龔永林

（本刊主編）

0 引言

以印制電路板（printed circuit board，PCB）為主體的電子電路產(chǎn)業(yè)已是電子工業(yè)的基礎(chǔ)之一。2023 年，雖然經(jīng)濟(jì)大環(huán)境低迷，電子電路產(chǎn)業(yè)產(chǎn)量出現(xiàn)下降的情況，但其技術(shù)仍在繼續(xù)發(fā)展。本文整理了2023年電子電路技術(shù)亮點(diǎn)，以供參考。

1 設(shè)計(jì)技術(shù)

1.1 PCB設(shè)計(jì)引入AI

現(xiàn)代電子系統(tǒng)遍布各個(gè)領(lǐng)域，電子設(shè)備功能不斷增多、結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，這對(duì)PCB 設(shè)計(jì)提出了許多挑戰(zhàn)，如高速數(shù)字和射頻電路設(shè)計(jì)。PCB 設(shè)計(jì)涉及信號(hào)完整性（signal integrity，SI）、電源完整性（power integrity，PI）和電磁兼容性（electro magnetic compatibility，EMC）的挑戰(zhàn)。高速PCB 的PI 和EMC 的好壞會(huì)影響到SI，它們之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系非設(shè)計(jì)師單人所能解析，迫切需要人工智能（artificial intelligence，AI）技術(shù)的應(yīng)用。

AI 設(shè)計(jì)可模仿人類的專業(yè)知識(shí)，像人類一樣甚至超越人類，可完美地掌握深?yuàn)W的規(guī)則和指南進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)完美的零件選擇和布線。新一代PCB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用人工智能的自動(dòng)化布局，確保設(shè)計(jì)的電氣正確性和可制造性；同時(shí)可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，大幅縮短PCB設(shè)計(jì)周轉(zhuǎn)時(shí)間。

從各種基材的電性能和機(jī)械性能到PCB 的結(jié)構(gòu)組成，PCB 設(shè)計(jì)應(yīng)有以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的技術(shù)路線圖，提供當(dāng)今電路板重要特性的主流值。例如，路線圖中需要標(biāo)出不同銅箔的最小線寬線距、導(dǎo)線載流能力、不同板厚的最小孔徑、厚徑比和連接盤尺寸等。另外，與PCB 技術(shù)密切相關(guān)的元器件類型和規(guī)格尺寸數(shù)據(jù)，如球柵陣列（ball grid array，BGA）器件的節(jié)距等，都是AI需要吸收和學(xué)習(xí)的信息。當(dāng)前已有針對(duì)PCB 設(shè)計(jì)的AI軟件包發(fā)布，AI 已經(jīng)就位，只是仍需學(xué)習(xí)提高，需要匯集更多好的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來訓(xùn)練和充實(shí)。

AI 的最大問題是數(shù)據(jù)的可用性和完整性，需要?jiǎng)?chuàng)建被認(rèn)可的、系統(tǒng)的PCB 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。到目前為止，AI 未能創(chuàng)建一個(gè)完美的PCB 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，未能在數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)后自動(dòng)完成PCB 設(shè)計(jì)和創(chuàng)建PCB 生產(chǎn)工具。詢問ChatGPT［1］，它回復(fù)了3個(gè)最常見的原因：①PCB數(shù)據(jù)可能不完善；② PCB 數(shù)據(jù)可能不符合制造設(shè)備或工藝的條件；③PCB 數(shù)據(jù)的文件格式可能與制造商的設(shè)備軟件不兼容。要?jiǎng)?chuàng)建完美PCB 數(shù)據(jù)包的3 種解決方案分別為：使用設(shè)計(jì)規(guī)則和指南、使用設(shè)計(jì)驗(yàn)證軟件、提供清晰的文件。但制造商未向客戶提供這些規(guī)則和指南，未分享專有信息。此外還要考慮PCB 的復(fù)雜性和生產(chǎn)能力變數(shù)。因此，AI 只是幫助優(yōu)化PCB 設(shè)計(jì)，而非取代所有設(shè)計(jì)師，PCB 設(shè)計(jì)師的工作還將一直存在。

1.2 熱管理需求更為突出

PCB 上的元器件工作時(shí)會(huì)有熱量產(chǎn)生，電子元器件發(fā)生故障主要與過熱有關(guān)。為了延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命并保持系統(tǒng)的性能，必須控制熱量，同時(shí)設(shè)計(jì)師應(yīng)考慮相關(guān)技術(shù)。

PCB 散熱的方法，通常是選擇耐熱性好的基板、增加系統(tǒng)空間和安裝散熱器。在高頻電路材料上，較厚的基板會(huì)增加熱流路徑，但不利于散熱；微波頻率下通常需要較厚的層壓板，可以減少插入損耗。設(shè)計(jì)者應(yīng)選擇低損耗介質(zhì)、低粗糙度銅箔、低吸濕率和高導(dǎo)熱性基板，從而在熱管理和系統(tǒng)性能之間進(jìn)行權(quán)衡。

現(xiàn)代電力電子產(chǎn)品由于元器件密度增加和部件小型化導(dǎo)致更高的熱管理需求，促使設(shè)計(jì)師越來越依賴絕緣金屬基板（insulated metal substrate，IMS）等技術(shù)，應(yīng)用IMS 需要找到熱性能、成本、尺寸、重量和可靠性等參數(shù)的正確平衡。特別要注意，IMS 的熱傳遞效率取決于金屬板與電路層2 個(gè)界面間熱界面材料（thermal interface material，TIM）的熱導(dǎo)率，以及TIM厚度、面積和熱阻（thermal resistance，TR）、熱阻抗（thermal impedance，TI）。研究表明，無論TIM 類型如何，較薄的接合層和緊密接合界面都能提供較低的熱阻抗和較高的有效熱導(dǎo)率，以提高導(dǎo)熱性能［2］。

大多數(shù)PCB 電介質(zhì)材料的熱導(dǎo)率約為0.3 W/（m·K），經(jīng)過提高后可達(dá)0.5 W/（m·K）。許多陶瓷填充的高頻層壓板熱導(dǎo)率值較高，如有層壓板的熱導(dǎo)率值為1.24 W/（m·K）的。目前，專為超亮照明、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和整流器等應(yīng)用而設(shè)計(jì)的金屬基板層壓板具有10 W/（m·K）的熱導(dǎo)率，還具有高擊穿強(qiáng)度、優(yōu)異的機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性和優(yōu)異的介電性能。銅的熱導(dǎo)率約為400 W/（m·K），因此，PCB 設(shè)計(jì)釆取厚銅、埋嵌銅塊、導(dǎo)電膏填充過孔和使用金屬基板等方法增強(qiáng)散熱能力。為了追求更高的性能，有使用AL/SiC、石墨烯、鈹銅，甚至碳納米管等材料的方案。

PCB 的熱管理除了從電路設(shè)計(jì)和基材選擇考慮外，還有稱之為熱冷卻（Thermal cool）散熱型阻焊涂料，可以將熱量從電路板上帶走，相當(dāng)于一種重量更輕的散熱器替代品。該阻焊涂層已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高達(dá)10.2 W/（m·K）的熱導(dǎo)率，相比市場(chǎng)上標(biāo)準(zhǔn)涂層的散熱能力高出50 倍。該涂料針對(duì)不同的應(yīng)用推出了不同型號(hào)，可用于通孔填充，也可以在特定區(qū)域涂覆散熱層。

1.3 設(shè)計(jì)與制造緊密協(xié)作

電子設(shè)備功能的復(fù)雜性，帶來了PCB 設(shè)計(jì)、制造和組裝的復(fù)雜性。完成PCB 設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，如果PCB設(shè)計(jì)沒有任何制造商參與，設(shè)計(jì)生成的PCB 文件交付給制造商后很難順利生產(chǎn)。選擇一個(gè)可以在設(shè)計(jì)過程中協(xié)助解決可制造性難題的合作伙伴，并在設(shè)計(jì)過程中與之保持溝通，才能順利完成PCB設(shè)計(jì)制造及組裝。

很多設(shè)計(jì)師希望其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固可靠，因此往往會(huì)造成過度設(shè)計(jì)，如用于射頻、微波的PCB 選用了昂貴的、性能最好的基材。而與制造商合作，可使用不同的材料混合壓合，既達(dá)到了性能要求，又可降低成本。設(shè)計(jì)與制造商合作，通過PCB 層數(shù)與厚度要求、微孔堆疊、導(dǎo)線載流能力與阻抗要求、材料的散熱要求等數(shù)據(jù)交換，最大限度地減少了錯(cuò)誤，使PCB設(shè)計(jì)取得成功。

PCB 設(shè)計(jì)者面臨的最大挑戰(zhàn)之一是要了解PCB 制造過程中影響成本的因素，通常的影響因素有PCB 厚度、層數(shù)、板面利用率、線路L/S、基材類型、孔結(jié)構(gòu)、孔厚徑比、孔數(shù)、銅厚度、阻焊劑/字符類型、最終涂飾層等。通過與制造商合作開展可制造性設(shè)計(jì)（design for manufacturing，DFM）的實(shí)踐，可以提高可制造性并降低成本。

為了促進(jìn)設(shè)計(jì)與制造之間的合作，一些專業(yè)企業(yè)建立起了從PCB設(shè)計(jì)到制造的在線協(xié)作平臺(tái)，提供在線DFM 服務(wù)，平臺(tái)也保持與PCB制造商及原始設(shè)備制造商（original equipment manufacturer，OEM）的連接。有PCB 制造公司推出網(wǎng)站平臺(tái)，客戶可在同一平臺(tái)詢價(jià)并得到報(bào)價(jià)，完成采購訂單及后續(xù)生產(chǎn)跟蹤。網(wǎng)站還提供在線工具，如PCB設(shè)計(jì)規(guī)范、基材規(guī)格書、線路阻抗計(jì)算器等，以及用于確保無縫生產(chǎn)和組裝的DFM 工具。這些都為PCB設(shè)計(jì)與制造提供了技術(shù)保障。

2 UHDI板和載板

2.1 HDI板和載板備受重視

美國的PCB 產(chǎn)業(yè)已經(jīng)開始萎縮，技術(shù)也相對(duì)落后，目前幾乎沒有能力生產(chǎn)無鉛球柵陣列封裝（flip chip ball grid array，F(xiàn)CBGA）或倒裝芯片尺寸封裝（flip chip chip scale package，F(xiàn)CCSP）這些先進(jìn)的IC 載板能力。美國的從業(yè)人員也已覺察到半導(dǎo)體芯片在沒有IC 載板和PCB 的情況下將無法工作，在電子生態(tài)鏈中先進(jìn)的芯片需要先進(jìn)的載板和PCB。

為加強(qiáng)供應(yīng)鏈安全，2022年，美國國會(huì)通過了《美國芯片法案》（The CHIPS for America Act），加強(qiáng)美國本土的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2023年，美國眾議院提出了《保護(hù)電路板和載板法案》（The Protecting Circuit Boards and Substrates Act）議案，要求政府立法支持國內(nèi)PCB 生產(chǎn)。議案要求為制造或研究PCB的設(shè)施制定財(cái)政援助計(jì)劃，授權(quán)撥款30億美元執(zhí)行該計(jì)劃，并為購買或收購美國制造的PCB提供25%的稅收抵免［3］。IPC認(rèn)為，IC載板項(xiàng)目有資格獲得《美國芯片法案》法案的資助，可建設(shè)一個(gè)含有IC載板制造試驗(yàn)線的研發(fā)中心。

歐盟也發(fā)布了《歐洲芯片法案》（The European Chips Act），設(shè)定的目標(biāo)是到2030 年在該地區(qū)制造占全球產(chǎn)量20%的芯片。歐盟一個(gè)工作組編寫了《PCB 和EMS 優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)、機(jī)遇和威脅分析》報(bào)告［4］，指出PCB 正變得越來越復(fù)雜和重要，作為芯片法案實(shí)施的一部分，必須支持歐洲的PCB 和EMS 行業(yè)，與芯片同步提高PCB、EMS的技術(shù)和產(chǎn)量。

在發(fā)展半導(dǎo)體芯片的同時(shí)，電子行業(yè)應(yīng)發(fā)展先進(jìn)封裝載板、PCB，包括材料、設(shè)備、組件等，其相關(guān)性、重要性已達(dá)成了普遍共識(shí)。包括我國在內(nèi)，世界上一些大型PCB 制造商正在發(fā)展高密度互連（high density interconnector，HDI）板、超高密度互連（ultra high density interconnector，UHDI）板和IC 封裝載板生產(chǎn)，以適應(yīng)新興市場(chǎng)需求。

2.2 UHDI和載板的技術(shù)發(fā)展

移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療領(lǐng)域、可穿戴設(shè)備，這些都是HDI 的驅(qū)動(dòng)因素；IC 封裝更高的密度和更多I/O，推動(dòng)了UHDI PCB技術(shù)。

目前，UHDI 板的定義為線寬和間距小于50 μm、微導(dǎo)通孔直徑75 μm 及以下的HDI 板。UHDI 板的主流工藝是改進(jìn)型半加成法（modified semi-additive process，mSAP），為了達(dá)到更精細(xì)的線路，開始推崇A-SAP?技術(shù)，這是一種采用液態(tài)金屬涂層為催化劑形成銅導(dǎo)體的半加成工藝。A-SAP 的工藝流程為，未覆箔基板涂覆液態(tài)金屬油墨、化學(xué)鍍銅、光致成像（感光膠、曝光、顯影）、電鍍銅、去膜與快速蝕刻［5］?，F(xiàn)在，其已具有L/S細(xì)至20 μm 的能力，近期將擴(kuò)展到10 μm。該工藝的關(guān)鍵是一種液態(tài)金屬油墨（liquid metal ink，LMI），它可以沉積一層非常薄且致密的催化劑層，其與化學(xué)鍍銅層也具有良好附著力，即使在聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）上也能獲得高剝離強(qiáng)度。用作銅圖案電鍍基底的化學(xué)鍍銅層厚度能夠低至0.1 μm，后續(xù)進(jìn)行快速蝕刻可以獲得非常精細(xì)的側(cè)壁垂直的導(dǎo)體，這為UHDI 和封裝載板生產(chǎn)提供了一條有效途徑。

IC 封裝載板與PCB 的結(jié)構(gòu)形式和生產(chǎn)工藝是基本相同的。從材料的角度來看，高頻應(yīng)用都需選擇低Dk、低Df以及耐熱和低熱膨脹系數(shù)（coefficient of thermal expansion，CTE）等的材料。材料越來越薄，材料的樹脂、玻纖布編織、填充物和表面銅箔等都是改進(jìn)對(duì)象，以滿足更高密度、更精細(xì)特征的需求。從制造的角度來看，關(guān)注微導(dǎo)通孔形成，包括激光鉆孔和孔去鉆污/金屬化、鍍銅均勻性和結(jié)合力；光成像技術(shù)中激光直接成像（laser direct imaging，LDI）是HDI板制造的必要條件，以mSAP 的閃蝕提高蝕刻因子；生產(chǎn)線需要高度自動(dòng)化，同時(shí)必須提高環(huán)境清潔度，嚴(yán)格控制溫度和濕度，如控制在±2 ℃和±5%相對(duì)濕度。

封裝技術(shù)在不斷進(jìn)步，IDTechEx 發(fā)布了《2023—2033年先進(jìn)半導(dǎo)體封裝》的研究報(bào)告，認(rèn)為只有那些凸點(diǎn)節(jié)距小于100 μm 的封裝才是先進(jìn)的半導(dǎo)體封裝。現(xiàn)有一種半導(dǎo)體封裝創(chuàng)新是使用小芯片（Chiplet，芯 粒）的異構(gòu)集成（heterogeneous integration，HI）封裝解決方案。HI 使具有特定功能的小芯片非常接近地互連，實(shí)現(xiàn)了封裝面積的減少和組件之間更短的電連接，可共享一個(gè)硅或玻璃內(nèi)插板（Interposer）平臺(tái)，提高了處理速度，并縮小了整個(gè)電路板面積。當(dāng)今的封裝載板絕大多數(shù)是有機(jī)基板，而從基板尺寸穩(wěn)定性、平面度、熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性等方面考慮，重點(diǎn)是材料的CTE 匹配性；載板線路精細(xì)化，從10 μm 線路、60 μm 導(dǎo)通孔和95 μm 連接盤，發(fā)展到5 μm 線路、50 μm 導(dǎo)通孔和80 μm 連接盤，使L/S更進(jìn)一步縮小到2 μm。

3 檢測(cè)與可靠性

3.1 AI自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)

當(dāng)今PCB 已朝小型化、高密度化方向發(fā)展，為保證品質(zhì)，檢查流程必不可少。自動(dòng)化光學(xué)檢測(cè)（automated optical inspection，AOI）、自動(dòng)X射線檢查（automated X-ray inspection，AXI）是采用圖像處理的PCB檢查技術(shù)，可實(shí)行全數(shù)檢查。但使用2D 的AOI 和AXI 只區(qū)分“通過/失敗”，無法滿足高性能PCB要求。由于機(jī)械裝置位置精度、攝像像素感知度會(huì)影響圖像數(shù)據(jù)，發(fā)生錯(cuò)判和漏判是不可避免的。

為確保電子組件的質(zhì)量可靠性，自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)采用了機(jī)器視覺、人工智能和機(jī)器人等先進(jìn)技術(shù)，配置了高分辨率光學(xué)和照明系統(tǒng)，引入由AI 增強(qiáng)有高速3D 測(cè)量能力的3D AOI 解決方案?；贏I 的3D AOI 能自動(dòng)完成缺陷檢測(cè)和分類，包括自動(dòng)參數(shù)優(yōu)化、字符識(shí)別、異物檢測(cè)、位置檢測(cè)等功能，并且收集所有檢查和測(cè)量數(shù)據(jù)匯集于智能生產(chǎn)線，改進(jìn)優(yōu)化PCB 工藝，成為高度直觀、動(dòng)態(tài)的決策系統(tǒng)。

以機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)為特征的AI 技術(shù)，創(chuàng)建自動(dòng)化視覺質(zhì)量檢查（visual quality inspecion，VQI）系統(tǒng)，無須編程就可以檢查復(fù)雜的PCB 至SMT 各階段，可以安裝在生產(chǎn)線上多個(gè)檢查點(diǎn)實(shí)施VQI，以更快速、準(zhǔn)確地識(shí)別缺陷，提高整體檢查性能，并獲得貫穿整個(gè)PCB 生產(chǎn)周期的全面數(shù)字記錄。制造商可以將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與MES 數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，從而識(shí)別生產(chǎn)問題，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高制造效率。

為加強(qiáng)過程控制，把微孔AOI 系統(tǒng)用于在高階HDI 板或IC 載板制造中檢查激光通孔。該AOI系統(tǒng)可以檢查直徑小于30 μm 的孔，檢測(cè)出孔尺寸不足或過大、孔位置超差，以及孔內(nèi)碎屑、堵塞或缺失的孔。該系統(tǒng)的照明由內(nèi)置于掃描臺(tái)內(nèi)的透射光源提供，確保最準(zhǔn)確和完整地獲取孔的外部和內(nèi)部形狀；系統(tǒng)還具有強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)軟件包，可進(jìn)一步擴(kuò)展AOI 功能，用于激光鉆孔參數(shù)校準(zhǔn)和實(shí)時(shí)過程控制。

3.2 可靠性的重點(diǎn)

產(chǎn)品可靠性關(guān)乎使用壽命，采用加速可靠性試驗(yàn)可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品的壽命。PCB 可靠性測(cè)試包括熱、機(jī)械、溫濕和偏壓試驗(yàn)等，重點(diǎn)鑒定線路的阻值變化、基板的絕緣電阻和抗電遷移性、鍍層和介質(zhì)層結(jié)合力等。

常規(guī)PCB 的可靠性重點(diǎn)在鍍通孔（plating through hole，PTH），HDI 板可靠性重點(diǎn)在于堆疊導(dǎo)通孔。HDI 板的堆疊盲孔的電鍍銅層與目標(biāo)連接盤銅層間結(jié)合的銅鍵非常弱，隨著PCB 與元器件的工作溫度升高，層壓板的樹脂膨脹產(chǎn)生應(yīng)力會(huì)將盲孔底部的銅與其接觸的連接盤銅層拉離，從而形成開路。這種有缺陷的組件冷卻時(shí)，樹脂會(huì)收縮，電路又恢復(fù)正常。目前避免堆疊盲孔可靠性問題的方案是使用交錯(cuò)孔位，但會(huì)影響布線的面積。在PCB 制造質(zhì)量控制中，幾乎只針對(duì)銅層厚度，而忽視了銅晶粒結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，銅晶粒結(jié)構(gòu)會(huì)影響粗糙度和信號(hào)損耗，很大程度上影響導(dǎo)通孔的可靠性［6］。通過一臺(tái)具有激光輪廓選項(xiàng)的3D 顯微鏡觀察盲孔銅晶粒結(jié)構(gòu)，當(dāng)銅導(dǎo)體晶粒致密韌性高時(shí)，微孔可靠性也高。

熱沖擊試驗(yàn)是一項(xiàng)重要的可靠性測(cè)試，測(cè)量PCB 在熱環(huán)境下銅層與有機(jī)介質(zhì)層分離所需的循環(huán)次數(shù)。導(dǎo)致銅和絕緣介質(zhì)之間發(fā)生裂紋或分層的原因，是由于在溫度變化時(shí)材料的CTE 不同而產(chǎn)生了應(yīng)力。材料的CTE 取決于構(gòu)成該材料的原子之間的結(jié)合強(qiáng)度，金屬、陶瓷和聚合物的原子鍵合程度不同就有不同的CTE。因此，新材料開發(fā)就在于調(diào)整材料配方，例如開發(fā)一種純樹脂、無玻璃纖維的黏合層，這樣CTE 能夠與銅匹配，從而減輕PCB中的應(yīng)力。

在汽車領(lǐng)域，對(duì)PCB 的安全可靠要求更顯重要，一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是動(dòng)力總成工作電壓。PCB 基材需要一個(gè)合適的相比漏電起痕指數(shù)（comparative tracking index，CTI），以防止在電路板表面產(chǎn)生電弧發(fā)生故障。以電動(dòng)汽車電源和充電領(lǐng)域?yàn)槔?，PCB 需要厚銅（高達(dá)0.42 mm）、高熱可靠性、高抗CAF 性能，以及CTI 至少600 V。普通基材的CTI低于100 V，所謂的三級(jí)材料只達(dá)到250 V，目前最好的材料可以達(dá)到約600 V，現(xiàn)在又有一些平臺(tái)向800 V電壓發(fā)展，PCB的CTI還需要進(jìn)一步提高。

4 可持續(xù)性發(fā)展

4.1 推行的綠色生產(chǎn)技術(shù)

產(chǎn)業(yè)“可持續(xù)性”的重要一點(diǎn)是做到綠色生產(chǎn)，電子電路技術(shù)也一直在向這方面發(fā)展，有些技術(shù)經(jīng)過多年改進(jìn)得到了推廣。

在PCB 制造中，孔金屬化有化學(xué)鍍銅和直接金屬化兩種工藝。直接金屬化工藝與化學(xué)鍍銅工藝按照流程進(jìn)行比較，前者可以節(jié)省能源約58%，減少用水70%，減少化學(xué)品消耗86%［7］。直接金屬化工藝上市已有許多年，提供了大量有效數(shù)據(jù)，顯示其綠色生產(chǎn)的特性。

PCB 阻焊圖形形成，采用的噴墨打印工藝已成熟。為了提高效率，打印設(shè)備改進(jìn)為由多頭噴墨，甚至阻焊劑與標(biāo)記油墨相繼打印，噴墨打印的產(chǎn)量與傳統(tǒng)印涂工藝相當(dāng)，對(duì)于小批量生產(chǎn)能做到更快；噴墨打印厚薄可控、覆蓋完整，阻焊堤清晰，品質(zhì)更佳，尤其是厚銅板做到基材與銅面阻焊厚薄一致；在成本方面，噴墨打印設(shè)備代替了傳統(tǒng)的印涂、曝光、顯影等一系列設(shè)備，減少了設(shè)備、場(chǎng)地、工序以及人工，降低了生產(chǎn)成本；噴墨打印節(jié)約油墨，可大量減少原材料的消耗和廢棄物的產(chǎn)生，有利于綠色生產(chǎn)。當(dāng)前，有些新建的PCB 工廠已完全采用數(shù)字化噴墨打印工藝進(jìn)行阻焊層制作、打印標(biāo)記符號(hào)、打印二維碼。

有關(guān)廢水處理的方式，提倡采用物理方法，不使用化學(xué)品。水處理循環(huán)系統(tǒng)分為濃縮液與沖洗水兩路。濃縮液進(jìn)入蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)，或者沉淀壓濾，金屬被回收利用；沖洗水是通過臭氧及紫外線殺菌，然后通過活性炭柱、離子交換柱，最后通過反滲透可以產(chǎn)生去離子水（deionized water，DI）。這種高效過濾回用水和蒸發(fā)回收金屬的物理處理方法，可將污泥量減半，實(shí)現(xiàn)了更高的回收率，減少了運(yùn)營成本，生產(chǎn)車間的水完全回收循環(huán)利用，做到零排放。此外，還有廢水治理改進(jìn)、貴金屬回收、光致干膜副材再利用等許多有利的綠色生產(chǎn)技術(shù)。

4.2 促進(jìn)綠色的法規(guī)

保護(hù)生態(tài)環(huán)境是全社會(huì)的責(zé)任，如歐盟頒布的WEEE 指令（關(guān)于報(bào)廢電子電氣設(shè)備指令）和ROHS 指令（關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令）都已正常執(zhí)行?，F(xiàn)在面對(duì)歐盟推行的化學(xué)品限制政策——REACH（化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、授權(quán)和限制）法規(guī)，其中有多項(xiàng)緊逼電子電路技術(shù)進(jìn)行升級(jí)。REACH 認(rèn)為全氟和多氟烷基物質(zhì)（per-and polyfluoroalkyl substances，PFAS）對(duì)人類健康和環(huán)境有害，于是出臺(tái)了電子產(chǎn)品制造限制PFAS的規(guī)定。

用于PCB 的液態(tài)光致成像阻焊劑，聚合物中含有一種或多種稱為光引發(fā)劑的物質(zhì)，如907：2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-嗎啉丙烷-1-酮；365：2-芐基-2-二甲氨基-4'-嗎啉丁基酮；另有熱固化劑TGIC［1,3,5-三（環(huán)氧乙烷基甲基）-1,3,5-三嗪-2,4,6（1H，3H，5H）-三酮］和三聚氰胺（1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺），及光引發(fā)劑二苯基（2,4,6-三甲基苯甲?；┭趸ⅲ═PO），被列入了PFAS限制使用的候選名單［8］。PCB制造商應(yīng)該確認(rèn)其使用的阻焊劑是否包含這些物質(zhì)，聯(lián)系阻焊劑供應(yīng)商并要求其確認(rèn)，詢問客戶在向其提供的PCB中是否存在這些物質(zhì)。一些阻焊劑制造商已在開發(fā)不含“907”或“369”成分的同等性能的液體光致成像阻焊劑配方。在行業(yè)內(nèi)有出口歐洲的PCB 被客戶責(zé)問阻焊劑成分，已發(fā)生退貨的事故。

PTFE 基材具有很好的高頻性能，因此被視為5G 向6G 過渡的重要材料。PTFE 含有氟元素，是鹵素之一，在多年前提倡無鹵基板時(shí)就已受到質(zhì)疑?，F(xiàn)在PTFE 作為PFAS 合成化學(xué)品的一員，面臨著立法限制的挑戰(zhàn)［9］。現(xiàn)在全球范圍內(nèi)許多國家也開始考慮PFAS的影響，并著手應(yīng)對(duì)這些化學(xué)品相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，一些大公司都在尋找相應(yīng)替代品。一旦發(fā)達(dá)國家找到了不含PFAS物質(zhì)的替代品，就會(huì)發(fā)出絕對(duì)限制禁令，形成技術(shù)壁壘，因此國內(nèi)行業(yè)必須未雨綢繆。

4.3 可持續(xù)性的革命性轉(zhuǎn)變

PCB 在減成法以及半加成法基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)或創(chuàng)新達(dá)到綠色生產(chǎn)，這只是有限的改良。要實(shí)現(xiàn)根本的改變，實(shí)現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展，必須從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、使用材料和制造方法三方面進(jìn)行革命性大轉(zhuǎn)變。

全球每年產(chǎn)生數(shù)千萬噸電子垃圾，一部分是制造過程產(chǎn)生的廢棄原材料和廢品，更多部分是使用后報(bào)廢的電子設(shè)備。因此，延長(zhǎng)產(chǎn)品的有效使用壽命，是減少產(chǎn)品與生產(chǎn)過程碳排放的最佳方法之一。例如，如能將手機(jī)使用壽命從3～4 年延長(zhǎng)到7～8 年，那么手機(jī)垃圾就減少一半。相應(yīng)的PCB產(chǎn)銷量減少，其產(chǎn)生的污染物也自然減少。但這樣做與“促消費(fèi)”觀念是相反的，從某種意義上講“促消費(fèi)”是“促浪費(fèi)”。勤儉節(jié)約、減少浪費(fèi)、延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命，是實(shí)實(shí)在在的保護(hù)生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展之路。

選擇可回收、再利用材料是可持續(xù)解決方案的重要方面。對(duì)于PCB 基板材料，不僅要追求無鹵無毒，還要當(dāng)產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)容易拆卸，使其分解回歸自然，這就要求引入生物基材料來代替化石基聚合物。如有一種基于天然纖維的可生物降解PCB 基板，由天然纖維和無鹵聚合物制成多層生物復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，能夠成為玻璃纖維和環(huán)氧樹脂的FR-4 替代品，可滿足電子行業(yè)大多數(shù)產(chǎn)品的機(jī)械和電氣要求［10］。該可生物降解基板也考慮到抵抗高濕度環(huán)境的要求，與PCB濕法制造工藝兼容，現(xiàn)在已在做電源設(shè)備PCB 試用驗(yàn)證。當(dāng)不再需要這種基板時(shí)，其會(huì)被扔進(jìn)熱水中降解，成為可做堆肥的有機(jī)物。

對(duì)于PCB 制造工藝，根本出路是將“減法”變成“加法”。加成制造（additive manufacturing，AM）創(chuàng)造了減少物耗、減少污染的可持續(xù)發(fā)展途徑。AM 的基本定義是在計(jì)算機(jī)控制下沉積、固化材料，將相應(yīng)材料逐層添加連接在一起，構(gòu)成所需的電子產(chǎn)品。現(xiàn)在已有印制電子包括柔性混合電子產(chǎn)品（flexible hybrid electronics，F(xiàn)HE）制作證明了這一點(diǎn)，已有3D 打印加成制造的多層PCB 的出現(xiàn)，并且可將芯片與其他元件直接連接到PCB中成為電子組件。

5 結(jié)語

回顧過去的一年，市場(chǎng)受阻、黯然失色，而技術(shù)發(fā)展未停腳步、亮點(diǎn)不少。越是在困難的時(shí)候，越是要加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，這是在“山窮水盡疑無路”之時(shí)，獲得“柳暗花明又一春”之機(jī)。機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備者，在新的一年，以先進(jìn)技術(shù)開拓前進(jìn)之路。