Las características básicas de la placa de circuito impreso dependen del rendimiento de la placa sustrato.Para mejorar el rendimiento técnico de la placa de circuito impreso, primero se debe mejorar el rendimiento de la placa de sustrato de circuito impreso.Para satisfacer las necesidades del desarrollo de la placa de circuito impreso, se están desarrollando y poniendo en uso gradualmente varios materiales nuevos.

En los últimos años, el mercado de PCB ha cambiado su enfoque de las computadoras a las comunicaciones, incluidas estaciones base, servidores y terminales móviles.Los dispositivos de comunicación móviles representados por los teléfonos inteligentes han llevado a los PCB a tener una mayor densidad, un menor espesor y una mayor funcionalidad.La tecnología de circuitos impresos 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 está organizado en un artículo especial para referencia de la industria.

1 La demanda de alta densidad y líneas finas

1.1 Demanda de láminas de cobre

Todos los PCB se están desarrollando hacia un desarrollo de alta densidad y de línea delgada, y las placas HDI son particularmente prominentes.Hace diez años, IPC definió el tablero HDI como un ancho de línea/espaciado de línea (L/S) de 0,1 mm/0,1 mm e inferior.Ahora la industria básicamente logra un L/S convencional de 60 μm y un L/S avanzado de 40 μm.La versión japonesa de 2013 de los datos de la hoja de ruta de tecnología de instalación es que en 2014, el L/S convencional de la placa HDI era de 50 μm, el L/S avanzado era de 35 μm y el L/S producido de prueba era de 20 μm.

Formación del patrón de circuito de PCB, el proceso tradicional de grabado químico (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 de la lámina de cobre delgada CCL y a los numerosos defectos en la laminación de la lámina de cobre delgada, muchas fábricas producen láminas de cobre de 18 μm y luego utilizan el grabado para adelgazar la capa de cobre durante la producción.Este método tiene muchos procesos, difícil control del espesor y alto costo.Es mejor utilizar una fina lámina de cobre.Además, cuando el circuito de PCB L/S es inferior a 20 μm, la fina lámina de cobre suele ser difícil de manejar.Requiere un sustrato de lámina de cobre ultrafina (3~5 μm) y una lámina de cobre ultrafina unida al soporte.

Además de láminas de cobre más finas, las líneas finas actuales requieren una baja rugosidad en la superficie de la lámina de cobre.Generalmente, 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 se hace rugosa.La rugosidad de la lámina de cobre convencional es superior a 5 μm.La incrustación de los picos rugosos de la lámina de cobre en el sustrato mejora la resistencia al pelado, pero para controlar la precisión del cable durante el grabado de la línea, es fácil que queden los picos del sustrato incrustados, lo que provoca cortocircuitos entre las líneas o 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 una rugosidad baja (menos de 3 μm) e incluso menor (1,5 μm).

1.2 La demanda de láminas dieléctricas laminadas.

La característica técnica del tablero HDI es que es difícil lograr líneas finas mediante el proceso de acumulación (BuildingUpProcess), la lámina de cobre recubierta de resina (RCC) comúnmente utilizada o la capa laminada de tela de vidrio epoxi semicurado y lámina de cobre.En la actualidad, se tiende a adoptar el método semiaditivo (SAP) o el método semiprocesado mejorado (MSAP), es decir, se utiliza una película dieléctrica aislante para el apilamiento y luego se utiliza un revestimiento de cobre no electrolítico para formar una capa de cobre. capa conductora.Debido a que la capa de cobre es extremadamente delgada, es fácil formar líneas finas.

Uno de los puntos clave del método semiaditivo es el material dieléctrico laminado.Para cumplir con los requisitos de las líneas finas de alta densidad, el material laminado presenta los requisitos de propiedades eléctricas dieléctricas, aislamiento, resistencia al calor, fuerza de unión, etc., así como la adaptabilidad del proceso de la placa HDI.En la actualidad, los materiales de medios laminados HDI internacionales 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 tela de fibra de vidrio. También se utiliza para aumentar la rigidez..También existen materiales laminados de película delgada similares de Sekisui Chemical Company de Japón, y el Instituto de Investigación de Tecnología Industrial de Taiwán también ha desarrollado dichos materiales.Los materiales ABF también se mejoran y desarrollan continuamente.La nueva generación de materiales laminados requiere particularmente una baja rugosidad superficial, baja expansión térmica, baja pérdida dieléctrica y un refuerzo rígido delgado.

En el empaque de semiconductores global, los sustratos de empaque de circuitos integrados han reemplazado los sustratos cerámicos con sustratos orgánicos.El paso de los sustratos de embalaje flip chip (FC) es cada vez más pequeño.Ahora el ancho/espaciado de línea típico es de 15 μm y será más delgado en el futuro.El rendimiento del soporte multicapa requiere principalmente propiedades dieléctricas bajas, un coeficiente de expansión térmica bajo y una alta resistencia al calor, y la búsqueda de sustratos de bajo costo para cumplir los objetivos de rendimiento.En la actualidad, la producción en masa de circuitos finos adopta básicamente el proceso MSPA de aislamiento laminado y láminas finas de cobre.Utilice el método SAP para fabricar patrones de circuitos con L/S inferior a 10 μm.

A medida que los PCB se vuelven más densos y delgados, la tecnología de placas HDI ha evolucionado desde laminados que contienen núcleos hasta laminados de interconexión Anylayer sin núcleo (Anylayer).Los tableros HDI laminados de interconexión de cualquier capa con la misma función son mejores que los tableros HDI laminados que contienen núcleos.El área y el espesor se pueden reducir en aproximadamente un 25%.Estos deben utilizar diluyentes y mantener buenas propiedades eléctricas de la capa dieléctrica.

2 Demanda de alta frecuencia y alta velocidad

La tecnología de comunicación electrónica varía desde cableada hasta inalámbrica, desde baja frecuencia y baja velocidad hasta alta frecuencia y alta velocidad.El rendimiento actual de los teléfonos móviles ha entrado en 4G y avanzará 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 son una tendencia inevitable.PCB es adecuado para transmisión de alta frecuencia y alta velocidad.Además de reducir la interferencia y la pérdida de señal en el diseño de circuitos, 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 del aumento de la velocidad y la integridad de la señal de la PCB, 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 de Dk/Df medio, y cuando Dk es inferior a 3.7 y Df0.005 es inferior, es laminados de grado bajo Dk/Df, ahora hay una variedad de sustratos. para entrar en el mercado para elegir.

En la actualidad, los sustratos de placas de circuitos de alta frecuencia más utilizados son principalmente resinas a base de flúor, resinas de éter de polifenileno (PPO o PPE) y resinas epoxi modificadas.Los sustratos dieléctricos a base de flúor, como el politetrafluoroetileno (PTFE), tienen las propiedades dieléctricas más bajas y normalmente se utilizan por encima de 5 GHz.También existen sustratos epoxi FR-4 o PPO modificados.

Además de la resina mencionada anteriormente y otros materiales aislantes, la rugosidad de la superficie (perfil) del conductor de cobre también es un factor importante que afecta la pérdida de transmisión de la señal, que se ve afectada por el efecto piel (SkinEffect).El efecto piel es la inducción electromagnética generada en el cable durante la transmisión de señales de alta frecuencia, y la inductancia es grande en el centro de la sección del cable, de modo que la corriente o señal tiende a concentrarse en la superficie del cable.La rugosidad de la superficie del conductor afecta la pérdida de señal de transmisión y la pérdida de superficie lisa es pequeña.

A la misma frecuencia, cuanto mayor sea la rugosidad de la superficie de cobre, mayor será la pérdida de señal.Por lo tanto, en la producción real, intentamos controlar la rugosidad del espesor de la superficie del cobre tanto como sea posible.La rugosidad es lo más pequeña posible sin afectar la fuerza de unión.Especialmente para señales en el rango superior a 10 GHz.A 10 GHz, la rugosidad de la lámina de cobre debe ser inferior a 1 μm y es mejor utilizar una lámina de cobre superplanar (rugosidad de la superficie de 0,04 μm).La rugosidad de la superficie de la lámina de cobre también debe combinarse con un tratamiento de oxidación adecuado y un sistema de resina adhesiva.En un futuro próximo, habrá una lámina de cobre recubierta de resina casi sin contorno, que puede tener una mayor resistencia al pelado y no afectará la pérdida dieléctrica.