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印制板

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印制板 百科名片
印制板(PCB-Printed Circuit Board)也叫印制电路板、印刷电路板。多层印制板,就是指两层以上的印制板,它是由几层绝缘基板上的连接导线和装配焊接电子元件用的焊盘组成,既具有导通各层线路,又具有相互间绝缘的作用。
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概述
印制板设计前的必要工作
最新课题课题1
课题2
课题3
课题4
课题5
课题6
课题7
课题8
课题9
我国印制电路工业现状总产值、总产量
企业产值
人均产值
企业产量
技术水平
生产技术
概述
印制板设计前的必要工作
最新课题 课题1
课题2
课题3
课题4
课题5
课题6
课题7
课题8
课题9
我国印制电路工业现状 总产值、总产量
企业产值
人均产值
企业产量
技术水平
生产技术


  
[编辑本段]概述
  印制板(PCB-Printed Circuit Board)也叫印制电路板、印刷电路板。多层印制板,就是指两层以上的印制板,它是由几层绝缘基板上的连接导线和装配焊接电子元件用的焊盘组成,既具有导通各层线路,又具有相互间绝缘的作用。随着SMT(表面安装技术)的不断发展,以及新一代SMD(表面安装器件)的不断推出,如QFP、QFN、CSP、BGA(特别是MBGA),使电子产品更加智能化、小型化,因而推动了PCB工业技术的重大改革和进步。自1991年IBM公司首先成功开发出高密度多层板(SLC)以来,各国各大集团也相继开发出各种各样的高密度互连(HDI)微孔板。这些加工技术的迅猛发展,促使了PCB的设计已逐渐向多层、高密度布线的方向发展。多层印制板以其设计灵活、稳定可靠的电气性能和优越的经济性能,现已广泛应用于电子产品的生产制造中。
[编辑本段]印制板设计前的必要工作
  1. 认真校核原理图:任何一块印制板的设计,都离不开原理图。原理图的准确性,是印制板正确与否的前提依据。所以,在印制板设计之前,必须对原理图的信号完整性进行认真、反复的校核,保证器件相互间的正确连接。   2. 器件选型:元器件的选型,对印制板的设计来说,是一个十分重要的环节。同等功能、参数的器件,封装方式可能有不同。封装不一样,印制板上器件的焊孔(盘)就不一样。所以,在着手印制板设计之前,一定要确定各个元器件的封装形式。   多层板在器件选型方面,必须定位在表面安装元器件(SMD)的选择上,SMD以其小型化、高度集成化、高可靠性、安装自动化的优点而广泛应用于各类电子产品上。同时,在器件选用上,不仅要注意器件的特性参数应符合电路的需求,也要注意器件的供应,避免器件停产问题;同时应意识到:目前很多国产器件,如片状电阻、电容、连接器、电位器等的质量已逐渐达到进口器件的水平,且有货源充足、交货期短、价格便宜等优势。所以,在电路许可的条件下,应尽量考虑采用国产器件。
[编辑本段]最新课题
课题1
  高速大容量传输与印制板的高频特性 互联网要适应高速大容量信号传输,如带宽12MHz的ADSL具有通常电话线路1000倍以上的高速大容量通信能 力。现在计算机的CPU内实现2GHz~3GHz高速信号运行,输出到印制板线路也高达450MHz。因此,印制板上导线不再是单纯电流流通,作为高速信号传输线,导线   尺寸和布设位置对高频信号损耗有很大影响。传输线的特征是要求阻抗控制,设计者需要周密考虑基材特性、传输线的结构和图形配置。   在高频电路中存在高频电流集中于导线表面流动的现象,称为集肤效应,频率越高集肤效应越严重,如1MHz集肤效应在60μm厚层面,500MHz集肤效应在3.0   μm厚层面,1GHz集肤效应在2.1μm厚层面,10GHz集肤效应在0.7μm厚层面。信号沿着导线表面(包括四侧面)流动,希望导线表面平滑,因粗糙表面会延迟信号   传输时间。现在印制板用铜箔粗化面是2μm~3μm,凹凸轮廓还显大,要求更低轮廓铜箔以满足高频电流流通。
课题2
  一次积层全板微通孔互连多层板   印制板高密度化逐年提高,线宽0.1mm以下和小孔0.15mm以下的印制板用量飞速上升。上世纪90年代发展了积层法技术,适应了高密度印制板生产要求,这是 以逐层积层为主达到多层化,生产周期长和成本高。采取一次积层全板微通孔互连技术克服了逐层积层的缺点,具有更大优点。最近,该技术除了用于刚性多层   板外,还开发用于挠性多层板制造。更进一步,在分别制作的内层中包含半导体芯片和无源元件,一次压合成埋置元件多层板,成为有系统功能的载板以满足系   统封装(SiP)的需要。
课题3
  埋置电子元件印制板 印制板内埋置电子元件既能提高印制板上元件安装密度,又可以缩短元件连接线而减少信号损耗及提高安装连接可靠性,还 可降低元器件安装总成本。初期埋置元件印制板是采用陶瓷基板,开始于上世纪70年代的低温烧结陶瓷多层板,内部埋置厚膜电阻、电容;上世纪80年代采用钛   酸钡、铁氧体等材料出现复合元件;到上世纪90年代扩大为埋置IC芯片,成为嵌入式多芯片模块和BGA/CSP板;现今发展为有机树脂基板埋置元件印制板,可加工   性比陶瓷基板好,成本也很低,如树脂内混和钛酸钡、铁氧体等构成电容材料,有纳米级粉末体气相化学沉积形成无源元件,现有IC芯片埋入树脂基多层板内,   贴片元件埋置多层板内,这些结构中要注意热膨胀系数、元件散热性与连接可靠性。
课题4
  高密度封装技术 印制板的厚度在插件安装时标准为1.6mm,表面安装时平均为0.8mm,而第3代手机用8层积层板板厚在0.8mm以下。印制板向轻薄 发展,芯片封装同样小型化,从四边引线式封装,到面阵列插入式封装、球栅阵列封装(BGA),上世纪90年代中期起发展了芯片规模封装(CSP),以后又有晶圆级   CSP,半导体芯片直接装载于印制板上,称为板上芯片(COB)和膜上芯片COF,COF是融合了原有的带式自动接合(TAB)技术和新的倒芯片贴装(FCA)技术。
课题5
  封装载板材料 封装载板的轻薄化是采取挠性膜上封装芯片(COF),COF用的是2层挠性印制板为载板。通常挠性印制板材料是3层结构,即铜箔+粘 合剂(环氧或丙烯酸树脂)+基膜(聚酰亚胺),称为3层FCCL。这种材料在COF工艺中受热受压性能变差,因此要使用2层FCCL。2层FCCL由铜箔与聚酰亚胺膜构成,制   造方法有浇铸法、喷镀法和层压法等,正在开发的有液晶聚合物膜(LCP)2层FCCL。无粘合剂的2层FCCL可采用压延铜箔或电解铜箔,最小厚度9μm,适应细线条加   工。若采用喷镀法的铜箔可以任意薄,平滑表面更适宜今后的细线条和高频高速电路要求。
课题6
  电子电气设备废弃物和危险物品限制 为了减少电子电气设备废弃物对环境的污染,以及降低资源的消耗,欧共体发布了WEEE指令,以法律形式规 定电子电气设备制造者有责任对废弃的电子电气设备进行回收和处理,要求建立与一般废弃物不一样的回收系统。同时欧共体发布了RoHs指令,为保护人体健康   和环境限制危险物品的使用,到2006年7月1日起限制使用的六种物质是铅、汞、镉、6价铬、聚溴化联苯(PBB)、聚溴化苯基(PBDE)。   现有印制板产品中含有溴化物阻燃剂和铅锡焊料,这是被禁用的有毒害物品,溴化物阻燃剂属于PBB和PBDE物质,含有溴化物阻燃剂的废弃印制板在燃烧时会   产生二恶英致癌物。日本从1995起就推出无卤素纸质覆铜板,现在无卤素复合覆铜板和环氧玻璃布覆铜板已全面使用,电子电气设备也将全面地使用无铅、无卤   素印制板。产品采购选择除了品质和价格外,还有“环境”,要求构成产品元件和材料的有利环境,产品生产和服务取得ISO14000认证。
课题7
  印制板电气检查的边界扫描法和自测试设置 印制板的通断路电气检查通常是用探针接触,在一定电压电流下测定。印制板上节距变小及表面不能 有触针印,于是采用印制板自身设置检查电路的不用探针的测试方法,这种代表性方法是边界扫描法(Boundary Scan)和自测试设置(BIST:Built in SelfTest)   。边界扫描法是在印制板上附加专用测试电路,成为原电路的旁路电路,在附加测试电路上输入测试数据,在输出端会显示原电路的同步信号,由输出测试数据   判定原电路的连通性。边界扫描法和自测试设置检测技术正在快速普及。
课题8
  回收与再利用 对待废弃物处理首先是充分使用限制废弃,其次是再利用,再是回收再生利用,然后是作燃料回收热能。电子设备回收和再利用要 从设计开始,考虑到零部件的分离和回收。印制板的回收和再利用处理是层压板与装载元件分离。层压板粉碎,金属与塑料分离及分别回收,金属提炼再利用,   塑料物作燃料或建材填料。在印制板制造过程中有20~40种排出物,应分别处置提高回收率,如废液中铜与其他金属应能回收再利用。
课题9
  CAD/CAM技术及模拟技术 电子产品多功能化、高密度化必然使开发设计复杂化,同时市场又要求产品缩短开发设计周期,尽快投产占领市场,这 样就只能借助计算机这一工具,计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助制造(CAM)/模拟技术不可缺少。CAD/CAM系统在印制板设计和制造中已成为主流。电子设计自动   化(EDA)是包含了CAD/CAM/模拟技术,再加上计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助测试(CAT)。现代化的印制板设计、制造和安装需要完整的计算机辅助技术。
[编辑本段]我国印制电路工业现状
总产值、总产量
  1957年我国诞生了第一块印制板,1967年我国开始作多层板,经历了近40个春秋。至95年底的大规模行业调查,全国459个单位企业,从业人数5.82万人,包括在国内大陆的独资、合资、国营、个体企业,总产量1656万平方米,其中单面板1170万平方米(占70%比例),双面板362万平方米(占21.8%),多层板124万平方米(7.4%),总产值90亿元(约10.8亿美元)。   在总产量中,广东占了79.3%,就是说,国内的印制板大部分是在珠江三角洲生产的。在90亿元的总产量中,广东产值75亿元,占83.3%。广东的单面板占全国产量的76%,双面板占全国85%,多层板占96%。但是,在广东的占国内绝大多数的产量产值中,外方控股或独资工厂占了大部分。广东75亿元产值中,中方管理仅占10亿元,就是说,85%以上的广东印制板产值是香港、台湾或外国控股的印制板厂制造出来的。美国IPC协会统计的资料,包括香港在内的中国94年度产值11.7亿美元,占世界产值5.5%,居世界第4位,同我们行业统计的数据相吻合。大家都知道,香港90%的印制板厂已内迁广东,在香港仅剩下几间大型的印制板公司。   如果以中国人管理或中方控股的企业作统计,即全国印制电路行业协会的数据,94年产量为约400万平方米,总产值25亿元(约3亿美元),单面占78%,双面21%,多层1.4%,出口5000万美元。这个产量占世界1.4%,产值占0.7%,很可怜的一点。95年出口创汇7800万美元,对行业内的54个单位的统计,销售收入25亿元,单面占72%,双面占22%,多层板占6%。这表明,中国人管理的企业虽然引进了数十条生产线,但规模生产不大。
企业产值
  资料报导,全世界最大的100间印制板厂中,日本占44间,美国24间,台湾和香港各5间,国内没有一间排上号。世界最大的印制板厂日本铭板(CMK)94年产值10.1亿美元,排位到100位的工厂年产值5000万美元。美国最大的印制板长IBM产值4.4亿美元(世界第三),香港最大的依利安达1.45亿美元(世界21位),台湾最大的华通公司1.63亿美元(世界16位),韩国最大的大德公司1.65亿美元(世界15位)。而我国国内最大的印制板常95年销售收入2150万美元(1.8亿元人民币),第10大印制板厂730万美元(6150万元人民币)。在规模上,世界前六名的任何一间印制板厂等于中国人管理的全行业的产值。
人均产值
  多个美国IPC协会数据表明,世界发达国家的印制板行业人均年产值10~11万美元,我国行业统计,94年平均为11万,95年为12.8万元人民币,人均产值有七八倍的差距。国内最好的印制板厂人均年产值为35~40万元(约4.5万美元)。而批量订单双面和多层板单价国外比国内还要低些,表面我过规模生产还小,效率不高。
企业产量
  台湾印制板产量在世界排第三,前20名双面多层厂月产量超过1万平方米,在广东外资控股的企业起码也有十多间产品超过1万,甚至2万3万4万平方米。台湾最大的华通公司,94年月产量4万平方米,98%是多层板,其中4层占50%,6、8层占42%,十层占8%,香港在广东开的添利厂,月产亦过4万平方米,大部分是多层板。比较国内,经过艰辛的努力,有几间中方管理的合资厂95年月产量刚过或接近1万平方米。内地很多印制板厂仍然停留在几百、几十平方米双面板的月产量上。
技术水平
  多层板占该国印制板总量的比例可大致看出一个国家工业发展的水平。美国多层板占印制板总量的比例为46%,发达国家如德、法、意、英均超过20%。而我国,多层板比例仅占2~6%之间,大部分是单面板。当今双面多层板以小孔细线SMT为主体,国外许多工厂大规模生产二个焊盘间过3-4根导线的多层板,线宽间距0.10-0.15mm,成品孔径0.2-0.3mm,并有埋孔,盲孔,多用于摄像机,笔记本型电脑、移动通信、程控电话机等高难度高科技电子产品上,国内目前形成的批量能力为能过2-3根导线的4-6层板,仅少数工厂能生产,还未形成批量生产大哥大,摄像机这类电子产品的多层板。   以上数据说明,对于我们所从事的即属于技术密集,亦属资金密集的印制电路行业,需要重视大生产技术的研究和创新,需要加快新技术新产品开发,需要大大提高我们的大生产工艺技术水平,更需要加速培养良好素质的高层次管理人才,才能达到源于引进高于引进,克服企业规模小,重复分散,经济效益不高等毛病,把我国印制电路产品更多的推想全世界。
生产技术
  大生产的技术方向:4句话   厚板薄板多层板,小孔细线SMT,板面尺寸做到24,企业运行ISO9000来管理。   第一句话,厚板薄板多层板   厚板:厚板是要求高可靠的大型电子计算机和大型程控通信机上的关键板,又称背板(Backpanets)。设备上的其它板都靠这块板作连接。其特点是:一般2.5,3mm以上,最厚达半寸(12.5mm),板子尺寸大,孔径公差要求严,机器自动插装,有的背板不焊接,对插入的元件插拔力有严格要求,太大不行,太小也不行,孔内铜厚25um以上,一块板几千上万个孔只要一二个孔不符合要求,则算报废。我国民族工业之花04机,06机,上海贝尔的万门程控机,还有世界各大电信公司AT&T,西门子,NEC等公司的大型机,一台机中需要好些这类双面或多层厚板,有的机发展到要求30至40层印制板。国内能批量生产出合格背板的印制板厂不多。   薄板:在摄像机,笔记本电脑,大哥大,BP机等高科技电子产品上,都用到了大量的薄型多层板。国内不少合资独资电子企业所需的这类板仍需在国外采购。近两年来席卷全球,发展十分迅速的则是超薄型多层板,PCMCIA卡(扩充功能电脑插板卡),这种卡本来着眼于笔记本电脑功能扩充上,现在这种卡的用途迅速扩大,什么IC卡,金属卡,网络卡,名堂很多,这种卡所用的是超薄型多层板,一般4、6、8层,每层0.1mm,孔径0.25~0.3mm,双面SMT,4层板总厚0.4,6层板0.6,8层板0.8mm厚。这种超薄硬多层板的生产技术,成为全球印制板行业的最新课题之一。   多层板:在海外作4层板已经是很成熟的技术了,批量大的订单,两焊盘间过二三根线,约200~250美元/平方米(1700~2100元/平方米),国内工厂接过这种价,多数要亏本。随着我国改革开放的深入,各电子企业升级换代,印制板设计成多层板越来越多了。上海贝尔的程控机,郑州设计的04机绝大多数印制板都已换成四六层板。中国人管理的广东珠海多层板公司,东莞远东多层板公司95年产量中70%以上都是生产多层板。很显然,多层板是印制板工业中最有影响和最具生命力的门类,谁抓住了多层板,谁就占领了印制板市场。   第二句话,小孔细线双面SMT   国内外大的电子公司设计的线路板几乎全是小孔,细线,SMT,方焊盘。电脑,计算机,通信,仪表仪器无一例外,包括电子游戏机,传真机,摄像机,大哥大,自动办公用品的印制板。根据本人近两年来在美、英、德、日等国看过不少大型印制板厂,国外杂志专论和结合本国国情,本人认为,在本世纪内,我国大多数印制板厂的方向成品孔0.25~0.3mm,线宽间距0.1~0.2mm,双面SMT的双面多层板,稳定一致的批量生产,能按时交得出货,控制到这样的能力基本上可满足国内外市场基本需求。当前印制板的明显趋势是:半导体和印制板技术的相互靠拢,相互渗透,相互紧密配合,提高密度降低成本,层数和成本的相互兼顾,小孔细线SMT4~8层板仍将是电子工业的主流。   第三句话:板面尺寸做到24   这里的24指英寸,即610mm。国内外大批量生产双面多层板的工厂,一定是大拼板生产的,作到610×460mm(24"×18")拼版尺寸,便于工艺控制和管理,生产效率高。但要作到大拼板生产,需要在设备维护,工艺卫生,质量控制,系统管理等各个方面花大量的心血去调理。管理好的线路板厂,整洁整齐的环境同一间三星级宾馆差不了多少,作底片、用底片、存底片的各个工序房间一年365天恒温、恒湿、防尘。但目前国内也只有少数几间工厂能批量作到拼板尺寸24寸(610mm),许多工厂拼板尺寸稍大一点,底片对位不准,破焊盘,按现在的许多客户标准,元件孔焊环至少要求0.05mm,任何一个焊盘破都是废品。要形成规模,就必须作成大拼板生产。   第四句话:企业运行ISO9000来管理   管理也是科学技术,“搞现代化,没有现代化管理不可想像的”,这是江泽民总书记说的话。我们同行的厂长总经理越来越感觉到,有时候一个企业的管理比什么都重要。靠什么管理?靠系统管理,靠ISO9000国际质量保证系统来管理。全球六七十个国家都一字不漏地推广使用ISO9000,表明这一套通用的国际标准,是全球质量科学和管理技术的精华和结晶,建立并施行这个系统,才能确保企业的质量体系有效持久运行,使企业的任何质量活动有章可循,有法可依,不至于人员更换而乱作一团,使企业形成文件化,程序化,规范化。台湾最大印制板公司华通总经理吴健在我们公司介绍体会,他说:法、理、情能成功,情、理、法定失败。他的总结很有哲理,印制板厂工序多而复杂,涉及多种学科,一天到晚加班,每天线上都有问题,每天出的问题都不一样,管理技术人员像“灭火队”一样,一天到晚去有问题的地方“灭火”,十分辛苦。要想受罪少,就要搞ISO,要想活得好,更要搞ISO。搞好ISO9000是一个企业同国际接轨,走向世界的基本标志。96年7月正式发布实施的ISO14000国际环境管理标准,已引起世界各国的普遍重视,各工业发达国家已抢先行动,不少著名大企业已制定了相应措施,要求环境管理认证,我国也应采取行动,避免环境壁垒造成的损失,力争同工业发达国家同步。


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PCB    

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贡献者
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