Les característiques bàsiques de la placa de circuit imprès depenen del rendiment de la placa de substrat.Per millorar el rendiment tècnic de la placa de circuit imprès, primer s'ha de millorar el rendiment de la placa de substrat de circuit imprès.Per tal de satisfer les necessitats del desenvolupament de la placa de circuit imprès, diversos materials nous s'estan desenvolupant i posant en ús gradualment.

En els últims anys, el mercat de PCB ha canviat el seu enfocament dels ordinadors a les comunicacions, incloses les estacions base, els servidors i els terminals mòbils.Els dispositius de comunicació mòbil representats pels telèfons intel·ligents han impulsat els PCB a una densitat més alta, una funcionalitat més fina i més alta.La tecnologia de circuit imprès és inseparable dels materials del substrat, que també implica els requisits tècnics dels substrats de PCB.El contingut rellevant dels materials del substrat s'organitza ara en un article especial per a la referència de la indústria.

1 La demanda d'alta densitat i línia fina

1.1 Demanda de làmina de coure

Tots els PCB es desenvolupen cap a un desenvolupament d'alta densitat i de línia fina, i les plaques HDI són especialment destacades.Fa deu anys, IPC va definir el tauler HDI com a amplada de línia/interlineat (L/S) de 0,1 mm/0,1 mm i per sota.Ara, la indústria bàsicament aconsegueix un L/S convencional de 60μm i un L/S avançat de 40μm.La versió japonesa del 2013 de les dades del full de ruta de la tecnologia d'instal·lació és que el 2014, el L/S convencional de la placa HDI era de 50 μm, el L/S avançat era de 35 μm i el L/S de prova era de 20 μm.

Formació de patró de circuits PCB, el procés de gravat químic tradicional (mètode subtractiu) després de la fotoimatge al substrat de làmina de coure, el límit mínim del mètode subtractiu per fer línies fines és d'uns 30 μm i es requereix un substrat de làmina de coure prima (9 ~ 12 μm).A causa de l'alt preu de la làmina de coure prima CCL i dels molts defectes en la laminació de làmines de coure prima, moltes fàbriques produeixen làmina de coure de 18 μm i després utilitzen el gravat per aprimar la capa de coure durant la producció.Aquest mètode té molts processos, un control de gruix difícil i un cost elevat.És millor utilitzar una làmina fina de coure.A més, quan el circuit de PCB L/S és inferior a 20 μm, la làmina prima de coure és generalment difícil de manejar.Requereix un substrat de làmina de coure ultrafina (3 ~ 5μm) i una làmina de coure ultra fina connectada al suport.

A més de les làmines de coure més primes, les línies fines actuals requereixen una baixa rugositat a la superfície de la làmina de coure.En general, per tal de millorar la força d'unió entre la làmina de coure i el substrat i per assegurar la força de pelat del conductor, la capa de làmina de coure s'estan rugosa.La rugositat de la làmina de coure convencional és superior a 5 μm.La incrustació dels pics aspres de la làmina de coure al substrat millora la resistència a la peladura, però per controlar la precisió del cable durant el gravat de la línia, és fàcil que quedin els pics del substrat incrustat, provocant curtcircuits entre les línies o disminució de l'aïllament. , que és molt important per a les línies fines.La línia és especialment greu.Per tant, es requereixen làmines de coure amb una rugositat baixa (menys de 3 μm) i una rugositat encara més baixa (1,5 μm).

1.2 La demanda de làmines dielèctriques laminates

La característica tècnica de la placa HDI és que el procés d'acumulació (BuildingUpProcess), la làmina de coure recoberta de resina (RCC) que s'utilitza habitualment o la capa laminada de drap de vidre epoxi semicurat i làmina de coure és difícil d'aconseguir línies fines.Actualment, es tendeix a adoptar el mètode semi-additiu (SAP) o el mètode semi-processat millorat (MSAP), és a dir, s'utilitza una pel·lícula dielèctrica aïllant per a l'apilament, i després s'utilitza un revestiment de coure electroless per formar un coure. capa conductora.Com que la capa de coure és extremadament prima, és fàcil formar línies fines.

Un dels punts clau del mètode semi-additiu és el material dielèctric laminat.Per satisfer els requisits de línies fines d'alta densitat, el material laminat presenta els requisits de propietats elèctriques dielèctriques, aïllament, resistència a la calor, força d'unió, etc., així com l'adaptabilitat al procés de la placa HDI.Actualment, els materials de mitjans laminats HDI internacionals són principalment els productes de la sèrie ABF/GX de Japan Ajinomoto Company, que utilitzen resina epoxi amb diferents agents de curat per afegir pols inorgànica per millorar la rigidesa del material i reduir el CTE, i tela de fibra de vidre. també s'utilitza per augmentar la rigidesa..També hi ha materials laminats de pel·lícula prima similars de Sekisui Chemical Company del Japó, i l'Institut de Recerca de Tecnologia Industrial de Taiwan també ha desenvolupat aquests materials.Els materials ABF també es milloren i es desenvolupen contínuament.La nova generació de materials laminats requereix particularment una baixa rugositat superficial, una baixa expansió tèrmica, una baixa pèrdua dielèctrica i un enfortiment rígid prim.

En l'envasament global de semiconductors, els substrats d'embalatge IC han substituït els substrats ceràmics per substrats orgànics.El pas dels substrats d'embalatge amb xip giratori (FC) és cada cop més petit.Ara l'amplada de línia/interlineat típica és de 15 μm, i serà més prim en el futur.El rendiment del portador multicapa requereix principalment propietats dielèctriques baixes, baix coeficient d'expansió tèrmica i alta resistència a la calor, i la recerca de substrats de baix cost sobre la base de complir els objectius de rendiment.Actualment, la producció en massa de circuits fins adopta bàsicament el procés MSPA d'aïllament laminat i làmina de coure prima.Utilitzeu el mètode SAP per fabricar patrons de circuits amb L/S inferior a 10 μm.

Quan els PCB es fan més densos i prims, la tecnologia de plaques HDI ha evolucionat de laminats que contenen nuclis a laminats d'interconnexió Anylayer sense nucli (Anylayer).Les plaques HDI laminats d'interconnexió de qualsevol capa amb la mateixa funció són millors que les plaques HDI laminats que contenen nucli.L'àrea i el gruix es poden reduir en un 25%.Aquests han d'utilitzar més prims i mantenir bones propietats elèctriques de la capa dielèctrica.

2 Alta freqüència i demanda d'alta velocitat

La tecnologia de comunicació electrònica va des de cablejat a sense fil, de baixa freqüència i baixa velocitat a alta freqüència i alta velocitat.El rendiment actual del telèfon mòbil ha entrat al 4G i s'avançarà cap al 5G, és a dir, una velocitat de transmissió més ràpida i una capacitat de transmissió més gran.L'arribada de l'era global de la computació en núvol ha duplicat el trànsit de dades i els equips de comunicació d'alta freqüència i alta velocitat són una tendència inevitable.El PCB és adequat per a transmissió d'alta freqüència i alta velocitat.A més de reduir la interferència del senyal i la pèrdua en el disseny del circuit, mantenir la integritat del senyal i mantenir la fabricació de PCB per complir els requisits de disseny, és important tenir un substrat d'alt rendiment.

Per resoldre el problema de l'augment de la velocitat i la integritat del senyal de PCB, els enginyers de disseny se centren principalment en les propietats de pèrdua de senyal elèctric.Els factors clau per a la selecció del substrat són la constant dielèctrica (Dk) i la pèrdua dielèctrica (Df).Quan Dk és inferior a 4 i Df0,010, és un laminat Dk/Df mitjà, i quan Dk és inferior a 3,7 i Df0,005 és inferior, es tracta de laminats de grau Dk/Df baix, ara hi ha una varietat de substrats. per entrar al mercat per triar.

Actualment, els substrats de plaques de circuit d'alta freqüència més utilitzats són principalment resines a base de fluor, resines d'èter de polifenilè (PPO o PPE) i resines epoxi modificades.Els substrats dielèctrics basats en fluor, com el politetrafluoroetilè (PTFE), tenen les propietats dielèctriques més baixes i solen utilitzar-se per sobre de 5 GHz.També hi ha substrats epoxi FR-4 o PPO modificats.

A més de la resina i altres materials aïllants esmentats anteriorment, la rugositat superficial (perfil) del conductor de coure també és un factor important que afecta la pèrdua de transmissió del senyal, que es veu afectada per l'efecte pell (SkinEffect).L'efecte pell és la inducció electromagnètica generada al cable durant la transmissió del senyal d'alta freqüència, i la inductància és gran al centre de la secció del cable, de manera que el corrent o el senyal tendeix a concentrar-se a la superfície del cable.La rugositat superficial del conductor afecta la pèrdua de senyal de transmissió i la pèrdua de superfície llisa és petita.

A la mateixa freqüència, com més gran sigui la rugositat de la superfície de coure, més gran serà la pèrdua de senyal.Per tant, en la producció real, intentem controlar la rugositat del gruix del coure superficial tant com sigui possible.La rugositat és tan petita com sigui possible sense afectar la força d'unió.Especialment per a senyals en el rang superior a 10 GHz.A 10 GHz, la rugositat de la làmina de coure ha de ser inferior a 1 μm, i és millor utilitzar una làmina de coure superplanar (rugositat superficial 0,04 μm).La rugositat superficial de la làmina de coure també s'ha de combinar amb un tractament d'oxidació adequat i un sistema de resina d'unió.En un futur proper, hi haurà una làmina de coure recoberta de resina gairebé sense contorn, que pot tenir una major resistència a la pell i no afectarà la pèrdua dielèctrica.