當前，全球經濟環境嚴峻復雜，存在不確定性，整個經濟下行壓力較大。而中國經濟運行總體平穩、穩中有進的態勢在持續發展。中國電子信息產業砥礪前行，保持平穩增長，代表中高端制造業的高技術制造業、裝備制造業，還有戰略性新興產業都繼續保持較快增長。對于中國印制電路產業，2018年上半年市場很旺，下半年趨于下降，雖有波動起伏，而全年仍有增長。

市場的變化驅動技術的發展，在過去的一年里印制電路板（PCB）行業為適應新市場需求又產生了哪些變化與新技術熱點呢？

”

1生產工廠自動化、智能化

“中國制造2025”這是我國政府2015年5月下發的文件正式提出，這作為中國在制造行業崛起的標志?！肮I4.0”此概念來自2011年德國政府報告《未來圖景“工業4.0”》，也就是開展第四次工業革命。近幾年來這些都是熱門話題，在印制電路制造業也已啟動，在2018年更是緊鑼密鼓，進入實質性階段。

美國惠倫（Whelen）公司自動化PCB制造工廠項目始建于2015年，屬世界最先進的完全自動化PCB生產工廠。由于該項目取得了巨大成功，2016 年該公司又開始建設一個更先進的PCB制造工廠，名為Greensource Fabrication子公司，于2018 年投入生產。自動化PCB制造工廠的核心是連續傳送帶式系統，其速度快、無需人工搬運移動，制造步驟減少了60%。他們的產品周轉時間也從幾周縮短到不到一周。其制造工藝為綠色/無廢水的零排放技術，不需要用新水和廢水排放，化學品/水回收方案使他們采購化學品的成本降低了30%，總成本為原來中國代工價格的三分之一至二分之一之間。Whelen工廠中的自動化創新是一個突破性進展，更符合產業持續發展的戰略。

Greensource工廠是通過與關鍵設備供應商Atotech（電鍍線）、AWP（顯影蝕刻線）、Schmoll（鉆床）、InduBond（層壓機）、CIMS（檢測設備）等合作，將一系列自動化設備和工藝匯集起來付諸實現。整個工廠是朝著未來10年發展而設計的，與其他工廠相比技術上已經遙遙領先，實現了多層板、HDI板和類載板（SLP）的生產能力。工廠采用半加成工藝（SAP）達到超細的走線、間距和微導通孔，并且有望實現高達40∶1以上的微導通孔厚徑比。

PCB制造工廠趨于智能化，先是生產過程自動化裝卸，在制板有條形碼數據跟蹤。目標是創建機器人操作系統，實現完全自動化、集成化的PCB工廠。智能工廠實現智能制造的基本條件：一是硬件 – 自動化設備，二是軟件 – 工廠連接數據交互（CFX：Connected Factory Exchange）。PCB制造設備種類繁多，設備供應商不同，設備之間信息數據需要有一套統一規范的數字化系統交互連接。

還有設備供應商的智能化設備要向許多PCB工廠提供，若不同工廠采用各自不規范的數字化系統，這會對智能設備的應用帶來了障礙。為此需要有連接工廠數據互換規范，CFX為工業4.0的基礎。創建一個具有工業4.0功能并能夠滿足數字工廠中的智能、現代制造需求的標準至關重要。IPC已有CFX標準工作組，定義設備加工數據完整性、有效性、互聯互通，實現數據釆集、連接、傳輸與應用的規范化，CFX標準的關鍵要素已經就緒。同時，IPC也組建了CFX標準的中國技術組。TPCA也成立了PCB智慧制造聯盟（A-Team），以一個標準（PCBECI）及兩個平臺（智慧制造技術平臺+解決方案服務平臺）發展產業智慧制造的應用，加速PCB產業全體步入工業4.0。

工欲善其事，必先利其器，PCB制造企業對設備更加重視，正確選擇設備是企業的一項重要決策。PCB制造商評估新設備的采購出于三個目的：第一個是解決產能問題，第二個是滿足技術要求，第三個是跟隨路線圖尋求新技術。PCB制造商應與客戶多溝通，掌握市場產品方向與需求，公司自己有個發展路線圖，確定何時需要什么新的設備。希望零排放和自動化的綠色工廠在不久將來成為行業規范?，F在中國PCB產業有許多企業在新建、擴建工廠，必須有智能化工廠的設計理念，跟上時代步伐。

2迎接5G通訊時代到來

電子信息產業即將進入5G時代！5G意味著第五代移動網絡，并不局限于手機通訊，從物聯網、智慧城市到無人駕駛汽車，都需要5G，如圖1所示。幾乎各行各業都在摩拳擦掌，為在5G這塊大蛋糕切得一角，印制電路板同樣如此，5G設備帶來了新一代印制電路板。

圖1：5G應用 (編譯自羅杰斯廣告)

5G設備用印制電路板的一個重要特征是高頻高速信號傳輸，高頻應用例如圖2。因此技術上從設計、材料到制造都要符合高頻高速要求。

圖2：高頻應用例（編譯自AT&S, Prismark資料）

從信號完整性的角度對印制電路板設計提出八個基本點，包括：基板材料選擇，考慮到介質損耗角正切和介電常數; 基材的纖維編織疏密度，會影響介電性能; 銅表面粗糙度，帶來信號傳輸集膚效應;埋孔與背鉆孔殘樁最小化，以減少信號串擾; 線路間交叉性，減少耦合電容引起的阻抗失配等等。

為了成功實現高速PCB設計需要考慮10個最重要的基本規則，產品方能可靠地達到預期目標。這10個基本原則是：

建立設計約束，始終考慮到高速設計要求；

阻抗控制，達到傳輸線阻抗與驅動和負載相匹配；

基于連通性的平面布局最小化，按功能、模擬和數字分組劃分區域與放置元件；

界定電源/接地區域，最大程度減小相互影響；

優化配電網，創建低交流阻抗的傳輸路徑；

基于關鍵信號的布線，保持阻抗恒定；

電流路徑最小，具有最小的回路電感；

關鍵信號運行仿真，并匹配信號傳播和時序；

消除串擾，不要讓相鄰走線之間發生耦合；

控制電磁兼容性，從源頭控制電磁輻射。

在高頻PCB表面的最終涂覆層與阻焊層會影響PCB電路性能，尤其是加大了插入損耗。插入損耗是射頻電路的總損耗，主要包括導體損耗、介電損耗，涉及到導體銅類型與厚度及表面粗糙度、基板介質類型與厚度?，F發現阻焊層樹脂類型與厚度、最終涂覆層的導電性這些變量也能影響高頻和高速電路的插入損耗。設計師應該正確選擇高頻PCB用層壓基板和銅箔，以及選擇PCB最終涂覆層與阻焊層。

印制電路板（PCB）制造的關鍵首先是原材料—基材，沒有基材就無法制造PCB。從PCB材料的角度來看，在過去從2G到4G都沒有太大的變化，原因是在頻率上只有很小的差異。PCB基材基本上選擇FR-4一種介質材料就可以了，并沒有真的注意材料的性能。而5G在一開始是6 GHz頻率，其后就到了28 GHz的毫米波，對材料的要求有很大的變化，因為頻率要高得多，所以材料損耗要小得多，銅箔亦必須更薄、更光滑。5G用PCB有更多的集成電路，需要更為復雜的多層PCB，這類高速高頻PCB更復雜、更厚，如有超過77GHz的雷達用PCB。高頻層壓板從介電常數（Dk）、介質損耗（Df）、Dk的熱系數（TCDk）、吸濕性、耐熱性和導熱性、銅表面粗糙度等方面顯示了與FR-4的差異。

PCB基材中影響Dk和Df的主要是樹脂類型，低損耗材料如聚四氟乙烯（PTFE）和液晶聚合物（LCP）更有優勢，然而由于成本高和加工性差而使其應用受限。現在認定LCP基材PCB在RF和MW領域有廣闊市場，生產能力可以制造25 mm線寬/線距的LCP電路板，包括撓性板、剛撓結合板、封裝載板和高達20層的多層板，因此LCP基材應用在增多。決定介電性能除了樹脂成分外，增強材料玻璃纖維布也是重要因素，一是玻璃纖維布種類，有E玻璃布和NE玻璃布差異，前者Dk6.6、Df0.0012，后者Dk4.4、Df0.0006; 二是玻璃纖維布編織類型，編織的稀疏不同會影響到線路穿越不同區域而產生信號傳輸速度差別。通過案例分析，應用具有致密編織的NE玻璃纖維，可以減小衰減和增強信號的完整性。

在2018年中，許多覆銅板制造商推出高頻用基材，包括國內的幾家覆銅板制造企業，投入5G市場的熱潮。

5G用PCB為有利于高頻信號完整性和電氣性能，希望PCB高密度小型化，其互連線路長度較短，導通孔較小，以及介質層較薄，從而減少布線延遲可以提高信號的完整性。如PCB上高頻高速電路為克服噪聲、射頻干擾（RFI）和電磁干擾（EMI），采用HDI板的微通孔技術是目前最可行的解決方案之一。以智能手機為代表的HDI板趨向更高密度，及更先進的制造工藝，具體體現在類載板和改進型半加法。

類載板（SLP，Substrate Like PCB），顧名思義是類似載板規格的PCB，它本是HDI板，但其密度規格已接近IC封裝用載板的等級了。類載板的催產者是蘋果新款手機，在2017年的iPhone 8中，首度采用以接近IC載板制程生產的類似載板的HDI板，可讓手機尺寸更輕薄短小。

類載板也促進了改進型半加成法（mSAP）的發展。從2017年到2023年預計SLP的產值年均增長率為51%，從1.9億美元增長到22億美元。SLP的主要特征是線寬/線距（L/S）密度介于HDI板與載板之間，目前為30/30 μm與15/15 μm之間；制造工藝是釆用覆薄銅箔（<5 μm）為種子層然后圖形電鍍與閃蝕的mSAP。類載板（SLP）技術和規格比較如圖3和圖4，mSAP會成為新一代HDI板（類載板）的主流工藝。

圖3：類載板的技術融合

HDI板的演進，從早期的芯板順序層壓工藝生產具有60 μm線寬/線距（L/S）能力，到堆疊孔取代交錯孔的“任意層”互連技術生產出40 μm ?，F在進入第三代HDI板，采用半加成工藝（SAP）、改進型半加成工藝（mSAP）和優良改進型半加成工藝（amSAP），實現L/S<15 μm。mSAP和SAP技術在智能手機PCB應用擴大，也被擴展到醫療、穿載電子和軍事/航空航天應用。

3汽車電子前景看好

在電子設備市場老牌3C產品（計算機、通訊、消費類）已趨飽和，2018年主流產品手機產量也呈下降，而汽車電子前景看好。汽車電子也包含有3C產品，如數字化控制的計算機系統，車載移動通訊設備，車載音頻、視頻和空調裝置等。導致汽車電子產品強勁增長的因素是汽車電子化的需求，從手動換檔到自動換檔變速器，從FM收音機到視頻播放機，以及空調和電動車窗、發動機控制、巡航控制、安全氣囊，導航GPS、LED照明、自動速度和距離控制、行車記錄等等，甚至無人駕駛的自動汽車。

估計汽車電子系統的銷售額2018年增長7.0%、2019年增長6.3%，2017年到2021年間復合年增長率（CAGR）為6.4%，與其他主要電子系統類別相比增長最快。同時，汽車電子系統銷售額在整個電子設備系統中所占比例也在逐年增加，從2017年的9.1%到2021年預計達到9.9%。全球汽車電子市場2016年為2063.3億美元，到2024年超過3959.1億美元，復合年均增長率約6.9%。

由于汽車在功能和環境方面要求的特殊性，PCB是這些電子系統中的關鍵部分，必須以其必要的質量和可靠性滿足汽車行業要求。汽車對PCB的特殊要求包括如溫度、濕度的環境負荷和振動載荷，大功率高電流與高熱量負荷，高頻高速信號負荷，以及高密度小型化。這類PCB首先要有高性能基材，符合高溫、高濕、高速、高穩定性要求。

圖4：不同工藝的線路密度

在電動車中使用的PCB必須要能夠經受100萬小時壽命時間內幾百安培的電流，及高達1000 V的電壓等汽車環境。無人駕駛汽車中提供動力的PCB經受幾百伏的電壓，要保證它的可靠運行。圖5列出了汽車運行環境負荷對PCB及基板的要求。為了滿足自動駕駛及互聯汽車的信號處理要求，汽車的PCB技術還必須向前邁進一大步，圖6總結了重要的功能要求。

圖5：汽車電子環境負荷與對PCB影響（Bosch資料）

圖6：電力PCB和高集成邏輯PCB類新型PCB的新功能要求（Bosch資料）

汽車內部功能之間以及與外部之間的信號傳輸需要高速高頻，如互連性或圖像識別未來會達到10 GHz，高速應用的雷達頻率77 GHz，汽車PCB必須保證優質的信號完整性和電源完整性，并具備良好的電磁兼容性。需要特別注意材料的選擇，以保證除電氣性能外，材料在溫度、濕度、偏壓方面的穩定性。

對于位于最靠近汽車發熱源的裝置而言，能夠滿足高于120 ℃操作溫度的需求是很常見的。如汽車LED燈需要高散熱的可彎曲基板。對于動力系統應用，我們看到熱循環要求為-40 ℃/150 ℃，超過2000次循環。對于先進的安全探測系統，不僅熱循環要求越來越高，而且對細間距電遷移可靠性的需求也越來越高。隨著這些先進的汽車電子裝置變得越來越復雜和越來越小型化，PCB也密度不斷增加和尺寸縮小。

4醫療電子和穿戴電子結合發展

可穿戴電子設備早先功能為照相（谷歌眼鏡）、計時(手表)和裝飾（手環），因與傳統同類功能產品相比優勢不顯著而未成氣候?，F在可穿戴電子設備結合醫療保健功能，于是得到了快速發展，現行許多醫療電子設備(裝置)也是可穿戴電子設備。如采用可穿戴設備可監測、收集、傳送人體的脈搏、呼吸、體溫、血壓等重要數據。

全球醫療器械市場前景看好，市場研究公司Lucintel的最新報告顯示，到2023年，全球醫療設備市場從2018年到2023年以4.5%的復合年增長率（CAGR）增長，預計2023年將達到4095億美元。經濟增長的主要驅動因素包括醫療保健支出、人口老齡化和慢性病。

醫療電子和可穿載電子產品將是PCB制造業的推動力之一，有許多新技術、新產品為其而產生。如2018年初的日本東京國際穿戴式裝置與技術展會上，杜邦公司發表了最新的智慧服飾科技以及全新品牌產品杜邦Intexar?，該產品系列包括一整套獨特、兼容、可拉伸的電子油墨和薄膜，可用來制造舒適、耐用、可洗滌的智慧服飾。展示智能健身上衣、戶外訓練衣以及為健康市場設計的智能背心、智慧運動內衣。這些服飾內都搭載傳感器及連接器，能夠提供實時監測以及記錄各種用戶的數據并加以分析，包括心率、呼吸速率、心電圖、運動負荷等等。還展示用于柔性及可拉伸材料的印刷電路部件。

又如瑞士的PCB制造商Cicor專門制造微小型PCB，包括小尺寸HDI板和FPCB。他們的客戶群主要為助聽器等醫療器材和智能手表制造商。新型助聽器不僅有幫助聽力功能，還有溫度傳感器、血氧分離傳感器等其他的醫療功能，新產品需要更微小PCB。小型化PCB做到線寬和間距小于25 mm，而且所有層的銅厚度保持在20±5 mm，這是助聽器的無線功能的一個關鍵指標，不同于細線路銅厚僅6~10 mm的條件；激光鉆孔直徑為35 mm，連接盤直徑100 mm，而保持環寬內層為30 mm、外層為20微米；含有盲孔和盤上孔結構，并鍍銅填孔；采用12.5 mm聚酰亞胺芯材，4層厚度小于120 mm的撓性電路；達到最高等級可靠性水平。

加州大學圣地亞哥分校的一個研究小組研制出一種可伸縮的電子貼片，這種貼片可以像繃帶一樣貼在皮膚上，用于無線監測人體的各種物理和電信號。這個裝置大小如一美元硬幣（圖7），由四層相互連接的可伸縮的柔性電路板組成，每一層都是用硅橡膠彈性體為基底，在每一層彈性體上形成電路，將它們堆疊起來，然后用激光產生微小孔，之后用導電材料填充通孔，實現層間電連接。電路結構采用“島-橋”設計，每個“島”都是一個小的、剛性的電子部件（傳感器、天線、藍牙芯片、放大器等），這些島嶼通過由彈簧形狀的細銅線構成有彈性的“橋”連接，可在不損害電子功能的情況下伸展和彎曲。這種 “智能繃帶”可以把它貼在身體的不同部位，以無線監測不同的電信號。智能繃帶可以與智能手機或筆記本電腦在10米距離內無線通信。

圖7：可伸縮的電子貼片

pcb007.com網在2018年9月13日報道，加州大學圣地亞哥分校領導的研究小組開發了一種新型的可穿戴的超聲波貼片，可以無創地監測皮膚下面4 cm深的脈動血管的血壓，幫助人們更早和更精確地檢測心血管問題。這個貼片是一片硅橡膠，上面有所謂的“島橋”結構（圖8），每個島由小電子部件組成的陣列，包含被稱為壓電換能器的電極和設備，當電流通過它們時，這些電極和設備會產生超聲波；連接島的橋梁是由薄的、類似彈簧的銅線構成的。島橋結構貼片符合皮膚拉伸、彎曲而不損害電子功能。

圖8：“島橋”結構的可穿戴超聲波貼片

pcb007.com報道， AT＆S正致力于醫療用PCB技木開發，制造的PCB被用于醫療（助聽器、神經刺激、起搏器、假體等）、監測生命體征（血糖、血壓、心電圖）以及診斷（MRI，X射線，超聲波）。醫療設備小型化要求PCB尺寸很小，導線的寬度和距離只有50 μm，并且越來越小；使用激光產生的導通孔也只有50 μm。如現代人工耳蝸植入裝置，需要兩到六層不同的柔性印刷電路板，為HDI和堆疊微孔。為了穩定心臟節律，植入起搏器或除顫器，所使用的材料也必須滿足特定的標準，AT＆S正在研究直接用于身體的材料。

可穿載電子產品較多是采用印制電子技術，印制電子技術面臨需要各種各樣的專用油墨和印刷機設備，涉及網版印刷與噴墨打印用導電油墨，噴墨打印設備也有不同類型。印制電子產品有非常適合醫療應用的優勢，并且還在擴大應用和增加價值。隨著在印刷技術、導電油墨和基板性能方面持續進步，印制電子產品的價值也將推動更新、更復雜和高功能醫療設備的增長。

有許多印制電子材料被開發應用。如立體線路印刷用富有伸縮性銀漿：朝日化學研究所開發出一款立體線路形成用銀漿「LS-610-1」，富有伸縮性，即使固化后施以加熱與變形，銀漿也不會出現龜裂或破碎的狀況，該銀漿進行線路印刷并加熱、成形后，可制作出3D曲面的電極或電路圖案。又如最大可拉伸3倍之導電性油墨 ：日本東洋紡開發了一項最大可拉伸3倍之導電性油墨，可印刷于具伸縮性之基板上，形成電子電路。這種液態導電膠是將導電性粒子、樹脂及溶劑混合制成，導電性粒子有銀或碳兩種，印刷于基板上的電子電路彎折之后也不會斷線，最大拉伸3倍仍能傳導電氣，且經耐久性實驗確認經過100次的洗滌，仍可維持其導電性，可望應用于智能衣物或機器人等感應壓力之傳感器用途。另外，東洋紡開發之智能衣料（COCOMI）可直接接觸肌膚，用以接收心臟或肌肉所發出的電氣訊號，以進行心跳等生物體信息的量測。未來也將把新制品應用至具有伸縮性需求之機器人或可撓式面板等用途。

可穿戴設備和醫療設備方面由于體積小、形狀特殊、輕巧靈活，大多數是釆用撓性PCB?，F在為便于安裝，剛撓結合PCB也進入此領域了，可以達到16至20層結構，產生額外功能。

3D打印是種加成制造技術，在醫學領域應用取得了顯著成效。醫療方面應用有打印出血管組織、低成本假體、成藥、醫療器件、病人專用石膏鑄件、骨頭和顱骨替代物等，也包括醫用3D印制電路。通過3D打印做以前不可能做的事情，帶來一個新時代。PCB引入3D打印技術，3D打印電路必將成為顛覆性技術。目前，醫療器械應用的PCB標準：一個棘手的問題！醫療產品種類繁多，有大型的X光設備、假肢手臂到微型助聽器或傳感器，有人體外部的診療設備到植入人體內部的功能裝置，不同醫療設備有其特殊要求和承受各種環境條件，要制訂適用于所有這些醫療設備的標準就成了難題。IPC接受挑戰，成立了開發醫療設備用PCB標準的技術組，制定比IPC-6012和IPC-6013要求更高的IPC補充標準，建議IPC-2220系列中設計可生產性級別從原有的A、B、C三級增加D級（極低設計可生產性），確定所適用的PCB技術規范，為醫療用PCB的可靠性和耐久性提供高度的保證。

5結語

以上陳述了2018年中四個方面PCB技術熱點內容。這四個方面PCB技術熱點所引述資料基本都是2018年的國外文獻，體現出先進新技術的發展。而在常規工藝技術方面也是有改進發展的，例如有歐洲公司的超高分辨率光致抗蝕干膜，這種高性能干膜厚度20微米，可以達到10微米以下的線寬/線距分辨率，干膜成像曝光可以用傳統的UV光，也可用DDI（數字數據成像）、LDI（激光直接成像）?；瘜W鍍鎳/浸金（ENIG）作為最終涂飾，這種浸入式化學鍍金的金厚度約為70 nm，現在有自催化鍍金工藝，可以實現厚金層，當金層能達到100 nm以上可以不需要鎳阻擋層了，因此采用化學鍍鈀/自催化金（EPAG）最終涂飾是最適合高密度高可靠PCB 要求。一種創新的直流電(DC)硫酸銅填充液配方，采用垂直連續電鍍（VCP），能快速填充微通孔，同時表面鍍層最小化，如填滿一個125 μm×755 μm的盲孔，在外層表面上僅沉積厚度105 μm的銅。在HDI板電鍍銅時，在同一電鍍槽要同時實現填充盲孔、電鍍貫通孔（PTH），并達到較高的厚徑比（AR），進行工藝優化，調整硫酸銅、硫酸、氯化物離子配比，及有機添加劑含量，特別是添加劑濃度適宜的配比，以及恰當的陽極、電流密度、鍍槽的物理攪拌等，能達到電鍍均勻性和填孔要求。對PCB表面阻焊劑有高耐熱要求，液態光致成像阻焊劑的組成成分改進，使得阻焊劑達到長期工作溫度175℃，對高光反射要求的白色阻焊劑做到長期高熱環境下不泛黃。

撓性電路板（FPCB）、剛撓電路板（R-FPCB）雖然沒有專項列為技術熱點，而在上述四方面中都包含有FPCB和R-FPCB的技術，它們具有成卷生產（RtR）的條件可能在智能制造先行一步；它們同樣有高頻高速和高熱要求，以及精細化要求，也在采用SAP和mSAP工藝；在可穿載電子和醫療電子中FPCB的應用更多。撓性電路應用之廣泛正以驚人的速度向前發展，可以說：撓性電路的可能性是無窮的，它只受想象力的限制。

技術變化是不停的，只是有速度不同。當前電子技術的發展比以往任何時候都要快，PCB正向高精度、微小化發展。慕尼黑上海電子展順應國家深化電子制造業改革的趨勢，通過大量展出符合數字化、智能化、低碳化、網絡化發展潮流的PCB產品，讓展商和到場的專業觀眾充分領略到電路板產業群強大的制造實力，并及時分享代表行業最高水準的新技術和新理念。

往屆展會部分PCB展商