| 3G时代的来临丰富了手机的功能,也给PCB的制造技术带来了巨大的挑战。对于PCB厂家来说,准确判断产品的走势,在设备、材料以及技术上做足储备,才能够更好地去应对3G的变革。
2008年4月,中国正式启动TD-SCDMA社会化业务测试,由TD-SCDMA这个经历了长达10年技术成熟过程的国产第三代通信技术(3G)拉开中国3G手机的大幕。
3G的最大亮点在于共享式2M带宽的数据业务,它可以使全球范围内的任何用户使用小型廉价移动平台,实现从陆地到海洋到卫星的全球立体通信联网,保证全球漫游用户在任何地方、任何时候与任何人进行通信,并能提供有线电话的语音质量及智能网、多媒体、分组无线电、娱乐及宽带等一系列业务。对于PCB印制电路板产业而言,3G技术的快速增长也使HDI(高密度印制电路板)向新的技术发展,以适应3G的需求。
3G手机影响PCB技术方向
随着手机功能增强和产品尺寸缩小,必然使得印制电路板的设计越来越多地向二阶、三阶甚至更多的高密度互连积层发展。手机功能不断增加,在手机印制板面积基本不变的前提下,手机用HDI板有以下几个趋势:一是基本为二阶HDI结构,部分甚至需要三阶的HDI结构;二是线宽间距基本在75μm左右,更小的为50μm,最小的BGA孔均达到0.5mm,不久将达到0.4mm;三是堆叠设计的盲孔/埋孔需要电镀铜填孔或树脂塞孔,确保互连可靠性及板面平整度;四是微盲孔/埋孔的直径和焊盘的直径越来越小。随着3G手机成为“个人多媒体中心”,三阶HDI必然成为3G手机未来采用的主流。
新的趋势出现必然影响PCB产业下一步的发展方向,在3G之前的2G、2.5G时代这一相当长的时间内,为了节约成本,PCB的层数被努力压缩,布线密度不断提高,使得普通手机用HDI板的加工难度在不断增加的同时,层数和阶数的增长却一度比较迟缓。3G手机的出现和日趋成熟,或许可以让这种情形有所改观。这就出现了两种可能:
首先,在低层、低阶PCB上整合诸多功能的同时,又要保证数据传输速度的极大提高,势必会造成布线密度的继续增加以及对于阻抗等特性控制更加精确。手机“轻、薄、短、小”的理念在3G手机上仍会延续,目前相较于普通手机,体积庞大的3G手机要缩水到同等体积或者更小,无疑会继续推动PCB往低层、低阶、高密度的方向发展。
其次,在布线密度、特性控制难以满足更进一步的需求的时候,必然会带来PCB的层数、阶数的提高。高层、高阶对于提高PCB容量的作用无疑是明显的,而且目前看来也不是很困难的事情。但由于3G手机的使用范围及特性——“轻、薄、短、小”的要求依然存在,其体积就不可能无限制增大,那么层数的增多就必然造成层间距的不断缩小。
3G手机对PCB基材要求更高
我们认为,3G对于PCB基材的选择提出了更高的要求。目前对于2.5G和GSM(全球移动通信系统)手机板PCB企业已经使用传统FR-4系列材料应用于HDI技术大量生产,但对于3G手机板来说,依靠高频传输技术和数字无线处理技术实现优于2G手机性能和功能的产品对其主板PCB材料使用方面有很高的要求。这些要求如下:
第一,高频信号传输要求。影响手机主板PCB信号传输的关键因素是PCB非导电材料的介电常数(Dk)、介质损耗因子(Df)和导电材料的趋肤效应。传输速度是3G手机区别于2G手机的一个重要特征,它与PCB介质材料的Dk值有关。对于3G来说低Dk值是选择材料的基础和前提。所以在3G手机主板选材上,信号层所在介质层至少要使用RCC(树脂涂布铜皮)积层,或者使用含胶量较高的LDP(激光直接图形)材料,其他介质层则可以选择FR-4。
导电材料的趋肤效应对高频或高速数字化信号在PCB导线中的传输影响颇大,信号传输频率越高趋肤效应愈加显著,相应的PCB导线表面处理就更加精细。数字传输信号高频化使信号越来越集中于导线表面传输,但表面粗糙度大时,必然产生严重的信号驻波和反射等,造成严重失真。为了减小这种失真,需要更加严格控制导线的表面平整度、特性阻抗值等,但是导体表面粗糙度是提高导体与介质层和表面镀覆层结合力的重要保证,这对于PCB生产工艺是一个彻底的颠覆。
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