Základní charakteristiky desky s plošnými spoji závisí na výkonu desky substrátu.Aby se zlepšil technický výkon desky s plošnými spoji, musí se nejprve zlepšit výkon základní desky s plošnými spoji.Pro potřeby vývoje desky plošných spojů jsou postupně vyvíjeny a uváděny do užívání různé nové materiály.

V posledních letech se trh s plošnými spoji přesunul z počítačů na komunikaci, včetně základnových stanic, serverů a mobilních terminálů.Mobilní komunikační zařízení reprezentovaná chytrými telefony přivedla desky plošných spojů k vyšší hustotě, tenčím a vyšším funkcím.Technologie tištěných spojů je neoddělitelná od substrátových materiálů, což zahrnuje i technické požadavky na substráty DPS.Příslušný obsah substrátových materiálů je nyní uspořádán do speciálního článku pro průmyslovou referenci.

1 Požadavek na vysokou hustotu a jemné linie

1.1 Poptávka po měděné fólii

Všechny desky plošných spojů se vyvíjejí směrem k vývoji s vysokou hustotou a tenkými čarami a zvláště významné jsou desky HDI.Před deseti lety IPC definovalo HDI desku jako šířku čáry/řádkování (L/S) 0,1 mm/0,1 mm a méně.Nyní průmysl v podstatě dosahuje konvenčního L/S 60 μm a pokročilého L/S 40 μm.Japonská verze dat plánu instalační technologie z roku 2013 uvádí, že v roce 2014 byla konvenční L/S desky HDI 50 μm, pokročilá L/S byla 35 μm a zkušební L/S byla 20 μm.

Tvorba vzoru obvodu PCB, tradiční proces chemického leptání (subtraktivní metoda) po fotozobrazování na substrátu z měděné fólie, minimální limit subtraktivní metody pro vytváření jemných čar je asi 30 μm a je vyžadován substrát z tenké měděné fólie (9 ~ 12 μm).Vzhledem k vysoké ceně tenké měděné fólie CCL a mnoha vadám při laminaci tenké měděné fólie vyrábí mnoho továren 18μm měděnou fólii a poté používá leptání ke ztenčení měděné vrstvy během výroby.Tato metoda má mnoho procesů, obtížnou kontrolu tloušťky a vysoké náklady.Je lepší použít tenkou měděnou fólii.Navíc, když je obvod PCB L/S menší než 20 μm, je obecně obtížné s tenkou měděnou fólií manipulovat.Vyžaduje ultratenkou měděnou fólii (3~5μm) substrát a ultratenkou měděnou fólii připevněnou k nosiči.

Kromě tenčích měděných fólií vyžadují současné jemné linie nízkou drsnost povrchu měděné fólie.Obecně, aby se zlepšila spojovací síla mezi měděnou fólií a substrátem a zajistila se pevnost vodiče při odlupování, je vrstva měděné fólie zdrsněna.Drsnost běžné měděné fólie je větší než 5μm.Zapuštění hrubých špiček měděné fólie do substrátu zlepšuje odolnost proti odlupování, ale aby bylo možné kontrolovat přesnost drátu během leptání čáry, je snadné ponechat špičky zapuštěného substrátu, což způsobuje zkraty mezi vedeními nebo sníženou izolaci. , což je velmi důležité pro jemné linky.Linka je obzvláště vážná.Proto jsou vyžadovány měděné fólie s nízkou drsností (méně než 3 μm) a ještě nižší drsností (1,5 μm).

1.2 Poptávka po laminovaných dielektrických deskách

Technickým znakem desky HDI je, že procesem nanášení (BuildingUpProcess), běžně používanou měděnou fólií potaženou pryskyřicí (RCC) nebo laminovanou vrstvou polovytvrzené epoxidové skleněné tkaniny a měděné fólie je obtížné dosáhnout jemných linek.V současné době se spíše používá semiaditivní metoda (SAP) nebo zlepšená semi-zpracovaná metoda (MSAP), to znamená, že pro stohování se používá izolační dielektrický film a poté se k vytvoření mědi používá bezproudové pokovování. vodivá vrstva.Vzhledem k tomu, že vrstva mědi je extrémně tenká, je snadné vytvořit jemné linky.

Jedním z klíčových bodů semiaditivní metody je laminovaný dielektrický materiál.Aby byly splněny požadavky na jemné linie s vysokou hustotou, klade laminovaný materiál požadavky na dielektrické elektrické vlastnosti, izolaci, tepelnou odolnost, spojovací sílu atd., jakož i na procesní přizpůsobivost desky HDI.V současné době jsou mezinárodními materiály laminovaných médií HDI hlavně produkty řady ABF/GX společnosti Japan Ajinomoto Company, které používají epoxidové pryskyřice s různými vytvrzovacími činidly k přidání anorganického prášku ke zlepšení tuhosti materiálu a snížení CTE a tkanina ze skleněných vláken. se také používá ke zvýšení tuhosti..Existují také podobné tenkovrstvé laminátové materiály japonské Sekisui Chemical Company a Tchajwanský výzkumný institut průmyslové technologie takové materiály také vyvinul.Materiály ABF jsou také neustále zdokonalovány a vyvíjeny.Nová generace laminovaných materiálů vyžaduje zejména nízkou drsnost povrchu, nízkou tepelnou roztažnost, nízké dielektrické ztráty a tenké tuhé zpevnění.

V globálním balení polovodičů nahradily obalové substráty IC keramické substráty organickými substráty.Rozteč obalových substrátů flip chip (FC) je stále menší a menší.Nyní je typická šířka/řádkování 15μm a v budoucnu bude tenčí.Výkon vícevrstvého nosiče vyžaduje především nízké dielektrické vlastnosti, nízký koeficient tepelné roztažnosti a vysokou tepelnou odolnost a hledání levných substrátů na základě plnění výkonnostních cílů.V současné době masová výroba jemných obvodů v podstatě přijímá proces MSPA laminované izolace a tenké měděné fólie.Použijte metodu SAP k výrobě vzorů obvodů s L/S menšími než 10 μm.

Když jsou desky plošných spojů hustší a tenčí, technologie desek HDI se vyvinula z laminátů obsahujících jádro na propojovací lamináty Anylayer bez jádra (Anylayer).Libovolně propojené laminátové HDI desky se stejnou funkcí jsou lepší než laminátové HDI desky s jádrem.Plochu a tloušťku lze zmenšit asi o 25 %.Ty musí používat tenčí a zachovávat dobré elektrické vlastnosti dielektrické vrstvy.

2 Požadavek na vysokou frekvenci a vysokou rychlost

Elektronická komunikační technologie sahá od drátové po bezdrátovou, od nízké frekvence a nízké rychlosti po vysokofrekvenční a vysokorychlostní.Současný výkon mobilních telefonů vstoupil do 4G a bude směřovat k 5G, tedy vyšší přenosové rychlosti a větší přenosové kapacitě.Nástup globální éry cloud computingu zdvojnásobil datový provoz a vysokofrekvenční a vysokorychlostní komunikační zařízení jsou nevyhnutelným trendem.PCB je vhodná pro vysokofrekvenční a vysokorychlostní přenos.Kromě snížení rušení a ztrát signálu v návrhu obvodu, zachování integrity signálu a zachování výroby desek plošných spojů, aby byly splněny požadavky na design, je důležité mít vysoce výkonný substrát.

Aby se vyřešil problém zvýšení rychlosti a integrity signálu PCB, konstruktéři se zaměřují hlavně na vlastnosti ztráty elektrického signálu.Klíčovými faktory pro výběr substrátu jsou dielektrická konstanta (Dk) a dielektrická ztráta (Df).Když je Dk nižší než 4 a Df0,010, jedná se o střední laminát Dk/Df, a když je Dk nižší než 3,7 a Df0,005 nižší, jde o lamináty nízké kvality Dk/Df, nyní existuje celá řada substrátů vstoupit na trh, z čeho vybírat.

V současnosti jsou nejběžněji používanými substráty vysokofrekvenčních desek plošných spojů především pryskyřice na bázi fluoru, polyfenylenetherové (PPO nebo PPE) pryskyřice a modifikované epoxidové pryskyřice.Dielektrické substráty na bázi fluoru, jako je polytetrafluorethylen (PTFE), mají nejnižší dielektrické vlastnosti a obvykle se používají nad 5 GHz.Existují také modifikované epoxidové FR-4 nebo PPO substráty.

Kromě výše uvedené pryskyřice a dalších izolačních materiálů je důležitým faktorem ovlivňujícím ztrátu přenosu signálu i povrchová drsnost (profil) mědi vodiče, která je ovlivněna skinefektem (SkinEffect).Kožní efekt je elektromagnetická indukce generovaná v drátu během přenosu vysokofrekvenčního signálu a indukčnost je velká ve středu části drátu, takže proud nebo signál má tendenci se soustředit na povrch drátu.Drsnost povrchu vodiče ovlivňuje ztrátu přenosového signálu a ztráta hladkého povrchu je malá.

Při stejné frekvenci platí, že čím větší je drsnost povrchu mědi, tím větší je ztráta signálu.Proto se při skutečné výrobě snažíme co nejvíce kontrolovat drsnost povrchové tloušťky mědi.Drsnost je co nejmenší bez ovlivnění lepicí síly.Zejména pro signály v rozsahu nad 10 GHz.Při 10 GHz musí být drsnost měděné fólie menší než 1 μm a je lepší použít superplanární měděnou fólii (drsnost povrchu 0,04 μm).Drsnost povrchu měděné fólie je také potřeba kombinovat s vhodnou oxidační úpravou a pojivovým pryskyřičným systémem.V blízké budoucnosti bude k dispozici měděná fólie potažená pryskyřicí téměř bez obrysu, která může mít vyšší pevnost v odlupování a neovlivní dielektrické ztráty.