我國PCB工業(yè)面臨著‘四大’挑戰(zhàn)

1、 我國PCB工業(yè)面臨著四大挑戰(zhàn) 林金堵 本文只是概要地評述我國PCB工業(yè)在目前和今后面臨著很多挑戰(zhàn)，概括起來主要是四大挑戰(zhàn)：（一）制造極限的挑戰(zhàn)；（二）資源消耗的挑戰(zhàn)；（三）環(huán)保壓力的挑戰(zhàn)；（四）科技創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。僅作企業(yè)、行業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展參考。 自從1903年誕生PCB以來，PCB產(chǎn)業(yè)一直面臨著一系列挑戰(zhàn)，但這些挑戰(zhàn)主要是由于PCB產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大和產(chǎn)品升級發(fā)展而帶來的。而現(xiàn)在PCB行業(yè)面臨著挑戰(zhàn)要復(fù)雜得多、深刻得多和廣泛得多，甚至是產(chǎn)業(yè)革命問題，-，特別是我國主要表現(xiàn)在四大挑戰(zhàn)：（一）制造極限的挑戰(zhàn)；（二）資源消耗的挑戰(zhàn)；（三）環(huán)保壓力的挑戰(zhàn)；（四）創(chuàng)新發(fā)展的挑戰(zhàn)。這四大挑戰(zhàn)已開始不同程度地擺在

2、PCB企業(yè)的日程上來了，如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)將會成為我國PCB企業(yè)生存和發(fā)展的基本課題！1 制造極限的挑戰(zhàn) PCB制造極限的挑戰(zhàn)是指：目前采用的減成法工藝和生產(chǎn)設(shè)施的制造方法越來越不能滿足以集成電路（IC）等元（組）件發(fā)展的要求，特別是導(dǎo)線精細(xì)化、微小孔化和介質(zhì)薄型化等形成的甚高密度化基板遠(yuǎn)不能滿足IC集成度的需要！1.1減成法制造精細(xì)導(dǎo)線接近極限。（1）集成電路（IC）等元（組）件發(fā)展概況與要求。從目前來看，PCB高密度化還是跟不上集成電路集成度的發(fā)展，如表1所示。表1年集成電路線寬（µm）PCB線寬（µm）比率197033001：10020000.1810030（BUMIC

3、基板）1：5601：17020100.051025（IC基板？）1：2001：50020110.02410（？）1：2001：500 注1 導(dǎo)通孔尺寸也隨著導(dǎo)線精細(xì)化而縮小，一般為導(dǎo)線的線寬35倍。注2 2010年6月19日無錫日報報道了無錫海力士恒憶半導(dǎo)體有限公司增資實施44納米技術(shù)升級和量產(chǎn)化，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 注3 2010年10月29日五錫江南晚報報導(dǎo)了“天河一號”計算機(jī)的計算速度世界領(lǐng)先，其每秒峰值性能達(dá)到4700萬億次，而實測性能為2507萬億次，與目前最快的美國“美洲虎”超級計算機(jī)相比，“天河一號”計算機(jī)的實測性能是它的1.425倍。 注4 2011年4月9日無錫日報報道了海力

4、士半導(dǎo)體（中國）有限公司第四期，投資20億美圓，啟動38納米規(guī)?；a(chǎn)DRAM（動態(tài)隨機(jī)存儲器）和20納米產(chǎn)品試產(chǎn)。 （2）目前和今后PCB生產(chǎn)的甚高密度化走向。 導(dǎo)線的精細(xì)化。從100m75m50m30m20m15m10m ？目前國內(nèi)只能生產(chǎn)50-100m 。20m的導(dǎo)線怎么辦？ 層間對位度。精細(xì)導(dǎo)線必然帶來精細(xì)連接盤和層間對位度等一系列制造問題。層間對位度：100m50m30m20m10m5m或更小。采用銷釘定位法是不可能能的！ 房間凈化度.制造環(huán)境的凈化度將：10000級1000級100級？級！改造生產(chǎn)環(huán)境潔凈度(空氣凈化)的是個嚴(yán)峻問題！ 1.2減成法制造PCB過程太冗長而復(fù)雜 減成法

5、制造PCB歷史已超過100多年了，其制造過程隨著高密度化、多功能化和高頻（高速）化發(fā)展而帶來加工過程越來越長、技術(shù)工藝越來越復(fù)雜、精密設(shè)備與儀器等越來越多。按多層板來說，加工工序接近150-300道，原輔材料和化學(xué)品超過300種。這些問題再不能繼續(xù)擴(kuò)大下去，已經(jīng)到了非革命不可的地步1！1.3減成法制造PCB的成本高。 由于加工過程長、工藝技術(shù)復(fù)雜、精密設(shè)備與儀器多、原輔材料與化學(xué)品多和漲價，加上制造環(huán)境要求（凈化度10000級不行了，要1000級、或更高）和其它資源消耗（水、電、員工等），還有人民幣匯率等，使PCB制造成本越來越高！利潤率越來越低！2 資源消耗的挑戰(zhàn) 制造PCB產(chǎn)品所帶來的資源

6、消耗主要是指原輔材料、水、電和人力等。30年來的改革、開放政策使我國成為世界第一生產(chǎn)（產(chǎn)量和產(chǎn)值）大國，也帶了資源消耗第一大國，到2010年產(chǎn)量超過18000萬平方米。而且還在繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢。若按18000 m2（平均為四層）計算，則消耗的資源情況（粗略計算）如表2所示，說明消耗資源是巨大的，我國已經(jīng)成為世界最大的能源消耗國，也是CO2最大排放國。 表2基板材料消耗（噸）銅消耗（噸）水量消耗（m3）電能消耗（度）人力資源（萬人）50-70萬17-20萬 1.7-2.0億 170-200億 200注1銅消耗17-20萬噸（其中約有一半進(jìn)入廢溶液/廢水內(nèi)，直接利用率不到50%）。我國是缺銅國家，一

7、半靠進(jìn)口。注2我國是水資源短缺的國家，可供水量為6670億立方米，消耗水量6988億立方米。人均水資源擁有量僅為2300立方米，為世界人均的1/4，是世界13個水資源貧乏的國家之一。-，根據(jù)水利部2004年水資源公報，2004年，我國GDP萬元生產(chǎn)值用水量為399立方米，比世界萬元生產(chǎn)值平均用水量大4倍，而萬元工業(yè)增加值比發(fā)達(dá)國家的用水量多510倍。 3 環(huán)保壓力的挑戰(zhàn) PCB不是重污染的產(chǎn)業(yè)，但是有污染的產(chǎn)業(yè)。同時，PCB工業(yè)是資源消耗大戶（消耗原輔材料大戶、用水大戶、消耗能源大戶等），其中主要是水的回用（循環(huán)使用）率、COD（抗蝕、阻焊等形成的有機(jī)物）、重金屬（Cu2+等）和CO排放對環(huán)境

8、的污染和氣候變暖等問題。按照十二。五規(guī)劃，都必須執(zhí)行節(jié)能減排（包括CO2排放量）指標(biāo)，形勢十分嚴(yán)峻。（1）廢水處理回用率不斷提高。 對于PCB行業(yè)來說，首先工信部的“到2012年， PCB行業(yè)減少水資源消耗4130萬立方米”的目標(biāo)，其次要實現(xiàn)國家“十二五”規(guī)劃中“單位工業(yè)增加值用水量降低30%”的目標(biāo)，有數(shù)據(jù)顯示PCB行業(yè)“十二五期間，將節(jié)約用水3.1658億噸1”。因此在全行業(yè)內(nèi)，生產(chǎn)用水不但不能增加而且還要大幅度削減。 （2）廢水排放的標(biāo)準(zhǔn)越來越高。 隨著綠色工程和循環(huán)經(jīng)濟(jì)等的深入發(fā)展，PCB生產(chǎn)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)還會逐步提高。如現(xiàn)在PCB廢水排放標(biāo)準(zhǔn)中，Cu2+離子濃度為0.5mg/l，是自來

9、水允許Cu2+離子濃度的兩倍；COD含量為100 mg/l，還會再提高的；-等。 4 科技創(chuàng)新的挑戰(zhàn) 正是前面所述的三大挑戰(zhàn)、特別是傳統(tǒng)減成法接近制造極限的挑戰(zhàn)下，PCB制造工藝技術(shù)等已經(jīng)走到非革命不可的地步了！或者說：PCB的制造技術(shù)和工藝必須改革、創(chuàng)新才能獲得進(jìn)一步發(fā)展2！當(dāng)然，這種改革、創(chuàng)新必然遵循著PCB歷史發(fā)展規(guī)律、從量變到質(zhì)變的發(fā)展過程，具體來說，首先是把傳統(tǒng)的PCB制造工藝技術(shù)逐步進(jìn)行局部改革創(chuàng)新，然后才進(jìn)行全面創(chuàng)新發(fā)展。 從目前的大量資料和研發(fā)動向來看，今后PCB發(fā)展主要是走向印制電子、全印制電子。但是，目前和未來印制電子將以兩大分支向前發(fā)展著：（一）以薄膜為特點(diǎn)和絲網(wǎng)印刷為主

10、體的薄膜印制電子；（二）以精細(xì)度為特點(diǎn)和噴墨打印為主體的精細(xì)印制電子。從PCB發(fā)展角度看，主要是向精細(xì)印制電子方向發(fā)展，但由傳統(tǒng)PCB制造工藝技術(shù)走向精細(xì)印制電子，主要是在傳統(tǒng)PCB制造技術(shù)是進(jìn)行改革、創(chuàng)新，大體可分為三個階段向前發(fā)展，最后達(dá)到從量變到質(zhì)變的過程全印制電子目標(biāo)。（1）采用LDI和激光打孔（已進(jìn)行）等技術(shù)來解決PCB導(dǎo)線精細(xì)線、微小孔和對位度等課題。 由于傳統(tǒng)的照像底片的圖形轉(zhuǎn)移的定位系統(tǒng)、底片溫濕度系數(shù)與厚度等不能滿足于制造精細(xì)線、多層對位度等要求。而采用激光直接成像（LDI）消除了照像底片的圖像轉(zhuǎn)移，直接用激光在常規(guī)干膜上成像，不僅縮短加工過程、降低了成本，而且很大提高了圖形

11、精細(xì)度和對位度。 隨著微小孔化，激光打孔也將由紅外（CO2）激光打孔逐步走向紫外（UV）激光打孔！（2）采用噴墨打印技術(shù)來解決PCB甚精細(xì)線和對位度等課題，并減少COD的處理量和排放量3、4。 由于噴印技術(shù)只在需要抗蝕、抗鍍、阻焊和字符等部位噴印上功能油墨，便可進(jìn)行蝕刻、電鍍或直接形成阻焊和字符了。噴墨打印的基本特點(diǎn)是需要部位才噴印圖形，不需要部位不噴印，不像傳統(tǒng)的干（濕）膜或傳統(tǒng)阻焊那樣全面覆蓋，激光掃描后需要顯影后，才進(jìn)行其它加工步驟！比起LDI技術(shù)來，又前進(jìn)了一步，更多縮短了加工過程和更大減少COD的處理和排放！ （3）全部采用功能油墨與噴印技術(shù)來生產(chǎn)超精細(xì)化的PCB產(chǎn)品。這是指在絕緣的

12、基板上噴印上所需要的導(dǎo)體圖形（超精細(xì)導(dǎo)線和連接盤），然后低溫?zé)Y(jié)而形成一層導(dǎo)體圖形。接著噴印絕緣層（要留出連接盤）經(jīng)UV烘干，并在連接盤是噴印導(dǎo)電油墨經(jīng)燒結(jié)形成導(dǎo)通孔（柱），然后在上面又噴印需要的導(dǎo)體圖形、低溫?zé)Y(jié)形成第二層導(dǎo)電圖形（超精細(xì)導(dǎo)線和連接盤），接著再噴印絕緣層（要留出連接盤）經(jīng)UV烘干，并在連接盤是噴印導(dǎo)電油墨經(jīng)燒結(jié)形成導(dǎo)通孔（柱），依此類推，形成多層板。很顯然，這種制造工藝的核心技術(shù)：（一）噴印設(shè)備，特別是能夠噴印3-5皮升(pl)級的噴頭，或能夠穩(wěn)定生產(chǎn)3-20m超精細(xì)導(dǎo)線的噴頭；（二）穩(wěn)定提供納米金屬顆粒等的功能性油墨（含高絕緣性能油墨），特別是要研發(fā)出低燒結(jié)溫度（150）和低電阻率的納米金屬（最好是Cu）顆粒的導(dǎo)電油墨。全印制電子技術(shù)是PCB制造工藝技術(shù)的革命，不僅完全改變了傳統(tǒng)的PCB制造工藝技術(shù)，而且?guī)砹艘幌盗芯薮髢?yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)是：（一）極大地縮短了加工過程（至少可減少80%）；（二）極大地提高了資源利用率（實現(xiàn)真正的全加成法，-）；（三）極大地提高高密度化水平；（四）極大地達(dá)到了節(jié)能減排和綠色生產(chǎn) （基本上消除了三廢產(chǎn)生，-）；（五）極大地減少了生產(chǎn)成本（投資極大減少，-）。參考文獻(xiàn)1 中國印制電路行業(yè).中國印制電路行業(yè)進(jìn)入新轉(zhuǎn)型增長期N.