对PCB基板材料重大发明案例经纬和思路的浅析(1).pdf

Su mma r iz a t i o n Co mme n t 一 对 P C B基板材料重大发明案例经纬 和思 路的浅析(1)祝 大 同 摘要 文章对 E l 本近二十年的多项P c B 基板材料方面的重大成果案例进行了分析研究，以达到提高我国C C L 业创 新能力和技 术水平的 目的。关键词 F p$1 电路板 覆铜板P C B 基板材料 An a l y s i s o f T h o u g h t s i n Ma j o r Ac h i e v e me n t o f P C B S u b s t r a t e Ma t e r i a l s(I)Zh u Da t o n g Ab s t r a c t J a p a n e s e g r e a t a c h i e v e me n t c a s e s a b o u t P C B s u b s t r a t e ma t e r i a l s i n r e c e n t 2 0 y e a r s we r e r e v i e we d i n t h i s p a p e r t o r e a c h t h e g o a l o f i mp r o v i n g i n n o v e a t i o n a b i l i t y a n d t e c h n i q u e l e v e l o f d o me s t i c CC L i n d u s t r y K e y w o r d s p r i n t e d c i r c u i t b o a r d(P C B)c o p p e r c l a d l a m i n a t e(C C L)P C B s u b s t r a t e 1 前 言 本文的主题是剖析 曰本近二十年的 P C B基板材 料 方面 的重大成 果 案例。花 费很 大 的精 力去做 此 事，并非是要宣扬 日本的某些 C C L厂家及 日本某些 专家个人，而是为了研究它的创造过程、发展经 纬、开发 思路、思维方 法、试 验手 段、成 果意 义 等，以达 到为我 所 用之 目的。首先应该肯定的是，日本在 P C B基板材料 CCL业的前沿技术 的研究，无论是 从深度上，还是 从广度 k，目前都处 于世 界前列。它在这 样方 面 的发明成果是尖端技术的结晶，也是世界 C C L业宝 贵财 富的重要 部分。当今，我 国 CC L业 已融 入国 际化的大市场，世界各国 C C L技 术正走 向国际化。比如，日、美的一种 cCL产 品或技术 的创新 问世 及 应用，往往在 几年 内(周 期正 在越来越 短)就 会通过技术转让、与他国或地区生产厂的合作(甚 至把 研发基地部分迁 至他国)、其它 国家或 地区 同 行 的“再创造”等方 式，在 其它 国家(特 别是 生 产 大 国或 地 区)开 花 结果，当前 已屡 见不鲜。我国的C C L业正处在一个从 C C L生产大国向技 术 强 国转 变 的关 口。这 一“质”的转变，很需 要 在技术上的创新。因此，研究 日本 等掌握 CC L先 进技术的国家在 P C B基板材料方面重大发 明成 果的 案例，更 是一件 必 要、迫切 的 事情。2 积层法 多层板先驱者对 S L C的创造 I I 2 1 S L C带动 了新一代多层板(微孔板)的 问世与发展：在 日本 表面安装技术 1 9 9 1 年第 1 期中，登：P r i n t e d Ci r c u i t I n f o r ma t i o n印制电路信息2 0 0 6 N o 1 2 j 7 述 与 评 论；：维普资讯 http:/ Su mma r iz a t io n Co mme n t ：载 了日本 I B M 公司的关于“表层加层 电路板 白(S u r f a c e L a mi n a r Ci r c u i t，S L C)”内容的研究论，文 以微孔、细线、薄层 为特 点的新型多层板制 造技术成 果的首 次发表，揭开，日本乃至全世界 的 _J 积层法多层板(Bu i l d Up Mu l t i l a y e r P r i n t e d Bo a r d，伴 简称为 B U M)制造技术的新篇章，对于传统多层 袷 板制造技术是一个强大的挑战 这种以后被归类到“微孔 板”(或 称 为 H D I 板)的新 型 P C B产 品，：它的全世界年 总产值(以2 0 0 5年为 计)已达到了：4 91 6 亿美元，生产量达到了7 9 0 万平方米规模。H D I ：板 已成为一类代表着世界尖端 P C B技术 的、不可缺：少、举足 轻重 的 P CB 产品。：问世于 8 0 年代末 9 0 年代初的 S L C成果，其发：明核心是创造了一 种新型的多层板绝缘层及 南它构成 P C B的微孔制作法。口本P C B业 曾对这一发明成果：给予 高度 的评 价：“近年，日本 I B M 的 S L C _T艺：技术的成功，使它再 一 次令人瞩 目。S L C技术，是：采用液态感光性树脂材料制成绝缘层。由于各方面：工艺控制得很严密，从而成功地达到实用化。对这：一伟绩，应给 予高度 的评价。”(日 化 成的 PCB ：制造 专家 山寺隆 语)“在众 多积 层法 的 开发 报 告!中，最有价值的应属日本I B M 在 1 9 9 1 年发表的报：告。在这 成 果发表之后，P CB 的微细 图形、问：距 的制造工艺更加 被看重，从而许多企业也着手对：积层 法多层板进行研 究、开发。因此可 以这样讲：“SLC 的出现，具有 划 时代 的意 义。”(原工作 于：富士通 P C B事业部的著名专家 高木清语)“伴随着：表面 安装技术 的发展，新型的印制 电路基板不断地 被开发 来。这 里，典型 的代 表例 是积 层法 多层：板。日本 I B M 公司的 S L C是此类 P C B技术开发的先：导。在此之后，各公司才在此方面加速 了开发的竞：争”(富 士通 研 究 所 资深 专 家 桥 本 薰语)。：由于作为课题负责人的蟓 田裕先生在 S L C和倒：芯片贴装(F CA)的技术开发上有突出的贡献，在：1 9 9 6年 5月，他被美 国 I B M 集 团授予“I B M 研究；员”的技术职衔。在 整个 I BM 集 团发展史上，获：得 I B M 内最高级技术职衔者共有 1 4 3名(至 1 9 9 6 年：止)，当时仍在 I BM 集 团工作 的人 只有 5 2人，并 8 且几十年来，在亚太地区的 I B M 公司中获此殊荣者：唯有壕 田裕先牛一人。当壕 田裕专赴美国接受 I BM：公司总裁亲 自授予的这一证书后 回到 日奉时，来 自 ；日本 P C B业及 C C L业的技术人员们 自发破例的召开 ：P r i n t e d Cir c u i t I n f o r ma t io n印制 电路信息 2 0 0 6 N o 1 2 了一个欢迎洒会，共同庆贺 S L C的主创者为本国争 得 的这 份 荣耀。2 2 对前人相关技术成果的借鉴 在这项蟓 田裕等所研发的 S L C成果确立之前的 二十几年 内，世界上所出现的 P C B或与P C B相关的 研发成果，已为 S L C的问世作 了先期的探索，这 给螺 田裕等的这 项发 明打 F 了基础，创造 了条件。1 9 6 7 年，B e a d l e s R L(美)提出了“I n t e g r a t e d S i l i c o n De v i c e T e c h n o l o g y”的发明文献。在这一 文献 中，他提 出了在绝缘树脂层上逐次、交替地叠 加 成导 体层(铜 电镀 层)的 多层 板 制造工 艺。这 个被称为“P a c t e l 法”的新工艺，可以看作是 B U M 工艺 的一个 雏 型。1 9 7 9 年，世界 出现有关 P a c t e l 工艺法的搭载裸 芯片的 多层 基板 的研 究报道。1 9 8 4年，NTT公司含有薄膜 电路的 Co p p e r P o l y i mi d e 工艺法开发成功。它 的绝缘层是由感光性 树脂所 构成的。导通孔是通过 对感光树脂 的曝光、显 影加工 而获得 的。在 2 0 世 纪 8 0年代，在 半导体业 的厚膜 电路制 造技术上，创新 出以导 电膏与绝缘树脂 涂层为原材 料，通过丝网印刷交替制作、重叠积层 导电层和绝 缘 层 的丁 艺法。1 9 8 4年，F i n s t r a t e最早尝试在多层板上采用 了 盲孔结构，开发 出运用 旨孔技术 P C B。这种 P C B的 蟹板制造，是在聚 四氟 乙烯树脂基材上采用 C O 激 光机进 行微孔 加工而成 的。以上所举 是一些类似 于 BUM 的技术开发实例(特别是半导体业出现的厚膜 电路制造工艺的研发新 实例)，尽 管大多数成 果并未转化 为工业化 的大生 产，但它们对 于蟓 田裕等 的 BU M 研发 者来说，从 中受到 了十分 重要 的启 发。2 3 S L C开发 中的建立 Q M 概念的剖析 一个换代 的新产 品开发思想的确立，首先需要 解决的重要 问题是确定它的研试方 向 因为这 关系 到新产 品的生命力和真正 的经 济价值。塌 田裕等最初在确立此课题 的开发方 向时，打 破一般技术人员 的思维方法，首先潜心研究要开发 的 P C B未来应用领域的变化。这种研究方法被壕 田 裕称 为“准模组”(Qu a s i Mo d u l e，简称 QM)。他在开发前所建立 的 Q M 概念，至今看来仍十分具 有构想 深度和准确 的预测性。维普资讯 http:/ Su mma r i z a t i o n CO mmen l ：他在 8 0年代中期所建立 的 QM 概念主要 内容 不全 是采用 全通孔，而 是创造 了层 问通孔 的 结构：是：(1)令后的个人电 脑，“担当功能的半导体 (这种设计 创新，对在S L C问 世之 后出 现各类积层 ；无器 件，应 需 要 再 次安装”(即将 一、二级 的 法多层板 的导通孔 结构创造，丌=拓 了新思路)，从 幺 章 两次 电子安装，合为一次完成 的倒装裸芯片的安装 而大大减小 了原全通 孔 多层板层 问 占据的空 间，笔者注)；(2)电脑 总共 l c m 左右厚度(在 以此提 高了布线密度。导电层形成及 各类层 间通孔 当时 笔记本 电脑还未完全 市场化，就预测 出如今正 接 近 这样 的厚度 一一 笔 者注)：(3)承载 元器 件的 P C B，应像纸一样的薄(这种大胆 的想象，现 在前 沿 的 P C B 技 术 已经 十分接近一一 笔者注)：(4)半导体 及组件 是采用 多个裸 芯片贴装 在基板 上(预测 出 了当时还 未完全 开发 成功 的“倒 笛片 安装 技 术”一 笔 者 注)：(5)多 个 裸 芯 片 的 “点状”相接(约 十年 后，这 种构 想 已在 日本 出 现的 MC M、B GA、C s P、COF等技术成 果中得 以实现 笔者注)。引脚 的间距实现微 细化(目 前，它已成为世 界 P CB发展中最突 m的课题笔 者注)，以此 达 到 最高 的安 裟 密度 和 最 高的稳 定 性。南以 基本 内容构成的 QM 概念，丰富了蛛 田 裕等 课题组 人 员的创造 思维，更 加 明确 其 开发 的 方 向。他们 更 坚定 的认识 到：未 来笔 记本 电脑 向 “薄、轻、小”方 向发展，对 P C B 的布 线密 度 提 出更高 的要求。沿用 传统 的 F R一 4半 固化 片材 料及 内芯 板制造 多层 板 的技 术途 径，已是无法 实 现 的。2 4 创新成功的关键 打破传统的思维，将 已经应用 的材料的原有功 能进行“移植”，恰 到好 处的另作它 用 这是创 新的一种手法。壕 田裕等在研发 S L C技术中，借鉴 前人 的有关此方面 的探索经验，巧妙的运用 了此种 方 法。壕田裕和此课题组其它人 员存考虑到新犁 P CB 制造成本降低和实现布线密度 的大幅度提高的前提 下，大胆构想出用 无玻纤布增强 的环氧树脂(最后 选定了Gi b a G e i g Y公刮生产的、牌号为 口 一5 2”感 光性 树 脂)去 充 当 多层 板 的绝缘 层。“纯”树脂构 成的绝缘层厚度 可减薄到 4 0 m。在 层 问通孔加工方面，他们构想 用感光性树脂(来 自半 导体的树脂光致蚀扎加 工的启 发)，去 实现 多 层板 的绝缘层问的微细孔的加工，使通孔直径可减 小到 1 O O p m l 5 0 1a m(此成果问世几年后，S L C孔径 制作 的工程 能力可达 9 0 p m)电路层 的通孔连接，互连，它们是采用 了在绝缘层上镀 铜的形成方法，其镀层最薄达到了 l 0 1a m，这为微细线路 的制作创造 了有利 的条件。通 过几年 的努力，他们先后攻 克了 剥离强度、通孔可靠性和时会属离 子迁移性 _ t 大难 题，取得 研发 课 题 的成 功。在 S L C研发成果初见成效的十年后，壕 田裕曾 发表 一篇 带有此 发 明成 果“经验 总结”内容的论 文。【3】其中提及他们在开发 s L c产品之 前，曾对 它 的应 用“定位”，确定 了两 个“立 足”。其一，立足 于“在 世界 任何 地 方，都可 以生 产”(蟓 用裕 语)。此 意 是指：该产 品 技术 在原 材料、加 _ T=设 备的使用上，已具备普遍性。所用的 原材 料，在 市场上可以购到，一般多层板加丁用的设备也可 以制作 S L C 以后的试验中，壕 田裕等人始终坚持 遵循 这 一“立足”原则。例 如：在绝缘 材料选 择 卜，所确 定用 的环 氧树 脂，不但 成本低(低 十聚 酰 胺树 脂材料成本 的数倍)、叮靠性好，而 1 在 市场 中易 于获得。其，在 s Lc j：“可进 行仟何 形式 的安装”(蟓 田裕语)。这是 由于在 S LC开发 期间，日本正处于表面安装技术 向裸芯片安袈技术 的转变过程中，为 了使 S L C技术能保持旺盛的生命 力，追求其 高附加值，他们确 定应使 它融入新一代 的安 装技 术之 中。两个“立足”是壕 田裕 等人创新发 叫 S L C新 工艺技术，特别是发明的新型 P C B基板材料之所 以 成功 的 关键。遵 循两个“立足”的指 导思想，找 到 了发 明的从创新 思想建立到创新成果产生的一条“捷 径”。2 5 对我们的启发 S L C成果诞生 已有约十五年的时间，我们之所 以还要研究它的产 生过程和开发崽路，主要 原网在 于它 创造 了 一种微孔 板用基板材料 形成 的新思路、新方法。在此产生 以后，又出现 的涂布液态 热固性 树 脂，或 采 用 附 树 脂 薄膜，或 采 用涂 树 脂 铜 箔(RCC)形成微孔 板绝缘层等 的新T岂法。这些新 工艺法在很大程度上受到了 S L C创新成果研发思路 的影响和启发。在世 界 P C B 业 内，尽管现在 采用 P r i n t e d C i r c u it I n f o r ma t i o n印制 电路信息 2 0 0 6 N o 1 2 9 与 评 论；维普资讯 http:/ Su mma r iz a t io n&CO mme n t：S L C工艺法制造的微孔板产量在整个微孔板中的比例 幺 章 在逐年下降(根据 P R I S MAR K公 统计，在 2 0 0 5 年感光致孔 的 S L C等工艺制成的微 孔板生产量只 占 一 世界微孔板 总量 的 7 左右)，但壕 田裕 等在 发 明 _ J S L C上的勇于创新精神，及在这项创新中体现 出的 胖 思维方法，都给我们留下了深刻的印象和获得很大 的 启 发。3 高精度、卷状极薄型基材的开发：2 0世纪 9 0 年代中期，松下电工公司开发成功采：用上胶、压制连续生产基板材料 的工艺法。它的出 ：现，打破 了近五十年 间歇式生产 CC L的传统方式。：在现今极薄型环氧一玻纤布基覆铜板市场需求迅速扩：大 的形势下，这种生产薄板工艺方式，更表现出它：的优异性。在研究分析这一发明之前，十分有必要 回顾一下与这一发明 内容接近 的、早于松下 电工公：司此项发明2 0 年 的我国的一项发 明 之所 以要往事：重提其原因有三：它 已经被业 界遗忘而鲜 为人知；：想说明中国人在发明创造上的资质和潜能并不比国外：人低；还有就是想从 中总结出点它之所 以没有继续：发 展下 去的经验 教训。：3 1 我国环氧一玻纤布基层压薄板连续化技术；发明的“往事重提”：在 2 0世纪 6 0年代末 到 7 0年代 初后，我 国当 ：时的绝缘材料制造业 曾经 出现过一 个环氧一玻纤布：基层压薄板连续 化生产工 艺和 设备上 的重大发明。：它不仅对 当时我 国卷状绝缘层压材料生产 技术是个：创新，也对 以后 世界 出现 的连续 化覆 铜板技 术 的 ：发 明是个启 发和借 鉴。这项 发 明主要 参加者 是 原；北京绝缘材料厂工程技术人员王立本高工、高级：技 师 李金 章 等。：2 0世纪 6 0年代末，我 国大 电机 制造 中的槽绝：缘部分需要 2 3米 以上长 的薄型绝缘层压板，这种：绝缘 材料在 当 时的生 产设备 是无 法生 产 的。在这：一 需求下，他们 在无 任何 资料 的情 况 下，开始着：手构 思、设 计、试 验 连续化 生产绝 缘 薄板 的设 备 i 及其配套的树脂配方。从最初的构想，到搞出中 ：试 设备，再到试 制 出大型设 备及 生产 出性 能符合：当时第一机械工业部颁布的 3 2 4 0环氧酚醛玻璃布 1 0 层压板的标准(J B8 8 7 6 6)要求 的绝缘薄板，历经：三 年左右。之后又坚持在此发 明的大生产 设备上批：量生产此产 品，并供 国内重型 电机 生产厂 家使用有；三 四年 之 久。；P r i n t e d C i r c u i t I n f o r m a t i o n印制电路信息2 0 0 6 N o 1 2 此发 明的上胶玻璃布(半固化片)通过钢带与 大辊之间热压的生产形式(当时被称 为大辊钢带封 闭式)的连续 生产 设备(简 称为 薄板机)构造 见 图 1所 示。图1 7 0年代初北京绝缘材料厂所创造的连续生产薄 板机构造图 它 的生 产原 理是：薄 板机 运行 时，由于大 辊(图 1中 2 1)内部和外部(图 l中 2 0)的通 电加 热，加上包着上胶布(2 3)的那一部分钢带(1 2)也达到一定 的温度而达到成型固化的压合的工艺温 度；通过液压的加压机构(5 1 1)使钢带与大辊之 间产生有一定的压力；电动机经过变速箱(2 2)等 带动大辊转动，钢带也随之运行前进，在运行过程 中，钢带在大辊下 部不断地包住大辊，在大辊上部 又不断地松 开大辊，以达到卸压、降温的效果。热 压 时，上胶 布 由大辊 F 部进 入 大辊 与钢带 的间 隙 内，并受到 了段 时间 的加热加压，最后达 到固化 成 型。由于研发者专 门开发 了一种采用低压快速 固 化 的环氧树脂组成物，从而保证 了物料在较 小的压 力、较短 的时间 内，树脂可得到 固化成型。然 后切 去毛边(1 5)，收卷(1 3)制成卷状 的成品(1 4)。薄板机的钢带和大辊在连续运行的过程中，还要经过 清 理(1 7、1 8)、涂蜡(脱 模 用)处 理。1 9 7 5年，国家机械部 负责组织编 写了“机 械 工业 技术革 新 技术 改造选 编”一套 书籍。这项 发 明成 果作 为其 中一册，由机械 工业 出版 社公开 出 版。全 书 3 7万 字，附设备构造 图 2 9幅，技术 数 据表 1 4张。在此文撰写中，笔者又专访了现已在家安度晚 年 的该项发 明的主创人员，他们认为；当时这个项 目是一种 大胆 的尝试，至今仍有借鉴之处。但它本 身有不少缺 陷，如消耗 电能大，因钢带受热后变形 饰造成物料 加工时容 易“跑偏”，钢带在很 短的生 产 周期就需维护且拆 卸工 作较 麻烦等。此发明最突出的意义在于：它创造 了一种薄板 连 续化生产 的方式，并表现 出一种敢于大胆 创新的 精 神。维普资讯 http:/ Su mma r iz a t ion Comme n t ：3 2 松下电 工连续法生产覆铜板的创新过程 丌了1 1 篇以卜 的C C L 连续生 产技 术为 主 题的日 本专 ；笔者研 究松 卜 电工连续法生产覆铜板 的发 n J 成,lj E。】其中两篇(特丌 9 8 5 8 8 4、特开平 1 0 3 6 4 6 3)果，认为 它有两部分创新内存 所组成 一部分是所 以 连续生 产C C L 用树 脂组成l方面 的 研究为 主，其余 综，l 产的 C C L的上胶、加压加温成型连续加=完成的 设备设计、制造，另 一 部分是适应这。发明设备的 树脂 酣方 的开发。开发难度 前者更大。推测松 卜 电上公 是于 8 0年代末丌始立项、从事此课题的开 发。1 9 9 1 年4月2 4日松 卜 电工向日 本专利厅申请此 内 容的专利，该专利于 1 9 9 3 年 9 月 2 1日被批准公开。此专利 主要 是提 出连续 法生产 的环 氧一玻 纤布 基 C C L、复合基 C C L等产品的发明，并未涉及相关设 备发明问题。提出 CC L连续法 的生产设备的发明专 利是 1 9 9 3 年 5月 2 8日提出、1 9 9 4 年 1 2月 6日被批 准公开。【7 J 此专利存设备结构图的表达上过于简单，无法得到更详细的信息。在 1 9 9 5年 8 月 8日公开的 发 明内容 专利，8 1首次公布 了它的结构图(见图中 (a)。以后从 1 9 9 6年 到 2 0 0 6年 6月期问，共公 以研究连续生产 C C L设备为主。在这十几篇松 F 电工连续法 生产 C C L的发明专 利 中，通过逐篇统计 可看 m，其 殴备发明的主创人 员 是冈田茂浩、花联文夫，另外还有 1 0名 以 的 工程技术人员参加了这样大型 的研发工作。历绎 卜 年 以上的这一创新项 目，从所发表的相关内容 的十 几 篇号利来看，该项 目从研发到转入大牛产后 的技 术 改 造，可 分为 四个 阶段：发明第一阶段，8 0 年代未至 9 0 年代中期此课题 处 于小、中型 的试验 阶段。此阶 段 中，主要 工作 是设备构造的不同方 案的选择、对 比阶段。图 2可 能是此阶段具有代表性 的设 计方案，它们来 自 I司 的申请、批准 的专利之中。8-9 没备结构方案 大体为 两 类，一类 以图 2巾 的(a d)为代表，另一类(a)特开平7 2 0 5 3 8 6(1 9 9 5 8 8 公开)(b)特开平7 2 3 2 4 0 4(1 9 9 5 9 5 公开)(c)特开平1 o 一 1 0 0 3 1 6(1 9 9 8 4 2 1 公开)(d)特开平1 l 一 2 7 7 6 7 6(1 9 9 9，1 2 公开)f；)l，：鲻 I l(e)特开平9 3 1 4 7 8 5(1 9 9 7 1 2 9 公开)：图2 松 下 电 工 所 的 连 续 法 生 产c c L 设备 发明 在 专 利 中 所 公布 的 典 型 构 造 图 ；P r i n t e d Ci r c u i t I n f o r ma t i o n印制 电路信息 2 0 0 6 N o 1 2 j 述 与 评 论；维普资讯 http:/ Su mmar i z a t i o n CO mme n t 是以图中的(C)为代表 从这类 方案专利 的发表 篇数来看，松下 电工连续法生产 C C L设备原创的主 流，是前一类方案。后一类方案专利 有一篇(即 1 9 9 7 年 l 2月 9日公开的特开平 9 3 l 4 7 8 5专利)。它 的精髓是将加热固化成型的过程设置在真空环境中进 行，并是采用滚动钢带(图2中4)的加压方式，铜箔在与基材复合前，先进行通 电的加热铜箔，使 铜箔 处于高温状 态(图 2中 2)，再覆在 粘结片上 进行初固化，再通过 一个立式后固化炉，最后完成 固化 成 型。发 明的第二 阶段，是转 入 大生产 的阶 段。主 要是进行 C E M一 3型 C C L的生产。据松 下电工技术 人员在 日本有关杂志发表 的文章透露：松下 电工的 牌号为“NE W CE M 3(RI 7 8 6)”的生产_ I=艺中 实现 了连续化。这种 C E M 3的新生产方式，不但 大大地减轻了环境的负荷(比传统制造工艺的二氧 化碳的排 出量 约减少 了 3 4)，而 且还在板 的厚度 精度上提高 了近 3倍。从这些专利 中可看 出，当时 建立此项 目研发的课题，是 出于提高 C C L的尺寸稳 定性，减少 X、Y 方 向的尺寸热膨胀 大的问题。它 的初步试生产 出的 C C L产品性能，也基本达到了此 目的。在 9 0年代 中后期，松下 电工全 面推 向市场 的 NE W C E M一 3产品，在 当时它 的尺 寸稳定性方 面，要远远好于世界及 日本其它厂家所 生产 的同类 产品的性能指标，因而在松下电工当时的C E M 3市 场得到了迅速的扩大。日本 的 C C L产品市场品种结 构，在世界 上有 一些特 殊性。在近 些 年 的许多家 用电器产品中大量的使用 C E M 3作为双面 P C B的基 板材料，以代替传统使用的双面 F R 4型 C C L，因 而 C E M 3有较 大的应用市场规模(高于双面 F R 4 型 CC L市场)。松 下电工 CE M 3产 品由于采用 了 新的T艺(包括连续法生产方式和 为其配套的树脂 配方等)，从而 占领 了 日本绝大 多数 的 电冰箱、空 调、烤箱、监 视器、电子 玩 具、电视 调 谐 器 等 P C B用基板材料的市场。在此阶段，松下 电工通过坚持不懈的努力，又 将此 C C L连续化 生产的成果，提升到一个更高的水 平。研究特开 2 0 0 2 1 6 0 3 1 7专利 内容就可 以认识 到；他们在此设备上发明了三种 不同特性的树脂的 浸渍加工，这对于提 高板的性能和提高加工工艺性 都带来一个 飞跃性的技术进步。例如在特 开 2 0 0 2-l 6 0 3 1 7专利中举 出了采用三种不同树脂粘度、凝胶 化 时间的树脂胶液 的同时上胶、同时固化成型的实 例(见表 l和 图 3)。图3 多种树脂对增强材料及铜箔的同时涂胶的连续化 生产 C CL设备构造图 采 用这种 多种 树脂对增 强材料(图 3中的 1、2)及铜箔(图 3中的 3)的同时涂胶 方式所生产 的 C E M 3型 C C L，在降低板 的表面粗糙度(由一 般 板 的最 大表 面粗 糙 度 R 为 7 m8 m 降低 到 4 m一 5 u m)、克服板面 易 出现 的皱 褶和板层 间气 泡、空 隙 问题 的发生，都起 到 了 明显 的效 果。对 在铜箔瘤化处理面(M 面)同时进 行涂胶加工(确 切讲 是 喷胶 加 工)，笔者 猜测，它 在提 高板 的 高 CTI 性(耐漏 电 痕迹性)方面 获得 了好的效 果。而利用这种 C C L生产连续化设备实现上述性能的提 高，在传 统 间歇 法 CC L生产 中是难 以完成 的。发 明第三 阶段，是在这种连 续化生产 C CL设 备上，生 产 出具有 高挠 曲性、高厚度 精度 的 F R 4型卷 状极 薄覆 铜 板，它 当 时被 称作“新 型复 合 材 料”(N e O mu l t i P C)。在 该公 司 的商 品名称 为：“J 于 七 ”，板 的 产 品 牌 号 为 R57 66。采用这种连续化生产极薄 C C L的最大优势，是 制出的薄板具有高的绝缘层厚度精度。它的板厚度 公差达到 MI L标准 的第 4级精度，其厚度精度 比一 般 F R 4板提 高 了近 3倍。这一性能特点，对于制 造可减少 P C B特性 阻抗值波动、制作高密度布线 的 PC B来说是非常 需要的。【】表 1 三种树脂组成物的粘度、凝胶化时间控制 P r i n t e d C i r c u i t I n f o r ma t i o n印制电路信息2 0 0 6 N o 1 2 ；。综 述 与 评 论；维普资讯 http:/ -Su mma r iz a t ion C0 mme n t ：决 定基板的板厚 精度高 低，对成 加 工条 件来 性，例如在吸水性、弯曲 强度、尺、J。稳定性、耐 ；说，主要 影响 因素表 现在两 个 重要方面，即压制 会属离子迁移性方面比常规的F R 4 型 C C L表现得更 温度、压制J玉 力。采用传统间歇法生产C C L的 多 佳。而它的耐热性、耐C A F 性、通孔可靠性等方 综 段层压加丁方式，是将数张半固化片与铜箔叠合好 的坯料，放 置住 两块加热板 问进 行多块压制成 型。由于坯料 的放置位置的不同，会造成与加热源(热 盒。板)距 离上 的不 同。各块 不 同位置 的板，上 胶布 在接受 温度 传递 的速度、高低 方面，有较 大 的差 异。另 外，在 同一块被压 制成 形 的板，中央 部 位 和 端 部(边、角 部)，温 度、压 力 也 有 所 差异。这也 引起板 的坯料(半 固化 片)在 压制 初 期树 脂流 出最 的不 同(边、角 多，部 少)。这 些都是造成板厚度 上的分散性加大，造成形成的板 在厚度控 制精度 方面 的羔异。松_ 卜 电工所创连续化生产工艺的极薄基材一一 R5 7 6 6，由于生产工艺上是连续化，因此表现 出：(1)增 强材料在 浸渍树 脂后，基本上 不经过“半 固化(即 B 阶段树 脂结构)的状 态阶段 经浸胶 后，再进行 高压 力的辊压。这 种加 _丁，是 在浸 渍 材料 处于“半 T态”下 进行 的。它 十分有 利于 对 固化成 彤基材绝缘 层厚度 精度 的提高；(2)上述 树脂涂布浸胶的辊压，带有计算 机的 自动化连续监 控 装置，一旦 出现浸渍纤维村料 的厚度偏差大 的问 题，就可 以及时的进行工艺条件 上的反馈处理。直 至调整 到所要达 到 的工艺设 定值之 内；(3)覆铜 板 的成形 足在 固化炉中连续进 行的，在严格的工艺 参数 管理、摔制 下，完全可 以 实现 整体 板的 厚度 均匀一 致性；(4)在半 固化 片的芯料 和面料 的性 能指标(如 在它 的凝胶化 时 间、流 动度、高温 熔 融粘 度等指 标)的控 制上，这种 连续生 产方 式拥 有更大的 自由度，这样就很有利于成 型加工时 的流 胶 控 制。所生产 的极薄 C C L产 品形态 是卷状，这是采用 连续 法生产此产 品的 另外一个特 点。厚度在 3 0 1a m 6 O g m的极薄 C C L，即区别 l_J 片状 刚性覆铜箔板，又在基体结构组成上区别于挠性覆 铡箔 板，具有高 弹性 模量。另外，它在 铜箔 表面 的平滑度上有明显的提 高，不再 出现 由树脂造成 的 “印痕”问题。以铜箔 表面 出现“微 坑”来 表征 时，传统制法的 F R 4板的微坑发生指数为 1，而所 生产的环氧玻纤布基 C C L此方面指数为 0 1 3，几 乎只有 般 F R 4板的 1 8。它在保证基材的一些特 面性能上，都高于一般 F R 4型 C CL的水平。在近 年 高速发展的挠性 P C B 薄型化封装基板等用的新 型 C CL市场上，卷状极薄 C CL产 品推出获得了更大 的市场竞争优势。它现 己成为松下 电工在这些新市 场 开拓上的“手 中工牌”之。连续法牛产 C C L 设备能够在这方面 市场竞 争上发挥“奇效”，该项 目的主创者也没有 预料到。3 3 从松下电工连续法生产覆铜板的发明案例 中所得到 的启示 深入研究、解剖松 F电工连续法 产 C C L的发 明成 果，可从 中得 到 以 卜几 点 启 示：(1)项 目从立项 着手研发 到 大生产 中府用 的初见 成效，笔者推 测花 费 了六七年 的时 白 J。在 此 之后，它真 正发挥 成果 的效 益，工 艺 日趋 成熟 也 经 力了三五年 的时间。可见此发明难度 之大、成 果 意义之熏。纵观世界 C CL业 在打破问歇式生产 CCL方式 上 的开发案例，失败 多于成功。试 想，如 果它在 设备 结构设 计 的方 向上(如 适应环保 l方 向、能源 消耗方 向、对性 能影 响方 向、存生 产产 品应 用 市场 的 方 向等)偏 离，就会 半 途 而废。(2)该项 日研 发的成功，在 很大 的程度 卜是 依 托于工艺技术(特 别树 脂组成配方)开发成果。两 者相辅相成，缺一不 可。一种新生产方式的设 备 产 生，使工艺技术开发思路得到 了很大的扩 展。同 时应该认识到，只在树 脂组成配方 上的不断进取，获得突破，才能保持这项 以设备创新为丰的成 果有 旺盛 的生命力。这 一经验，在 CCL业 中进行其 它 设备、材 料的创 新 都是通 用 的。(3)该发明最初所要达到 的目的，是要提高板 的厚度精度及尺寸稳定性。而在近几年，迎合市 场需求的卷状极薄 C C L方面，由j 充分发挥 了该发 明的设备优势而抢得新产品开拓市场的先机。将一个 设备创新成果最初所要达到的 目标，在 以后根据 市 场、技术 水平的 发展需要进行 定的转化，使其发 挥更大 的效果，在此发 明案例 中也有可借鉴之 处。参考文献 圃【1】祝大 I S L 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备的制造 经验，M i c I O L i n e在 F P