Osnovne karakteristike štampane ploče zavise od performansi ploče podloge.Da bi se poboljšale tehničke performanse štampane ploče, prvo se moraju poboljšati performanse ploče supstrata štampanih kola.Kako bi se zadovoljile potrebe razvoja štampane ploče, razni novi materijali se postepeno razvijaju i stavljaju u upotrebu.

Posljednjih godina, PCB tržište je pomjerilo fokus sa kompjutera na komunikacije, uključujući bazne stanice, servere i mobilne terminale.Mobilni komunikacijski uređaji koje predstavljaju pametni telefoni doveli su PCB do veće gustine, tanje i veće funkcionalnosti.Tehnologija štampanih kola je neodvojiva od materijala podloge, što takođe uključuje tehničke zahteve PCB podloga.Relevantni sadržaj supstratnih materijala sada je organizovan u poseban članak za referencu u industriji.

1 Potreba za visokom gustoćom i finom linijom

1.1 Potražnja za bakarnom folijom

Svi PCB-i se razvijaju prema visokoj gustoći i razvoju tankih linija, a HDI ploče su posebno istaknute.Prije deset godina, IPC je definirao HDI ploču kao širinu linija/razmak između linija (L/S) od 0,1 mm/0,1 mm i niže.Sada industrija u osnovi postiže konvencionalni L/S od 60 μm i napredni L/S od 40 μm.Japanska verzija mape puta za tehnologiju instalacije iz 2013. je da je 2014. konvencionalni L/S HDI ploče bio 50 μm, napredni L/S bio je 35 μm, a probno proizveden L/S bio je 20 μm.

Formiranje uzorka PCB kruga, tradicionalni proces hemijskog jetkanja (metoda subtrakcije) nakon fotosnimanja na podlozi od bakrene folije, minimalna granica metode suzbijanja za pravljenje finih linija je oko 30 μm, a potrebna je tanka bakarna folija (9 ~ 12 μm).Zbog visoke cijene tanke bakarne folije CCL i mnogih nedostataka u laminaciji tanke bakarne folije, mnoge tvornice proizvode bakarnu foliju od 18 μm, a zatim koriste jetkanje za stanjivanje sloja bakra tokom proizvodnje.Ova metoda ima mnogo procesa, tešku kontrolu debljine i visoku cijenu.Bolje je koristiti tanku bakrenu foliju.Osim toga, kada je PCB krug L/S manji od 20 μm, tankom bakrenom folijom je općenito teško rukovati.Zahtijeva ultra-tanku bakarnu foliju (3~5μm) podlogu i ultra-tanku bakarnu foliju pričvršćenu na nosač.

Pored tanjih bakrenih folija, sadašnje fine linije zahtevaju nisku hrapavost na površini bakarne folije.Općenito, kako bi se poboljšala sila vezivanja između bakarne folije i podloge i kako bi se osigurala čvrstoća ljuštenja vodiča, sloj bakarne folije je hrapav.Hrapavost konvencionalne bakarne folije je veća od 5 μm.Ugrađivanje hrapavih vrhova bakarne folije u podlogu poboljšava otpornost na ljuštenje, ali kako bi se kontrolisala tačnost žice tokom jetkanja linije, lako je ostaviti vrhove umetnute podloge, što uzrokuje kratke spojeve između vodova ili smanjenu izolaciju. , što je veoma važno za fine linije.Linija je posebno ozbiljna.Stoga su potrebne bakarne folije male hrapavosti (manje od 3 μm) i još manje hrapavosti (1,5 μm).

1.2 Potražnja za laminiranim dielektričnim pločama

Tehnička karakteristika HDI ploče je da je procesom nagomilavanja (BuildingUpProcess), obično korištenom bakarnom folijom obloženom smolom (RCC), ili laminiranim slojem poluočvrslog epoksidnog stakla i bakrene folije teško postići fine linije.Trenutno se teži usvajanju poluaditivne metode (SAP) ili poboljšane poluobrađene metode (MSAP), to jest, za slaganje se koristi izolacijska dielektrična folija, a zatim se za formiranje bakra koristi elektrobezbakarna oplata. sloj provodnika.Budući da je sloj bakra izuzetno tanak, lako se formiraju fine linije.

Jedna od ključnih tačaka poluaditivne metode je laminirani dielektrični materijal.Kako bi ispunio zahtjeve finih linija visoke gustoće, laminirani materijal postavlja zahtjeve dielektričnih električnih svojstava, izolacije, otpornosti na toplinu, sile vezivanja, itd., kao i prilagodljivosti HDI ploče procesu.Trenutno, međunarodni HDI laminirani medijski materijali su uglavnom proizvodi serije ABF/GX kompanije Japan Ajinomoto, koji koriste epoksidnu smolu s različitim agensima za očvršćavanje za dodavanje neorganskog praha za poboljšanje krutosti materijala i smanjenje CTE-a, i tkaninu od staklenih vlakana. se takođe koristi za povećanje krutosti..Postoje i slični tankoslojni laminatni materijali kompanije Sekisui Chemical Company iz Japana, a Tajvanski institut za istraživanje industrijske tehnologije je također razvio takve materijale.ABF materijali se također kontinuirano poboljšavaju i razvijaju.Nova generacija laminiranih materijala posebno zahtijeva nisku hrapavost površine, nisko toplinsko širenje, mali dielektrični gubitak i tanko kruto ojačanje.

U globalnoj ambalaži za poluvodiče, IC supstrati za pakovanje zamijenili su keramičke podloge organskim supstratima.Korak flip chip (FC) ambalažnih supstrata postaje sve manji i manji.Sada je tipična širina linija/razmak između redova 15 μm, a u budućnosti će biti tanja.Performanse višeslojnog nosača uglavnom zahtijevaju niske dielektrične osobine, nizak koeficijent toplinske ekspanzije i visoku otpornost na toplinu, te traženje jeftinih podloga na osnovu ispunjavanja ciljeva performansi.Trenutno, masovna proizvodnja finih kola u osnovi usvaja MSPA proces laminirane izolacije i tanke bakarne folije.Koristite SAP metodu za proizvodnju uzoraka kola sa L/S manjim od 10 μm.

Kada PCB-i postanu gušći i tanji, tehnologija HDI ploča je evoluirala od laminata koji sadrže jezgro do laminata za međusobno povezivanje bez jezgra (Anylayer).Laminatne HDI ploče sa bilo kojim slojem međusobnog povezivanja sa istom funkcijom bolje su od laminatnih HDI ploča koje sadrže jezgro.Površina i debljina mogu se smanjiti za oko 25%.Oni moraju koristiti razrjeđivač i održavati dobra električna svojstva dielektričnog sloja.

2 Zahtjev za visoke frekvencije i velike brzine

Elektronska komunikacijska tehnologija se kreće od žičane do bežične, od niske frekvencije i niske brzine do visoke frekvencije i velike brzine.Trenutne performanse mobilnog telefona ušle su u 4G i krenut će prema 5G, odnosno većoj brzini prijenosa i većem kapacitetu prijenosa.Dolazak globalne ere računarstva u oblaku udvostručio je promet podataka, a visokofrekventna i brza komunikaciona oprema je neizbježan trend.PCB je pogodan za prijenos visoke frekvencije i velike brzine.Pored smanjenja smetnji i gubitaka signala u dizajnu kola, održavanja integriteta signala i održavanja proizvodnje PCB-a u skladu sa zahtjevima dizajna, važno je imati podlogu visokih performansi.

Kako bi riješili problem povećanja brzine PCB-a i integriteta signala, dizajneri se uglavnom fokusiraju na svojstva gubitka električnog signala.Ključni faktori za odabir podloge su dielektrična konstanta (Dk) i dielektrični gubitak (Df).Kada je Dk niži od 4 i Df0,010, to je srednji Dk/Df laminat, a kada je Dk manji od 3,7 i Df0,005 niži, to su laminati niskog Dk/Df razreda, sada postoje razne podloge da uđete na tržište za izbor.

Trenutno, najčešće korišteni supstrati visokofrekventnih ploča su uglavnom smole na bazi fluora, polifenilen eter (PPO ili PPE) smole i modificirane epoksidne smole.Dielektrični supstrati na bazi fluora, kao što je politetrafluoroetilen (PTFE), imaju najniža dielektrična svojstva i obično se koriste iznad 5 GHz.Postoje i modificirane epoksidne FR-4 ili PPO podloge.

Pored gore pomenute smole i drugih izolacionih materijala, hrapavost površine (profil) provodnika bakra je takođe važan faktor koji utiče na gubitak prenosa signala, na koji utiče skin efekat (SkinEffect).Skin efekat je elektromagnetna indukcija koja se stvara u žici tokom prenosa visokofrekventnog signala, a induktivnost je velika u centru preseka žice, tako da struja ili signal teži da se koncentriše na površini žice.Hrapavost površine provodnika utiče na gubitak signala prenosa, a gubitak glatke površine je mali.

Na istoj frekvenciji, što je veća hrapavost površine bakra, to je veći gubitak signala.Stoga se u stvarnoj proizvodnji trudimo da što je moguće više kontrolišemo hrapavost površinske debljine bakra.Hrapavost je što je moguće manja bez uticaja na silu vezivanja.Posebno za signale u opsegu iznad 10 GHz.Na 10GHz, hrapavost bakarne folije treba da bude manja od 1μm, a bolje je koristiti superplanarnu bakarnu foliju (hrapavost površine 0,04μm).Hrapavost površine bakarne folije takođe treba kombinovati sa odgovarajućim oksidacionim tretmanom i sistemom vezivne smole.U bliskoj budućnosti pojavit će se bakrena folija presvučena smolom gotovo bez obrisa, koja može imati veću čvrstoću na ljuštenje i neće utjecati na dielektrične gubitke.