第十三届世界电子电路大会之技术热点

龚永林

本刊主编

第十三届世界电子电路大会（ECWC13）于2014年5月在德国纽伦堡举行。这届ECWC的组织者是欧洲印制电路协会（EIPC）。ECWC每三年举办一次，在世界电子电路理事会（WECC）成员地轮流举行，交流印制电路及电子电路新技术发展与产业市场动态。下一届ECWC14将于2017年在韩国举行。

本人并未参加大会，对电子版的ECWC13论文汇集和网络信息作些梳理、归纳，从中了解ECWC的技术热点。电子版的ECWC13论文汇集83篇文章，涉及市场经营、设计、基板材料、制程工艺、表面涂饰、特种板（埋置元件、金属基等）、安装互连、可靠性检测和标准等。现对几个热点技术介绍在下。

ECWC13的首个热点 ― PCB基板材料。在83篇论文中涉及PCB基材的有16篇。

PCB基材中阻燃技术自欧盟提出RoHS法令以来，对替代卤化物阻燃剂问题近十年来一直在探讨之中，至今未有定论。欧洲Isola公司的“阻燃是什么、为什么和怎么做”（Fire Retardancy What，Why，and How） 一文，对阻燃剂的作用、阻燃添加剂剂的化学和物理机制、卤素的毒害性、无卤要求、环境影响与立法问题作陈述。 另外还有勃姆石等阻燃剂介绍，以及新型的无卤无磷的阻燃剂覆铜板配制。

针对汽车电子的需求，推出高可靠覆铜板材料。通讯业是PCB最大市场，下一代高频、高速应用的新的低传输损耗和无卤素材料，该基材是新树脂系统按高Tg、低Dk和低Df目标开发，可以用于下一代超过20Gpb网络平台。高速和高频应用的超低损耗的多层材料，在一个较低的Df热固性聚合物基新材料，改性聚苯醚，具有损耗低，低Dk固化剂和低Df无机填料，实现所需的介电损耗特性。

热管理对于PCB已是一项重要考虑因素。电子设备热管理有多种解决方法，而最理想的是PCB基材有高导热性。有”热管理中基板的作用”一文介绍其导热性比普通FR-4基板高3-15倍的基材，高导热基板为PCB热管理起到重要作用。有导热性BN/VGCF/聚酰亚胺树脂复合物研究，在聚酰亚胺（PI）树脂中添加无机粉末和碳纤维填料，可产生一种三层结构的可挠曲导热基板。还有刚挠结合板结构的挠性材料，印制电路板材料的组成对扭曲特性的影响等文章。

在本期有ECWC13中基板技术一文有较多陈述，在此不再多述。

ECWC13技术热点之二 ― 金属基印制板。汽车和LED用PCB的一大特点。

为PCB散热需要用到金属芯和金属基板，称为“MiB”（Metal in Board），未来几年MiB市场会有翻倍增长，包括用于汽车、电器和数字功率器件等，LED照明处于飞速发展期。德国公司的“这是真正的时间超越？LED的难题”（Is It Really Time for Overdrive ? The LED Dilemma） 一文，叙述了LED动态和LED模块结构，及对金属基板导热性要求。

美国公司的“铝基电路技术—— 结构和制造方法”（Aluminum Base Circuit Technology——Structures and Manufacturing Methods ）一文，认为铝是电子装配中很有吸引力的材料，来源丰富、成本低、重量轻、导热性高、尺寸稳定、易于加工及环保，可以作为一种电路基板。此文介绍铝基电路制造方法为首先对铝板开槽变形，由铣切、蚀刻或模压加工，铝板阳极氧化可使表面形成绝缘层。再元器件放置于槽孔内后树脂封固，然后钻孔和金属化与形成电路图形。铝基电路可以多块重叠得到电子组件。铝基电路整个封装过程中不需要焊接，确保无铅化，并且可靠性高。

中国金百泽公司发表“铝基刚挠板制造技术”（The Technology in Manufacturing of Aluminum Substrate Rigid-Flex Board） 一文，确定了铝基刚挠板制造工艺流程，重点解决金属铝与基材压合前的表面处理，粘结片的准备，以及覆盖膜的激光开窗和刚挠板激光切割等工艺问题。最终产品符合金属基板三维安装要求。

ECWC13技术热点之三——埋置元件印制板。这方面有7篇论文，埋置元件PCB势头正盛。

埋置元件互连技术发展已有30年历史，其中有多种技术出现，早期有西门子的“SIMOVE”技术是比较成功的。德国公司的“印制电路板埋置元件技术的未来机遇” （Component Embedding Technology in PCBs Opportunity for the Future?）一文提出，由于半导体技术的驱动，如发展SiP（系统封装）引入发展SiPCB（系统于PCB中），对PCB提出新要求。为PCB更小、成本更低，使得PCB制造与SMT结合成为埋置元件，并结合导热基材应用，有机PCB与陶瓷、硅材料技术应用。PCB埋置元件技术将来会有很大需要。

中国金百泽公司的“埋置电磁芯块的多层PCB技术探讨”（Investigation of Multilayer PCB with Embedded Magnetic Core Technology） 一文，描述了埋置电磁芯块多层印制电路板的制造方法。它是把电磁芯块层压在FR-4基材的多层板内，然后对磁芯钻孔和填充树脂，再钻同心小孔和金属化孔镀铜，磁芯成为电感元件，同时按常规制程得到PCB功能。实现埋置磁芯模块制造的难处有磁芯很脆弱，钻孔操作是关键，微孔填充树脂用到真空工艺。结果成功地完成埋置电磁芯块多层PCB的制造，电气绝缘、电感和电磁损耗都满足客户的设计要求。

日本公司的“具有薄膜去耦电容器埋置于有机体内的功率集成件”（Power Integrity with Thin Film Decoupling Capacitors Embedded in Organic Interposer） 一文，认为去耦电容对大规模集成电路（LSI）的低电压运行、高时钟速度和降低干扰很重要，此文用气溶胶化学气相沉积（ASCVD）工艺，及薄膜钛酸锶（SrTiO3）电容器成功地埋置于有机基板内。叙述了制作工艺，埋置薄膜电容器PCB的结构和性能特点，薄膜去耦电容器性能稳定符合要求。

韩国公司的“用于射频模块的埋置无源基板制造和特性”（Fabrication and Characteristics of Embedded Passive Substrate for Application of RF Modules）一文，叙述埋置无源元件PCB制造方法和形成的电气特性。把贴片式电感器和贴片式电容器埋置于PCB基板内，构成RF模块。制造过程包括PCB多层层压，激光钻孔与金属化孔镀铜，形成埋置元件的孔和放入元件。经过测试与评价，此类PCB符合封装要求，产品在性能、尺寸、高频特征、能耗、可靠性和成本等方面有优势。

ECWC13技术热点之四 ― 表面涂饰。PCB表面连接盘的涂饰层直接影响装配连接可靠性，多年来一直在变化发展，追求适合、更佳，而至今没有最佳。

德国公司的“用于下一代封装的铜上直接钯-金的表面涂饰” （Direct Palladium-Gold on Copper as a Surface Finish for Next Generation Packages） 一文认为，对于新的热打压铜线接合和芯片安装要求，现有的PCB连接盘表面ENIG和ENEPIG涂饰都有不足之处，于是产生了新的铜上直接化学镀钯（EP），或铜上化学镀钯与自催化镀金（EPAG）涂层。其优点是适合金线或铜线的打压接合，因没有镍层而有更好高频特性，涂层薄而更适于细线图形，焊接或打线接合可靠，并且减少工序和成本。

美国公司的“填补有机可焊保护层与金属涂饰层间的不足——PCB之最终涂饰层ENTEK OM 有机金属层” （Bridging the OSP - Metallic Final Finish Gap——ENTEK OM Organic Metal * PCB Final Finish）一文提出，PCB最终涂饰层选择有两种：有机层与金属层，而要使得成本与性能平衡是难以达到。OSP价格低但存放期短耐热性差，ENIG等保护性佳但价格贵。现新开发的ENTEK OM是一种有机层与金属层复合（OM）涂层，在PCB铜表面涂覆OM，厚度60 nm ～120 nm。经过存储期、可焊性和焊球剪切力等试验，性能良好。OM的性价比非常好。

印制板表面涂饰的目的从防止铜氧化到提高可焊性、导电接触性、打线接合性和抗腐蚀性，以及环保性和低成本要求。现有的浸银涂层虽成本低、可焊性良好，但抗腐蚀性差，在大气环境下极易氧化。美国公司的“电子工业中一种新的表面涂饰——化学镀镍/浸银” （A New Surface Finish for the Electronics Industry——Electroless Nickel/Immersion Silver）一文，从经济和实用角度推出化学镀镍浸银（NiAg）涂层，其工艺与现行ENIG中化学镀镍（EN）及化学浸银（ImAg）相同。NiAg涂层厚度为镍2 μm ～ 6 μm，银为0.1 μm。经试验验证NiAg涂层性能优良。

日本公司的“精细线路应用的EPIG涂层特征” （Characteristics of EPIG Deposits for Fine Line Application） 一文介绍， 精细线路PCB采用化学镀鈀/金（EPIG）与直接浸金（DIG）、化学镀镍/鈀/金（ENEPIG）的表面处理，通过实验进行打线接合可靠性、焊接润湿性和焊接可靠性比较。打线接合可靠性验证是分别用金线、涂钯的铜线、银线和铝线，结果在EPIG表面最佳。可焊性评价是看焊锡扩展率，EPIG甚至3次再流焊后仍保持好的扩展率。另外，做高速剪切试验，EPIG具有同DIG、ENEPIG同样优良结果。

ECWC13技术热点之五——钻孔和铣切技术。在PCB制程工艺方面的论文有16篇数量不少，有HDI板盲孔电镀铜填孔、HDI板定位、树脂塞孔等技术已成熟，这类论文没有新鲜感。而钻孔和铣切论文受人关注。

高功率LED应用的增加，使得具有高导热性基板需求增加，引起广泛开发含有陶瓷填充绝缘层的金属基板。这种复合层压绝缘层非常容易磨损刀具，导致常规碳化钨硬质合金刀具损耗大。德国CGT公司发表“用金刚石涂层刀具的PCB加工”（Machining of PCB with Diamond Coated Tools） 一文，叙述了怎样用金刚石涂料涂覆刀具，以增加刀具寿命和精度，及减少生产成本。碳化钨钻头和铣刀的金刚石涂层是气相沉积形成，此专有涂层是多种晶体层和纳米晶体层的多层组合。典型的涂层厚度为12 μm，这按照刀具的几何形状和直径可以变化。相比于单层涂层，多层结构的好处是防止涂层裂纹扩展，有非常光滑的表面使接触摩擦力很小，能够用于更高的进给速度和转速。文中列举了多个例子：如铣切一块典型的金属基基板，无涂层铣刀速度为4 mm/s及刀具寿命7.5 m，而有金刚石涂层铣刀速度可以15 mm/s及刀具寿命60 m。又如铝基板钻孔，传统的钻头只钻150次后孔内就有铝屑堵塞，金刚石涂层钻头可以钻1000次而孔内无堵塞。

关于钻孔技术，深圳金洲公司发表了“通过研究钻孔温度优化钻孔参数”（Optimization of Drilling Parameters by the Investigation of Drilling Temperature）一文，采用高速红外摄像机进行实时监测钻孔温度，由钻削温度的调查结果改进钻刀几何尺寸使具有独特的切削刃，增加有效切割长度和改善切屑性能。监控钻孔温度是确定和优化钻孔参数和孔的质量的一种有效方法。虽然激光钻孔在PCB加工中越来越重要，但PCB微孔的机械钻孔仍然是主导技术。

另有日本公司一文“CO2激光直接钻孔的新的铜表面处理”（New Copper Surface Treatment for CO2Laser Direct Drilling），介绍一种新的CO2激光直接钻孔（LDD）前处理剂，替代传统的黑化和棕化处理剂。通过实验比较各种表面处理剂对LDD效果的影响，新的前处理剂对LDD体现出优良作用。具体叙述了试验过程，选用的CCL种类和LDD条件，新的前处理剂开发背景和性能特点，在LDD中得到良好应用。

ECWC13的最佳论文。 这届ECWC最后举行了最佳论文评选与颁奖典礼，从六个技术方面评出最佳论文六篇：

（1）德国，先进应用技术——挠性微系统中超薄硅芯片（Ultra-thin Silicon Chips in Flexible Microsystems）

（2）日本，汽车电子——高亮度LED照明电子电路标准介绍（Introduction of Standard of Electronic Circuit Board for High- Brightness LEDs）

（3）韩国，先进制造技术——RF模块应用的埋置无源件板（Fabrication and characteristics of embedded passive substrate for application of RF Modules）

（4）中国台湾，安装焊接技术——焊接材料添加微量元素的微结构细化（Refine Microstructure of Solder Material via Minor Element Addition）

（5）加拿大，过程可靠性——24种材料进行无铅装配的可靠性和材料的完整性结果（Plated Through Reliability and Material Integrity Results for 24 Materials Processed Through Lead Free Assembly）

（6）中国，材料/加工技术——高速PCB中单端通孔研究（Study on Single-ended Vias in 载High Speed PCB） （此文的中文已在本刋今年7月期登载）

这些论文写作规范，内容有独特之处。同时，ECWC委员会的最佳论文奖评选也搞平衡，各地都有一篇最佳论文。

电子版的ECWC13论文汇集83篇文章中，欧洲EIPC的论文有28篇为最多，其次中国CPCA有18篇。CPCA论文在世界电子电路大会占有了较大比例，并且有一些热点议题，显示了自己的技术实力。这也从一个侧面说明我们与先进国家之间技术差距在缩小。