高多层PCB的演变之路：从默默无闻到不可或缺（深度剖析）
高多层PCB的演变之路：从默默无闻到不可或缺（深度剖析）
高多层PCB作为现代电子设备的核心组件，其发展历程见证了人类科技的飞速进步。从1969年阿波罗11号登月任务中使用的59层PCB，到如今广泛应用于各种电子设备的高多层PCB，这项技术已经走过了半个多世纪的历程。本文将带您回顾高多层PCB的发展历程，探索其从默默无闻到不可或缺的关键转折点。
PCB的诞生与演变
在PCB出现之前，电路是通过点对点方式连接在底座上的。这种连接方式虽然能够工作，但存在体积庞大、笨重且相对脆弱的缺点，生产过程极为耗时，成本高昂。
PCB诞生前的电子管电路
在PCB早期发展中，有两位重要的先驱者。首先是Albert Hanson，他对导电材料的发展做出了重大贡献。1903年，他申请了一项英国专利，描述了一种用金属粉末在原地直接电沉积到绝缘体上来实现电器接通的方法。另一位先驱者是Charles Ducas，他首次提出“印刷布线”的概念，并在1927年申请了电镀电路图案的方法专利。
第一个PCB的出现与奥地利工程师Paul Eisler有关。1936年，他受印刷技术启发，首先提出了“印刷电路”的概念，并在一台收音机中制造出了PCB。他还研究了腐箔技术，采用照相印制工艺，在绝缘板的金属表面上，形成具有耐酸性掩蔽层的导线图形。然后，用化学药品溶解掉未被掩蔽的金属，获得世界上首块名副其实的印制电路板。这项技术奠定了以后的光蚀刻工艺的基础。
Image by Amol Sharma from Pixabay
高多层PCB的出现
从50年代开始，PCB进入新的发展时期。制造PCB的材料从普通材料转变为树脂和其他工业材料。1951年，聚酰亚胺树脂层压板在世界上出现，推动了PCB基材所用树脂向着高耐热性方向发展。
DEC在1950年代推出的“Digital Laboratory Module“
1959年，美国德克萨斯仪器公司试制出世界上第一块集成电路。这一创新彻底改变了PCB，使多个元件能够集成到单个芯片上，开启了多层PCB时代。随着集成电路的出现，电路密度得以提高，实现了更大的小型化，为更复杂的电子设备奠定了基础。
1960年代，多层PCB开始出现。1960年，Litton Systems 公司首先介绍了应用于A₂F小型计算机上的一种6层印制板。四年后，我国第一块多层板（6层）在实验室条件下研制成功，并于1967年在大型计算机工业化生产中得到应用（6-8层多层板）。1961年，Rockwell Collins、IBM、Honeywell和CDC等公司开始先后大规模生产多层板。
智能手机的发展，推动了HDI PCB技术的发展
积层多层板的诞生
1989年，笔记本电脑、移动电话和摄录一体型摄像机等便捷型电子产品问世。这些电子产品迅速向小型化、轻量化发展，推动了PCB向微细孔、微细导线化方向进步。
一年后，日本IBM公司发表了称作“SLC（Surface Laminar Circuit）的积层多层板研究成果。这项技术使用感光性绝缘树脂作为绝缘层，开创了高密度互连（HDI）多层板制造技术的新时期。
1995年，微孔技术开始应用于PCB制造。这项技术使高密度互连（HDI）PCB得以引入。1998年，可实现高密度互连的积层多层板在全世界范围内（主要是日本、美国、欧洲、韩国、台湾地区等）开始走向实用化。它的工艺路线已发展到二十几种。
2006年，每层互连（ELIC）工艺被开发出来。该工艺使用堆叠铜填充微盲孔，并通过每一层电路板连接。这种独特的工艺使开发人员能够在PCB的任意两层之间建立堆叠连接。虽然这种工艺增加了灵活性，并使设计师能最大限度地提高互连密度，但ELIC PCB直到2010年代才被广泛应用。
智能手机的发展，推动了HDI PCB技术的发展。随着智能手机的继续发展，第二代高密度互连（HDI）在21世纪初应运而生。虽然保留了激光钻孔的微盲孔，但堆叠盲孔开始取代了交错盲孔。结合“任意层”工艺技术，HDI板的最终线宽/线间距达到了40μm。2017年，HDI开始进入一个新的发展阶段，逐渐从减成法转向基于图形电镀的工艺。由于小型化的发展，HDI和微孔技术在提升高密度方面提供了显著的帮助。这些技术将随着IC单元的几何结构逐渐变小而继续发展。因此，下一场革命将出现在光导技术领域。
如今，随着电子信息技术的进一步发展，电子产品结构越来越复杂，功能越来越全面，促使PCB朝着功能高度集成化和小型化设计发展，PCB层数的叠加越来越多。从个人电脑、电视机到工业机器，再到高端服务器、通信基站和超级计算机，高多层PCB不仅被广泛应用，而且在其中发挥着重要的作用。