广东湘恒智能科技有限公司
主营产品: 西门子PLC,西门子模块,西门子触摸屏,西门子变频器,西门子伺服电机驱动,电缆,西门子全系列
西门子宁夏回族自治区代理商PLC中国(授权)一级代理

当前,无论是整机电子产品还是半导体封装,它们对印制电路板制造技术的要求,主要表现在以下八个方面:1. 适应高密度化、高频化;2. 适用大电流、高散热;3.适应IC封装;4. 适应绿色化;5.适应复合安装化;6.适应搭载新功能电子元件;7.适应低成本化;8.适应短交货期化;根据这八方面的要求,下面对印制电路业在工艺技术、设备与基板材料、生产体制的变革等方面的发展进行预测和展望。



满足IC封装对基板的特别要求的发展趋势


IC封装载板(又称为IC封装基板)所用的基板材料,除了要采用无卤、无锑的阻燃材料外,还需要随着IC封装的高频化、低消耗电能化的发展,在低介电常数、低介质损失因子、高热传导率等重要性能上得到提高。今后研究开发的一个重要课题,就是热连接技术——热散出等的有效热协调整合。


为确保IC封装在设计上的自由度和新IC封装的开发,开展模型化试验和模拟化试验是必不可少的。这两项工作对于掌握IC封装用基板材料的电气性能、发热与散热的性能、可靠性等特性要求是很有意义的。另外,通过学会等团体形式,与IC封装设计业进一步沟通,以达成共识,将所开发的有关新材料(包括基板材料)的性能及时地提供给设计者,以使设计者能够建立准确、先进的数据基础,从这点上讲,此项工作是非常重要的。


预测根据IC封装设计、制造技术的开展,对它所用的基板材料有更严格的要求:这主要表现在以下诸方面:① 与无铅焊料采用所对应的高Tg性;② 达到与特性阻抗匹配的低介质损耗因子性:③ 与高速化所对应的低介电常数性(er应接近2);④ 低的翘曲度性,对基板表面的平坦性的改善;⑤ 低吸湿率性;⑥低热膨胀系数性,使热膨胀系数接近6μm/℃;⑦ IC封装载板的低成本性;⑧ 低成本性的内藏元器件的基板材料;⑨ 为了提高耐热冲击性,而在基本的机械强度上进行改善,适于温度由高到低的变化循环下而不降低性能的基板材料;⑩ 达到低成本性、适于高再流焊温度的无卤、无锑的绿色型基板材料。


满足绿色化要求的发展预测


1.绿色化问题


以欧洲为中心的环境保护法规所发布与实施的以环境保护为实质内容的绿色化问题(日本称为“环境调和问题”)实际上既是个技术问题,也是个经济问题、社会问题。近年来,电子安装业界及印制电路板业界,在此问题上一直围绕着“何时彻底实施”(时间轴)和“材料开发的方向性”两个具体问题展开争议。


在对待开展电子产品的“绿色化”态度的积极性上(或者说程度上),目前世界上各个国家、地区已有差异。对此问题的分析,日本印制电路及基板材料的zhuming专家——青木正光先生近期提出:在美国,认为21世纪的“关键产业”是“IT”业。而在欧洲,认为2l世纪的“关键产业”是“环境”。


欧洲是电子产品绿色化的“发源地”。他们在印制电路板方面主要围绕着三个方面去开展绿色化的进程。这三个方面是“无铅化”、“无卤化”、“产品的循环再利用化”。这是今后要坚持的方针,并且通过法规的建立和实施,去推进这项工作。与印制电路板相关的环境保护的法规,在欧洲主要有两件。即“电气、电子产品废弃物指令(EU Directive On Waste from Electrical and Electronic Equipment,WEEE)”和“特定有害物质使用限制令(Restriction of Hazardous Substances,RoHS)”。在这两份法规中明确提到了要禁止使用铅和卤化物的问题。它已于2002年10月11日在欧盟会议上通过,并且在2006年7月1日起正式全面的实施。这两个“欧洲指令”的发布和实施,必然对shijiegeguo的PCB的绿色化工作带来深刻的影响。


2.无卤化基板材料的开发与应用


对全世界在无卤化基板材料的采用量方面的统计,在1999年间,世界无卤化基板材料使用量约占整个基板材料使用量的3%,近年来对于无卤基材的使用快速增加。由于欧洲有关法规(WEEE、RoHs)的实施,世界无卤化基板材料的采用量已增加到基板材料总量的80%以上,并在未来一段时间内还将快速增长。


无卤化基板材料的开发,除了解决环保要求外,还要解决达到性能要求的问题,要满足下一代的高密度安装所要求的电气、力学性能的可靠性要求;还要满足机械钻孔加工、激光钻孔加工、铜配线与基板材料的粘结性、耐腐蚀性等诸多方面对基板加工性能的要求。其开发难度要比无卤化电子产品的结构体的开发要大。


根据各种印制电路板的用途的不同,对基板材料性能的要求也有所不同,因此在开发无卤化基板材料时要区别对待。为此,可以将无卤化基板材料划分为三类:① 一般基板用的无卤化基板材料,主要应用在家用电器、计算机等一般基板(包括积层法多层印制电路板)。② 大型高多层基板用的无卤化基板材料,主要应用在高速数据保存管理计算机、通信用发射台装置等的大型高多层基板用无卤化基板材料;③ 挠性基板用的无卤化基板材料。


(1)一般基板用的无卤化基板材料的开发与应用

目前市场上的无卤化基板材料中以一般基板用无卤化基板材料占绝大部分,用环氧树脂作为主要构成成分是这类基板构成的主流。它的主要性能特点是低成本性、高加工互换性、高性能稳定性、比较低的传输速度(在500MHz以下)要求。目前这类基板用的无卤化基板材料,主要采用的阻燃剂是交联型(即反应型)有机磷和金属氢氧化物、氧化物填料所构成的。它可以达到高的耐漏电起痕性和UL94的V0级的标准要求。由于添加的有机磷在高湿度环境下铜配线会被腐蚀,这种被腐蚀的现象随着阻燃剂中磷酸的发生量而变得更严重。目前对有机磷的安全性(它含有热分解生成物)存在着不同的看法,尽早的对其安全性加以验证,是当前急需解决的问题。


(2)大型高多层基板用的无卤化基板材料的开发与应用

大型高多层基板具有为实现高速信号传送而要求达到的低介电常数(er=3.5以下)、介质损失因子(tan图片=0.005以下)的高电气性能;还要具备为了耐高温无铅焊安装的热冲击而要求达到的高Tg性(Tg=200℃以上)和低吸水率(0.3%以下)的高物理性能。因此,这类的基板材料所用树脂,是由聚苯醚树脂(PPE)、氰酸酯树脂(CE)及它的改性树脂(BT)、聚四氟乙烯树脂(PTFE)等所组成的,或者是以上树脂对环氧树脂改性所组成的。


大型高多层基板用的无卤化基板材料,在开发中所使用的阻燃剂,目前采用有机磷作为主要材料。这样,在所要达到的高电气性能、物理性能方面与所要达到的阻燃性能方面的矛盾,会比一般基板用无卤化基板材料的开发更加突出,这也使得它的开发工作更加困难。近期有的厂家将阻燃金属氧化物作为高填充性微填料加以配合,来解决上述难题,获得一定的成果。


在基板材料的再循环开发方面,氟类树脂基板材料作为已经采用在高频电子产品上的基板材料,是最有希望首先实现再循环化的一种。


(3)挠性基板用的无卤化基板材料的开发与应用

随着电子产品薄型轻量化的不断加速发展,挠性基板在整个电子基板中的重要性更加突出。它目前占整个电子基板产量的20%,而在2007年增加到了30%以上。目前主要使用的聚酰亚胺树脂薄膜和近两年问世并开始使用的液晶聚合物(LCP)薄膜,本身就具有阻燃性。


预计今后基板材料由于在再循环化方面的开展,容易实现再循环化的热塑性液晶聚合物(LCP)会更加得到重视。另外,用于移动电话、高频模块等内藏元件的基板,在制造上也期望选择像液晶聚合物等热塑性树脂的基板材料,这样可以解决再循环化问题。在印制电路板的绝缘层形成方面,正在开发许多新的工艺方式,例如通过印刷、喷墨、盖印等加工方式而形成基板上的绝缘层。而这些新方式所使用的绝缘材料从具有再循环性方面考虑,就会大量使用液晶聚合物等热塑性树脂。


适应于复合安装化方面的发展预测


1.埋入无源元件技术


采用基板埋入无源元件技术可以达到:① 节约封装安装的面积;② 由于信号线长度的缩短,使传送性能得到提高;③ 元件在组装成本上会降低;④ 可靠性得到提高。 


埋入电阻、电容、电感的研究开发,是以欧美为中心开展的。在这项研究中,对于埋入无源元件的设计工程、统一的封装设计工具、模拟试验、检查方法等都是很重要的。今后期待能利用与积层法多层印制电路板的组合发挥其潜在的性能。预计在埋入元件的基板制造的“据点”的全球竞争上,日本和中国台湾都有着得胜的优势。埋入元件的基板的材料特性的提高、加工特性的提高及低成本化,对于今后埋入元件的基板的应用领域的扩大,起着很重要的推动作用。


2.埋入有源器件技术


近期,在世界和日本的PCB销售额排名(2002年)都为第一位的日本Ibiden公司,发表了以无焊内建层(BBUL)为代表的有源器件埋入的印制电路板。这可以看作基板埋入元件技术向半导体IC封装渗透的开始。埋入有源器件的优点有:① 可实现高性能和低功率化。由于连接距离的缩短,削减了电感。由于电容就在芯片旁配置,促进了电源传输加快。由于驱动电压的下降,减少了杂波的发生;② 安装密度的提高。由于与芯片的连接面积提高,可实现芯片的高I/O化;③ 可实现薄型化、轻量化;④ 可实现复数的芯片的搭载,使实现系统封装成为可能。


埋入有源器件化现有的缺点有:① 由于有埋入有源器件,所供给的基板材料的性能需要有更严格的限制;② 要在印制电路板制造中建立更多的检查项目,以避免出现有源器件的不合格品漏检;③ 要确立新的芯片供给体制。在产业结构上,要解决诸多的课题。


3.系统封装技术


SiP是一种不同半导体元器件和不同技术混合在“一个整体封装”中的模块。它的定义是这样的描述的:“在单个芯片的封装中,加入无源元件或者是在单个封装中设置有多个芯片或积层芯片及无源元件等,它起到给电子整机产品提供功能集合的辅助系统。”系统封装比系统级芯片(System on a Chip)具有开发费用低、开发周期短的优点。


系统封装的连接技术可以采用金属丝的连接,也可以是带式芯片自动化焊接(TAB)、倒装芯片等的连接方式。所用的载板可以是有机树脂基板,也可以是陶瓷基板、金属基板等。一般采用连接盘形式达到与载板的连接,有的系统封装在载板中还有埋入芯片。   


今后的传感器会发展成为微小电子机械系统(MicroElectronics Mechanical System)的新结构。微小电子机械系统在一个封装中搭载上光电子元件、射频(RF)-混合信号装置,而SiP是易于实现这种MEMS的形式。




展开全文
相关产品
拨打电话 微信咨询 发送询价