高密度印制電路板

近十幾年來，我國印制電路板(Printed Circuit Board，簡稱PCB)制造行業(yè)發(fā)展迅速，總產(chǎn)值、總產(chǎn)量雙雙位居世界第一。由于電子產(chǎn)品日新月異，價格戰(zhàn)改變了供應鏈的結構，中國兼具產(chǎn)業(yè)分布、成本和市場優(yōu)勢，已經(jīng)成為全球最重要的印制電路板生產(chǎn)基地。

印制電路板從單層發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板，并不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展。不斷縮小體積、減少成本、提高性能，使得印制電路板在未來電子產(chǎn)品的發(fā)展過程中，仍然保持強大的生命力。

未來印制電路板生產(chǎn)制造技術發(fā)展趨勢是在性能上向高密度、高精度、細孔徑、細導線、小間距、高可靠、多層化、高速傳輸、輕量、薄型方向發(fā)展。

據(jù)前瞻網(wǎng)《中國印制電路板制造行業(yè)市場前瞻與投資機會分析報告前瞻》調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2010 年中國規(guī)模以上印制電路板生產(chǎn)企業(yè)共計908 家，資產(chǎn)總計2161.76 億元;實現(xiàn)銷售收入2257.96 億元，同比增長29.16%;獲得利潤總額94.03 億元，同比增長50.08%。

以印制電路板為安裝基板，在其上安裝電子和機電元件、器件或其他印制電路板部件，并借板上的印制線路(也可做成電阻、電容、電感等無源電子元件)實現(xiàn)電氣互連的部件。在小型電子設備中，如電子手表、單板微處理機和小型半導體收音機等，所有元件、器件都裝在一塊印制線路板上。而大型設備(如大型計算機)則由幾十塊到幾千塊印制電路板構成的插件和相應的印制線路底板構成。各種印制電路板部件見圖1。每塊印制電路板部件通常都是一個功能單元。

早期的電子設備、電子和機電元件、器件裝在金屬薄板制成的底盤上，用導線實現(xiàn)電氣互連。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著印制線路技術的發(fā)展，電子設備特別是電子計算機，逐漸形成了以印制電路板部件為基礎的結構體系。其優(yōu)點是電性能好，可靠性高，體積小，成本低，并可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

印制電路板部件屬于第二、第三級組裝(見電子組裝級),其組裝方式有兩種。①平面組裝或二維組裝:元件、器件安裝在一個平面上(圖1)，用印制電路板進行互連。為了提高組裝密度，在印制電路板正、反兩面均可安裝元件、器件，或在印制電路板中間夾一層金屬板，以提高冷卻能力等。②模塊式組裝或三維組裝:為了提高組裝密度，一般用相互平行的兩塊印制電路板部件組成一個空間，在空間內(nèi)安裝元件、器件，或在印制板的正、反兩面安裝元件、器件，板間用線纜或連接器互連;也可像架橋一樣,元件、器件的腿分別架在兩塊印制電路板上,稱夾心式模塊(圖2)。印制電路板部件結構設計必須考慮電路區(qū)劃與標準化、組裝型式、元件和器件的合理布局、組裝結構、冷卻方式、機械動態(tài)特性等問題。 電路區(qū)劃與標準化 在系統(tǒng)框圖上進行合理劃分，并規(guī)定在一塊印制線路板上安裝電路和元件、器件的數(shù)量。這就是電路區(qū)劃。簡單的電子設備不存在這一問題，有一塊或幾塊印制線路板就可以解決。但是，在復雜的電子設備中，如在大型計算機，僅中央處理器的器件就達十萬塊以上。第四代大型計算機，雖然已采用大規(guī)模集成電路，但器件數(shù)一般也有幾千塊。因此，選擇最優(yōu)區(qū)劃方案是一項復雜的設計工作。設計首先要滿足對電氣性能的要求，包括功能化與可測試性、走線長度和復雜性、電磁兼容性、故障定位性能和可維修性。其次是外連引線數(shù)及其優(yōu)化。集成電路已發(fā)展到大規(guī)模和超大規(guī)模的集成度,印制線路外連引線數(shù)量急劇增加,嚴重限制著組裝密度的提高和大規(guī)模集成電路潛力的充分發(fā)揮。因此，在計算機領域應著重研究門針比(即部件中線路數(shù)或門數(shù)與外連引線之比)的規(guī)律，以及如何提高門針比的問題。此外，還要考慮有關可靠性、標準化、品種數(shù)，以及組裝效率等問題。

組裝型式 根據(jù)功能、元件和器件的數(shù)量、組裝密度、環(huán)境要求、冷卻、外連引出線數(shù)目以及工藝和材料的要求選擇組裝型式。

元件和器件的合理布局 必須符合電氣性能、工藝、散熱和機械要求。

組裝結構 根據(jù)需要，在印制線路部件上增加不同的附加結構，如骨架、加強筋、各種結構件、面板、手把、插拔附件、屏蔽及連接器等。

冷卻方式 常用的冷卻方法有:自然冷卻、強迎通風冷卻、液體冷卻、蒸發(fā)冷卻及半導體致冷等(見電子設備熱控制)。

機械動態(tài)特性 要適應運動狀態(tài)下工作和運輸?shù)囊蟆?/p>

除上述要求外，在設計中還必須考慮人-機聯(lián)系和可靠性問題。

印制電路板部件組裝，從元件、器件準備到部件檢驗，均已實現(xiàn)機械化和自動化。印制電路板部件組裝的設備有元件、器件老化和自動檢測分類，元件、器件引線整形,清洗,浸錫等設備,元件、器件自動插裝機(圖3)，自動和半自動繞接機以及各種自動錫焊設備等。電子元件、器件一般都是插入式安裝。為提高組裝密度，直接用芯片或芯片載體組裝。