整机电子产品的高性能化及它的用途、功能的多样化发展,
要求PCB用基板材料无论是在性能上还是在品质上都要提高更高一阶水准。
同时,也形成了基板材料发展的复杂化。
一、概述
在电子产品中印制电路板(PCB)最开始使用的时间是在1930年。而正式规模化的使用,应是在世界上发明了晶体管之后。在此之前,真空电子管等电子部件是安装在铝制壳体上,它们之间是靠电线进行电气互连的。
PCB得到广泛使用后,它在电子产品内的电子元器、部件的安装;形成必要的配线电路去确保电气信号的导通;以及确保电路间的绝缘等方面,就发挥了重要的功能作用。
近几十年来,PCB用基板材料制造业为了更好实现PCB的这些功能,不断追求基板材料的性能提高,以及实现基板材料的多样化。
整机电子产品的高性能化及它的用途、功能的多样化发展,要求PCB用基板材料无论是在性能上还是在品质上都要提高更高一阶水准。同时,也形成了基板材料发展的复杂化。例如基板材料品种的多样化表现在:轻薄短小化携带型电子产品所用的积层法多层板(即HDI板)用基板材料;通信基站设备用低介电常数(Dk)、低介质损失角正切值(Df)性的基板材料;汽车电子产品用高耐热、高可靠性的基板材料;半导体封装(PKG)用形成微细电路和窄小孔间距、高可靠性的封装基板材料等。以上各品种基板材料还面临着以减少环境负荷为目标的绿色环保型品种的开发课题。
在基板材料多样化的开展中,基板材料生产企业更需要注重开发新品的“高速化”和开发投资的“高效化”。过去的基板材料产品群,在技术构成上(这里主要指树脂组成物)都是相对独立的。现在需要改变这种开发观念,应适应变化的形势,不断追求树脂设计技术的通用性(“共融”性)。基板材料的开发今后还有一项重要工作,就是要密切应对市场的实际性能需求,积极努力的引入高水平的评价检测技术。
1.1 电子产品的多样化
电子产品技术近年来的进步,其中一方面突出的表现在其多样化。
日本印制电路工业协会(JPCA)的统计资料中,提供了日本自20世纪70年代初到现在,在整个PCB总产值中各个PCB品种所占比例的变化情况(见图1)。这些PCB品种包括:单面板、双面板、多层板、挠性板、特殊基板。从图1也说明了随着电子产品的多样化发展,也反映到了PCB在产品品种上的明显变化。

在20世纪70年代,日本电子工业中的主体是阴极射线管(电子管)型电视机等家用电器产品。当时这类家用电器产品对PCB的性能要求,主要是考虑安装在基板上的较大电子部件有大电流的通过,基板配线需要高的耐电压性能。它们所用PCB基板材料的品种,主要是单面板和双面板。进入20世纪90年代,多层板的产值赶上了双面板。到了2000年,日本多层板产值所占整个PCB总产值的比例,已远远超过了双面板。挠性板产值也有明显的增加。在这个电子产品发展的新时期,电子产品领域中以移动电话为代表的小型、携带型电子产品引领着新潮流的发展,出现了各种各样功能的电子新产品。还涌现出网络、程控设备为代表的通信基站用电子设备;汽车电子产品等。这些都使得电子产品技术发展,以多样化为新特点快速的向前推进。
1.2 对PCB基板材料需求的概述
多个领域的电子产品对PCB性能有着差异性的性能需求,因此需要PCB业有不同性能品种的产品去一一对应于各个应用领域。基板材料在PCB这种性能多样化的转变、发展中,起到重要的作用。
JMS调查机构统计了世界PCB基板材料的各个品种市场规模的变化(见图2)。

图2中可得知, 2010年多层板用一般FR-4型基板材料的产值预测要比2004年有明显的减少。这是因为,原有一般FR-4产值有一部分被“分流”至高耐热性基板材料和高频电路用基板材料方面,即这两类高性能型的基板材料的市场需求在近几年有较大的增长。这也说明一般型的PCB基板材料正向着适应于多样性能要求的PCB的方向发展。
二、高速信息处理用PCB基板材料
2.1 高速信息处理用PCB的新动向
信息网络技术正在日新月异的进步,通过计算机网络获取信息的量,正在向着愈来愈大容量化方向发展,这就需要所用的电子产品在处理信息的速度实现更加的高速化。在这类产品领域,对应CPU的高性能化,为了实现PCB内的信号传送的高速度,PCB基板材料必须具有低Dk的特性。另外,PCB设计在不断追求配线的高密度化、大规模化。为达到此目的,电路层向着高多层化发展(有的电子产品用多层板的层数已超过40层)。大规模化的配线,使得单一导线的距离越来越增长。为了防止长距离布线所引起的信号衰减,以及基板发热的现象加剧,所用的PCB基板材料需要实现低介质损失角正切(Df)化。
对应于PCB高多层化的发展,基板材料的高水平的加工性和可靠性也更加成为必要的性能要求。