Las características básicas de la placa de circuito impreso dependen del rendimiento de la placa de sustrato. Para mejorar el rendimiento técnico de la placa de circuito impreso, el rendimiento de la placa de sustrato de circuito impreso debe mejorarse primero. Para satisfacer las necesidades del desarrollo de la placa de circuito impreso, varios materiales nuevos que se están desarrollando y se ponen en uso gradualmente.
En los últimos años, el mercado de PCB ha cambiado su enfoque de las computadoras a las comunicaciones, incluidas las estaciones base, los servidores y los terminales móviles. Los dispositivos de comunicación móvil representados por los teléfonos inteligentes han conducido PCB a una mayor densidad, más delgada y mayor funcionalidad. La tecnología de circuito impreso es inseparable de los materiales de sustrato, lo que también implica los requisitos técnicos de los sustratos de PCB. El contenido relevante de los materiales del sustrato ahora se organiza en un artículo especial para la referencia de la industria.
1 La demanda de alta densidad y línea fina
1.1 Demanda de papel de cobre
Los PCB se están desarrollando hacia el desarrollo de alta densidad y línea delgada, y las tablas de HDI son particularmente prominentes. Hace diez años, IPC definió la placa HDI como ancho de línea/espaciado de línea (L/s) de 0.1 mm/0.1 mm y menos. Ahora la industria básicamente logra una L/S convencional de 60 μm y una L/S avanzada de 40 μm. La versión 2013 de Japón de los datos de la hoja de ruta de la tecnología de instalación es que en 2014, la L/S convencional de la placa HDI fue de 50 μm, la L/S avanzada fue de 35 μm y la L/S producida en prueba fue de 20 μm.
Formación del patrón de circuito de PCB, el proceso de grabado químico tradicional (método sustractivo) Después de la fotoimagen en el sustrato de lámina de cobre, el límite mínimo del método sustractivo para hacer líneas finas es de aproximadamente 30 μm, y se requiere un sustrato de lámina de cobre delgada (9 ~ 12 μm). Debido al alto precio del fino de cobre delgado CCL y los muchos defectos en la laminación de aluminio de cobre delgado, muchas fábricas producen lámina de cobre de 18 μm y luego usan grabado para adelgazar la capa de cobre durante la producción. Este método tiene muchos procesos, control de espesor difícil y alto costo. Es mejor usar papel de cobre delgado. Además, cuando el circuito PCB L/S es inferior a 20 μm, la aluminia de cobre delgada es generalmente difícil de manejar. Requiere un sustrato de lámina de cobre ultra delgado (3 ~ 5 μm) y una lámina de cobre ultra delgada unida al portador.
Además de las láminas de cobre más delgadas, las líneas finas de corriente requieren baja rugosidad en la superficie de la lámina de cobre. En general, para mejorar la fuerza de unión entre la lámina de cobre y el sustrato y garantizar la resistencia al pelado del conductor, la capa de lámina de cobre está rugosa. La rugosidad de la lámina de cobre convencional es mayor de 5 μm. La incrustación de los picos rugosos de la lámina de cobre en el sustrato mejora la resistencia de la pelado, pero para controlar la precisión del cable durante el grabado de la línea, es fácil tener los picos de sustrato de incrustación restantes, lo que provoca circuitos cortos entre las líneas o la disminución del aislamiento, lo cual es muy importante para las líneas finas. La línea es particularmente grave. Por lo tanto, se requieren láminas de cobre con baja rugosidad (menos de 3 μm) e incluso una rugosidad más baja (1,5 μm).
1.2 La demanda de hojas dieléctricas laminadas
La característica técnica de la placa HDI es que el proceso de acumulación (edificio de suplente), la lámina de cobre recubierta de resina comúnmente utilizada (CCR), o la capa laminada de tela de vidrio epoxi semi curado y lámina de cobre es difícil de lograr líneas finas. En la actualidad, el método semi-aditivo (SAP) o el método semi-procesado mejorado (MSAP) se testan a ser adoptado, es decir, se utiliza una película dieléctrica aislante para apilarse, y luego el enchapado de cobre de electrodomésticos se usa para formar una capa de conductor de cobre. Debido a que la capa de cobre es extremadamente delgada, es fácil formar líneas finas.
Uno de los puntos clave del método semi-aditivo es el material dieléctrico laminado. Para cumplir con los requisitos de las líneas finas de alta densidad, el material laminado presenta los requisitos de las propiedades eléctricas dieléctricas, el aislamiento, la resistencia al calor, la fuerza de unión, etc., así como la adaptabilidad del proceso de la placa HDI. En la actualidad, los materiales de medios laminados internacionales de HDI son principalmente los productos de la serie ABF/GX de Japan Ajinomoto Company, que utilizan resina epoxi con diferentes agentes de curado para agregar polvo inorgánico para mejorar la rigidez del material y reducir el CTE, y la tela de fibra de vidrio también se usa para aumentar la rigidez. . También hay materiales laminados de película delgada similares de Sekisui Chemical Company of Japan, y el Instituto de Investigación de Tecnología Industrial de Taiwán también ha desarrollado tales materiales. Los materiales ABF también se mejoran y desarrollan continuamente. La nueva generación de materiales laminados en particular requiere baja rugosidad de la superficie, baja expansión térmica, baja pérdida dieléctrica y fortalecimiento rígido delgado.
En el envasado global de semiconductores, los sustratos de embalaje IC han reemplazado sustratos de cerámica con sustratos orgánicos. El tono de sustratos de empaque de chips Flip (FC) se está volviendo cada vez más pequeño. Ahora el espacio típico de ancho/línea de línea es de 15 μm, y será más delgado en el futuro. El rendimiento del portador de múltiples capas requiere principalmente propiedades dieléctricas bajas, bajo coeficiente de expansión térmica y alta resistencia al calor, y la búsqueda de sustratos de bajo costo sobre la base de cumplir con los objetivos de rendimiento. En la actualidad, la producción en masa de circuitos finos básicamente adopta el proceso MSPA de aislamiento laminado y lámina de cobre delgada. Use el método SAP para fabricar patrones de circuito con L/S inferior a 10 μm.
Cuando los PCB se vuelven más densos y delgados, la tecnología de la placa HDI ha evolucionado de laminados que contienen núcleo a laminados de interconexión sin napas sin núcleo (Anylayer). Las tablas HDI laminadas de interconexión en cualquier capa con la misma función son mejores que las tablas HDI laminadas que contienen núcleo. El área y el grosor se pueden reducir en aproximadamente un 25%. Estos deben usar más delgados y mantener buenas propiedades eléctricas de la capa dieléctrica.
2 demanda de alta frecuencia y alta velocidad
La tecnología de comunicación electrónica varía de cableado a inalámbrica, desde baja frecuencia y baja velocidad hasta alta frecuencia y alta velocidad. El rendimiento actual del teléfono móvil ha ingresado 4G y se moverá hacia 5G, es decir, una velocidad de transmisión más rápida y una mayor capacidad de transmisión. El advenimiento de la era global de la computación en la nube ha duplicado el tráfico de datos, y los equipos de comunicación de alta frecuencia y alta velocidad es una tendencia inevitable. PCB es adecuado para la transmisión de alta frecuencia y alta velocidad. Además de reducir la interferencia de la señal y la pérdida en el diseño del circuito, mantener la integridad de la señal y mantener la fabricación de PCB para cumplir con los requisitos de diseño, es importante tener un sustrato de alto rendimiento.
Para resolver el problema de la velocidad de aumento de PCB y la integridad de la señal, los ingenieros de diseño se centran principalmente en las propiedades de pérdida de señal eléctrica. Los factores clave para la selección del sustrato son la constante dieléctrica (DK) y la pérdida dieléctrica (DF). Cuando DK es inferior a 4 y DF0.010, es un laminado mediano DK/DF, y cuando DK es inferior a 3.7 y DF0.005 es más bajo, es bajo laminados de grado DK/DF, ahora hay una variedad de sustratos para ingresar al mercado para elegir.
En la actualidad, los sustratos de placa de circuito de alta frecuencia más comúnmente utilizados son principalmente resinas a base de fluorina, resinas de éter de polifenileno (PPO o PPE) y resinas epoxi modificadas. Los sustratos dieléctricos a base de fluorina, como el politetrafluoroetileno (PTFE), tienen las propiedades dieléctricas más bajas y generalmente se usan por encima de 5 GHz. También hay sustratos epoxi FR-4 o PPO modificados.
Además de la resina mencionada anteriormente y otros materiales aislantes, la rugosidad de la superficie (perfil) del cobre del conductor también es un factor importante que afecta la pérdida de transmisión de señal, que se ve afectada por el efecto de la piel (Skineffect). El efecto de la piel es la inducción electromagnética generada en el cable durante la transmisión de la señal de alta frecuencia, y la inductancia es grande en el centro de la sección del cable, de modo que la corriente o la señal tienden a concentrarse en la superficie del cable. La rugosidad de la superficie del conductor afecta la pérdida de la señal de transmisión, y la pérdida de la superficie lisa es pequeña.
A la misma frecuencia, cuanto mayor sea la rugosidad de la superficie del cobre, mayor será la pérdida de señal. Por lo tanto, en la producción real, tratamos de controlar la rugosidad del grosor de cobre de la superficie tanto como sea posible. La rugosidad es lo más pequeña posible sin afectar la fuerza de unión. Especialmente para señales en el rango por encima de 10 GHz. A los 10 GHz, la rugosidad de la lámina de cobre debe ser inferior a 1 μm, y es mejor usar papel de cobre súper planar (rugosidad de la superficie 0.04 μm). La rugosidad de la superficie de la lámina de cobre también debe combinarse con un sistema de tratamiento de oxidación y resina de oxidación adecuados. En el futuro cercano, habrá una lámina de cobre recubierta de resina casi sin esquema, lo que puede tener una mayor resistencia a la exfusión y no afectará la pérdida dieléctrica.
