Trükkplaadi põhiomadused sõltuvad alusplaadi jõudlusest.Trükkplaadi tehnilise jõudluse parandamiseks tuleb esmalt parandada trükkplaadi substraatplaadi jõudlust.Trükkplaadi arendamise vajaduste rahuldamiseks töötatakse järk-järgult välja ja võetakse kasutusele erinevad uued materjalid.
Viimastel aastatel on PCB-turg keskendunud arvutitelt sidele, sealhulgas tugijaamadele, serveritele ja mobiilterminalidele.Nutitelefonidega esindatud mobiilsideseadmed on viinud PCB-d suurema tihedusega, õhema ja suurema funktsionaalsusega.Trükklülituse tehnoloogia on substraadi materjalidest lahutamatu, mis hõlmab ka PCB substraatide tehnilisi nõudeid.Substraadimaterjalide asjakohane sisu on nüüd jagatud spetsiaalseks artikliks, mis on mõeldud tööstusele.
1 Nõudlus suure tihedusega ja peene joone järele
1.1 Nõudlus vaskfooliumi järele
Kõik PCB-d arenevad suure tihedusega ja õhukese joonega arendamise suunas ning HDI-plaadid on eriti silmapaistvad.Kümme aastat tagasi defineeris IPC HDI-plaadi joonelaiuse/reavahena (L/S) 0,1 mm/0,1 mm ja alla selle.Nüüd saavutab tööstus põhimõtteliselt tavapärase L/S 60 μm ja täiustatud L/S 40 μm.Jaapani 2013. aasta versioon paigaldustehnoloogia tegevuskava andmetest on, et 2014. aastal oli HDI plaadi tavapärane L/S 50 μm, täiustatud L/S 35 μm ja proovitoodetud L/S 20 μm.
PCB vooluringi mustri moodustamine, traditsiooniline keemiline söövitusprotsess (lahutav meetod) pärast vaskfooliumist substraadile fotopildistamist, peenjoonte moodustamise lahutava meetodi minimaalne piirmäär on umbes 30 μm ja vaja on õhukest vaskfooliumist (9–12 μm) substraati.Õhukese vaskfooliumi CCL kõrge hinna ja õhukese vaskfooliumi lamineerimise paljude defektide tõttu toodavad paljud tehased 18 μm vaskfooliumi ja kasutavad seejärel söövitamist vasekihi õhendamiseks tootmise ajal.Sellel meetodil on palju protsesse, raske paksuse reguleerimine ja kõrge hind.Parem on kasutada õhukest vaskfooliumi.Lisaks, kui PCB vooluringi L/S on alla 20 μm, on õhukest vaskfooliumi üldiselt raske käsitseda.See nõuab üliõhukest vaskfooliumi (3–5 μm) substraati ja kanduri külge kinnitatud üliõhukest vaskfooliumi.
Lisaks õhematele vaskfooliumitele nõuavad praegused peened jooned vaskfooliumi pinna madalat karedust.Üldjuhul vaskfooliumi ja aluspinna vahelise sidejõu parandamiseks ja juhi koorumistugevuse tagamiseks karestati vaskfooliumi kiht.Tavalise vaskfooliumi karedus on suurem kui 5 μm.Vaskfooliumi karedate piikide kinnistamine aluspinnale parandab koorumiskindlust, kuid traadi täpsuse kontrollimiseks liini söövitamise ajal on lihtne jätta kinnistava substraadi piigid alles, mis põhjustab lühiseid liinide vahel või isolatsiooni vähenemist. , mis on peente joonte jaoks väga oluline.Liin on eriti tõsine.Seetõttu on vaja madala karedusega (alla 3 μm) ja veelgi väiksema karedusega (1,5 μm) vaskfoolium.
1.2 Nõudlus lamineeritud dielektriliste lehtede järele
HDI-plaadi tehniline omadus seisneb selles, et kogumisprotsessi (BuildingUpProcess), tavaliselt kasutatava vaiguga kaetud vaskfooliumi (RCC) või poolkõvenenud epoksüklaasriide ja vaskfooliumi lamineeritud kihti on raske saavutada peeneid jooni.Praegu kiputakse kasutusele võtma pooladditiivset meetodit (SAP) või täiustatud pooltöödeldud meetodit (MSAP), st virnastamiseks kasutatakse isoleerivat dielektrilist kilet ja seejärel vase moodustamiseks elektroonset vaskplaati. juhi kiht.Kuna vasekiht on äärmiselt õhuke, on sellele lihtne moodustada peeneid jooni.
Pooladitiivse meetodi üks põhipunkte on lamineeritud dielektriline materjal.Kõrge tihedusega peenjoonte nõuete täitmiseks esitab lamineeritud materjal dielektriliste elektriliste omaduste, isolatsiooni, kuumakindluse, sidumisjõu jms nõuded, samuti HDI-plaadi protsessi kohandatavus.Praegu on rahvusvahelised HDI lamineeritud kandjamaterjalid peamiselt Jaapani Ajinomoto Company ABF/GX-seeria tooted, mis kasutavad anorgaanilise pulbri lisamiseks erinevate kõvenditega epoksüvaiku, et parandada materjali jäikust ja vähendada CTE-d ning klaaskiudkangast. kasutatakse ka jäikuse suurendamiseks..Sarnaseid õhukese kilega laminaatmaterjale on ka Jaapani Sekisui Chemical Companyl ning Taiwani tööstustehnoloogia uurimisinstituut on ka selliseid materjale välja töötanud.Samuti täiustatakse ja arendatakse pidevalt ABF-materjale.Uue põlvkonna lamineeritud materjalid nõuavad eriti madalat pinnakaredust, väikest soojuspaisumist, väikest dielektrikadu ja õhukest jäika tugevdamist.
Globaalses pooljuhtpakendis on IC-pakendi substraadid asendanud keraamilised substraadid orgaaniliste substraatidega.Flip chip (FC) pakendisubstraatide samm muutub järjest väiksemaks.Nüüd on tüüpiline joone laius/reavahe 15 μm ja see on tulevikus õhem.Mitmekihilise kandja jõudlus eeldab peamiselt madalaid dielektrilisi omadusi, madalat soojuspaisumistegurit ja kõrget kuumuskindlust ning jõudluseesmärkide täitmise alusel odavate substraatide otsimist.Praegu kasutab peenahelate masstootmine põhimõtteliselt lamineeritud isolatsiooni ja õhukese vaskfooliumi MSPA protsessi.Kasutage SAP-meetodit vooluahela mustrite valmistamiseks, mille L/S on alla 10 μm.
Kui PCB-d muutuvad tihedamaks ja õhemaks, on HDI-plaadi tehnoloogia arenenud südamikku sisaldavatest laminaatidest südamikuta Anylayer ühenduslaminaatideks (Anylayer).Sama funktsiooniga mis tahes kihiga ühendatavad laminaat-HDI-plaadid on paremad kui südamikku sisaldavad laminaat-HDI-plaadid.Pindala ja paksust saab vähendada umbes 25%.Need peavad kasutama õhemat ja säilitama dielektrilise kihi head elektrilised omadused.
2 Kõrge sagedusega ja suure kiirusega nõudlus
Elektrooniline sidetehnoloogia ulatub juhtmega juhtmevabast, madalast sagedusest ja madalast kiirusest kuni kõrgsagedusliku ja suure kiiruseni.Mobiiltelefonide praegune jõudlus on jõudnud 4G-sse ja liigub 5G-le ehk kiiremale edastuskiirusele ja suuremale edastusvõimsusele.Ülemaailmse pilvandmetöötluse ajastu tulek on kahekordistanud andmeliiklust ning kõrgsageduslikud ja kiired sideseadmed on vältimatu trend.PCB sobib kõrgsageduslikuks ja kiireks edastamiseks.Lisaks signaali häirete ja kadude vähendamisele vooluringi projekteerimisel, signaali terviklikkuse säilitamisele ja PCB tootmise säilitamisele, et see vastaks disaininõuetele, on oluline omada suure jõudlusega substraati.
PCB kiiruse ja signaali terviklikkuse suurendamise probleemi lahendamiseks keskenduvad projekteerimisinsenerid peamiselt elektrisignaali kadude omadustele.Peamised tegurid substraadi valikul on dielektriline konstant (Dk) ja dielektriline kadu (Df).Kui Dk on madalam kui 4 ja Df0,010, on tegemist keskmise Dk/Df-laminaadiga ning kui Dk on madalam kui 3,7 ja Df0,005 madalam, on madala Dk/Df-klassi laminaadid, nüüd on saadaval mitmesuguseid substraate. turule sisenemiseks, mille vahel valida.
Praegu on kõige sagedamini kasutatavad kõrgsageduslike trükkplaatide substraadid peamiselt fluoripõhised vaigud, polüfenüleeneetri (PPO või PPE) vaigud ja modifitseeritud epoksüvaigud.Fluoripõhised dielektrilised substraadid, nagu polütetrafluoroetüleen (PTFE), on kõige madalamate dielektriliste omadustega ja neid kasutatakse tavaliselt üle 5 GHz.Samuti on modifitseeritud epoksü FR-4 või PPO substraate.
Lisaks ülalmainitud vaigule ja teistele isoleermaterjalidele on oluliseks signaali edastuskadu mõjutavaks teguriks ka juhi vase pinnakaredus (profiil), mida mõjutab nahaefekt (SkinEffect).Nahaefekt on kõrgsagedusliku signaali edastamise ajal juhtmes tekkiv elektromagnetiline induktsioon ja juhtmeosa keskel on induktiivsus suur, nii et vool või signaal kipub koonduma traadi pinnale.Juhi pinna karedus mõjutab edastussignaali kadu ja sileda pinna kadu on väike.
Sama sagedusega, mida suurem on vase pinna karedus, seda suurem on signaali kadu.Seetõttu püüame tegelikus tootmises võimalikult palju kontrollida pinna vase paksuse karedust.Karedus on võimalikult väike, ilma et see mõjutaks sidumisjõudu.Eriti signaalide puhul, mis jäävad sagedusvahemikku üle 10 GHz.Sagedusel 10 GHz peab vaskfooliumi karedus olema väiksem kui 1 μm ja parem on kasutada ülitasapinnalist vaskfooliumi (pinna karedus 0,04 μm).Ka vaskfooliumi pinnakaredus tuleb kombineerida sobiva oksüdatsioonitöötlus- ja sidumisvaigusüsteemiga.Lähitulevikus on saadaval vaiguga kaetud vaskfoolium, millel pole peaaegu mingeid piirjooni, millel võib olla suurem koorumistugevus ja mis ei mõjuta dielektrilist kadu.