Основните характеристики на печатната платка зависят от работата на субстратната платка.За да се подобри техническата производителност на печатната платка, първо трябва да се подобри производителността на платката за печатна платка.За да се отговори на нуждите от разработване на печатна платка, различни нови материали се разработват и пускат в употреба постепенно.
През последните години пазарът на печатни платки измести фокуса си от компютри към комуникации, включително базови станции, сървъри и мобилни терминали.Мобилните комуникационни устройства, представени от смартфоните, доведоха PCB до по-висока плътност, по-тънки и по-висока функционалност.Технологията на печатните схеми е неделима от субстратните материали, което включва и техническите изисквания на печатните платки.Съответното съдържание на субстратните материали вече е организирано в специална статия за справка в индустрията.
1 Търсенето на висока плътност и фини линии
1.1 Търсене на медно фолио
Всички печатни платки се развиват към развитие с висока плътност и тънки линии, а HDI платките са особено видни.Преди десет години IPC определи HDI платката като ширина на линията/разстояние между линиите (L/S) от 0,1 mm/0,1 mm и по-малко.Сега индустрията основно постига конвенционален L/S от 60 μm и усъвършенстван L/S от 40 μm.Версията на Япония от 2013 г. на пътната карта на инсталационната технология е, че през 2014 г. конвенционалната L/S на платката HDI е била 50 μm, усъвършенстваната L/S е била 35 μm, а пробно произведената L/S е била 20 μm.
Формиране на схема на печатни платки, традиционният процес на химическо ецване (метод на изваждане) след фотоизображение върху субстрат от медно фолио, минималната граница на метода на изваждане за създаване на фини линии е около 30 μm и е необходим субстрат от тънко медно фолио (9~12 μm).Поради високата цена на тънкото медно фолио CCL и многото дефекти в ламинирането на тънко медно фолио, много фабрики произвеждат 18 μm медно фолио и след това използват ецване за изтъняване на медния слой по време на производството.Този метод има много процеси, труден контрол на дебелината и висока цена.По-добре е да използвате тънко медно фолио.В допълнение, когато веригата на печатната платка L/S е по-малка от 20 μm, тънкото медно фолио обикновено е трудно за работа.Изисква ултратънък субстрат от медно фолио (3~5μm) и ултратънко медно фолио, прикрепено към носителя.
В допълнение към по-тънките медни фолиа, настоящите фини линии изискват ниска грапавост на повърхността на медното фолио.Като цяло, за да се подобри силата на свързване между медното фолио и субстрата и да се осигури якост на отлепване на проводника, слоят от медно фолио е грапав.Грапавостта на конвенционалното медно фолио е по-голяма от 5 μm.Вграждането на грапави върхове на медно фолио в субстрата подобрява устойчивостта на отлепване, но за да се контролира точността на проводника по време на ецването на линията, е лесно да останат върховете на вградения субстрат, причинявайки късо съединение между линиите или намалена изолация , което е много важно за фините линии.Линията е особено сериозна.Следователно са необходими медни фолиа с ниска грапавост (по-малко от 3 μm) и още по-ниска грапавост (1,5 μm).
1.2 Търсенето на ламинирани диелектрични листове
Техническата характеристика на плоскостта HDI е, че процесът на натрупване (BuildingUpProcess), често използваното медно фолио със смола (RCC) или ламинираният слой от полувтвърдена епоксидна стъклена тъкан и медно фолио е трудно за постигане на фини линии.Понастоящем има тенденция да се възприема методът на полудобавка (SAP) или подобреният метод на полуобработка (MSAP), т.е. изолационен диелектричен филм се използва за подреждане и след това се използва медно покритие без електролити за образуване на мед проводников слой.Тъй като медният слой е изключително тънък, лесно се образуват фини линии.
Една от ключовите точки на полу-адитивния метод е ламинираният диелектричен материал.За да отговори на изискванията за фини линии с висока плътност, ламинираният материал поставя изискванията за диелектрични електрически свойства, изолация, устойчивост на топлина, сила на свързване и т.н., както и адаптивността на процеса на HDI плоскостта.Понастоящем международните HDI ламинирани медийни материали са главно продуктите от серията ABF/GX на Japan Ajinomoto Company, които използват епоксидна смола с различни втвърдяващи агенти за добавяне на неорганичен прах за подобряване на твърдостта на материала и намаляване на CTE, и плат от стъклени влакна се използва и за увеличаване на твърдостта..Има също подобни тънкослойни ламинатни материали на Sekisui Chemical Company от Япония, а Тайванският изследователски институт за индустриални технологии също е разработил такива материали.ABF материалите също непрекъснато се подобряват и развиват.Новото поколение ламинирани материали изисква по-специално ниска грапавост на повърхността, ниско термично разширение, ниски диелектрични загуби и тънко твърдо укрепване.
В глобалните полупроводникови опаковки, IC опаковъчните субстрати замениха керамичните субстрати с органични субстрати.Стъпката на опаковъчните субстрати с флип чип (FC) става все по-малка и по-малка.Сега типичната ширина на линията/редовото разстояние е 15 μm и в бъдеще ще бъде по-тънка.Ефективността на многослойния носител изисква главно ниски диелектрични свойства, нисък коефициент на термично разширение и висока топлоустойчивост и преследване на евтини субстрати въз основа на постигане на целите за производителност.Понастоящем масовото производство на фини вериги основно възприема процеса MSPA на ламинирана изолация и тънко медно фолио.Използвайте SAP метод за производство на вериги с L/S по-малко от 10 μm.
Когато печатните платки станат по-плътни и по-тънки, технологията на платките HDI еволюира от ламинати, съдържащи ядро, до ламинати за взаимно свързване без ядро (Anylayer).Ламинатните HDI плоскости с всяко еднослойно свързване със същата функция са по-добри от ламинираните HDI плоскости със сърцевина.Площта и дебелината могат да бъдат намалени с около 25%.Те трябва да използват разредител и да поддържат добри електрически свойства на диелектричния слой.
2 Висока честота и търсене на висока скорост
Електронната комуникационна технология варира от кабелна до безжична, от ниска честота и ниска скорост до висока честота и висока скорост.Текущата производителност на мобилния телефон навлезе в 4G и ще премине към 5G, тоест по-бърза скорост на предаване и по-голям капацитет на предаване.Настъпването на ерата на глобалните облачни изчисления удвои трафика на данни, а високочестотното и високоскоростно комуникационно оборудване е неизбежна тенденция.PCB е подходящ за високочестотно и високоскоростно предаване.В допълнение към намаляването на смущенията и загубата на сигнала в дизайна на веригата, поддържането на целостта на сигнала и поддържането на производството на печатни платки, за да отговаря на изискванията за проектиране, е важно да имате субстрат с висока производителност.
За да решат проблема с увеличаването на скоростта и целостта на сигнала на печатни платки, инженерите по дизайн се фокусират главно върху свойствата за загуба на електрически сигнал.Ключовите фактори за избора на субстрат са диелектричната константа (Dk) и диелектричните загуби (Df).Когато Dk е по-нисък от 4 и Df0,010, това е среден Dk/Df ламинат, а когато Dk е по-нисък от 3,7 и Df0,005 е по-нисък, това са ламинати с нисък Dk/Df клас, сега има разнообразие от субстрати да влезете на пазара, от който да избирате.
Понастоящем най-често използваните субстрати за високочестотни печатни платки са основно смоли на основата на флуор, полифенилен етер (PPO или PPE) смоли и модифицирани епоксидни смоли.Базираните на флуор диелектрични субстрати, като политетрафлуоретилен (PTFE), имат най-ниските диелектрични свойства и обикновено се използват над 5 GHz.Има и модифицирани епоксидни FR-4 или PPO субстрати.
В допълнение към гореспоменатата смола и други изолационни материали, грапавостта на повърхността (профила) на медния проводник също е важен фактор, влияещ върху загубата при предаване на сигнала, която се влияе от скин-ефекта (SkinEffect).Скин-ефектът е електромагнитната индукция, генерирана в проводника по време на високочестотно предаване на сигнала, а индуктивността е голяма в центъра на сечението на проводника, така че токът или сигналът има тенденция да се концентрира върху повърхността на проводника.Грапавостта на повърхността на проводника влияе върху загубата на сигнал за предаване, а загубата на гладка повърхност е малка.
При същата честота колкото по-голяма е грапавостта на медната повърхност, толкова по-голяма е загубата на сигнала.Ето защо, в действителното производство, ние се опитваме да контролираме грапавостта на дебелината на медната повърхност колкото е възможно повече.Грапавостта е възможно най-малка, без да се засяга силата на свързване.Особено за сигнали в диапазона над 10 GHz.При 10 GHz грапавостта на медното фолио трябва да бъде по-малка от 1 μm и е по-добре да се използва суперпланарно медно фолио (грапавост на повърхността 0,04 μm).Грапавостта на повърхността на медното фолио също трябва да се комбинира с подходяща окислителна обработка и система от свързваща смола.В близко бъдеще ще има покрито със смола медно фолио с почти никакви контури, което може да има по-висока якост на обелване и няма да повлияе на диелектричните загуби.