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四类PCB最受关注:HDI/BUM板、IC载板、埋嵌元件板和刚-挠性板
2008年1月9日  中国电子报  

目前,PCB产品开始从传统走向更高密度的HDI/BUM板、IC封装基(载)板、埋嵌元件板和刚—挠性板,PCB也将最终走到“印制电路板”的“极限”,最后,必然导致从“电传输信号”走向“光传输信号”的“质变”上来,以印制光路板取代印制电路板。

由于电子产品的小型化、高性能化、多功能化和信号传输高频(速)化的迅速发展,推动了PCB必须快速地从传统的PCB工业走向以高密度化、精细化为特点的产品发展。PCB产品已经开始、部分或全面地走向高密度互连积层板(HDI/BUM)板、封装基(载)板、集成(埋嵌)元件印制板(ICPCB)和刚-挠性印制板(G-FPCB)。在今后一段时间内,这四大PCB类型产品必将成为PCB行业的四大亮点,而未来更先进的以“光信号”传输和计算的印制光路板也会取代现在的以“电信号”传输和计算的印制电路板。


HDI/BUM板有芯板产值占95%


HDI/BUM板是比常规印制板具有更高密度一类的PCB,可分为有“芯板”与没有“芯板”两大类的HDI/BUM板。

有“芯板”的HDI/BUM板是在“常规印制板”上的一面或双面各“积”上更高密度的若干互连“层”而形成的PCB。实际上,有芯板的HDI/BUM板是“常规印制板”向更高密度PCB“过渡”的一种结构形式,来满足甚高密度安装的要求。同时,无论从设备、艺技术和管理等也能更好适应原有PCB工业向甚高密度PCB产品过渡的最佳方法。如可在现有PCB生产设备、测试和技术的基础上,稍加改进,便可进行开发与生产,投资少、成本低,管理与生产等有很好的连续性和扩展性,因而被大多数PCB制造商所接受,所以,有芯板的HDI/BUM板占目前HDI/BUM板产值的95%左右。

有芯板的HDI/BUM板,其高密度化提高是显著而突出的,如采用4+12+4的200×300cm2的HDI/BUM板比起400×450 cm2的46层埋/盲孔高层板具有更高的容量、更好的电气性能和可靠性与使用寿命。

目前,无“芯板”的HDI/BUM板,大多数采用导电胶技术,其使用范围受到限制,因此所占比例很小。


IC封装基板解决CTE匹配问题最重要


IC封装基板是在HDI/BUM板的基础上继续“深化(高密度化)”而发展起来的,或者说IC封装基板是具更高密度化的HDI/BUM板。实质上,IC封装基板的首要问题是与所要封装元(组)件的CTE(热膨胀系数)匹配(兼容)问题,其次才是高密度化问题。

从本质上来说,PCB是为元(组)件提供互连和机械(物理)支撑的。在今天的电子封装市场上,主要存在着三种类型的封装:
(1)有机基板的封装;
(2)陶瓷基板封装;
(3)理想的尺寸与速度(即芯片级)的封装,如晶圆(片)级封装(WLP,Wafer Level Package)、直接芯片安装(DDA,Direct Die Attach)。

很显然,常规的PCB是不具备这些高级封装(低CTE场合)能力的,因此,PCB工业必须发展能够进行这些高级封装基板材料的技术和产品。

封装基板与封装元(组)件之间的CTE匹配(兼容)问题。两者的CTE不匹配或相差甚大时,焊接封装后产生的内应力便威胁着电子产品使用的可靠性和寿命。因此,封装基板与所封装元(组)件之间的CTE匹配(兼容)问题,正随着安装高密度化和焊接点面积的缩小而要求两者的CTE相差越来越小。

IC封装基板主要体现在:
(1)基板材料的CTE更小或匹配,即此类IC基板的CTE要明显的减小,并接近(兼容)芯片引脚的CTE,才能保证可靠性;
(2)直接用于裸芯片(KGD)的封装,因此要求IC基板更高密度化;
(3)封装基板的厚度薄,尺寸很小,大多数小于70mm×70mm;
(4)大多选用薄型的低CTE基材,如PI材料、超薄玻纤布和碳纤维的CCL材料。


集成元件PCB同时埋嵌有源无源元件是出路


随着电子产品高密度化、信号传输高频化与高速数字化的发展与进步,芯片I/O数增加和无源元件数量迅速增多,已经越来越严重地影响着电子产品的可靠性和传输信号完整性,其出路是走向集成(埋嵌)元件印制板。

发展步骤:集成(埋嵌)无源元件(主要是电容、电阻和电感等)—→集成(埋嵌)有源元件(IC组件)。


(1)埋嵌无源元件

无源元件的数量迅速增加。无源元件的数量将随着IC组件集成度(或I/O数)的增加、信号传输高频化和高速数字化而迅速增加着(组装的有源元件/无源元件由1∶10—→1∶20—→1∶30—→1∶50):无源元件占板面积越来越多(30%→40%→50%→70%),影响高密度化;无源元件的焊接点数也越来越多,影响着连接的可靠性,因为焊接点是电子产品的主要故障之一。

无源元件的增加必将带来的问题。无源元件的增加使焊点越来越多,焊接可靠性越来越低,焊接点历来是电子产品最大的故障率;无源元件所形成的回路而产生的电磁干扰越来越严重;无源元件的增加而增加板面尺寸(面积)等,对高频和高速数字传输性能带来不利的影响。

采用埋嵌无源元件可以消除这些影响而明显提高传输信号的完整性和可靠性。所埋嵌的无源元件又可分:埋嵌单种无源元件;埋嵌“集成”(把电容、电阻等组合)无源元件。


(2)埋嵌有源元件。

在埋嵌无源元件的同时,又埋嵌有源元件(各种IC组件),正处在发展与试用中,是未来发展之路。


刚—挠性印制板今后增速还将加快


2006年,挠性(含刚-挠性)印制板的产值占PCB的总产值的17%,今后还会有较快的速度增加着,到2010年,预计可达到25%-30%。

刚—挠性印制板的结构可以各种各样。刚—挠性印制板的优势有很多方面,但最主要的有:在高密度连接方面提高可靠性(取代机械接插件等);有利于小型化;安装灵活性(弯曲或折叠)和实施三维(3D)组装;简化安装工艺过程与维护;后处理方便等,这些都有着明显的优点。因此,它会随着电子产品的小型化、高性能化、多功能化的发展而得到发展。


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