1、印制电路信息 2023 No.1综述与评论 Comment and Summary 2022年电子电路技术亮点龚永林（上海 印制电路信息 杂志社，上海 201108）摘要新冠疫情爆发，全球经济受到严重影响，我国的电子电路产业艰难前行，但因其市场广阔，总体呈增长趋势。为适应市场需要，电子电路技术也在不断完善、提高。本文对2022年电子电路技术比较突出的前沿性的引人关注的事项进行综述，归纳了2022年电子电路产业的技术亮点，阐述了提高运营效率、电子电路的高密度化、IC封装载板技术、加成制造、绿色生产等需要关注的技术亮点。关键词电子电路；运营效率；高密度化；加成制造中图分类号：TN41文献标志码：A
2、文章编号：20090096（2023）01000906The highlights of electronic circuit technology in 2022GONG Yonglin(Printed Circuit Information Editorial Office,Shanghai 201108,China)AbstractThis paper summarizes some technical highlights of the electronic circuit industry in 2022.This paper describes the technical high
3、lights that need to be paid attention to,such as improving operation efficiency,high-density electronic circuits,IC packaging carrier technology,additive manufacturing,green production,etc.Key words electronic circuit;operation efficiency;ultrahigh density interconnection;additive manufacturing0引言20
4、22年是新冠疫情暴发后的第3年，全球经济受到严重影响，我国的电子电路产业艰难前行，但因其市场广阔，总体呈增长趋势。为适应市场需要，电子电路技术也在不断完善、提高。本文阐述的2022年“技术亮点”是指电子电路产业比较突出的前沿性的引人关注的事项。1提高运营效率目前在全球经济不景气的环境下，电子制造业总体仍呈现增长趋势。但 2022 年是紧缩的一年，影响电子制造业的关键业务指标是材料和人工成本增加、产能利用率降低和生产利润率减少。因此，企业应追求技术进步，以提高运营效率。1.1优化生产过程，提高生产能力2022 年 印 制 电 路 板（printed circuit board，PCB）整体市场呈
5、增长趋势，有较多PCB企业营收实现两位数增长，可满足新兴电子市场的高端作者简介：龚永林（1948），男，高级工程师，主要研究方向为PCB及其相关技术。-9印制电路信息 2023 No.1综述与评论 Comment and Summary PCB需求。仅有少数企业通过投资数亿甚至数十亿元人民币实现扩产增能。对于大多数中小企业，即使资金短缺但仍应加强投资，通过生产过程控制改进或局部自动化技术水平提高来提升生产能力。如购置激光钻机和激光直接成像（laser direct imaging，LDI）曝光机，来提升PCB高密度细线化加工能力；湿处理生产线可配置传感器、溶液配置自动分析添加装置等，以提高过程
6、控制效率；单机作业间可增设自动传送装置、自动装料和卸料装置，将其升级为自动化生产；配置工件自动装卸设备，其长期成本低于人工成本，且操作简单，即插即用；对于老旧但运行良好的重型设备，可以增配传感器，使其实现数字化，不必购买全新设备。工业 4.0 和自动化过程是渐进式发展过程，可首先以小投入解决当前生产技术的瓶颈，以取得立竿见影的效果。1.2设计和制造PCB成本的80%由设计控制，20%由制造控制，节约材料需要得到利益相关者的支持1。设计可决定或控制的成本因素为：受PCB尺寸形状影响的基材利用率，受布线方式和密度影响的基板层数、厚度及加工难易程度，基材性能规格的选定，以及对阻焊层和最终表面涂饰层的
7、选定。上述因素决定了 PCB 材料类型和材料数量，占PCB总成本的50%。另外，PCB的结构复杂程度决定了其加工难易程度，即影响加工工时和成品合格率等，这些因素占PCB总成本的30%。应考虑减少PCB的材料数量，一是减小PCB厚度，二是缩小PCB面积，这样既可以减少板材用量，也符合电子设备小型化要求。基材有多种规格，价格差异较大，应选择性能匹配的基材，而不是选择最高级的。由不同基材混合组成多层PCB是降低材料成本的方式，如高速数字和电磁频率（radio frequency，RF）电路区域采用高性能的高价基材，不需要信号控制的区域使用普通、便宜的 FR-4 基材。多层板混压技术正在得到普及，应注
8、意不同材质的处理方式存在差异，如压合、钻孔、孔金属化等工艺参数的差异。最终涂饰为PCB连接盘或区域提供一个适于焊接、键合或接插连接的表面，种类多样。选择最终涂饰时，除了考虑用途目的，还应考虑是否含铅、导体间距、平整度、耐腐蚀性、潜在问题、存储期、成本等因素。另外，可以考虑采用已经成熟的喷墨打印阻焊剂技术，因喷墨打印油墨仅覆盖保护导线部分，故可节省50%的阻焊油墨。与可制造性设计（design for manufacturability，DFM）相比，PCB设计师与制造商之前更强调设计与制造（designer with manufacturers，DWM）的关系2。在实现项目中，尽早并经常与下游
9、流程中涉及的利益相关者沟通，包括设计者、制造商和装配者的DWM团队，以确保产品质量，降低成本并缩短交货期。1.3数字化技术应用采用数字化技术可提高工厂生产率，因此得到了较广泛的应用。市场、设计、计划、制造和交货的业务系统均可利用数字化相互连接，形成高质量和高效率的价值链。市场数字化充分利用IT网络掌握行业信息，联络供应商和用户，进一步完善了供应链。PCB设计数字自动化包括以下2个方面：（1）设计过程自动化。使用CAD工具更快、更好地处理复杂的设计数据，完成产品设计。（2）设计验证自动化。应用数字化模拟权衡功率、热、可制造性、成本等多项因素。部分公司建立了数字化设计平台，通过EDA工具将设计项目
10、上传至数字平台，在产品开发生命周期的任何阶段均可传递信息及获取反馈，在设计环节获得报价、交付周期等信息，取得竞争优势。许多制造商利用数字化和自动化技术将计算机管理系统串联起来，使其发挥更大作用。如将管理前端业务流程的企业资源规划（enterprise resource planning，ERP）系统、管理生产流程的制造执行系统（manufacturing execution system，MES）和自动化生产线连接起来，实现精益生产3。厂内物流方案是关键，可与制造执行系统协调，通过计划/调度和执行掌握实时数据，确保原材料完成从仓库生产工位制品生产线成品入库流转程序。工厂通过数字化信息掌控设备运
11、转和生产情况，由企业资源规划系统（enterprise resource planning，ERP）、产品生命周期管理系统（product lifecycle management，PLM）和 MES 这 3 个系统构成闭环制造信息协调体系。如对DFM展开分析，完成材料清单（bill of material，BOM）和工-10印制电路信息 2023 No.1综述与评论 Comment and Summary 艺清单（bill of process，BOP），使用数字孪生发布到ERP和MES，再由MES系统协调柔性制造，最后通过PLM、MES和ERP之间的数字线程实现质量闭环管理。部分供应商向客
12、户提供设备时，同时推出数字化解决方案，构建设备可视化和软件控制平台。通过数字化解决方案，供应商可更紧密地与客户联系，实现更强大的远程服务，避免与客户产生摩擦，减少计划外停机时间，以此提高了工厂运营效率，并引导制造业向智能化转型。但同时，数字化的应用会带来网络安全问题，如网络骇客入侵企业数字化网络会造成运营中断或信息泄露。因此，企业采用数字化网络时迫切需要安全措施，要考虑网络数据设置加密和运用权限，检测和预防网络入侵，这是数字化转型过程中的必要措施。2向超高密度互连发展2.1从HDI到UHDI在 PCB 技术发展中，高密度化是永恒的主题4，PCB技术的发展是围绕实现高密度化展开的。在20世纪90
13、年代初，PC出现了高密度互连（high density interconnector，HDI）技术，美国电子电路和电子互连行业协会（IPC）和日本电子封装和电路协会（JPCA）标准对HDI板的定义是最小导线宽度和间距0.10 mm、最小导通孔孔径0.15 mm、含有盲孔和埋孔的多层PCB。后续在此基础上，增加了每面、每平方厘米平均不少于20个连接点的要求。目前，HDI板的应用已进入了计算机、汽车电子等领域，穿戴电子、医疗设备、航空航天、IC封装等需要密度更高、尺寸更小的HDI板，从而推动 了 超 高 密 度 互 连（ultra high-density interconnections，UHD
14、I）技术的发展。2022 年，IPC技术委员会提出了UHDI定义：线宽和间距小于50 m，介质层厚度小于50 m，微导通孔直径小 于 75 m 的 HDI 板5，其 基 本 条 件 如 图 1所示。2.2UHDI的必要技术条件线宽和孔径是HDI板的基本条件，HDI板工艺的重点之一是积层（build-up），即芯板积层、任意层全积层及积层层数。前期HDI板制作是延续了传统 PCB 的减成法（铜箔蚀刻法），在厚 35 m或18 m的铜箔上采用感光膜光致成像与化学蚀刻，可制得100 m及75 m的线宽/线距。积层 工 艺 虽 然 已 有 附 树 脂 铜 箔（resin coated copperfo
15、il，RCC）和绝缘介质层（如 ABF），但为节省成本，可采用半固化布（perperg，PP）加铜箔层压。减成法是先用金属全面覆盖于基材上，然后去除多余区域形成电路的工艺（蚀刻）；加成法是选择性地将金属添加到基材中形成电路，不去除任何金属的工艺（无蚀刻）；半加成法是在薄导电层上选择性地加厚金属，从薄层中去除多余金属形成电路的工艺（闪蚀刻）。加成法和半加成法突破了减成法的限制，减少了 PCB尺 寸 和 层 数。有 关 工 艺 能 力 比 较 如 表 1所示6。图1UHDI基本条件（摘自PCB magazine 2022/10）表1HDI板不同工艺能力比较单位：m制造工艺减成法：成像与蚀刻半加成法
16、：铜积层全加成法：铜沉积铜层厚度内层9.04.50.110.0外层189导线宽度内层451812外层503725导线间距内层451812外层503725-11印制电路信息 2023 No.1综述与评论 Comment and Summary HDI 板可细分为类载板（substratelike-PCB，SLP）和集成电路（integrated circuit，IC）载板，线宽/线距小于30/30 m，甚至10/10 m。目前从标准化技术角度提出了UHDI板、HDI板的技术发展路线，开辟了半加成（semi-additive processes，SAP）或改进型半加成（modified semi-additive process，MSAP）工艺路线，这已成为制造 HDI板和UHDI板的主流工艺。为提高生产能力和升级制造UHDI板，HDI板制造工厂需增加设备，主要有高分辨率的直接成像设备（laser direct imaging，LDI）、与成像系统兼容的抗蚀剂、可加工孔径50 m及以下的激光钻孔设备、快速差分蚀刻设备、适合薄板的图形和微孔填充电镀设备、处理厚度13 m的超薄箔设 备、自 动