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电池电路板厂讲PCB技术50年发展史

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人气:447发布日期:2023-11-11 08:58【

电池电路板厂讲电路板(PCB)用盖板和垫板(简称为盖/垫板)是PCB机械钻孔加工必备的重要材料之一。它在PCB孔加工中,无论是确保产品品质、工艺的实施,还是经济效益,都起到非常重要的作用。

    

在电路板进行机械钻孔加工时,放置在待加工覆铜板(或电路板)的上/下表面,以满足加工工艺要求的板状材料,称为盖/垫板。其中,盖放于待加工基板材料上表面的,最先与钻针入钻时接触的板状材料,称为“盖板”;钻孔时垫在待加工基板材料下表面的,与钻孔设备台面直接接触的板状垫料,称为垫板。


 

1、PCB试产期:20世纪50年代

(制造方法:减成法)


 

在晶体管问世不久的20世纪50年代前后,单面的印制电路板就可以满足晶体管收音机的应用需求。产品主要是民用电器,如收音机、电视机等。


 

单面印制电路板的制造方法是使用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板(PP板)作为基材,用化学药品溶解PP板上不需要的铜箔,而留下的铜线路即为所设计的电路。该生产技术被称为“减成法工艺”。不过即使在当时的一些品牌电子制造商中,印制电路板减成法工艺仍以手工操作为主,其中腐蚀液采用的是三氯化铁。当时印制电路板的代表性应用产品是索尼公司的手提式晶体管收音机,其是采用PP基材的单面印制电路板。1958年,日本出版了印制电路行业内最早启蒙书,即《印制电路》著作。


 

在20世纪50年代后期,电子管逐渐被晶体管取代,电子工业进入“晶体管时代”。为了适应生产发展的需要,印制电路板由单面的酚醛树脂基发展到用玻璃纤维布增强的环氧树脂基绝缘层材料。


 

2、PCB实用期:20世纪60年代

(新材料:GE基材登场)

 

1955年日本起冲电气公司与美国Raytheon公司进行技术合作,制造海洋雷达。Raytheon公司指定PCB要应用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板(GE基材)。日本开发的GE基材,实现了海洋雷达批量生产。1960年起冲电气公司开始在批量生产电气传输装置的PCB上大量采用GE基板材料。1962年日本印制电路工业会成立。1964年美国光电路公司开发出沉厚铜化学镀铜液(CC—4溶液),开始了新的加成法制造印制电路板工艺。日立化成公司引进了CC—4技术,用于PCB的GE基板。在初期应用中,GE基板存在加热翘曲变形、铜箔剥离等问题,经材料制造商逐渐改进后得到明显的改善。1965年起日本有好几家材料制造商开始批量生产GE基板。

 

1960年前后,两面都有电路图形的“双面印制电路板”、“孔金属化双面印制电路板”相继投入生产。同时,由几层印制电路板重叠在一起的“多层印制电路板”也开发出来了,这时的产品主要用于精密电子仪器及军用电子装备中。

 

大约在1968年前后,中、大规模的集成电路已经问世,并投入生产。与它相适应的“孔金属化双面印制电路板”逐渐取代了单面印制电路板,而且柔软、能折叠弯曲的“挠性印制电路板”也开发出来了。


 

3、PCB跃进期:20世纪70年代

(MLB登场,新安装方式登场)


 

1970年以后,大规模集成电路的出现,加快了印制电路向多层化方向发展的速度。体积小,功能多的电子计算机也相继问世。日本起冲电气公司等通信设备制造企业各自设立PCB生产工厂,同时PCB专业制造公司也快速崛起。这时,采用电镀贯通孔实现PCB的层间互连逐渐被采用。在1972~1981年的10年间,日本PCB生产金额约增长6倍(1972年产值471亿日元,1981年产值3021亿日元),是跨越式的纪录。

 

1970年起,电信公司的电子交换机用PCB层数达到了3层。此后大型计算机的发展促进更多层PCB的发展。PCB的层数也从4层开始向6、8、10、20、40、50层,甚至更多层迈进。同时,PCB也实现高密度化(线路精细化、孔经微型化、绝缘层薄型化),线路宽度与间距从0.5mm减小至更小的0.35mm、0.2mm、0.1mm的尺寸。这使得PCB单位面积上布线密度大幅地提高。

 

此外,线路板厂讲PCB上元器件的安装方式开始了革命性变化,原来的插入式安装技术(TMT)逐渐发展为更为精密的表面安装技术(SMT)。一直以来,插入式安装方法在PCB上都是依靠手工操作。自动元器件插入机的成功开发实现了元器件的自动装配。SMT更是采用自动装配线,实现PCB两面电子元器件的贴装。



 

4、多层印制电路板(MLB)跃进期:20世纪80年代(超高密度安装的设备登场)


 

1980年以后,随着超大规模集成电路的发展,它与高密度的多层印制电路结合在一起,出现了运算次数达数亿次的超级计算机。在1982~1991年的10年间,日本PCB产值增长了约3倍(1982年产值为3615亿日元,1991年为10940亿日元)。MLB的产值在1986年时为1468亿日元,超过了单面印制电路板产值;到1989年时为2784亿日元,接近双面印制电路板产值,之后MLB占印制电路板的主要地位了。

 

1980年以后,PCB高密度化明显提高,形成了高达62层的玻璃陶瓷基MLB。MLB高密度化有效地推动了移动电话和计算机开发的激烈竞争。1988年美国IBM公司率先将多达42层的印制电路用于计算机的生产中。而现在,80多层的高密度印制电路也已投入应用之中。


 

5、迈向21世纪的助跑期:20世纪90年代

(积层法MLB登场)


 

1991年后,日本泡沫经济破灭,电子设备和PCB受到了很大的影响。1994年后逐渐恢复,MLB和挠性印制电路板也开始快速增长,而单面印制电路板与双面印制电路板产量却开始下跌。1998年起积层法MLB进入实用期,产量急速增加,同时促进了集成电路(IC)封装形式迈进面阵列端接型的球栅阵列(BGA)和芯片级封装(CSP)时代的小型化、超高密度化安装。随着片式元器件的大规模开发,SMT技术在这一时代进入了快速发展的时期,明显地提高了电子产品的互连密度。


 

6、PCB一体化集成技术发展期:21世纪20年代


 

随着电子产品向小型化、轻薄化方向发展,特别是智能产品和装备的出现,印制电路板表面元器件安装面积受到了极大的限制。元器件或IC器件的三维安装,即PCB一体化集成成为21世纪20年代印制电路板制造最为重要的技术。就目前来说,电子元器件的埋嵌可减少印制电路板40%的面积,可大大地减小印制电路板的尺寸,而将更多的面积让给电池或其他部件。


 

7、展望


 

50多年来PCB发展变化巨大。

 

自1947年发明半导体晶体管以来,电子设备的形态发生了很大变化,半导体由集成电路(IC)、大规模集成电路(LSI)、超大规模集成电路(VLSI)向高集成度发展,开发出了多芯片组件(MCM)、球栅阵列(BGA)、芯片级封装(CSP)等更高集成化的IC封装方式。

 

PCB厂讲21世纪初期印制电路板技术研究将继续为实现电子产品的高密度化、小型化、轻量化以及高集成化而努力,主导21世纪的创新技术“纳米技术”也将推动印制电路产品和技术的发展。

 

 

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