PCB发展趋势与未来.docVIP

PCB的现状和发展趋势 林金堵/2012，3，31（修改）。 自从1903年诞生PCB以来已有100多年历史，从无到有、从小到大、从大到强的向前发展进步着，到2010年，产值达到508亿美圆（中国占36%，世界第一大国），应用领域越来越广，几乎所有行业都不能离开它，其前景是一片光明而宽大、今后仍然还是朝阳的产业！ 1 推动PCB技术发展的主要因素 除了世界主导经济——知识经济或信息产业迅速发展的根本原因外，直接推动PCB发展的主要因素有三个方面：（一）IC等元（组）件高集成度化；（二）元（组）件的组装技术的进步；（三）信号传输高频化和高速数字化等。 (1) 集成电路（IC）等元（组）件高集成度化。 表1 年 集成电路线宽（μm） PCB线宽（μm） 比率 1970 3 300 1：100 2000 0.18 100∽30（BUM→IC基板） 1：560∽1：170 2010 0.05 25∽10（IC基板） 1：500∽1：200 2011 0.02 10∽4（？） 1：500∽1：200 [注1] 导通孔尺寸也随着导线精细化而缩小，一般为导线的线宽3∽5倍。 [注2] 2010年6月19日《无锡日报》报道了‘无锡海力士—恒忆半导体有限公司’增资实施44纳米技术升级和量产化，达到世界领先水平。 [注3] 2010年10月29日五锡《江南晚报》报导了“天河一号”计算机的计算速度世界领先，其每秒峰值性能达到4700万亿次，而实测性能为2507万亿次，与目前最快的美国“美洲虎”超级计算机相比，“天河一号”计算机的实测性能是它的1.425倍。 [注4] 2011年4月9日《无锡日报》报道了海力士半导体（中国）有限公司第四期，投资20亿美圆，启动38纳米规模化生产DRAM（动态随机存储器）和20纳米产品试.生产。 问题：IC集成度的快速发展，PCB的密度化如何跟上呢？ （2）元（组）件的组装技术的进步。 表2 组装技术 通孔插装技术（THT） 表面安置技术（SMT） 芯片级封装（CSP） 系统封装（SIP、SOP） 系统板（SIB） 面积比率 80：1 7.8：1 ≤1.2：1 ≤0.8：1 / 典型元件 DIP QFP----→BGA μ-BGA μ-BGA 薄/超薄元件 典型I/O数 16∽64 32∽304/ 121∽1600 ≥1000 ≥3000？ / 典型的印制板 常规单、双和多层印制板 埋/盲孔印制板 高密度互连/积层板、IC封装基板 IC基板、埋嵌元件板、光-电印制板 埋嵌元件印制板、印制电子、光-电印制板 目前状况 衰老（落）期 高峰后期 高峰前期 发展期 萌芽期 注1：面积比率是指元件在PCB上封装面积和裸芯片面积之比，并以QFP208为例来计算的。 （3）信号传输高频化和高速数字化等 ★信号高频化的发展。 100K--→1M--→10M--→100M--→1G--→10G--→100G--→200G--→500G--→1000G--→ 高频化带来的趋肤效应——产生‘驻波’、‘反射’等使信号‘失真’。 信号的频率传输越快，信号传输就越来越接近导体的表面。常规信号传输的表层厚度δ（skin depth）为1/e(36.97%). δ=（σωμ）1/2 其中δ--厚度；σ—导电率；ω—角频率（=2πf）；μ--导磁率 。 表3 信号传输频率与趋肤效应（厚度） 频率f（H） 1K 10K 100K 1M 10M 100M 500M 1G 5G 10G 厚度δ（μm） 2140.0 680.0 210.0 60.0 20.0 6.6 3.0 2.1 0.9 0.7 集肤效应——信号传输厚（深）度σ δ=2.09/（?*σr）1/2 ?—频率，σr--相对导电率（与铜比）。 ★PCB走向高密度化 即微小孔、短而精细导线（含过孔）、介质薄型和高多层化，并要求具有高导热、特性阻抗值、RFI和EMI等的控制。 表4 PCB密度化等级 一般密度化 高密度化 甚高密度化 超高密度化 PCB精细尺寸（L/S） 大于100μm 100μm→50μm 49μm→10μm 小于10μm 注1：密度化的等级概念是制造技术发展和时间的函数，或者说其‘尺寸数值’不是‘一成不变’的、而是随着科技发展和时间变化着的。 注2：本表是本人对目前制造现实、难度和今后发展的趋势的考虑而作出的，仅供参考。 ★PCB走向高多