مشخصات اولیه برد مدار چاپی به عملکرد برد بستر بستگی دارد.برای بهبود عملکرد فنی برد مدار چاپی، ابتدا باید عملکرد برد بستر مدار چاپی بهبود یابد.به منظور پاسخگویی به نیازهای توسعه برد مدار چاپی، مواد مختلف جدید به تدریج در حال توسعه و استفاده است.

در سال‌های اخیر، بازار PCB تمرکز خود را از رایانه‌ها به ارتباطات، از جمله ایستگاه‌های پایه، سرورها و پایانه‌های تلفن همراه تغییر داده است.دستگاه‌های ارتباطی سیار که توسط تلفن‌های هوشمند نشان داده می‌شوند، PCB‌ها را به چگالی بالاتر، نازک‌تر و عملکرد بالاتر سوق داده‌اند.فناوری مدار چاپی از مواد زیرلایه جدایی ناپذیر است، که شامل الزامات فنی بسترهای PCB نیز می شود.محتوای مربوط به مواد بستر اکنون در یک مقاله ویژه برای مرجع صنعت سازماندهی شده است.

1 تقاضا برای چگالی بالا و خط ریز

1.1 تقاضا برای فویل مس

PCB ها همه به سمت توسعه با چگالی بالا و خط نازک در حال توسعه هستند و بردهای HDI به ویژه برجسته هستند.ده سال پیش، IPC برد HDI را به صورت فاصله خط/عرض خط (L/S) 0.1mm/0.1mm و کمتر تعریف کرد.اکنون صنعت اساساً به L/S معمولی 60μm و L/S پیشرفته 40μm دست می یابد.نسخه 2013 ژاپن از داده های نقشه راه فناوری نصب این است که در سال 2014، L/S معمولی برد HDI 50μm، L/S پیشرفته 35μm و L/S آزمایشی تولید شده 20μm بود.

تشکیل الگوی مدار PCB، فرآیند حکاکی شیمیایی سنتی (روش تفریق) پس از تصویربرداری عکس بر روی بستر فویل مس، حداقل حد روش تفریق برای ایجاد خطوط ریز حدود 30 میکرومتر است و فویل مسی نازک (9~12μm) مورد نیاز است.با توجه به قیمت بالای فویل مسی نازک CCL و عیوب زیاد در لمینت فویل نازک مسی، بسیاری از کارخانه ها فویل مسی 18 میکرومتری تولید می کنند و سپس از اچ برای نازک شدن لایه مس در طول تولید استفاده می کنند.این روش دارای فرآیندهای بسیار، کنترل ضخامت دشوار و هزینه بالا است.بهتر است از فویل مسی نازک استفاده کنید.علاوه بر این، زمانی که مدار PCB L/S کمتر از 20μm باشد، کار با فویل مسی نازک به طور کلی دشوار است.برای این کار نیاز به یک فویل مسی بسیار نازک (3~5μm) و یک فویل مسی فوق نازک متصل به حامل دارد.

علاوه بر ورقه‌های مسی نازک‌تر، خطوط ریز فعلی به زبری کم روی سطح فویل مسی نیاز دارند.به طور کلی، به منظور بهبود نیروی پیوند بین فویل مس و زیرلایه و برای اطمینان از استحکام لایه برداری هادی، لایه فویل مسی زبر می شود.زبری فویل مس معمولی بیشتر از 5μm است.تعبیه پیک های ناهموار فویل مسی در زیرلایه، مقاومت لایه برداری را بهبود می بخشد، اما به منظور کنترل دقت سیم در حین حکاکی خط، به راحتی می توان پیک های زیرلایه تعبیه شده را باقی گذاشت که باعث اتصال کوتاه بین خطوط یا کاهش عایق می شود. که برای خطوط ریز بسیار مهم است.خط به ویژه جدی است.بنابراین، فویل های مسی با زبری کم (کمتر از 3 میکرومتر) و زبری حتی کمتر (1.5 میکرومتر) مورد نیاز است.

1.2 تقاضا برای ورق های دی الکتریک چند لایه

ویژگی فنی برد HDI این است که فرآیند انباشتگی (BuildingUpProcess)، فویل مسی با روکش رزین معمولی (RCC) یا لایه لایه‌ای از پارچه شیشه‌ای اپوکسی نیمه سخت شده و فویل مسی برای دستیابی به خطوط ریز دشوار است.در حال حاضر، روش نیمه افزودنی (SAP) یا روش نیمه پردازش بهبود یافته (MSAP) تمایل به اتخاذ دارد، یعنی از یک فیلم دی الکتریک عایق برای انباشته استفاده می شود و سپس از آبکاری مس الکترولس برای تشکیل مس استفاده می شود. لایه هادیاز آنجایی که لایه مس بسیار نازک است، ایجاد خطوط ریز آسان است.

یکی از نکات کلیدی روش نیمه افزودنی، مواد دی الکتریک چند لایه است.به منظور برآورده کردن الزامات خطوط ظریف با چگالی بالا، مواد چند لایه الزامات خواص الکتریکی دی الکتریک، عایق، مقاومت در برابر حرارت، نیروی پیوند و غیره و همچنین سازگاری فرآیند برد HDI را مطرح می کند.در حال حاضر، مواد بین المللی لایه لایه شده HDI عمدتاً محصولات سری ABF/GX شرکت آجینوموتو ژاپن هستند که از رزین اپوکسی با عوامل پخت مختلف برای افزودن پودر معدنی برای بهبود سفتی مواد و کاهش CTE و پارچه فیبر شیشه ای استفاده می کنند. همچنین برای افزایش سفتی استفاده می شود..همچنین مواد لایه نازک مشابهی از شرکت شیمیایی Sekisui ژاپن وجود دارد و موسسه تحقیقات فناوری صنعتی تایوان نیز چنین موادی را توسعه داده است.مواد ABF نیز به طور مداوم بهبود و توسعه می یابند.نسل جدید مواد چند لایه به ویژه به زبری سطح کم، انبساط حرارتی کم، تلفات دی الکتریک کم و استحکام سخت نازک نیاز دارد.

در بسته بندی نیمه هادی جهانی، بسترهای بسته بندی آی سی جایگزین بسترهای سرامیکی با بسترهای آلی شده اند.زیرلایه های بسته بندی فلیپ چیپ (FC) کوچکتر و کوچکتر می شود.در حال حاضر عرض خط / فاصله خطوط معمولی 15μm است و در آینده نازکتر خواهد شد.عملکرد حامل چند لایه عمدتاً به خواص دی الکتریک کم، ضریب انبساط حرارتی کم و مقاومت حرارتی بالا و پیگیری بسترهای کم هزینه بر اساس اهداف عملکرد نیاز دارد.در حال حاضر، تولید انبوه مدارهای خوب اساساً فرآیند MSPA عایق چند لایه و فویل مسی نازک را اتخاذ می کند.از روش SAP برای تولید الگوهای مدار با L/S کمتر از 10μm استفاده کنید.

هنگامی که PCB ها متراکم تر و نازک تر می شوند، فناوری برد HDI از ورقه های حاوی هسته به لایه های اتصال بدون هسته Anylayer (Anylayer) تبدیل شده است.بردهای HDI لمینت هر لایه با عملکرد مشابه بهتر از بردهای HDI لمینت حاوی هسته هستند.سطح و ضخامت را می توان تا حدود 25٪ کاهش داد.اینها باید از نازکتر استفاده کنند و خواص الکتریکی لایه دی الکتریک را حفظ کنند.

2 فرکانس بالا و تقاضای سرعت بالا

فناوری ارتباطات الکترونیکی از سیمی تا بی سیم، از فرکانس پایین و سرعت پایین تا فرکانس بالا و سرعت بالا را در بر می گیرد.عملکرد فعلی تلفن همراه وارد 4G شده است و به سمت 5G حرکت خواهد کرد، یعنی سرعت انتقال سریعتر و ظرفیت انتقال بیشتر.ظهور عصر محاسبات ابری جهانی ترافیک داده ها را دو برابر کرده است و تجهیزات ارتباطی با فرکانس بالا و سرعت بالا یک روند اجتناب ناپذیر است.PCB برای انتقال فرکانس بالا و سرعت بالا مناسب است.علاوه بر کاهش تداخل سیگنال و تلفات در طراحی مدار، حفظ یکپارچگی سیگنال، و حفظ تولید PCB برای برآورده کردن الزامات طراحی، داشتن یک بستر با کارایی بالا مهم است.

به منظور حل مشکل افزایش سرعت PCB و یکپارچگی سیگنال، مهندسان طراح عمدتاً بر روی خواص تلفات سیگنال الکتریکی تمرکز می کنند.عوامل کلیدی برای انتخاب بستر، ثابت دی الکتریک (Dk) و تلفات دی الکتریک (Df) هستند.وقتی Dk کمتر از 4 و Df0.010 است، یک لمینت Dk/Df متوسط ​​است، و زمانی که Dk کمتر از 3.7 و Df0.005 کمتر است، لمینت های با درجه Dk/Df پایین هستند، اکنون انواع زیرلایه ها وجود دارد. برای ورود به بازار برای انتخاب.

در حال حاضر، متداول ترین بسترهای تخته مدار با فرکانس بالا عمدتاً رزین های مبتنی بر فلوئور، رزین های پلی فنیلن اتر (PPO یا PPE) و رزین های اپوکسی اصلاح شده هستند.بسترهای دی الکتریک مبتنی بر فلوئور، مانند پلی تترا فلوئورواتیلن (PTFE)، کمترین خواص دی الکتریک را دارند و معمولاً بالای 5 گیگاهرتز استفاده می شوند.همچنین بسترهای اپوکسی FR-4 یا PPO اصلاح شده وجود دارد.

علاوه بر رزین فوق و سایر مواد عایق، زبری سطح (پروفایل) مس رسانا نیز عامل مهمی است که بر افت انتقال سیگنال تأثیر می گذارد که تحت تأثیر اثر پوستی (SkinEffect) قرار می گیرد.اثر پوستی القای الکترومغناطیسی تولید شده در سیم در طول انتقال سیگنال با فرکانس بالا است، و اندوکتانس در مرکز بخش سیم بزرگ است، به طوری که جریان یا سیگنال تمایل به تمرکز روی سطح سیم دارد.زبری سطح هادی بر از دست دادن سیگنال انتقال تأثیر می گذارد و از دست دادن سطح صاف کم است.

در فرکانس یکسان، هر چه زبری سطح مس بیشتر باشد، از دست دادن سیگنال بیشتر می شود.بنابراین در تولید واقعی سعی می شود تا حد امکان زبری ضخامت مس سطح را کنترل کنیم.زبری تا حد امکان کوچک است بدون اینکه بر نیروی پیوند تأثیر بگذارد.مخصوصا برای سیگنال هایی در محدوده بالای 10 گیگاهرتز.در فرکانس 10 گیگاهرتز، زبری فویل مسی باید کمتر از 1μm باشد و بهتر است از فویل مسی فوق مسطح (زبری سطح 0.04μm) استفاده شود.زبری سطح فویل مسی نیز باید با عملیات اکسیداسیون مناسب و سیستم رزین پیوندی ترکیب شود.در آینده نزدیک، یک فویل مسی با روکش رزین و تقریباً بدون طرح وجود خواهد داشت که می تواند استحکام لایه برداری بالاتری داشته باشد و بر اتلاف دی الکتریک تأثیری نخواهد گذاشت.