印制板制造技術(shù)發(fā)展50年的歷程
來源：龍人計(jì)算機(jī)研究所 作者：站長 時間：2009-12-19 10:14:46
印制線路板（PWB）技術(shù)50年間發(fā)展以作者（伊藤瑾司）的見解分為6個時期，介紹如下：
1、PWB誕生期：1936年~（制造方法：加成法）
作者最初知道“印制板”是在1948年，當(dāng)時是進(jìn)入東京芝浦電氣株式會社剛2年的新員工，受課長指示開始調(diào)查“印制板”。到允許日本人閱覽的美國駐軍圖書室查閱，偶然發(fā)現(xiàn)了“印制電路技術(shù)”為題的技術(shù)論文。當(dāng)時沒有復(fù)印機(jī)，需要的文獻(xiàn)只能用筆抄寫，論文全部約有200頁，詳細(xì)敘述了涂抹法、噴射法、真空沉積法、蒸發(fā)法、化學(xué)沉積法、涂敷法等各種工藝，所介紹的都是絕緣板表面添加導(dǎo)電性材料形成導(dǎo)體圖形，稱為“加成法工藝”。使用這類生產(chǎn)專利的印制板曾在1936年底時應(yīng)用于無線電接收機(jī)中。
2、PWB試產(chǎn)期：1950年~（制造方法：減成法）
作者在進(jìn)入沖電氣工業(yè)公司1年后，在1953年起通信設(shè)備業(yè)對PWB開始重視，制造方法是使用覆銅箔紙基酚醛樹脂層壓板（PP基材），用化學(xué)藥品溶解除去不需要的銅箔，留下的銅箔成為電路，稱為“減成法工藝”。在一些標(biāo)牌制造工廠內(nèi)用此工藝試做PWB，以手工操作為主，腐蝕液是三氯化鐵，濺上衣服就會變黃。當(dāng)時應(yīng)用PWB的代表性產(chǎn)品是索屁制造的手提式晶體管收音機(jī)，應(yīng)和PP基材的單面PWB。在1958年日本出版了書名為“印制電路”的最早的有關(guān)PWB啟蒙書藉。
3、PWB實(shí)用期：1960年~（新材料：GE基材登場）
1955年沖電氣公司與美國Raytheon進(jìn)行技術(shù)合作，制造“海洋雷達(dá)”。Raytheon公司指定PWB要應(yīng)用覆銅箔玻璃布環(huán)氧樹脂層壓板（GE基材）。于是日本開發(fā)GE基材新材料并完成國產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)海洋雷達(dá)批量生產(chǎn)。1960年起沖電氣公司開始在批量生產(chǎn)電氣傳輸裝置的PWB大量用到GE基板材料。
1962年日本“印制電路工業(yè)會”成立。1964年美國光電路公司開發(fā)出沉厚銅化學(xué)鍍銅液（CC—4溶液），開始了新的加成法制造PWB工藝。日立化成公司引進(jìn)了CC—4技術(shù)。用于PWB的國產(chǎn)GE基板在初期有加熱翹曲變形、銅箔剝離等問題，材料制造商逐漸改進(jìn)而提高，1965年起日本有好幾家材料制造商開始批量生產(chǎn)GE基板，工業(yè)用電子設(shè)備用GE基板，民用電子設(shè)備用PP基板，已成為常識。
4、PWB跌進(jìn)期：1970~（MLB登場，新安裝方式登場）
沖電氣公司等通信設(shè)備制造企業(yè)各自設(shè)立PWB生產(chǎn)工廠，同時PWB專業(yè)制造公司也快速崛起。這時，開始采用電鍍貫通孔實(shí)現(xiàn)PWB的層間互連。在1972~1981年的10年間，日本PWB生產(chǎn)金額約增長6倍（1972年產(chǎn)值471億日元，1981年產(chǎn)值3021億日元），是大躍進(jìn)的紀(jì)錄。
1970年起電訊公司的電子交換機(jī)用PWB用到3層印制板，此后大型計(jì)算機(jī)用到多層印制板（MLB），由此MLB得到重用而急速發(fā)展，超過20層的MLB用聚酰亞胺樹脂層壓板作為絕緣基板。這個時期的PWB從4層向6、8、10、20、40、50層…，更多層發(fā)展，同時實(shí)行高密度化（細(xì)線、小孔、薄板化），線路寬度與間距從0.5mm向0.35、0.2、0.1mm發(fā)展，PWB單位面積上布線密度大幅提高。
PWB上元件安裝方式開始了革命性變化，原來的插入式安裝技術(shù)（TMT）改變?yōu)楸砻姘惭b技術(shù)（SMT）。引線插入式安裝方法在PWB上應(yīng)用有20年以上了，并都依靠手工操作的，這時也開發(fā)出自動元件插入機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動裝配線。SMT更是采用自動裝配線，并實(shí)現(xiàn)PWB兩面貼裝元件。
5、MLB躍進(jìn)期：1980年~（超高密度安裝的設(shè)備登場）
在1982年~1991年的10年間，日本PWB產(chǎn)值約增長3倍（1982年產(chǎn)值3615億日元，1991年10940億日元）。MLB的產(chǎn)值1986年時1468億日元，追上單面板產(chǎn)值；到1989年時2784億日元，接近雙面板產(chǎn)值，以后就MLB占主要地位了。
1980年后PCB高密度化明顯提高，有生產(chǎn)62層玻璃陶瓷基MLB，MLB高密度化推動移動電話和計(jì)算機(jī)開發(fā)競爭。
6、邁向21世紀(jì)的助跑期：1990年~（積層法MLB登場）
1991年后日本泡沫經(jīng)濟(jì)破滅，電子設(shè)備和PWB受影響下降，到1994年后才開始恢復(fù)，MLB和撓性板有大增長，而單面板與雙面板產(chǎn)量卻開始一直下跌。1998年起積層法MLB進(jìn)入實(shí)用期，產(chǎn)量急速增加，IC元件封裝形式進(jìn)入面陣列端接型的BGA和CSP，走向小型化、超高密度化安裝。
今后的展望
50多年來PWB發(fā)展變化巨大。自1947的發(fā)明半導(dǎo)體晶體管以來，電子設(shè)備的形態(tài)發(fā)生大變樣，半導(dǎo)體由IC、ISI、VLSI、…向高集成度發(fā)展，開發(fā)出了MCM、BGA、CSP等更高集成化的IC。21世紀(jì)初期的技術(shù)趨向就是為設(shè)備的高密度化、小型化和輕量化努力，主導(dǎo)21世紀(jì)的創(chuàng)新技術(shù)將是“納米技術(shù)”，會帶動電子元件的研究開發(fā)。
1、PWB誕生期：1936年~（制造方法：加成法）
作者最初知道“印制板”是在1948年，當(dāng)時是進(jìn)入東京芝浦電氣株式會社剛2年的新員工，受課長指示開始調(diào)查“印制板”。到允許日本人閱覽的美國駐軍圖書室查閱，偶然發(fā)現(xiàn)了“印制電路技術(shù)”為題的技術(shù)論文。當(dāng)時沒有復(fù)印機(jī)，需要的文獻(xiàn)只能用筆抄寫，論文全部約有200頁，詳細(xì)敘述了涂抹法、噴射法、真空沉積法、蒸發(fā)法、化學(xué)沉積法、涂敷法等各種工藝，所介紹的都是絕緣板表面添加導(dǎo)電性材料形成導(dǎo)體圖形，稱為“加成法工藝”。使用這類生產(chǎn)專利的印制板曾在1936年底時應(yīng)用于無線電接收機(jī)中。
2、PWB試產(chǎn)期：1950年~（制造方法：減成法）
作者在進(jìn)入沖電氣工業(yè)公司1年后，在1953年起通信設(shè)備業(yè)對PWB開始重視，制造方法是使用覆銅箔紙基酚醛樹脂層壓板（PP基材），用化學(xué)藥品溶解除去不需要的銅箔，留下的銅箔成為電路，稱為“減成法工藝”。在一些標(biāo)牌制造工廠內(nèi)用此工藝試做PWB，以手工操作為主，腐蝕液是三氯化鐵，濺上衣服就會變黃。當(dāng)時應(yīng)用PWB的代表性產(chǎn)品是索屁制造的手提式晶體管收音機(jī)，應(yīng)和PP基材的單面PWB。在1958年日本出版了書名為“印制電路”的最早的有關(guān)PWB啟蒙書藉。
3、PWB實(shí)用期：1960年~（新材料：GE基材登場）
1955年沖電氣公司與美國Raytheon進(jìn)行技術(shù)合作，制造“海洋雷達(dá)”。Raytheon公司指定PWB要應(yīng)用覆銅箔玻璃布環(huán)氧樹脂層壓板（GE基材）。于是日本開發(fā)GE基材新材料并完成國產(chǎn)化，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)海洋雷達(dá)批量生產(chǎn)。1960年起沖電氣公司開始在批量生產(chǎn)電氣傳輸裝置的PWB大量用到GE基板材料。
1962年日本“印制電路工業(yè)會”成立。1964年美國光電路公司開發(fā)出沉厚銅化學(xué)鍍銅液（CC—4溶液），開始了新的加成法制造PWB工藝。日立化成公司引進(jìn)了CC—4技術(shù)。用于PWB的國產(chǎn)GE基板在初期有加熱翹曲變形、銅箔剝離等問題，材料制造商逐漸改進(jìn)而提高，1965年起日本有好幾家材料制造商開始批量生產(chǎn)GE基板，工業(yè)用電子設(shè)備用GE基板，民用電子設(shè)備用PP基板，已成為常識。
4、PWB跌進(jìn)期：1970~（MLB登場，新安裝方式登場）
沖電氣公司等通信設(shè)備制造企業(yè)各自設(shè)立PWB生產(chǎn)工廠，同時PWB專業(yè)制造公司也快速崛起。這時，開始采用電鍍貫通孔實(shí)現(xiàn)PWB的層間互連。在1972~1981年的10年間，日本PWB生產(chǎn)金額約增長6倍（1972年產(chǎn)值471億日元，1981年產(chǎn)值3021億日元），是大躍進(jìn)的紀(jì)錄。
1970年起電訊公司的電子交換機(jī)用PWB用到3層印制板，此后大型計(jì)算機(jī)用到多層印制板（MLB），由此MLB得到重用而急速發(fā)展，超過20層的MLB用聚酰亞胺樹脂層壓板作為絕緣基板。這個時期的PWB從4層向6、8、10、20、40、50層…，更多層發(fā)展，同時實(shí)行高密度化（細(xì)線、小孔、薄板化），線路寬度與間距從0.5mm向0.35、0.2、0.1mm發(fā)展，PWB單位面積上布線密度大幅提高。
PWB上元件安裝方式開始了革命性變化，原來的插入式安裝技術(shù)（TMT）改變?yōu)楸砻姘惭b技術(shù)（SMT）。引線插入式安裝方法在PWB上應(yīng)用有20年以上了，并都依靠手工操作的，這時也開發(fā)出自動元件插入機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動裝配線。SMT更是采用自動裝配線，并實(shí)現(xiàn)PWB兩面貼裝元件。
5、MLB躍進(jìn)期：1980年~（超高密度安裝的設(shè)備登場）
在1982年~1991年的10年間，日本PWB產(chǎn)值約增長3倍（1982年產(chǎn)值3615億日元，1991年10940億日元）。MLB的產(chǎn)值1986年時1468億日元，追上單面板產(chǎn)值；到1989年時2784億日元，接近雙面板產(chǎn)值，以后就MLB占主要地位了。
1980年后PCB高密度化明顯提高，有生產(chǎn)62層玻璃陶瓷基MLB，MLB高密度化推動移動電話和計(jì)算機(jī)開發(fā)競爭。
6、邁向21世紀(jì)的助跑期：1990年~（積層法MLB登場）
1991年后日本泡沫經(jīng)濟(jì)破滅，電子設(shè)備和PWB受影響下降，到1994年后才開始恢復(fù)，MLB和撓性板有大增長，而單面板與雙面板產(chǎn)量卻開始一直下跌。1998年起積層法MLB進(jìn)入實(shí)用期，產(chǎn)量急速增加，IC元件封裝形式進(jìn)入面陣列端接型的BGA和CSP，走向小型化、超高密度化安裝。
今后的展望
50多年來PWB發(fā)展變化巨大。自1947的發(fā)明半導(dǎo)體晶體管以來，電子設(shè)備的形態(tài)發(fā)生大變樣，半導(dǎo)體由IC、ISI、VLSI、…向高集成度發(fā)展，開發(fā)出了MCM、BGA、CSP等更高集成化的IC。21世紀(jì)初期的技術(shù)趨向就是為設(shè)備的高密度化、小型化和輕量化努力，主導(dǎo)21世紀(jì)的創(chuàng)新技術(shù)將是“納米技術(shù)”，會帶動電子元件的研究開發(fā)。
