外还有细线路制作过程中干膜成像图形转移，铜箔的表面处理是成功的关键因素之一。采用表面清洗剂和微蚀刻剂的最佳组合，以提供一个干净的表面与有足够的面积，促进干膜的附着力。采用化学清洗去掉铜箔的表面抗变色处理层，以及除去污垢与氧化物，依照铜箔的类型选择适当的化学清洁剂，其次是微刻蚀铜箔表面。为使成像干膜与铜层、阻焊图形与细线路结合可靠，也应采取非物理粗化表面的方法。

半加成法积层基材

现在半加成法热点是采用绝缘介质膜积层，从精细线路实现和制作成本看SAP比MSAP更有利。SAP积层用热固化树脂，由激光钻孔后电镀铜形成导通孔和电路图形。

目前国际上的HDI积层材料以环氧树脂搭配不同固化剂，以添加无机粉末提高材料刚性及减少CTE，也有使用玻纤布增强刚性。

镀铜填孔

从可靠性考虑，互连孔都采取电镀铜填孔技术，包括盲孔填铜和通孔填铜。

镀铜填孔的能力表现在填实性：被铜封闭的孔中是否存在有空洞；平整性：镀铜孔口存在凹陷（Dimple）程度；厚径比：板厚（孔深）与孔径的比例。

倒芯片封装IC封装载板技术

全球半导体封装中有机基板占到超过三分之一的市场份额。随着手机和平板电脑产量增长， FC-CSP和 FC-PBGA大增。封装载板由有机基板取代陶瓷基板，封装载板的节距越来越小，现在典型的线宽/线距为15 µm。

未来的发展趋势。在BGA和CSP细间距载板会继续下去，同时无芯板与四层或更多层的载板更多应用，路线图显示载板的特征尺寸更小，性能重点要求低介电性、低热膨胀系数和高耐热性，在满足性能目标基础上追求低成本的基板。

适应高频高速化需求

电子通信技术从有线到无线，从低频、低速到高频、高速。现在的手机性能已进入4G并将迈向5G，就是有更快传输速度、更大传输容量。全球云计算时代到来使数据流量成倍增加，通讯设备高频高速化是必然趋势。PCB为适合高频、高速传输的需要，除了电路设计方面减少信号干扰与损耗，保持信号完整性，以及PCB制造保持符合设计要求外，重要的是有高性能基材。

为解决PCB增加速度和信号完整性，主要是针对电信号损失属性。基材选择的关键因素介电常数（Dk）与介质损耗（Df ），当Dk低于4与Df 0.010以下为中Dk/Df级层压板，当Dk低于3.7与Df 0.005以下为低Dk/Df级层压板。

高速PCB中导体铜的表面粗糙度（轮廓）也是影响信号传输损耗的一个重要因素，特别是对10 GHz以上范围的信号。在10 GHz时铜箔粗糙度需要低于1 µm，使用超平面铜箔（表面粗糙度0.04 µm）效果更佳。

提高耐热散热性

伴随着电子设备小型化、高功能，产生高发热，电子设备的热管理要求不断增加，选择的一个解决方案是发展导热性印制电路板。要求PCB有高导热性和耐热性，近十年来一直为此努力。已有高散热性PCB如平面型厚铜基板PCB、铝金属基PCB、铝金属芯双面PCB、铜基平面型PCB、铝基空腔PCB、埋置金属块PCB、可弯曲铝基PCB等。

采用金属基板（IMS）或金属芯印制电路板，起到发热组件的散热作用，比传统的散热器、风扇冷却缩小体积与降低成本。目前金属基板或金属芯多数是金属铝。铝基电路板的优点有简易经济、电子连接可靠、导热和强度高、无焊接无铅环保等，从消费品到汽车、军品和航天都可设计应用。

挠性、刚挠板技术新趋势

电子设备的小型化、轻薄化，必然大量使用挠性印制电路板（FPCB）和刚挠结合印制电路板（R-FPCB）。

随着应用面的扩大，除了数量增加也会有许多新的性能要求。聚酰亚胺膜有无色透明、白色、黑色和黄色等不同种类，具有高耐热与低CTE性能，以适合不同场合使用。成本效益佳的聚酯薄膜基板同样有市场，新的性能挑战有高弹性、尺寸稳定性、膜表面品质，以及薄膜的光电耦合性和耐环境性等，以满足最终用户不断变化的要求。

FPCB与刚性HDI板一样要适应高速度和高频率信号传输要求，挠性基材的介电常数和介电损耗必须关注，可利用聚四氟乙烯和先进的聚酰亚胺基板构成挠性电路。在/聚酰亚胺树脂中添加无机粉末和碳纤维填料，可产生一种三层结构的可挠曲导热基板。选用无机填料有氮化铝（AlN）、氧化铝（Al 2O3）和六角形氮化硼（HBN）。

FPCB制造技术方面，在聚酰亚胺（PI）膜上直接金属化制造双面FPCB技术一直在发展，有一种分子接合剂水溶液新技术，并不改变PI膜表面粗糙度而可增加与化学沉铜层结合强度。采用PI膜进行分子接合处理后直接化学镀铜，经过半加成法流程制作双面挠性印制线路板，简化工序及有利环保，对结合力、弯曲性和可靠性等都达到要求 。

还有用印刷自催化电子线路技术，以成卷式生产（R2R），先在PET膜上印刷涂覆具有自催化性的油墨，然后进入化学镀铜槽中，由于油墨具有自催化能力在油墨上沉积铜层，形成铜导体图形，完成PET膜上的金属细线路制作。

FPCB应用市场如智能手机、可穿戴设备、医疗设备、机器人等，对FPCB性能结构提出新要求，开发出FPCB新产品。如超薄挠性多层板，四层FPCB从常规的0.4 mm减薄至约0.2 mm；高速传输挠性板，采用低Dk和低Df聚酰亚胺基材，达到5 Gbps传输速度要求；

大功率挠性板，采用100 µm以上厚导体，以适应高功率大电流电路需要；高散热金属基挠性板是局部使用金属板衬底之R-FPCB；触觉感应性挠性板，由压力传感膜和电极夹在两个聚酰亚胺薄膜之间，组成挠性触觉传感器；可伸缩挠性板或刚挠结合板，其挠性基材为弹性体，金属导线图案的形状改进成为可伸缩。

印制电子技术

印制电子历史很早，只是近几年势头兴盛。印制电子技术应用于印制电路产业，是印制电路技术的一部分。

印制电子不断发展可看到商业应用的前景非常广阔，现在已有PCB制造商投入印制电子，他们从挠性板开始，用印制电子电路（PEC）替代印制电路板（PCB）。印制电子技术最接近FPCB，目前基材和油墨材料繁多，一旦性能与成本有突破就会大量应用，降低成本就会开辟更大的市场。

有机和印制电子的混合系统有助于产业的成长。传统的硅和印制电子组件结合的混合系统，这可能开辟了新的PCB产业。这些混合技术包括大面积光刻、网版印刷或喷墨打印，及挠性PCB技术。

印制电子技术的重要一方面是材料，包括基材和功能性油墨。挠性基材除现有FPCB适用外，也开发更高性能基材，目前有陶瓷和高分子树脂混合构成的高介电基板材料，还有高温基材、低温基材和无色透明基材、黄色基材等。

印制电子除使用一些聚合物材料外，还需功能性油墨材料，主要是导电油墨，不断地向提高导电性、印刷适应性、低成本化发展，目前可供印制电子产品选择的导电油墨种类已很多了。另外还有压电、热电、铁电材料，在印制电子中组合使用能发挥多功能性。

印制电子技术的又一重要方面是印刷工艺与相应的印刷设备，这是传统印刷技术的创新发展。印制电子可以应用不同的印刷方法，如凹版印刷、凸版印刷、网版印刷和喷墨打印。网版印刷已在PCB制造中应用，工艺成熟与成本低，目前是向自动化、高精细化发展。

喷墨打印在PCB制造中应用的范围在扩大，从标记符号、阻焊剂到抗蚀图形，进一步直接打印导电图形；同时喷墨打印向图形高精细化和快速化发展。如新的气溶胶喷射技术明显优于压电式喷印，形成导线达到细精与立体化要求，可以在平面或立体构件上直接打印电子电路及元件。

还有喷墨打印同时采用激光照射瞬时固化油墨的方法，导电线路厚度与宽度比1.0以上，如线宽10µm，线高也有10µm，实例有在PI膜上制作线路宽30 µm、线厚20 µm的FPCB。

印制电子目前重点应用是低成本的制造射频识别（RFID）标签，可以成卷印刷完成。潜在的是印刷显示器、照明和有机光伏领域。可穿戴技术市场是当前新兴的一个有利市场。

可穿戴技术各种产品，如智能服装和智能运动眼镜，活动监视器，睡眠传感器，智能表，增强逼真的耳机、导航罗盘等。可穿戴技术设备少不了挠性电子电路，将带动挠性印制电子电路的发展。

埋置元件印制电路技术

埋置元件印制电路板（EDPCB）是实现高密度电子互连的一种产品，埋置元件技术在PCB有很大的潜力。埋置元件PCB制造技术，提高了PCB的功能与价值，除了在通信产品应用外，也在汽车、医疗和工业应用等领域提供了机会。

EDPCB的发展，从碳膏制作的印刷电阻和镍磷合金箔制作的薄膜电阻，以及夹有高介电常数基材构成的平面电容，形成埋置无源元件印制板，到进入埋置IC芯片、埋置贴片元件，形成埋置有源与无源元件印制板。现在面对的课题有埋置元件复杂化及EDPCB的薄型化，以及散热性和热变形控制、最终检测技术等。

元器件埋置技术现在已在手机等便携终端设备中应用。EDPCB制造工艺进入实用的有B2it方法，可以实现高可靠性和低成本；有PALAP方法，达到高层数和低功耗，被用于汽车电子中；有埋置晶圆级封装芯片的通信模块，体现良好的高频特性，今后会有埋置BGA芯片的eWLB出现[19]。随着EDPCB设计规则的确立，这类产品会迅速发展。

表面涂饰技术

PCB表面铜层需要保护，目的是防止铜氧化和变质，在装配时提供连接可靠的表面。PCB制造中一些通常使用的表面涂饰层，有含铅或无铅热风整平焊锡、浸锡、有机可焊性保护膜、化学镀镍/金、电镀镍/金等。

HDI板和IC封装载板的表面涂饰层现从化学镀镍/金（ENIG）发展到化学镀镍/钯/金（ENEPIG），有利于防止元件安装后出现黑盘而影响可靠性。

现有对ENEPIG涂层中钯层作了分析，其中钯层结构有纯钯和钯磷合金，它们有不同的硬度，因此用于打线接合与用于焊接需选择不同的钯层。

经过可靠性影响评估，有微量钯存在会增加铜锡生长厚度；而钯含量过多会产生脆性之钯锡合金，反而使焊点强度下降，因此需有适当钯厚度。

从PCB精细线路的角度来说，表面处理应用化学镀钯/浸金（EPIG）比化学镀镍/镀钯/浸金（ENEPIG）更佳，减少对精细图形线宽/线距的影响。EPIG镀层更薄，不会导致线路变形；EPIG经焊锡试验和引线键合试验能达到要求。

又有新的铜上直接化学镀钯（EP）或直接浸金（DIG），或者铜上化学镀钯与自催化镀金（EPAG）涂层，其优点是适合金线或铜线的打压接合，因没有镍层而有更好高频特性，涂层薄而更适于细线图形，并且减少工序和成本。

PCB最终涂饰层的改进，另外有推出化学镀镍浸银（NiAg）涂层，银有良好导电性、可焊性，镍有抗腐蚀性。有机涂层OSP进行性能改良，提高耐热性和焊接性。还有一种有机与金属复合（OM）涂层，在PCB铜表面涂覆OM涂层有良好的性价比。