Τα βασικά χαρακτηριστικά της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος εξαρτώνται από την απόδοση της πλακέτας υποστρώματος.Για να βελτιωθεί η τεχνική απόδοση της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, πρέπει πρώτα να βελτιωθεί η απόδοση της πλακέτας υποστρώματος τυπωμένου κυκλώματος.Προκειμένου να καλύψει τις ανάγκες ανάπτυξης της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος, διάφορα νέα υλικά αναπτύσσεται σταδιακά και τίθεται σε χρήση.

Τα τελευταία χρόνια, η αγορά PCB έχει μετατοπίσει την εστίασή της από τους υπολογιστές στις επικοινωνίες, συμπεριλαμβανομένων των σταθμών βάσης, των διακομιστών και των κινητών τερματικών.Οι συσκευές κινητής επικοινωνίας που αντιπροσωπεύονται από smartphone έχουν οδηγήσει τα PCB σε υψηλότερη πυκνότητα, λεπτότερη και υψηλότερη λειτουργικότητα.Η τεχνολογία τυπωμένων κυκλωμάτων είναι αδιαχώριστη από τα υλικά υποστρώματος, η οποία περιλαμβάνει επίσης τις τεχνικές απαιτήσεις των υποστρωμάτων PCB.Το σχετικό περιεχόμενο των υλικών του υποστρώματος είναι πλέον οργανωμένο σε ειδικό άρθρο για αναφορά της βιομηχανίας.

1 Η ζήτηση για υψηλής πυκνότητας και λεπτής γραμμής

1.1 Απαίτηση για φύλλο χαλκού

Τα PCB αναπτύσσονται όλα προς ανάπτυξη υψηλής πυκνότητας και λεπτής γραμμής και οι πλακέτες HDI είναι ιδιαίτερα εμφανείς.Πριν από δέκα χρόνια, η IPC όρισε την πλακέτα HDI ως πλάτος γραμμής/διάσταση γραμμής (L/S) 0,1mm/0,1mm και κάτω.Τώρα η βιομηχανία επιτυγχάνει βασικά ένα συμβατικό L/S 60μm και ένα προηγμένο L/S 40μm.Η έκδοση του 2013 των δεδομένων του χάρτη πορείας της τεχνολογίας εγκατάστασης της Ιαπωνίας είναι ότι το 2014, το συμβατικό L/S της πλακέτας HDI ήταν 50μm, το προηγμένο L/S ήταν 35μm και το δοκιμαστικά παραγόμενο L/S ήταν 20μm.

Σχηματισμός σχεδίου κυκλώματος PCB, η παραδοσιακή διαδικασία χημικής χάραξης (αφαιρετική μέθοδος) μετά από φωτοαπεικόνιση στο υπόστρωμα φύλλου χαλκού, το ελάχιστο όριο αφαιρετικής μεθόδου για τη δημιουργία λεπτών γραμμών είναι περίπου 30μm και απαιτείται λεπτό φύλλο χαλκού (9~12μm).Λόγω της υψηλής τιμής του λεπτού φύλλου χαλκού CCL και των πολλών ελαττωμάτων στην πλαστικοποίηση λεπτού φύλλου χαλκού, πολλά εργοστάσια παράγουν φύλλο χαλκού 18μm και στη συνέχεια χρησιμοποιούν χάραξη για να λεπτύνουν το στρώμα χαλκού κατά την παραγωγή.Αυτή η μέθοδος έχει πολλές διαδικασίες, δύσκολο έλεγχο πάχους και υψηλό κόστος.Είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε λεπτό φύλλο χαλκού.Επιπλέον, όταν το κύκλωμα PCB L/S είναι μικρότερο από 20μm, το λεπτό φύλλο χαλκού είναι γενικά δύσκολο να χειριστεί.Απαιτεί ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο χαλκού (3~5μm) υπόστρωμα και ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο χαλκού προσαρτημένο στον φορέα.

Εκτός από τα λεπτότερα φύλλα χαλκού, οι τρέχουσες λεπτές γραμμές απαιτούν χαμηλή τραχύτητα στην επιφάνεια του φύλλου χαλκού.Γενικά, για να βελτιωθεί η δύναμη συγκόλλησης μεταξύ του φύλλου χαλκού και του υποστρώματος και για να εξασφαλιστεί η αντοχή αποφλοίωσης του αγωγού, το στρώμα φύλλου χαλκού τραχύνεται.Η τραχύτητα του συμβατικού φύλλου χαλκού είναι μεγαλύτερη από 5μm.Η ενσωμάτωση των ακατέργαστων κορυφών του φύλλου χαλκού στο υπόστρωμα βελτιώνει την αντίσταση αποφλοίωσης, αλλά για να ελεγχθεί η ακρίβεια του σύρματος κατά τη χάραξη γραμμής, είναι εύκολο να παραμείνουν οι κορυφές του υποστρώματος ενσωμάτωσης, προκαλώντας βραχυκυκλώματα μεταξύ των γραμμών ή μειωμένη μόνωση , το οποίο είναι πολύ σημαντικό για τις λεπτές γραμμές.Η γραμμή είναι ιδιαίτερα σοβαρή.Επομένως, απαιτούνται φύλλα χαλκού με χαμηλή τραχύτητα (λιγότερη από 3 μm) και ακόμη μικρότερη τραχύτητα (1,5 μm).

1.2 Η ζήτηση για ελασματοποιημένα διηλεκτρικά φύλλα

Το τεχνικό χαρακτηριστικό της πλακέτας HDI είναι ότι η διαδικασία συσσώρευσης (BuildingUpProcess), το συνήθως χρησιμοποιούμενο φύλλο χαλκού επικαλυμμένο με ρητίνη (RCC) ή το πολυστρωματικό στρώμα από ημισκληρυμένο ύφασμα εποξειδικού γυαλιού και φύλλο χαλκού είναι δύσκολο να επιτευχθούν λεπτές γραμμές.Επί του παρόντος, η μέθοδος ημι-προσθετικών (SAP) ή η βελτιωμένη ημιεπεξεργασμένη μέθοδος (MSAP) τείνει να υιοθετηθεί, δηλαδή, χρησιμοποιείται μονωτική διηλεκτρική μεμβράνη για στοίβαξη και στη συνέχεια χρησιμοποιείται ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση χαλκού για τον σχηματισμό χαλκού. στρώμα αγωγού.Επειδή το στρώμα χαλκού είναι εξαιρετικά λεπτό, είναι εύκολο να σχηματιστούν λεπτές γραμμές.

Ένα από τα βασικά σημεία της μεθόδου ημιπροσθετικών είναι το πολυστρωματικό διηλεκτρικό υλικό.Προκειμένου να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις των λεπτών γραμμών υψηλής πυκνότητας, το πολυστρωματικό υλικό προβάλλει τις απαιτήσεις των διηλεκτρικών ηλεκτρικών ιδιοτήτων, της μόνωσης, της θερμικής αντίστασης, της δύναμης συγκόλλησης κ.λπ., καθώς και της προσαρμοστικότητας διαδικασίας της πλακέτας HDI.Προς το παρόν, τα διεθνή υλικά πολυστρωματικών μέσων HDI είναι κυρίως τα προϊόντα της σειράς ABF/GX της Japan Ajinomoto Company, τα οποία χρησιμοποιούν εποξική ρητίνη με διαφορετικούς σκληρυντικούς παράγοντες για την προσθήκη ανόργανης σκόνης για τη βελτίωση της ακαμψίας του υλικού και τη μείωση του CTE και ύφασμα από ίνες γυαλιού χρησιμοποιείται επίσης για την αύξηση της ακαμψίας..Υπάρχουν επίσης παρόμοια υλικά πολυστρωματικής μεμβράνης λεπτής μεμβράνης της Sekisui Chemical Company της Ιαπωνίας και το Ινστιτούτο Βιομηχανικής Τεχνολογίας της Ταϊβάν έχει επίσης αναπτύξει τέτοια υλικά.Τα υλικά ABF επίσης βελτιώνονται και αναπτύσσονται συνεχώς.Η νέα γενιά ελασματοποιημένων υλικών απαιτεί ιδιαίτερα χαμηλή τραχύτητα επιφάνειας, χαμηλή θερμική διαστολή, χαμηλή διηλεκτρική απώλεια και λεπτή άκαμπτη ενίσχυση.

Στην παγκόσμια συσκευασία ημιαγωγών, τα υποστρώματα συσκευασίας IC έχουν αντικαταστήσει τα κεραμικά υποστρώματα με οργανικά υποστρώματα.Το βήμα των υποστρωμάτων συσκευασίας flip chip (FC) γίνεται όλο και μικρότερο.Τώρα το τυπικό πλάτος γραμμής/απόσταση γραμμής είναι 15μm και θα είναι πιο λεπτή στο μέλλον.Η απόδοση του φορέα πολλαπλών στρωμάτων απαιτεί κυρίως χαμηλές διηλεκτρικές ιδιότητες, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και υψηλή αντοχή στη θερμότητα και την αναζήτηση υποστρωμάτων χαμηλού κόστους με βάση τους στόχους απόδοσης.Επί του παρόντος, η μαζική παραγωγή λεπτών κυκλωμάτων υιοθετεί βασικά τη διαδικασία MSPA της πλαστικοποιημένης μόνωσης και του λεπτού φύλλου χαλκού.Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο SAP για την κατασκευή μοτίβων κυκλωμάτων με L/S μικρότερο από 10μm.

Όταν τα PCB γίνονται πιο πυκνά και λεπτότερα, η τεχνολογία πλακέτας HDI έχει εξελιχθεί από ελάσματα που περιέχουν πυρήνα σε ελάσματα διασύνδεσης Anylayer χωρίς πυρήνα (Anylayer).Οι πλακέτες HDI laminate οποιασδήποτε στρώσης διασύνδεσης με την ίδια λειτουργία είναι καλύτερες από τις πλακέτες laminate HDI που περιέχουν πυρήνα.Η περιοχή και το πάχος μπορούν να μειωθούν κατά περίπου 25%.Αυτά πρέπει να χρησιμοποιούν λεπτότερο και να διατηρούν καλές ηλεκτρικές ιδιότητες του διηλεκτρικού στρώματος.

2 Απαίτηση υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας

Η τεχνολογία ηλεκτρονικών επικοινωνιών κυμαίνεται από ενσύρματη έως ασύρματη, από χαμηλή συχνότητα και χαμηλή ταχύτητα έως υψηλή συχνότητα και υψηλή ταχύτητα.Η τρέχουσα απόδοση του κινητού τηλεφώνου έχει εισέλθει στο 4G και θα κινηθεί προς το 5G, δηλαδή μεγαλύτερη ταχύτητα μετάδοσης και μεγαλύτερη χωρητικότητα μετάδοσης.Η έλευση της παγκόσμιας εποχής του cloud computing έχει διπλασιάσει την κυκλοφορία δεδομένων και ο εξοπλισμός επικοινωνίας υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας είναι μια αναπόφευκτη τάση.Το PCB είναι κατάλληλο για μετάδοση υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας.Εκτός από τη μείωση των παρεμβολών και των απωλειών σήματος στο σχεδιασμό του κυκλώματος, τη διατήρηση της ακεραιότητας του σήματος και τη διατήρηση της κατασκευής PCB για την κάλυψη των απαιτήσεων σχεδιασμού, είναι σημαντικό να έχουμε ένα υπόστρωμα υψηλής απόδοσης.

Προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα της αύξησης της ταχύτητας και της ακεραιότητας του σήματος PCB, οι μηχανικοί σχεδιασμού επικεντρώνονται κυρίως στις ιδιότητες απώλειας ηλεκτρικού σήματος.Οι βασικοί παράγοντες για την επιλογή του υποστρώματος είναι η διηλεκτρική σταθερά (Dk) και η διηλεκτρική απώλεια (Df).Όταν το Dk είναι χαμηλότερο από 4 και το Df0.010, είναι ένα μεσαίο πολυστρωματικό υλικό Dk/Df και όταν το Dk είναι χαμηλότερο από 3,7 και το Df0,005 είναι χαμηλότερο, πρόκειται για ελάσματα χαμηλής ποιότητας Dk/Df, τώρα υπάρχει μια ποικιλία υποστρωμάτων να εισέλθουν στην αγορά για να διαλέξετε.

Επί του παρόντος, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υποστρώματα πλακέτας κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας είναι κυρίως ρητίνες με βάση το φθόριο, ρητίνες πολυφαινυλενικού αιθέρα (PPO ή PPE) και τροποποιημένες εποξειδικές ρητίνες.Τα διηλεκτρικά υποστρώματα με βάση το φθόριο, όπως το πολυτετραφθοροαιθυλένιο (PTFE), έχουν τις χαμηλότερες διηλεκτρικές ιδιότητες και χρησιμοποιούνται συνήθως πάνω από 5 GHz.Υπάρχουν επίσης τροποποιημένα εποξειδικά υποστρώματα FR-4 ή PPO.

Εκτός από την προαναφερθείσα ρητίνη και άλλα μονωτικά υλικά, η τραχύτητα της επιφάνειας (προφίλ) του χαλκού του αγωγού είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την απώλεια μετάδοσης σήματος, η οποία επηρεάζεται από το φαινόμενο του δέρματος (SkinEffect).Το εφέ δέρματος είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή που δημιουργείται στο καλώδιο κατά τη μετάδοση σήματος υψηλής συχνότητας και η επαγωγή είναι μεγάλη στο κέντρο του τμήματος του σύρματος, έτσι ώστε το ρεύμα ή το σήμα τείνει να συγκεντρώνεται στην επιφάνεια του σύρματος.Η τραχύτητα της επιφάνειας του αγωγού επηρεάζει την απώλεια του σήματος μετάδοσης και η απώλεια της λείας επιφάνειας είναι μικρή.

Στην ίδια συχνότητα, όσο μεγαλύτερη είναι η τραχύτητα της επιφάνειας του χαλκού, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια σήματος.Επομένως, στην πραγματική παραγωγή, προσπαθούμε να ελέγξουμε όσο το δυνατόν περισσότερο την τραχύτητα του πάχους του χαλκού της επιφάνειας.Η τραχύτητα είναι όσο το δυνατόν μικρότερη χωρίς να επηρεάζεται η δύναμη συγκόλλησης.Ειδικά για σήματα στην περιοχή άνω των 10 GHz.Στα 10 GHz, η τραχύτητα του φύλλου χαλκού πρέπει να είναι μικρότερη από 1μm και είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε υπερεπίπεδο φύλλο χαλκού (επιφανειακή τραχύτητα 0,04μm).Η τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού πρέπει επίσης να συνδυαστεί με ένα κατάλληλο σύστημα επεξεργασίας οξείδωσης και ρητίνης συγκόλλησης.Στο εγγύς μέλλον, θα υπάρχει ένα φύλλο χαλκού επικαλυμμένο με ρητίνη χωρίς σχεδόν περίγραμμα, το οποίο μπορεί να έχει μεγαλύτερη αντοχή αποφλοίωσης και δεν θα επηρεάσει την απώλεια διηλεκτρικού.