印制电路板（PCB）领域的期刊论文从2015年的608篇增至2025年的984篇，其中增长最快的主题是让计算机识别缺陷：从2015年的3篇增至2025年的94篇。[57] 本综述梳理2024年至2026年间经同行评审的研究，覆盖五个与电路板设计者、采购方和制造商密切相关的方向：机器检测，面向AI硬件的玻璃芯基板与低损耗材料，散热与可靠性，更环保的电路板，以及电路板报废后的去向。简而言之，证据远不如新闻标题那样成熟。大多数结果来自实验室、仿真或单一产线，而若干最常被引用的数字一旦在真实工厂数据上检验便会缩水。
- 2芯片与封装基板大型AI芯片下方以玻璃芯取代有机芯板：芯片一侧更平整，下方焊点负担更重。
- 3焊点热循环与振动导致疲劳；底部填充有利于一方，却不利于另一方。
- 2覆铜板：树脂、玻纤布、铜箔面向112G和224G信号的更低损耗树脂、低Dk玻璃纤维和更光滑的铜箔。
- 3微孔与电镀孔叠孔微孔在电镀界面处失效；工艺质量比设计图更重要。
- 3散热路径埋铜块、金属基板和板内均温板可使热阻降低三分之一或更多。
- 1产线检测AI过滤光学检测的误报；基准分数高估了现场准确率。
- 4材料与制造可回收覆铜板、生物基基板以及工厂的清洁电力。
- 5报废处理从废电路板中回收金属，以及露天焚烧带来的健康代价。
要点
- AI检测在宣传最少的地方效果最好。 论文在公开测试集上普遍报告95%至99%的分数，但被引用最多的数据集只有693张带人工制造缺陷的电路板照片。[2] 在一条真实的组装产线上，一个用于复核检测设备报警的模型，在训练时未见过的电路板上检出了74%至88%的真实缺陷，并将人工复判工作量减少了98%以上。[6]
- 玻璃芯基板解决一个问题，又带来另一个问题。 大型AI芯片下方采用玻璃基板可使芯片一侧保持平整，但一家领先基板厂商的模型显示，下方焊点的应变超过有机芯板的两倍。[12] 在所综述的每一项可靠性研究中，主要风险都是开裂，而非信号损耗。[11][15][17]
- 目前尚无经同行评审的、针对完整224G电路板的每英寸损耗实测。 已发表的材料研究报告的是树脂和块状玻璃在10 GHz下的损耗；最高速链路的板级数据仍来自供应商。[20][21][22]
- 加固焊点反而可能缩短寿命。 在一项研究中，底部填充使振动寿命提高84倍，却使热循环寿命下降92%。[27] 能保护汽车模块的做法，可能损害服务器主板。
- 可回收FR-4已走出实验室。 中国一家主要覆铜板厂商推出的层压板符合行业层压板标准并获得UL认证；其回收树脂仅用于较低等级的电路板。[36]
- 更环保的材料会转移负担。 一种生物基基板的碳足迹降低72%，但土地占用增加332%，用水增加465%。[39] 对于复杂电路板，芯片和工厂用电的影响大于层压板本身。[41][42]
- 在以化石能源为主的电网下，冶炼仍优于新的化学工艺，[44] 泰国的实地研究显示，Kalasin（加拉信）电子废弃物场地的土壤超过国际限值，且污染随时间加重。[50]
- 印制电路板领域全部论文608 2015 · 984 2025
- 缺陷检测3 2015 · 94 2025
- 热管理3 2015 · 17 2025
- 玻璃芯基板0 2015 · 16 2025
- 生命周期评价1 2015 · 5 2025
显示数据
| 2015 | 2016 | 2017 | 2018 | 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 | 2025 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 印制电路板领域全部论文 | 608 | 585 | 640 | 677 | 721 | 743 | 767 | 815 | 894 | 930 | 984 |
| 缺陷检测 | 3 | 2 | 4 | 6 | 4 | 10 | 18 | 28 | 31 | 67 | 94 |
| 热管理 | 3 | 4 | 3 | 3 | 7 | 11 | 11 | 11 | 5 | 8 | 17 |
| 玻璃芯基板 | 0 | 0 | 0 | 3 | 0 | 0 | 3 | 1 | 2 | 2 | 16 |
| 生命周期评价 | 1 | 1 | 3 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 3 | 5 |
本综述的方法
本文为叙述性综述，按期刊论文的标准撰写，但面向一般读者。未直接使用Scopus和Web of Science。论文通过OpenAlex检索（其收录范围涵盖上述两个数据库所覆盖的期刊），并在Crossref和Semantic Scholar中交叉核对。如有开放全文，则通过Unpaywall和PubMed Central阅读；否则使用摘要，并在关键之处注明。
- 时间范围： 2024年1月至2026年10月21日发表。
- 纳入： 经同行评审的期刊论文；在某一主题期刊文献较少时，另纳入少量电子元件与技术会议（ECTC）和IMAPS研讨会论文。预印本、学位论文、厂商白皮书和新闻报道均予排除。
- 主题： 依据发表数量增长最快的方向（见上图），以及对采购方和泰国最重要的问题选定。
- 核查： 2026年10月22日在Crossref中逐篇核实了每篇论文的DOI、作者、期刊、卷号和年份，均无更正或撤稿声明。下文每一条来源都引用了支撑相应论断的原文句子。
- 筛选： 在每个主题中，选取被引最多的近期研究、规模最大或方法最严谨的研究、至少一篇综述，以及与常规做法相悖的结果。共有60余篇论文经全文或摘要筛选，其中56篇被引用。
若某篇论文出自与结果存在利益关系的公司，或出自审稿标准参差不齐的出版商，正文会予以说明。
1. AI检测：98%的问题
光板和组装产线早已依赖自动光学检测（AOI）和X射线检测。2023年以后的变化在于，提出深度学习检测器的论文数量激增，其中几乎全部是YOLO系列目标检测模型的变体。被引用最多的YOLO-HMC报告的平均精度均值（mAP）为98.6%。[1] CDI-YOLO报告为98.3%，其作者说明了数据来源：693张电路板照片被切割成10,668张小图，再划分为训练集和测试集。[2] 如果先切图再划分，同一块电路板的切片可能同时出现在训练集和测试集中，从而抬高分数；该论文未说明采用的是哪种顺序。PCBA-DET是为数不多的公开组装板数据集之一，包含4,000张模仿产线相机手工拍摄的照片，标注了18,100处缺陷；其模型得分为97.3%。[3] 一篇领域综述列出了九个公开数据集和十四类缺陷，并指出类别不平衡和微小缺陷是主要的待解问题。[5] 一个新数据集的作者写道，现有数据集“缺乏全面的标注”。[4]
少数基于生产数据的研究提供了更有价值的信息。中国一条混线生产的表面贴装产线提供了AOI设备报警的34,466张图像，来自26,266块电路板；其中仅175张为真实缺陷，约每196次报警才有一次。[6] 一个用于复核这些报警的分类器在两种设置下检出了78%至89%的真实缺陷。仅在模型从未见过的电路板上测试时，召回率降至74%和88%，可见草率的数据划分会夸大结果。人工复判减少了98%以上。该论文仅基于一条产线，第一作者同时任职于一家科技公司，且在一份MDPI期刊上五周内完成审稿并录用，因此需要在其他地方重复验证。
其他产线研究的规模更小。一个将视觉模型与GPT-4o结合的流程，在一条实际运行的表面贴装产线上以91.7%的准确率检出缺件。[7] 一种针对球栅阵列下方焊料桥连的X射线方法报告召回率为92.6%，但测试集仅有11张图像。[9] 用普通照片训练的检测器在X射线图像上准确率大幅下降，需要经过适配才能在不同X射线设备设置下使用。[8] 一篇来自马来西亚的综述指出，视觉研究对焊点的物理特性、形状和尺寸仍关注不足。[10]
公开基准数据集
生产数据
对采购方的意义。 供应商声称采用“AI检测”，在拿出自家产线的数据之前说明不了什么：每千块电路板有多少次报警，其中误报占多大比例，又有多少缺陷流出到客户手中。本文所综述的论文中，没有一篇将AI检测与退货或现场失效联系起来。
2. 面向AI硬件的玻璃芯基板与低损耗材料
最大的AI处理器安装在边长可达100 mm的封装基板上，而有机芯板在这一尺寸下会翘曲。玻璃平整、刚性好、表面光滑，且热膨胀系数可调。关于玻璃芯基板的论文从2024年的2篇增至2025年的16篇。[57]
宾汉姆顿大学的一篇综述直言其中的障碍：玻璃易碎，受力易开裂，长期可靠性数据稀缺。[11] 此后发表的测试印证了这一点。
- 没有缓冲层就会开裂。 大日本印刷（Dai Nippon Printing）对玻璃芯面板进行了1,000次零下55至125 °C的热冲击循环。没有树脂缓冲层时玻璃开裂；加上缓冲层后则无一失效。[15] 该团队还测得一段玻璃通孔在30 GHz下的损耗为0.23 dB。[16]
- 老化。 在250 °C下保持的填铜玻璃通孔大部分硬度丧失，玻璃在1,008小时后出现微裂纹。[17]
- 电路板一侧。 佐治亚理工学院将100 mm玻璃封装安装在电路板上进行热循环测试，发现“无论有无底部填充，可靠性问题依然存在”。[14]
- 下方的焊点。 基板厂商欣兴电子（Unimicron）工程师建立的有限元模型显示，玻璃降低了芯片微凸点的应变，却使芯片与基板之间焊点的应变增加一倍以上，并在85 °C和零下40 °C时均加大了翘曲。[12][13]
- 低损耗也有代价。 由于玻璃吸收的能量极少，其阻尼也很小：实测玻璃封装出现了尖锐的谐振和供电网络阻抗峰。[18] 一款完全由玻璃制成的28 GHz天线，线路损耗仅为每毫米0.021 dB，但在拧紧连接器时边缘发生开裂。[19]
在电路板本身，更高速信号的竞争已转向材料层面。新型无碱玻璃纤维在10 GHz下的介电常数达到4.5、损耗为0.0029，而普通E玻璃分别为6.9和0.007。[20] 实验室树脂方面，一种改性聚苯醚复合材料的损耗为0.0044，[21] 一种新型聚苯硫醚树脂则低于0.001。[22] 一项仿真表明，铜箔粗糙度从0.4 µm增至2.0 µm时，40 GHz下的导体损耗上升约15%，这正是市场需要极低轮廓铜箔背后的物理原因。[23]
封装翘曲，单位为微米（仿真）
玻璃纤维在10 GHz下的介电常数（Dk）：越低越有利于高速信号
证据尚未说明的问题。 在本时期内，没有一项经同行评审的研究在用这些材料制成的完整电路板上，测量112G和224G链路所对应的28 GHz和56 GHz频率下的每英寸损耗。此类电路板的损耗数据来自层压板厂商和行业媒体。大多数玻璃芯基板结果是会议论文或厂商测试，且所述制造均不在东南亚。
3. 散热与可靠性
用于AI服务器、电动汽车和照明的电路板在更小的空间内承载更大的功率，决定其寿命的是两类应力：反复的升温冷却，以及振动。
焊点与导通孔。 一篇被广泛引用的综述发现，焊点裂纹始于焊料与金属间化合物层的界面，而焊料厚度和高温保持时间的影响比通常认为的要小。[24] 对于叠孔微孔，一贯的经验法则是避免叠孔。马里兰大学CALCE中心2026年的一项建模研究展示了叠孔如何在电镀界面处分离，[25] 一篇批判性综述则认为，如今决定可靠性的是这一隐藏界面，它由钻孔、清洁和电镀工艺决定，其影响超过标准所检查的几何尺寸。[26] 两者都属于建模和综述工作，而非新的测试项目。
底部填充的取舍。 在一项针对九种锡铅焊料组件的研究中，元件底部填充使其热循环仿真寿命缩短92.3%，振动寿命提高84倍；仅做四角点胶则使热循环寿命缩短99.3%。[27] 测试板验证了裂纹的位置，但寿命数值本身来自仿真。恩智浦（NXP）的整车测量说明了为何选择取决于产品：路面状况和安装位置决定电路板的振动，而在实验室中对裸板进行的测试，比同样元件在模块中测试时更早失效。[32][33]
基于数据的预测。 用同一实验室185次热循环测试训练的机器学习模型，预测焊点特征寿命的误差通常低于3%，在同一数据上优于经验公式和有限元模型。[28] 尚无研究表明此类模型在其他实验室的测试或现场退货数据上同样有效。
把热量导出。 在一款电动汽车充电器中，于碳化硅功率晶体管下方埋入铜块，仿真显示热阻比采用散热过孔降低30%以上，原型实测的热点与预测一致。[29] 一种内置于电路板的均温板在最高16 W时，热阻降至普通FR-4的35%。[30] 在同一测试装置上，同一颗LED在FR-4上的热阻为44 °C/W，在金属基板上为25，在硅基基板上低于10。[31] 所查到的最长测试是对安装在金属基板上的LED进行8,000小时试验：LED在额定范围内工作时变化很小，在85 °C和105 °C下则出现透镜开裂和焊点损伤导致的失效。[34]
单颗LED至基板的热阻，°C/W：越低温度越低
焊接组件加固：热循环寿命与振动寿命对比（仿真）
| 热循环寿命 | 振动寿命 | |
|---|---|---|
| 底部填充 | -92.3% | 84 倍 |
| 四角点胶 | -99.3% | 3.9 倍 |
证据尚未说明的问题。 这些论文均未报告电路板在使用中的失效率；导电阳极丝（CAF）生长和电镀孔开裂这两种典型的电路板失效，在本时期几乎没有期刊文献。
4. 更环保的电路板
目前正在测试两条路线：材料可回收的电路板，以及采用可再生材料或减少废料的电路板。
可回收层压板。 2024年，华盛顿大学与微软的团队用一种类玻璃高分子（vitrimer）制造了电路板，这是一种化学键可重新打开的环氧树脂。用溶剂回收了98%的聚合物和全部玻璃纤维，生命周期评价显示，在四个回收循环中全球变暖潜势降低48%。[35] 该材料在约80 °C时软化，远低于焊接温度，且仅展示了单层和双层板。2026年，包括生益科技和联想在内的团队报告了一种缩醛固化FR-4，符合IPC-4101层压板标准并获得UL认证，仅在288 °C以上才会分解，报废时可在酸中降解。[36] 回收的树脂被用于较低等级的CEM-3芯板而非新的FR-4，尚无已发表的生命周期评价，且作者任职于相关公司。
生物基与可降解电路板。 一块以聚乳酸（PLA）和亚麻纤维为基板的微控制器板，在低频下的表现与FR-4相当，但生产良率约为50%，且基板在湿热试验中丧失了大部分强度。[37] 覆铜和浸渍处理可将吸水率控制在2%以下，向热带环境下使用迈进了一步。[38] 对该基板的“从摇篮到大门”评估显示，每平方米为6.7 kg二氧化碳当量，而FR-4为23.7 kg，但土地占用高出332%，用水高出465%。[39] 格拉斯哥的一个团队将锌线路印刷在可降解基材上，全球变暖潜势比铜与玻璃纤维电路板低79%；锌的导电性不如铜，且电路板仅为单层。[40]
足迹在哪里。 在智能手表上，芯片占主导，电路板材料的影响可忽略不计；在电视遥控器上，FR-4电路板则是最大的贡献来源。[41] 2026年的一篇综述发现，在以化石能源为主的电网下，电力占多层板制造排放的80%至95%，因此工厂使用清洁电力是最大的单一杠杆。[42] 一项来自奥地利奥特斯（AT&S）在产工厂的研究显示，从电镀漂洗水中回收金使气候影响降低约四分之一。[43]
每1 m²基板的碳足迹（从摇篮到大门），kg CO2e
PLA与亚麻纤维对比FR-4，按影响类别的变化
证据尚未说明的问题。 所综述的每一项生命周期评价，都是由其所支持材料的开发者撰写的。没有一项经同行评审的评估使用泰国或东南亚工厂的数据，也没有研究追踪究竟有多少“可回收”电路板被实际回收。
5. 报废与健康
废电路板的价值主要来自金、银、铜和钯，它们只占电路板重量的4%至7%，却贡献了80%以上的回收收入。[48]
选择哪条回收路线。 实验室论文不断报告采用新溶剂和选择性化学方法可实现近乎完全的回收。一种光驱动工艺从10 kg一批的电子废弃物中回收了8.82 g金。[46] 一篇关于低共熔溶剂（一类低毒液体）的综述列出了95%以上的回收率，但指出其黏度、重复使用和长期稳定性“报道不足”。[47] 两项最全面的系统研究却指向相反的方向。一项比较性生命周期评价发现，如果电力来自化石燃料，冶炼在所研究的每个类别中影响都最低；生物与化学结合的路线只有在使用零碳电力时，才在全球变暖指标上胜出。[44] 一项基于中国一家冶炼厂数据的研究发现，电力是主要的影响来源，而将燃料替换与余热发电相结合，投资回收期为4.7年。[45]
泰国的健康问题。 泰国东北部如今已有本地证据。
- Kalasin（加拉信）。 在该府最大的非法电子废弃物倾倒场，土壤中的镍、铅、铜、锌和镉超过联合国环境规划署和WHO/FAO限值，且多数含量在2018年至2020年间上升。[50] 电子废弃物场地的土壤、食物和工人血液中的溴化阻燃剂高于对照场地。[49] 该研究的数位作者任职于环保组织。
- Ubon Ratchathani（乌汶）。 在乌汶开展的两项研究发现，电子废弃物工人与邻近居民的血铅或尿铅无显著差异。[51][52] 铅含量高于检出限的工人比例更高（9.1%对1.8%），且对照组就住在附近，因此这一结果并不能说明这项工作是安全的。相比之下，孟加拉国工人的血铅中位数是其他人群的三倍以上。[53]
- 简单的改进。 在Kalasin，一项有89人参加的试验中，与工人共同设计的拆解工具使三个月内自报受伤减少58%。[54]
工厂废水。 两项针对华南PCB工厂的研究发现，铜是未经处理废水急性毒性的主要来源，处理工艺能有效去除；但全氟和多氟烷基物质（PFAS）及阻燃剂在处理中仅被部分去除。[55][56] 一种阻燃剂尽管浓度很低，其生态风险商仍达到20。[56] 未找到针对泰国工业园区PCB工厂的同类同行评审研究。
电子废弃物拆解工人对照组
- 孟加拉国，血铅，中位数 (µg/dL)
- 乌汶，血铅，平均值 (µg/dL)
- 乌汶，尿铅，中位数 (µg/g creatinine)
证据有多可靠？
| 研究方向 | 实验室 | 原型或厂商测试 | 一条真实产线或一家工厂 | 合格认证产品 |
|---|---|---|---|---|
| 1 公开基准上的AI缺陷检测 | ||||
| 1 AI过滤检测误报 | ||||
| 2 玻璃芯基板 | ||||
| 2 超低损耗树脂与玻璃纤维 | ||||
| 3 埋铜块与板内均温板 | ||||
| 3 机器学习预测焊点寿命 | ||||
| 4 可回收缩醛FR-4覆铜板 | ||||
| 4 类玻璃高分子（vitrimer）电路板 | ||||
| 4 可降解PLA与亚麻纤维电路板 | ||||
| 5 光驱动选择性回收金 | ||||
| 5 配合余热发电的冶炼 |
所综述的大部分工作仍处于实验室或原型阶段。只有三条路线进入了真实生产环境：AI过滤检测报警、符合行业标准的缩醛FR-4层压板，以及配合余热回收的冶炼。每一条都只依托一家工厂或公司。
对泰国采购方的意义
根据MPBxChange对证据的解读，值得向电路板供应商提出以下五个问题：
- 检测。 在贵司自己的产线上实测，每千块电路板的误报率和漏检率是多少？报警如何复判？
- 高速板。 对于112G和224G设计，能否提供用实际采用的层压板、玻纤布和铜箔制作的测试板所测得的每英寸损耗？
- 可靠性。 对于叠孔微孔，能否提供互连应力测试（IST）或回流焊试样的结果？电镀界面如何控制？对于组件，底部填充是针对热循环还是针对振动选择的？
- 足迹。 贵司的电力来自哪里？是否有符合ISO 14067的产品碳足迹？
- 废弃物。 含铜废水污泥和废电路板去向何处？出水中是否检测PFAS？
本综述的局限
本文为叙述性综述，而非系统综述：没有预先注册的方案，没有第二位筛选者，也没有合并统计。未直接检索Scopus和Web of Science。若干论文只能阅读摘要，其详细数字未与全文核对。发表数量基于关键词匹配，包含部分与主题无关的用法。本综述涵盖英文期刊，中文、日文、韩文和泰文文献的代表性不足。
利益声明。 MPBxChange运营一个面向泰国PCB工厂的交易平台，与采购方向这些工厂采购存在利益关系。本综述未获得任何资助，也未联系文中提及的任何作者或公司。AI工具协助了文献检索和初稿撰写；每一条来源都已对照其DOI记录核查，作者对文本负责。
资料来源
文献标题和引文保留原始来源的语言。
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引用格式： Dendoung, T. (2026). 2024年至2026年PCB研究发现了什么：检测、玻璃基板、散热与更环保的电路板. MPBxChange 调研报告. https://www.mpbxchange.com/zh/research/what-pcb-research-found-2024-2026