高频高速印制板材料的研究进展

高频高速印制板材料的研究进展

王薇 ,苟辉 ,彭丽娟

中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所  陕西西安  710000

摘要：在现代的工业生产中,伴随着科学技术的迅速发展和航空航天、新材料加工技术的发展，传统意义上单一、粗糙的工艺水平已经难以达到使用要求。为了满足人们对于产品性能以及其他方面综合需求上的提高，需要对其进行研究。本文主要介绍国内印制电路行业的发展历程，即随着人工智能、区块链、云计算及5G技术的领域扩张，对印制板基板材料提出了更高要求，从而减少高频高速印制板材的速度延迟，解决当前国内几十年来电路行业的发展窘迫，例如，高端人才紧缺、成本压力大、创新能力薄弱等问题;最后将这些理论应用于实际生产中去。

关键词：高频高速印制板材料；研究进展

一、高频高速印制板材发展趋势及行业需求

1.1高频高速印制板材发展趋势

中国在世界高频高速印制板产业的转移中，由于劳动力成本低、土地成本低等原因，大量外资进入，国内许多制造商都把握了一个关键的发展机会，并在这个过程中逐渐成长。国内品牌的兴起，促进了高频高速印制板的国产化。

但目前为止，我国的高频高速印制板高端产品与国外相比还有一定的差距，但是，随着国内企业加大研发投入，改善工艺技术，高频高速印制板产业在高阶多层板、HDI板、挠性板、封装基板等领域将逐渐掌握核心竞争力，推动国产替代趋势持续加深。

1.2高频高速印制板材行业需求

高频高速印制板工业的工艺技术发展趋势主要依赖于下游的应用，5G通信、汽车电子、航天等工业的迅速发展，对高频高速印制板的高频率、高速化和耐热散热性能的提高提出了更高的要求。此外，随着环境保护的不断加强，高频高速印制板产业也在不断探索清洁的生产模式，并不断发展新的环保材料。

1.2.1对高频率、高速度要求的适应性

随着高频高速印制板技术的发展、5G技术的迅速发展、云计算的出现，对高频高速印制板的需求也越来越大。为了适应高频率、高速度的要求，必须在电路设计上减小信号的干扰、损失、保证信号的完整性，以及利用超平面铜箔作为覆盖铜片的材料，以减小铜片的表面粗糙度，减小信号的传输损失。

1.2.2改善热传导性能

随着电子产品的小型化、功能化，对热管理的需求越来越大，对高频高速印制板自身的耐热、散热性能提出了更高的要求。近几年，工业中已经逐步发展出了平板厚铜板、多层高热传导厚铜板、嵌铜板、金属基板印制板等产品。在这些产品中，嵌铜印制板简单经济，连接可靠，导热性能好，适合于消费电子，汽车电子，航空航天等。随着下游电子产品的不断发展，高频高速印制板制造商会根据其耐高温、散热特性，研制出更加科学、有效的基材。

1.2.3高密度化

高密度化是指高频高速印制板的孔尺寸、布线宽度和层数的大小。由于5G技术的发展和对电子信息产品的功能需求的增加，使得其集成的功能部件数量和体积都在逐渐缩小，这就需要从传统的多层设计逐渐向高密度互联的方向发展。以HDI为例，通过准确地设置盲孔和埋孔，降低了高频高速印制板的通孔数目，从而节省了高频高速印制板的布线面积，大大增加了器件的密度。随着高密度化的发展，业界也在持续增加研究经费，预计今后会有更多的新技术出现。

二、高频高速印制板方向研究

2.1高频高速印制板的发展现状及问题

随着电子信息技术的不断发展,电子产品已成为人们日常生活中必不可少的一部分,在电子设备和仪器仪表当中也是不可或缺。在高频高速印制板生产和生产能力方面，我们占有绝对的优势。在过去的五年里，中国高速高频率的印刷电路板产业一直在稳步发展，2015-2020年的复合增长率达到8.3%。尽管受疫情等不稳定因素的影响，2020年公司的产值达到了350.1亿美元，占到了全球总产值的54%，在世界上的份额位居第一。但是，目前国内的高频高速印制板产品以中低档为主，处于较高的价格优势，在高端产品方面与国外相比还有一定的差距。国内的中低端产品，如单双面板、普通多层板等，在世界范围内的产量相对较高，而高阶多层板、封装基板等产品的产值比重则显著低于这些中低端产品。

并且为了能够提高产品性能和延长其寿命周期必须采用新工艺、不断改进设备结构。在过去由于对印制磁场波进行处理导致加工成本过高，造成大量废品损失浪费资源同时还污染环境;为了降低生产成本，从而减少研发人员花费很多时间来设计新型材料，并制造出高质量的电子产品,导热问题成倍增长,而这些问题严重制约着电子设备进一步发展。这些问题主要包括：

（1）成本上升

近年来，随着经济高速发展、人口素质提高、劳动年龄人口减少，我国人口红利逐渐消失，劳动力成本不断提高，为印制电路板企业的用工和经营增加了压力。另一方面，由于我国环保意识和监管的加强，印制电路板企业在污染物处理等环保方面的支出也不断增长，增加了企业经营成本。

（2）国内高端印制电路板领域与国外先进水平尚存在差距

我国印制电路板产品主要集中于具有成本优势的中低端产品，在高端产品领域与国外先进水平仍有差距。国内大部分印制电路板企业在研发投入、人员培养等环节较为薄弱，企业长期发展缺少必要的积淀，难以形成核心竞争力，导致与国外先进厂商之间形成较大差距。

三、高频高速印制板材之间的对比

3.1高频高速印制板近几年发展

高频高速板，全称为铜箔叠片，是一种用树脂胶浸渍强化材料，涂以铜箔，经过热压成型的板材。覆铜板是印制电路板的主要原料，它具有导电、绝缘和支撑三大作用。高频高速电路板具有较低的介电系数和较低的介质损耗和较低的传输损耗。

松下，罗杰斯，台光，台耀等世界主要的生产厂家，占据了近70%的市场份额。中国台湾是世界上最大的制造基地，占据了30%以上的市场，紧随其后的是日本，占据了20%左右。从产品种类上看，高速镀铜是最大的一部分，占据了70%的市场。从应用角度来看，通信设备占据了40%的市场。据恒州博智（QYR）公司的数据和预测，2021年，高频高速板的市场销售总额将达到24亿美元，2028年将达到51亿美元，年均增长率为11.4%（2022-2028）。

3.2高导热型印制板材料新品发展趋势

目前国内的PCB产品以中低档为主，价格上占据着一定的优势，而在高端产品方面，与国外相比还有一定的差距。我国大多数PCB企业在研发投入、人员培训等方面都比较薄弱，缺乏足够的技术积累，无法形成核心竞争力，与国外先进厂商之间形成较大差距。

3.3 5G时代的广泛应用

2019年，基岩资本与《中国证券》共同发起了《粤、澳大湾区企业调研》系列报道。基岩资本副总经理范波指出，由于5G时代终端应用的广泛发展，市场对中高端覆铜片/高频高速印制板的需求将会大幅增加，以满足高频率、高速度通信的需要；供应方面，国内生产企业在中高档覆铜板市场布局，部分企业已经跻身一线，加速了国产替代的步伐。高频高速印制板行业在下游的应用范围很广，特别是5G、大数据、云计算、虚拟现实、增强现实、新能源等新技术对通信、消费电子、汽车电子等行业的迅速发展起到了巨大的推动作用。另一方面，由于国内劳工成本不断上升，环境保护的需求不断增加，行业内的企业也面临着更大的生产和运营压力。总的来说，高频高速印制板产业所面对的机遇多于挑战，在很长一段时期内都会保持稳定增长。

四、结语

综上所述,本文的研究主要是通过对材料进行高频加工,从而得到性能优异且均匀分布的板料。在实际生产中发现当使用了新型热处理工艺时，可以大大提高其表面电流密度和导电性。中国在印制电路板产业中占据了绝对优势地位，同时产业的国产化进程也在加速，各企业都在加大研发力度，以缩短与国外先进企业的差距。另一方面，由于国内劳工成本不断上升，环境保护的需求不断增加，行业内的企业也面临着更大的生产和运营压力。总的来说，高频高速印制板产业所面对的机遇多于挑战，在很长一段时期内都会保持稳定增长。但高频高速印制板材料研究与应用仍然是一项具有重大意义并且迫切需要解决的难题。

参考文献：

[1]绝缘导热高分子复合材料研究[J].周文英,齐暑华,涂春潮,邱华.塑料工业.2005(S1)

[2]高导热绝缘高分子复合材料研究[D].周文英.西北工业大学2007

[3]高导热先进复合材料设计制备及应用技术研究[D].陶国良.南京工业大学2006

[4]高导热聚合物基复合材料的研究[D].王亮亮.南京工业大学2004