Τα βασικά χαρακτηριστικά της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος εξαρτώνται από την απόδοση του πίνακα υποστρώματος. Για να βελτιωθεί η τεχνική απόδοση του πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων, η απόδοση του πίνακα υποστρώματος τυπωμένου κυκλώματος πρέπει πρώτα να βελτιωθεί. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι ανάγκες της ανάπτυξης του πίνακα τυπωμένων κυκλωμάτων, τα διάφορα νέα υλικά αναπτύσσονται σταδιακά και χρησιμοποιούνται.
Τα τελευταία χρόνια, η αγορά PCB έχει μετατοπίσει την εστίασή της από υπολογιστές σε επικοινωνίες, συμπεριλαμβανομένων των σταθμών βάσης, των διακομιστών και των τερματικών κινητών. Οι συσκευές κινητής επικοινωνίας που αντιπροσωπεύονται από smartphones έχουν οδηγήσει σε PCB σε υψηλότερη πυκνότητα, λεπτότερη και υψηλότερη λειτουργικότητα. Η τεχνολογία τυπωμένου κυκλώματος είναι αδιαχώριστη από τα υλικά του υποστρώματος, τα οποία περιλαμβάνουν επίσης τις τεχνικές απαιτήσεις των υποστρωμάτων PCB. Το σχετικό περιεχόμενο των υλικών υποστρώματος είναι πλέον οργανωμένο σε ειδικό άρθρο για την αναφορά του κλάδου.
1 Η ζήτηση για υψηλή πυκνότητα και λεπτή γραμμή
1.1 Ζήτηση για φύλλο χαλκού
Τα PCB αναπτύσσονται προς την ανάπτυξη υψηλής πυκνότητας και λεπτής γραμμής και οι πίνακες HDI είναι ιδιαίτερα εμφανείς. Πριν από δέκα χρόνια, η IPC καθόρισε την πλακέτα HDI ως απόσταση πλάτους γραμμής/γραμμής (L/S) 0,1mm/0,1mm και κάτω. Τώρα η βιομηχανία επιτυγχάνει βασικά ένα συμβατικό L/s 60 μm και ένα προηγμένο L/s 40μm. Η έκδοση της Ιαπωνίας για το 2013 για τα δεδομένα του χάρτη οδικής τεχνολογίας εγκατάστασης είναι ότι το 2014, το συμβατικό L/s του πίνακα HDI ήταν 50 μm, το Advanced L/s ήταν 35μm και το L/S που παράγεται από δοκιμή ήταν 20 μm.
Ο σχηματισμός μοτίβου κυκλώματος PCB, η παραδοσιακή διαδικασία χημικής χάραξης (αφαιρετική μέθοδος) μετά από φωτο -δοκιμασία στο υπόστρωμα του αλουμινίου χαλκού, το ελάχιστο όριο της αφαιρετικής μεθόδου για την παραγωγή λεπτών γραμμών είναι περίπου 30 μm και απαιτείται υπόστρωμα λεπτού φύλλου χαλκού (9 ~ 12 μm). Λόγω της υψηλής τιμής του λεπτού αλουμινίου CCL και των πολλών ελαττωμάτων σε λεπτή πλαστικοποίηση του χαλκού, πολλά εργοστάσια παράγουν φύλλο χαλκού 18 μm και στη συνέχεια χρησιμοποιούν τη χάραξη για να λεπτίσουν το στρώμα του χαλκού κατά τη διάρκεια της παραγωγής. Αυτή η μέθοδος έχει πολλές διαδικασίες, δύσκολη έλεγχο πάχους και υψηλό κόστος. Είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε λεπτό φύλλο χαλκού. Επιπλέον, όταν το κύκλωμα PCB L/S είναι μικρότερο από 20 μm, το λεπτό φύλλο χαλκού είναι γενικά δύσκολο να χειριστεί. Απαιτεί ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο χαλκού (3 ~ 5 μΜ) και ένα εξαιρετικά λεπτό φύλλο χαλκού που συνδέεται με τον φορέα.
Εκτός από τα λεπτότερα φύλλα χαλκού, οι τρέχουσες λεπτές γραμμές απαιτούν χαμηλή τραχύτητα στην επιφάνεια του φύλλου χαλκού. Γενικά, προκειμένου να βελτιωθεί η δύναμη συγκόλλησης μεταξύ του φύλλου χαλκού και του υποστρώματος και για να εξασφαλιστεί η αντοχή αποφλοιών του αγωγού, το στρώμα του αλουμινίου χαλκού είναι τραχύ. Η τραχύτητα του συμβατικού φύλλου χαλκού είναι μεγαλύτερη από 5 μm. Η ενσωμάτωση των ακατέργαστων κορυφών του φύλλου χαλκού στο υπόστρωμα βελτιώνει την αντοχή στο ξεφλούδισμα, αλλά για τον έλεγχο της ακρίβειας του καλωδίου κατά τη διάρκεια της χάραξης της γραμμής, είναι εύκολο να παραμείνουν οι κορυφές του υποστρώματος ενσωμάτωσης, προκαλώντας βραχυκυκλώματα μεταξύ των γραμμών ή της μειωμένης μόνωσης, η οποία είναι πολύ σημαντική για τις λεπτές γραμμές. Η γραμμή είναι ιδιαίτερα σοβαρή. Ως εκ τούτου, απαιτούνται φύλλα χαλκού με χαμηλή τραχύτητα (μικρότερη από 3 μm) και ακόμη χαμηλότερη τραχύτητα (1,5 μm).
1.2 Η ζήτηση για πλαστικοποιημένα διηλεκτρικά φύλλα
Το τεχνικό χαρακτηριστικό του πίνακα HDI είναι ότι η διαδικασία συσσώρευσης (Building -Pprocess), το συνήθως χρησιμοποιούμενο χαλκό που επικαλείται ρητίνη (RCC) ή το ελασματοποιημένο στρώμα ημι-κατασκευασμένου εποξειδικού γυαλιού και φύλλου χαλκού είναι δύσκολο να επιτευχθούν λεπτές γραμμές. Επί του παρόντος, η ημι-προσθετική μέθοδος (SAP) ή η βελτιωμένη ημι-επεξεργασμένη μέθοδος (MSAP) τείνει να υιοθετηθεί, δηλαδή μια μονωτική διηλεκτρική μεμβράνη χρησιμοποιείται για τη στοίβαξη και στη συνέχεια χρησιμοποιείται η ηλεκτρολυτική επένδυση χαλκού για να σχηματίσει ένα στρώμα αγωγού χαλκού. Επειδή το στρώμα χαλκού είναι εξαιρετικά λεπτό, είναι εύκολο να σχηματίσετε λεπτές γραμμές.
Ένα από τα βασικά σημεία της ημι-προσθετικής μεθόδου είναι το ελασματοποιημένο διηλεκτρικό υλικό. Προκειμένου να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις των λεπτών γραμμών υψηλής πυκνότητας, το πλαστικοποιημένο υλικό θέτει τις απαιτήσεις των διηλεκτρικών ηλεκτρικών ιδιοτήτων, της μόνωσης, της αντοχής στη θερμότητα, της δύναμης συγκόλλησης κλπ. Επί του παρόντος, τα διεθνή υλικά Laminated Media HDI είναι κυρίως τα προϊόντα ABF/GX της Ιαπωνικής Ajinomoto Company, τα οποία χρησιμοποιούν εποξειδική ρητίνη με διαφορετικούς παράγοντες σκλήρυνσης για να προσθέσουν ανόργανη σκόνη για να βελτιώσουν την ακαμψία του υλικού και να μειώσουν το CTE και το ύφασμα από γυαλί χρησιμοποιείται επίσης για την αύξηση της ακαμψίας. . Υπάρχουν επίσης παρόμοια υλικά με ελασματοειδή υλικά με λεπτή υδατό της Sekisui Chemical Company της Ιαπωνίας και το Ινστιτούτο Έρευνας Βιομηχανικής Τεχνολογίας της Ταϊβάν έχει επίσης αναπτύξει τέτοια υλικά. Τα υλικά ABF βελτιώνονται επίσης και αναπτύσσονται συνεχώς. Η νέα γενιά πλαστικοποιημένων 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 κεραμικά υποστρώματα με οργανικά υποστρώματα. Το βήμα των υποστρωμάτων συσκευασίας Flip Chip (FC) γίνεται όλο και μικρότερο και μικρότερο. Τώρα η τυπική απόσταση πλάτους/γραμμής είναι 15 μm και θα είναι λεπτότερο στο μέλλον. Η απόδοση του φορέα πολλαπλών επιπέδων απαιτεί κυρίως χαμηλές διηλεκτρικές ιδιότητες, χαμηλό συντελεστή θερμικής διαστολής και υψηλή αντοχή στη θερμότητα και την επιδίωξη υποστρωμάτων χαμηλού κόστους με βάση τους στόχους απόδοσης. Επί του παρόντος, η μαζική παραγωγή λεπτών κυκλωμάτων βασικά υιοθετεί τη διαδικασία MSPA της ελασματοποιημένης μόνωσης και του λεπτού φύλλου χαλκού. Χρησιμοποιήστε τη μέθοδο SAP για την κατασκευή μοτίβων κυκλώματος με L/S μικρότερο από 10μm.
Όταν τα PCB γίνονται πυκνότερα και λεπτότερα, η τεχνολογία του σκάφους HDI εξελίχθηκε από ελασμικά που περιέχουν πυρήνα έως ακτινοβολία anylayer διασύνδεσης (Anylayer). Οι πίνακες Laminate HDI διασύνδεσης με την ίδια λειτουργία είναι καλύτερες από τις πλάκες HDI Laminate HDI που περιέχουν πυρήνα. Η περιοχή και το πάχος μπορούν να μειωθούν κατά περίπου 25%. Αυτά πρέπει να χρησιμοποιούν λεπτότερα και να διατηρούν καλές ηλεκτρικές ιδιότητες του διηλεκτρικού στρώματος.
2 ζήτηση υψηλής συχνότητας και υψηλής ταχύτητας
Η ηλεκτρονική τεχνολογία επικοινωνίας κυμαίνεται από ενσύρματο έως ασύρματο, από χαμηλή συχνότητα και χαμηλή ταχύτητα έως υψηλή συχνότητα και υψηλή ταχύτητα. Η τρέχουσα απόδοση του κινητού τηλεφώνου έχει εισέλθει σε 4G και θα προχωρήσει προς τα 5G, δηλαδή ταχύτερη ταχύτητα μετάδοσης και μεγαλύτερη χωρητικότητα μετάδοσης. Η εμφάνιση της παγκόσμιας εποχής 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 της παρεμβολής και της απώλειας του 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 υπάρχει υπόστρωμα υψηλής απόδοσης.
Προκειμένου να επιλυθεί το πρόβλημα της ταχύτητας αύξησης του PCB και της ακεραιότητας του σήματος, 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 DF0.010, είναι ένα μεσαίο laminate DK/DF, και όταν το DK είναι χαμηλότερο από 3,7 και DF0.005 είναι χαμηλότερο, είναι χαμηλής διάλυσης DK/DF βαθμού, τώρα υπάρχει μια ποικιλία υποστρωμάτων για να εισέλθει στην αγορά για να διαλέξετε.
Επί του παρόντος, τα συνηθέστερα χρησιμοποιούμενα υποστρώματα κυκλωμάτων υψηλής συχνότητας είναι κυρίως ρητίνες με βάση φθόριο, ρητίνες πολυφαινυλενίου (PPO ή PPE) και τροποποιημένες εποξειδικές ρητίνες. Τα διηλεκτρικά υποστρώματα που βασίζονται σε φθόριο, όπως το πολυτετραφθοροαιθυλενίου (PTFE), έχουν τις χαμηλότερες διηλεκτρικές ιδιότητες και συνήθως χρησιμοποιούνται 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). Η επίδραση του δέρματος είναι η ηλεκτρομαγνητική επαγωγή που παράγεται στο σύρμα κατά τη διάρκεια της μετάδοσης σήματος υψηλής συχνότητας και η επαγωγή είναι μεγάλη στο κέντρο του τμήματος σύρματος, έτσι ώστε το ρεύμα ή το σήμα να τείνει να επικεντρωθεί στην επιφάνεια του καλωδίου. Η τραχύτητα της επιφάνειας του αγωγού επηρεάζει την απώλεια του σήματος μετάδοσης και η απώλεια της ομαλής επιφάνειας είναι μικρή.
Στην ίδια συχνότητα, τόσο 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 επιφάνειας. Η τραχύτητα είναι όσο το δυνατόν μικρότερη χωρίς να επηρεάζεται η δύναμη συγκόλλησης. Ειδικά για σήματα στην περιοχή πάνω από 10 GHz. Στα 10GHz, η τραχύτητα του αλουμινίου του χαλκού πρέπει να είναι μικρότερη από 1 μm και είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε υπερ-βελανιδικό φύλλο χαλκού (τραχύτητα επιφάνειας 0,04μm). Η τραχύτητα της επιφάνειας του φύλλου χαλκού πρέπει επίσης να συνδυαστεί με ένα κατάλληλο σύστημα θεραπείας οξείδωσης και συγκόλλησης ρητίνης. Στο εγγύς μέλλον, θα υπάρχει ένα χαλκό που επικαλείται ρητίνη με σχεδόν κανένα περίγραμμα, το οποίο μπορεί να έχει υψηλότερη αντοχή φλούδας και δεν θα επηρεάσει την απώλεια διηλεκτρικής.