De grundlæggende egenskaber for det trykte kredsløb afhænger af substratkortets ydeevne.For at forbedre det trykte kredsløbs tekniske ydeevne skal ydeevnen af ​​det trykte kredsløbssubstrat først forbedres.For at imødekomme behovene ved udviklingen af ​​printpladen, bliver forskellige nye materialer gradvist udviklet og taget i brug.

I de senere år har PCB-markedet flyttet sit fokus fra computere til kommunikation, herunder basestationer, servere og mobile terminaler.Mobile kommunikationsenheder repræsenteret af smartphones har drevet PCB'er til højere tæthed, tyndere og højere funktionalitet.Trykt kredsløbsteknologi er uadskillelig fra substratmaterialer, hvilket også involverer de tekniske krav til PCB-substrater.Det relevante indhold af substratmaterialerne er nu organiseret i en særlig artikel til industriens reference.

1 Kravet om høj tæthed og fine linjer

1.1 Efterspørgsel efter kobberfolie

PCB'er udvikler sig alle hen imod udvikling med høj tæthed og tynd linje, og HDI-plader er særligt fremtrædende.For ti år siden definerede IPC HDI-kortet som linjebredde/linjeafstand (L/S) på 0,1 mm/0,1 mm og derunder.Nu opnår industrien som udgangspunkt et konventionelt L/S på 60μm, og et avanceret L/S på 40μm.Japans 2013-version af installationsteknologiens køreplansdata er, at i 2014 var det konventionelle L/S på HDI-kortet 50μm, det avancerede L/S var 35μm, og det prøveproducerede L/S var 20μm.

PCB-kredsløbsmønsterdannelse, den traditionelle kemiske ætsningsproces (subtraktiv metode) efter fotobilleddannelse på kobberfoliesubstratet, minimumsgrænsen for subtraktiv metode til fremstilling af fine linjer er omkring 30μm, og tyndt kobberfolie (9~12μm) substrat er påkrævet.På grund af den høje pris på tynd kobberfolie CCL og de mange fejl i tynd kobberfolielaminering, producerer mange fabrikker 18μm kobberfolie og bruger derefter ætsning til at tynde kobberlaget under produktionen.Denne metode har mange processer, vanskelig tykkelseskontrol og høje omkostninger.Det er bedre at bruge tynd kobberfolie.Når PCB-kredsløbet L/S er mindre end 20μm, er den tynde kobberfolie generelt svær at håndtere.Det kræver et ultratyndt kobberfolie (3~5μm) substrat og en ultratynd kobberfolie fastgjort til bæreren.

Ud over tyndere kobberfolier kræver de nuværende fine linjer lav ruhed på overfladen af ​​kobberfolien.Generelt, for at forbedre bindingskraften mellem kobberfolien og substratet og for at sikre lederens afrivningsstyrke, gøres kobberfolielaget ru.Ruheden af ​​den konventionelle kobberfolie er større end 5μm.Indstøbningen af ​​kobberfoliens ru toppe i underlaget forbedrer skrælningsmodstanden, men for at kontrollere nøjagtigheden af ​​tråden under linjeætsningen er det let at have indstøbningssubstratets toppe tilbage, hvilket forårsager kortslutninger mellem linjerne eller nedsat isolering. , hvilket er meget vigtigt for fine linjer.Linjen er særlig alvorlig.Derfor kræves kobberfolier med lav ruhed (mindre end 3 μm) og endnu lavere ruhed (1,5 μm).

1.2 Efterspørgslen efter laminerede dielektriske plader

Den tekniske egenskab ved HDI-plade er, at opbygningsprocessen (BuildingUpProcess), den almindeligt anvendte harpiksbelagte kobberfolie (RCC) eller det laminerede lag af halvhærdet epoxyglasdug og kobberfolie er vanskeligt at opnå fine linjer.På nuværende tidspunkt er den semi-additive metode (SAP) eller den forbedrede semi-processed metode (MSAP) en tendens til at blive vedtaget, det vil sige, en isolerende dielektrisk film bruges til stabling, og derefter bruges strømløs kobberbelægning til at danne en kobber lederlag.Fordi kobberlaget er ekstremt tyndt, er det nemt at danne fine linjer.

Et af nøglepunkterne i den semi-additive metode er det laminerede dielektriske materiale.For at opfylde kravene til fine linjer med høj densitet fremsætter det laminerede materiale kravene til dielektriske elektriske egenskaber, isolering, varmemodstand, bindingskraft osv., samt procestilpasningsevnen af ​​HDI-plader.På nuværende tidspunkt er de internationale HDI-laminerede mediematerialer hovedsageligt ABF/GX-seriens produkter fra Japan Ajinomoto Company, som bruger epoxyharpiks med forskellige hærdermidler til at tilføje uorganisk pulver for at forbedre materialets stivhed og reducere CTE og glasfiberklud bruges også til at øge stivheden..Der er også lignende tyndfilmslaminatmaterialer fra Sekisui Chemical Company i Japan, og Taiwan Industrial Technology Research Institute har også udviklet sådanne materialer.ABF-materialer bliver også løbende forbedret og udviklet.Den nye generation af laminerede materialer kræver især lav overfladeruhed, lav termisk ekspansion, lavt dielektrisk tab og tynd stiv forstærkning.

I den globale halvlederemballage har IC-emballagesubstrater erstattet keramiske substrater med organiske substrater.Pitch af flip chip (FC) emballagesubstrater bliver mindre og mindre.Nu er den typiske linjebredde/linjeafstand 15μm, og den bliver tyndere i fremtiden.Ydeevnen af ​​flerlagsbæreren kræver hovedsageligt lave dielektriske egenskaber, lav termisk udvidelseskoefficient og høj varmemodstand og udøvelse af billige substrater på grundlag af opfyldelse af ydeevnemål.På nuværende tidspunkt vedtager masseproduktionen af ​​fine kredsløb grundlæggende MSPA-processen med lamineret isolering og tynd kobberfolie.Brug SAP-metoden til at fremstille kredsløbsmønstre med L/S mindre end 10μm.

Når PCB'er bliver tættere og tyndere, har HDI-kortteknologien udviklet sig fra kerneholdige laminater til kerneløse Anylayer-sammenkoblingslaminater (Anylayer).Ethvert lags sammenkoblingslaminat HDI-plader med samme funktion er bedre end kerneholdige laminat-HDI-plader.Arealet og tykkelsen kan reduceres med omkring 25%.Disse skal bruge tyndere og opretholde gode elektriske egenskaber af det dielektriske lag.

2 Krav til høj frekvens og høj hastighed

Elektronisk kommunikationsteknologi spænder fra kablet til trådløs, fra lav frekvens og lav hastighed til høj frekvens og høj hastighed.Den nuværende mobiltelefonydelse er gået ind i 4G og vil bevæge sig mod 5G, det vil sige hurtigere transmissionshastighed og større transmissionskapacitet.Fremkomsten af ​​den globale cloud computing-æra har fordoblet datatrafikken, og højfrekvent og højhastighedskommunikationsudstyr er en uundgåelig tendens.PCB er velegnet til højfrekvent og højhastighedstransmission.Ud over at reducere signalinterferens og tab i kredsløbsdesign, opretholde signalintegritet og opretholde PCB-fremstilling for at opfylde designkrav, er det vigtigt at have et højtydende substrat.

For at løse problemet med PCB-stigningshastighed og signalintegritet fokuserer designingeniører hovedsageligt på elektriske signaltabsegenskaber.Nøglefaktorerne for valget af substratet er den dielektriske konstant (Dk) og dielektrisk tab (Df).Når Dk er lavere end 4 og Df0.010, er det et medium Dk/Df laminat, og når Dk er lavere end 3.7 og Df0.005 er lavere, er det laminater af lav Dk/Df kvalitet, nu er der en række forskellige substrater at komme ind på markedet at vælge imellem.

På nuværende tidspunkt er de mest almindeligt anvendte højfrekvente printpladesubstrater hovedsageligt fluorbaserede harpikser, polyphenylenether (PPO eller PPE) harpikser og modificerede epoxyharpikser.Fluorbaserede dielektriske substrater, såsom polytetrafluorethylen (PTFE), har de laveste dielektriske egenskaber og bruges normalt over 5 GHz.Der er også modificerede epoxy FR-4 eller PPO substrater.

Udover ovennævnte harpiks og andre isoleringsmaterialer er overfladeruheden (profilen) af lederkobberet også en vigtig faktor, der påvirker signaltransmissionstabet, som påvirkes af hudeffekten (SkinEffect).Hudeffekten er den elektromagnetiske induktion, der genereres i ledningen under højfrekvent signaltransmission, og induktansen er stor i midten af ​​ledningssektionen, så strømmen eller signalet har en tendens til at koncentrere sig om ledningens overflade.Lederens overfladeruhed påvirker tabet af transmissionssignal, og tabet af glat overflade er lille.

Ved samme frekvens, jo større ruhed kobberoverfladen er, jo større er signaltabet.Derfor forsøger vi i den faktiske produktion at kontrollere ruheden af ​​overfladens kobbertykkelse så meget som muligt.Ruheden er så lille som muligt uden at påvirke bindingskraften.Især for signaler i området over 10 GHz.Ved 10GHz skal kobberfolieruheden være mindre end 1μm, og det er bedre at bruge superplan kobberfolie (overfladeruhed 0,04μm).Overfladeruheden af ​​kobberfolie skal også kombineres med et passende oxidationsbehandlings- og bindeharpikssystem.I den nærmeste fremtid vil der være en harpiksbelagt kobberfolie næsten uden kontur, som kan have en højere skrælningsstyrke og ikke vil påvirke det dielektriske tab.