1.3 印制板的发展简史

自 20 世纪初（1903 年），德国人汉森（A.Hanson）提出“印制电路”这个概念以来，印制电路的发展已有上百年的历史。虽然当时汉森制造的不是真正意义上的“印制电路”，但是确实在绝缘基板上制作了按某种几何图形排列的导体阵列，满足了电话交换机的需求。此后又有爱迪生、贝里、Max Schoop、Charles Ducas 等人先后发明了多种印制电路的加工方法，并提出了电路图形转移的基本概念。到第二次世界大战前，印制电路技术有了突破性的发展，奥地利人 Paul Eisler 利用蚀刻法制造了印制电路并成功地应用到盟军的高可靠武器近爆炸引信中。第二次世界大战后，印制电路技术得到了快速发展。1947 年，美国航空委员会和国家标准局发起印制电路的研讨会，将此前的印制电路制造方法归纳为金属浆料涂覆法、喷涂法、真空沉积法、化学沉积法、模压法和粉末涂撒等六类，但是这些方法都未能实现大规模工业化生产。

直到 20 世纪 50 年代初期，由于覆铜箔层压板的铜箔和层压板的黏合强度和耐焊性问题得到解决，性能稳定可靠，并实现了工业化大生产，铜箔蚀刻法成为印制板制造技术的主流。开始是单面印制板；到了 20 世纪 60 年代，有镀覆孔的双面印制板也实现了大规模生产；20 世纪 70 年代，多层印制板得到迅速的发展，并不断向高精度、高密度、细导线、小孔径、高可靠性、低成本和自动化、连续生产方向发展；20 世纪 80 年代，表面安装印制板（SMB）逐渐替代插装式（THT）印制板，成为生产的主流；20世纪90年代以来，表面安装技术进一步从四边扁平封装（QFP）向球栅阵列封装（BGA）发展，高密度的 BGA 印制板得到了很快的发展，同时芯片级封装（CSP）印制板和以有机层压板材料为基板的多芯片模组封装技术（MCM-L）用印制板也迅速发展。

以1990年日本IBM公司开发的表面积层电路技术（Surface Laminar Circuit，SLC）为代表，新一代的印制板是具有埋孔、盲孔，孔径为0.15mm 以下，导线宽度和间距在0.1mm以下的高密度积层式薄型多层板，即高密度互连（HDI）板。在日本称 HDI 板为积层式多层（BUM）板，并已开发出一二十种不同的制造方法，其中较有名的除 SLC 法外，还有日本松下电子部的ALIVH法、东芝公司的B2it法、CMK公司的CLLAVIS法等。

美国在 1994 年成立了互连技术研究协会（HTRI），该协会于 1997 年出版一份评估报告，正式提出了 HDI—高密度互连这个新概念。HDI 印制板的特点是具有微导通孔，其孔径小于等于 0.15mm，且大部分是盲孔和埋孔；孔的环宽小于等于 0.25mm；线宽和间距小于等于0.075mm；接点密度为130点/in2；布线密度大于等于117条线/in2。

根据实际应用和工艺成熟的程度，美国 IPC 将 HDI 板归纳为 6 种类型。21 世纪的印制板技术方向就是HDI新技术，即BUM新技术。据Prismark资料，1999年HDI/BUM的产值为 32 亿美元，占 PCB 市场的 9%；2004 年产值达 122.6 亿美元，占 PCB 市场的 22.5%。HDI/BUM 的年增长率超过 30%，目前已广泛应用于移动通信设备、声像电子产品等小型化、多功能的电子产品中。

我国从 20 世纪 50 年代中期就开始了单面印制板的研制。1956 年，王铁中等人率先研制成功了第一块印制板，应用于半导体收音机中。20 世纪 60 年代中期，我国自力更生地开发了覆铜板层压板基材的批量生产，使铜箔蚀刻法成为我国印制板生产的主导工艺。20 世纪 60 年代，已能大批量地生产单面板，小批量地生产双面板。20 世纪 60 年代末，我国研制的“东方红”一号卫星系统已成功地大量采用了有金属化孔的双面印制板，并且有少数单位已开始研制多层板。20 世纪 70 年代，国内推广过图形电镀-蚀刻法工艺，但由于受到当时条件的限制，印制电路专用材料和专用设备的研制开发和商品化进展不快，整个生产技术水平落后于国外先进水平。进入20世纪80年代，由于改革开放，不仅引进了大量具有当时国外先进水平的各类印制板生产线，而且经过学习、消化、吸收，较快地提高了我国印制板生产技术水平。20 世纪 90 年代，我国香港和台湾地区以及日本、澳大利亚等印制板生产厂商纷纷来到我国内地合资或独资设厂，使我国印制板产量猛增。进入21 世纪，我国印制板产业又有了迅猛的发展。据世界电子电路理事会（WECC）的统计资料表明，2006 年中国印制板的产值达到 121 亿美元，已经超过日本成为世界第一印制板生产大国，2017 年中国印制板的产值已占世界产值的 52%。我国整个行业的大多数企业通过了 ISO 9000 质量体系认证，在生产技术上，由于引进了国外先进生产设备和先进生产技术，以及先进的生产管理，取得了巨大的进步，大大缩短了与国外先进水平的差距。

目前，我国正处于以QFP、BGA封装为主的表面安装印制板量产化阶段，并向芯片级封装用的积层式多层板和刚挠结合印制板量产化方向发展。以 5G 手机为代表的通信、网络设备和智能化电子产品将使这些印制板将得到广泛应用。

近年来，有许多印制板企业已可将导线宽度做到 0.075～0.125mm，制作多层板的内层细导线工艺已由干膜转为网印湿膜，使用了辊轮涂覆液体感光胶工艺，可以成功地制作线宽和间距为0.1mm的内层板，并在完成光成像全过程后，连接到酸性蚀刻、退膜，直至水平式黑氧化线等过程，实现了制作细线内层板的全自动化生产。孔径已可做到小于等于 0.10mm，并开始使用激光钻孔技术生产带有埋孔、盲孔的薄型多层印制板和开始制造高密度互连印制板（HDI板）。

我国虽然已是印制板生产的大国，但并不是印制板技术强国，在技术上与世界先进水平相比仍有较大差距。在我国生产的印制板基本大量是中低档产品，少量是高端产品。技术含量较高的 HDI 板、芯片载板及高性能的基材还需要一定量进口。我国印制板工业的现状是缺乏研究开发力量，靠引进购买获得新技术和新设备，缺少自己的创新技术。加强高端印制板及其基材的研制和量产，努力创新开发自主生产的高档印制板及其生产设备是我国印制电路业界共同努力和奋斗的方向。我们不仅要做印制板的生产大国，还要做印制板的强国。

推动印制板技术进步的是电子元器件的高集成化以及组装技术的高密度和微小型化。展望 21 世纪，印制板新技术将围绕芯片级封装（CSP、MCM）用的积层式多层印制板（BUM）和 BGA、CSP 等封装器件用的表面安装印制板和高密度互连印制板（HDI）以及适应各类高速、微波电路需要的印制板方向发展。有些工作我国目前才刚刚起步，有待进一步发展，尽快赶上世界先进水平。