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一文看懂PCB的技術變化與市場趨勢
2019.4.16

文章来源:由「百度新聞」平台非商業用途取用"http://www.pcbtech.net/view/analysis/18984.html"

蘋果是FPC堅定擁護者,帶動FPC迅速滲透,領銜行業增長。FPC又被稱為軟板,是以聚酰亞胺或聚酯薄膜等柔性基材制成的一種可撓印刷電路板,具有配線密度高、重量輕、厚度薄、可彎曲、靈活度高等優點,迎合了電子產品輕薄化、靈活化的潮流趨勢。蘋果是FPC堅定的擁護者,其iPhone中使用了多達16片FPC,是全球最大的FPC采購方,全球前6大FPC廠商主要客戶均為蘋果。三星、華為、OPPO等廠商在蘋果示范下也不斷提升其智能機中的FPC使用量。智能機作為FPC最主要的成長驅動力,正是受益于蘋果及其示范效應的帶動,FPC快速滲透,09年以來每年都能保持較高增速,15年更是作為PCB行業僅有的亮點,成為唯一實現正增長的品類。蘋果率先采用任意層互聯HDI,引領上一次主板升級。在電子產品短小輕薄的發展主線下,手機主板也經歷了傳統多層板普通HDI任意層HDI的升級過程。普通HDI是由鉆孔制程中的機械鉆直接貫穿PCB層與層之間的板層,而任意層HDI以激光鉆孔打通層與層之間的連通,中間的基材可省略使用銅箔基板,從而讓產品的厚度變得更輕薄。由普通HDI向任意層HDI的升級正是由蘋果引領,其在iPhone4和iPad2中首次采用任意層HDI,大幅度提升了產品的輕薄化程度。以iPad2為例,相比iPad1將厚度由1.34公分降到僅有0.88公分,主要原因就是采用了3+4+3任意層HDI替代普通HDI。蘋果這一技術革新迅速吸引非蘋陣營跟進,任意層HDI快速爆發,成為新一代主流的高端智能機主。十周年紀念機iPhone8大概率導入類載板,或開啟新一輪主板革命。當前智能機中,主板所能搭載的元器件數幾乎到了極限,要進一步縮小線寬線距,受制程限制已難以實現。類載板(Substrate-LikePCB,簡稱SLP)在HDI技術的基礎上,采用M-SAP制程,可進一步細化線路,是新一代精細線路印制板。預計蘋果大概率會在其十周年紀念機iPhone8中完成類載板的導入,主板由1片HDI分為3片小板,將采用類載板與HDI混搭的技術方案。鑒于蘋果創新對產業鏈的影響,比照蘋果對FPC和任意層HDI的助推作用,本次技術革新將有望開啟新一輪由任意層HDI向類載板的主板升級。下一代M-SAP制程法類載板(SLP)類載板(SLP)是下一代PCB硬板,可將線寬線距從HDI的4040微米縮短到3030微米。從制程上來看,類載板更接近用于半導體封裝的IC載板,但尚未達到IC載板的規格,而其用途仍是搭載各種主被動元器件,因此仍屬于PCB的范疇。對于這一全新的精細線路印制板品類,我們將從其導入背景、制造工藝和潛在供應商三個維度進行解讀。為什麼要導入類載板:極細化線路疊加SIP封裝需求,高密度仍是主線智能手機、平板電腦和可穿戴設備等電子產品向小型化和多功能化方向發展,要搭載的元器件數量大大增多然而留給線路板的空間卻越來越有限。在這樣的背景下,PCB導線寬度、間距,微孔盤的直徑和孔中心距離,以及導體層和絕緣層的厚度都在不斷下降,從而使PCB得以在尺寸、重量和體積減輕的情況下,反而能容納更多的元器件。如同摩爾定律之于半導體一般,高密度也是印制線路板技術持之以恒的追求:極細化線路要求比HDI更高的制程。高密度促使PCB不斷細化線路,錫球(BGA)間距不斷縮短。在幾年前,0.6mm-0.8mm節距技術已用在了當時的手持設備上,這一代智能手機,由于元件IO數量和產品小型化,PCB廣泛使用了0.4mm節距技術。而這一趨勢正向0.3mm發展,事實上業內對用于移動終端的0.3mm間距技術的開發工作早已開始。同時,微孔大小和連接盤直徑已分別下降到75mm和200mm。行業的目標是在未來幾年內將微孔和盤分別下降到50mm和150mm。0.3mm的間距設計規范要求線寬線距3030m,現行的HDI不符合要求,需要更高制程的類載板。類載板更契合SIP封裝技術要求。SIP即系統級封裝技術,根據國際半導體路線組織(ITRS)的定義:SIP為將多個具有不同功能的有源電子元件與可選無源器件,以及諸如MEMS或者光學器件等其他器件優先組裝到一起,實現一定功能的單個標準封裝件,形成一個系統或者子系統的封裝技術。實現電子整機系統的功能通常有兩種途徑,一種是SOC,在高度集成的單一芯片上實現電子整機系統;另一種正是SIP,使用成熟的組合或互聯技術將CMOS等集成電路和電子元件集成在一個封裝體內,通過各功能芯片的并行疊加實現整機功能。近年來由于半導體制程的提升愈發困難,SOC發展遭遇技術瓶頸,SIP成為電子產業新的技術潮流。蘋果公司在iWatch、iPhone6、iPhone7等產品中大量使用了SIP封裝,預計iPhone8將會采用更多的SIP解決方案。構成SIP技術的要素是封裝載體與組裝工藝,對于SIP而言,由于系統級封裝內部走線的密度非常高,普通的PCB板難以承載,而類載板更加契合密度要求,適合作為SIP的封裝載體。類載板將采用哪種制造技術?半加成法MSAP是目前生產精細線路的主要方法,目前在印制線路板和載板制造工藝中,主要有減成法、全加成法與半加成法三種工藝技術:減成法:減成法是最早出現的PCB傳統工藝,也是應用較為成熟的制造工藝,一般采用光敏性抗蝕材料來完成圖形轉移,并利用該材料來保護不需蝕刻去除的區域,隨后采用酸性或堿性蝕刻藥水將未保護區域的銅層去除。對于減成法工藝,最大的缺點在于蝕刻過程中,裸露銅層在往下蝕刻的過程中也向側面蝕刻(即側蝕),由于側蝕的存在,減成法在精細線路制作中的應用受到很大限制,當線寬線距小于50m(2mil)時,減成法由于良率過低已無用武之地。目前減成法主要用于生產普通PCB、FPC、HDI等印制電路板產品。全加成法(SAP):全加成法工藝采用含光敏催化劑的絕緣基板,在按線路圖形曝光后,通過選擇性化學沉銅得到導體圖形。全加成法工藝比較適合制作精細線路,但是由于其對基材、化學沉銅均有特殊要求,與傳統的PCB制造流程相差較大,成本較高且工藝并不成熟,目前的產量不大。全加成法可用于生產WB或FC覆晶載板,其制程可達12m12m。半加成法(MSAP):半加成法立足于如何克服減成法與加成法在精細線路制作上各自存在的問題。半加成法在基板上進行化學銅并在其上形成抗蝕圖形,經過電鍍工藝將基板上圖形加厚,去除抗蝕圖形,然后再經過閃蝕將多余的化學銅層去除,被干膜保護沒有進行電鍍加厚的區域在差分蝕刻過程中被很快的除去,保留下來的部分形成線路。MSAP的特點是圖形形成主要靠電鍍和閃蝕。在閃蝕過程中,由于蝕刻的化學銅層非常薄,因此蝕刻時間非常短,對線路側向的蝕刻比較小。與減成法相比,線路的寬度不會受到電鍍銅厚的影響,比較容易控制,具有更高的解析度,制作精細線路的線寬和線距幾乎一致,大幅度提高成品率。半加成法是目前生產精細線路的主要方法,量產能力可達最小線寬線距14m14m,最小孔徑55m,被大量應用于CSP、WB和FC覆晶載板等精細線路載板的制造。類載板雖屬于印制線路板,但從制程來看,其最小線寬線距為30m30m,無法采用減成法生產,同樣需要使用MSAP制程技術。

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