董鵬

印制電子技術(shù)最接近FPCB，現(xiàn)在已有PCB制造商投入印制電子，他們從撓性板開始，用印制電子電路（PEC）替代印制電路板（PCB）。

印制電路板的基本特性取決于基材板的性能，要提高印制電路板的技術(shù)性能就必須先提高印制電路基材板的性能，為了適應(yīng)印制板發(fā)展的需要，各種新型材料正在逐步開發(fā)并投入使用。

近年來，PCB市場重點從計算機轉(zhuǎn)向通信，包括基站、服務(wù)器和移動終端等，以智能手機為代表的移動通信設(shè)備驅(qū)使PCB向更高密度、更輕薄、更高功能發(fā)展。印制電路技術(shù)離不開基板材料，其中也涉及到PCB用基材的技術(shù)要求。

1.高密度細線化的需求

1.1對銅箔的需求

PCB全都向高密度細線化發(fā)展，HDI板尤為突出。在十年前IPC為HDI板下的定義是線寬/線距（L/S）是0.1mm/0.1mm及以下，現(xiàn)在行業(yè)內(nèi)基本做到常規(guī)L/S為60μm，先進的L/S為40μm。日本的2013年版安裝技術(shù)路線圖數(shù)據(jù)是2014年HDI板常規(guī)L/S為50μm，先進的L/S為35μm，試制性的L/S為20μm。

PCB線路圖形形成，傳統(tǒng)的是銅箔基板上光致成像后化學(xué)蝕刻工藝（減成法），減成法制作精細線路的限度最小約在30μm，并且需要用薄銅箔（9～12μm）基板。

由于薄銅箔CCL價格高，及薄銅箔層壓缺陷多，較多工廠產(chǎn)生18μm銅箔然后生產(chǎn)中采取蝕刻減薄銅層。這種做法工序多、厚度控制難、成本高，還是希望用薄銅箔為好。還有，PCB線路L/S小于20μm情況下，一般薄銅箔也難以勝任，需要用到超薄銅箔（3～5μm）基板和附于載體的超薄銅箔。

當前精細線路對銅箔要求除了厚度更薄外，同時需要銅箔表面低粗糙度。通常為提高銅箔與基材的結(jié)合力，確保導(dǎo)體抗剝強度，都采取銅箔層粗化處理，常規(guī)的銅箔粗糙度大于5μm。

銅箔粗糙的凸峰嵌入基材是提高了抗剝離性，但在線路蝕刻時為控制導(dǎo)線精度不至過蝕刻，容易有嵌入基材凸峰殘留，造成線路間短路或絕緣性下降，對精細線路尤為嚴重。因此需要低粗糙度（小于3μm）的銅箔，甚至更低粗糙度（1.5μm）的銅箔。

但銅箔粗糙度降低而導(dǎo)體的抗剝強度仍要保持，需要對銅箔表面及基材樹脂表面作特殊處理，如有開發(fā)出平滑樹脂面上化學(xué)鍍銅高結(jié)合力銅箔；如有“分子接合技術(shù)”，是對樹脂基材表面化學(xué)處理形成一種官能基團能與銅層密切結(jié)合。

1.2積層絕緣介質(zhì)片的需求

HDI板技術(shù)特點是積成法工藝（BuildingUpProcess），常用的涂樹脂銅箔（RCC），或者半固化環(huán)氧玻璃布與銅箔層壓的積層難以達到精細線路?，F(xiàn)在趨于采用半加成法（SAP）或改進型半加工法（MSAP），即采用絕緣介質(zhì)膜積層，再化學(xué)鍍銅形成銅導(dǎo)體層，因銅層極薄容易形成精細線路。

半加成法技術(shù)重點之一是積層介質(zhì)材料，為符合高密度細線路要求對積層材料提出介質(zhì)電氣性、絕緣性、耐熱性、結(jié)合力等要求，以及與HDI板工藝適應(yīng)性。

目前國際上的HDI積層介質(zhì)材料主要是日本味之素公司的ABF/GX系列產(chǎn)品，以環(huán)氧樹脂搭配不同固化劑，以添加無機粉末提高材料剛性及減少CTE，也有使用玻纖布增強剛性。

另有日本積水化學(xué)公司的類似薄膜積層材料，臺灣工研院也開發(fā)了此類材料。ABF材料也在不斷改進發(fā)展，新一代積層材料特別要求表面低粗化度、低熱膨脹率、低介質(zhì)損耗及薄型剛強化等。

全球半導(dǎo)體封裝中IC封裝載板由有機基板取代陶瓷基板，倒裝芯片（FC）封裝載板的節(jié)距越來越小，現(xiàn)在典型的線寬/線距為15μm，接下來會更細。

多層的載板性能重點要求低介電性、低熱膨脹系數(shù)和高耐熱性，在滿足性能目標基礎(chǔ)上追求低成本的基板?，F(xiàn)在精細線路批量化生產(chǎn)基本都采用絕緣介質(zhì)積層結(jié)合壓薄銅箔的MSPA工藝。用SAP方法制造L/S小于10μm電路圖形。

PCB達到更密更薄，則HDI板技術(shù)從含芯板積層發(fā)展為無芯板任意層互連積層（Anylayer），同樣功能的任意層互連積層HDI板比含芯板積層HDI板面積和厚度可減少約25%。這些必須使用更薄的并保持電性能良好的介質(zhì)層。

2.高頻高速化需求

電子通信技術(shù)從有線到無線，從低頻、低速到高頻、高速?，F(xiàn)在的手機性能已進入4G并將邁向5G，即是有更快傳輸速度、更大傳輸容量。

全球云計算時代的到來使數(shù)據(jù)流量成倍增加，通訊設(shè)備高頻高速化是必然趨勢。PCB為適合高頻、高速傳輸?shù)男枰穗娐吩O(shè)計方面減少信號干擾與損耗，保持信號完整性，以及PCB制造保持符合設(shè)計要求外，重要的是有高性能基材。

設(shè)計工程師為解決PCB增加速度和信號完整性，主要是針對電信號損失屬性?；倪x擇的關(guān)鍵因素介電常數(shù)（Dk）與介質(zhì)損耗（Df），當Dk低于4與Df0.010以下為中Dk/Df級層壓板，當Dk低于3.7與Df0.005以下為低Dk/Df級層壓板，現(xiàn)在有多種基材進入市場可供選擇。

目前較多采用的高頻電路板基材主要是氟系樹脂、聚苯醚（PPO或PPE）樹脂和改性環(huán)氧樹脂這三大類材料。氟系介質(zhì)基板，如聚四氟乙烯（PTFE）介電性能最低，通常應(yīng)用在5GHz以上。另外還有用改性環(huán)氧FR-4或PPO基材，可用于1GHz～10GHz之間的產(chǎn)品。

這三大類高頻基板材料，以環(huán)氧樹脂成本最便宜，而氟系樹脂最昂貴；從介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、吸水率和頻率特性考慮，氟系樹脂最佳，環(huán)氧樹脂較差。當產(chǎn)品應(yīng)用的頻率高過10GHz時，只有氟系樹脂印制板才能適用。但PTFE其不足之處除成本高外是剛性差，及熱膨脹系數(shù)較大。

對于聚四氟乙烯（PTFE）而言，為改善性能用大量無機物（如二氧化硅SiO2）填充材料或玻璃布作增強，來提高基材剛性及降低其熱膨脹性。另外因聚四氟乙烯樹脂本身的分子惰性，造成不容易與銅箔結(jié)合性差，因此更需與銅箔結(jié)合面的特殊表面處理。處理方法上有聚四氟乙烯表面進行化學(xué)蝕刻或等離子體蝕刻，增加表面粗糙度或在銅箔與聚四氟乙烯樹脂之間增加一層粘合膜層提高結(jié)合力，但可能對介質(zhì)性能有影響，整個氟系高頻電路基板還需進一步開發(fā)。