从日本PCB的发展看世界印制板发展历程

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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。