从日本PCB的发展看世界印制板发展历程

日本是世界印制线路板(pcb)技术50年以来发展的一个侧影,从日本pcb的发展看可分反映出世界印制线路板的6个时期。
一、pcb诞生期:1936年(制造方法:加成法)
日本业界的1名专家称其最初知道“印制板”是在1948年,当时是进入东京芝浦电气株式会社刚2年的新员工,受课长指示开始调查“印制板”。到允许日本人阅览的美国驻军图书室查阅,偶然发现了“印制电路技术”为题的技术论文。当时没有复印机,需要的文献只能用笔抄写,论文全部约有200页,详细叙述了涂抹法、喷射法、真空沉积法、蒸发法、化学沉积法、涂敷法等各种工艺,所介绍的都是绝缘板表面添加导电性材料形成导体图形,称为“加成法工艺”。使用这类生产专利的印制板曾在1936年底时应用于无线电接收机中。
二、pcb试产期:1950年(制造方法:减成法)
该专家在进入冲电气工业公司1年后,在1953年起通信设备业对pcb开始重视,制造方法是使用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板(pp基材),用化学药品溶解除去不需要的铜箔,留下的铜箔成为电路,称为“减成法工艺”。在一些标牌制造工厂内用此工艺试做pwb,以手工操作为主,腐蚀液是三氯化铁,溅上衣服就会变黄。当时应用pcb的代表性产品是索尼制造的手提式晶体管收音机,应和pp基材的单面pwb。1958年日本出版了书名为“印制电路”的最早的有关pcb启蒙书藉。
三、pcb实用期:1960年(新材料:ge基材登场)
1955年冲电气公司与美国raytheon进行技术合作,制造“海洋雷达”。据中国环氧树脂行业协会专家介绍,当时raytheon公司指定pcb要应用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板(ge基材),于是日本开发ge基材新材料并完成国产化,实现国产海洋雷达批量生产。1960年起冲电气公司开始在批量生产电气传输装置的pcb大量用到ge基板材料。1962年日本“印制电路工业会”成立。1964年美国光电路公司开发出沉厚铜化学镀铜液(cc—4溶液),开始了新的加成法制造pcb工艺。日立化成公司引进了cc—4技术。用于pcb的国产ge基板在初期有加热翘曲变形、铜箔剥离等问题,材料制造商逐渐改进而提高,1965年起日本有好几家材料制造商开始批量生产ge基板,工业用电子设备用ge基板,民用电子设备用pp基板,已成为常识。
四、pcb跌进期:1970(mlb登场,新安装方式登场)
电气公司等通信设备制造企业各自设立pwb生产工厂,同时pcb专业制造公司也快速崛起。这时,开始采用电镀贯通孔实现pcb的层间互连。在1972~1981年的10年间,日本pcb生产金额约增长6倍(1972年产值471亿日元,1981年产值3021亿日元),是大跃进的纪录。1970年起电讯公司的电子交换机用pcb用到3层印制板,此后大型计算机用到多层印制板(mlb),由此mlb得到重用而急速发展,超过20层的mlb用聚酰亚胺树脂层压板作为绝缘基板。这个时期的pwb从4层向6、8、10、20、40、50层…,更多层发展,同时实行高密度化(细线、小孔、薄板化),线路宽度与间距从0.5mm向0.35、0.2、0.1mm发展,pcb单位面积上布线密度大幅提高。pcb上元件安装方式开始了革命性变化,原来的插入式安装技术(tmt)改变为表面安装技术(smt)。引线插入式安装方法在pcb上应用有20年以上了,并都依靠手工操作的,这时也开发出自动元件插入机,实现自动装配线。smt更是采用自动装配线,并实现pwb两面贴装元件。
五、mlb跃进期:1980年(超高密度安装的设备登场)
在1982~1991年的10年间,日本pcb产值约增长3倍(1982年产值3615亿日元,1991年10940亿日元)。mlb的产值1986年时1468亿日元,追上单面板产值;到1989年时2784亿日元,接近双面板产值,以后就mlb占主要地位了。1980年后pcb高密度化明显提高,有生产62层玻璃陶瓷基mlb,mlb高密度化推动移动电话和计算机开发竞争。
六、迈向21世纪的助跑期:1990年(积层法mlb登场)
1991年后日本泡沫经济破灭,电子设备和pcb受影响下降,到1994年后才开始恢复,mlb和挠性板有大增长,而单面板与双面板产量却开始一直下跌。1998年起积层法mlb进入实用期,产量急速增加,ic元件封装形式进入面阵列端接型的bga和csp,走向小型化、超高密度化安装。
50多年来pcb发展变化巨大。自1947的发明半导体晶体管以来,电子设备的形态发生大变样,半导体由ic、isi、vlsi……向高集成度发展,开发出了mcm、bga、csp等更高集成化的ic。21世纪初期的技术趋向就是为设备的高密度化、小型化和轻量化努力,主导21世纪的创新技术将是“纳米技术”,会带动电子元件的研究开发。
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