Painetun piirilevyn perusominaisuudet riippuvat substraattilevyn suorituskyvystä.Painetun piirilevyn teknisen suorituskyvyn parantamiseksi on ensin parannettava painetun piirilevyn suorituskykyä.Painetun piirilevyn kehittämistarpeiden täyttämiseksi erilaisia ​​uusia materiaaleja kehitetään asteittain ja otetaan käyttöön.

Viime vuosina piirilevymarkkinat ovat siirtäneet painopisteensä tietokoneista viestintään, mukaan lukien tukiasemat, palvelimet ja mobiilipäätteet.Älypuhelimien edustamat matkaviestinlaitteet ovat saaneet PCB:t tiheämmäksi, ohuemmaksi ja toiminnallisemmiksi.Piiritekniikka on erottamaton substraattimateriaaleista, mikä sisältää myös PCB-alustojen tekniset vaatimukset.Substraattimateriaalien olennainen sisältö on nyt järjestetty erityisartikkeliksi alan viitteeksi.

1 Korkean tiheyden ja ohuen linjan kysyntä

1.1 Kuparifolion kysyntä

Piirilevyt ovat kaikki kehittymässä korkean tiheyden ja ohuen linjan kehittämiseen, ja HDI-levyt ovat erityisen merkittäviä.Kymmenen vuotta sitten IPC määritteli HDI-levyn viivan leveydeksi/riviväliksi (L/S) 0,1 mm/0,1 mm tai vähemmän.Nyt teollisuus saavuttaa periaatteessa tavanomaisen L/S-arvon 60 μm ja edistyneen L/S-arvon 40 μm.Japanin vuoden 2013 versio asennusteknologian tiekartan tiedoista on, että vuonna 2014 HDI-levyn tavanomainen L/S oli 50 μm, edistyneen L/S oli 35 μm ja koevalmistetun L/S oli 20 μm.

PCB-piirikuvion muodostus, perinteinen kemiallinen etsausprosessi (vähennysmenetelmä) kuparikalvosubstraatille tehdyn valokuvauksen jälkeen, vähennysmenetelmän vähimmäisraja hienojen viivojen tekemiseen on noin 30 μm, ja vaaditaan ohut kuparifolio (9 ~ 12 μm) substraatti.Ohuen kuparifolion korkean hinnan ja ohuen kuparifolion laminoinnin monien vikojen vuoksi monet tehtaat tuottavat 18 μm kuparikalvoa ja käyttävät sitten syövytystä kuparikerroksen ohentamiseen tuotannon aikana.Tällä menetelmällä on monia prosesseja, vaikea paksuuden säätö ja korkeat kustannukset.On parempi käyttää ohutta kuparifoliota.Lisäksi kun piirilevypiirin L/S on alle 20 μm, ohutta kuparikalvoa on yleensä vaikea käsitellä.Se vaatii erittäin ohuen kuparikalvon (3–5 μm) alustan ja erittäin ohuen kuparikalvon, joka on kiinnitetty alustaan.

Ohuempien kuparikalvojen lisäksi nykyiset hienot viivat vaativat kuparikalvon pinnalta pientä karheutta.Yleisesti ottaen kuparikalvon ja alustan välisen sidosvoiman parantamiseksi ja johtimen kuoriutumislujuuden varmistamiseksi kuparikalvokerros karhennettua.Perinteisen kuparikalvon karheus on yli 5 μm.Kuparifolion karkeiden piikkien upottaminen alustaan ​​parantaa kuoriutumisvastusta, mutta langan tarkkuuden säätelemiseksi linjasyövytyksen aikana on helppo jättää upotussubstraatin piikit jäljelle, mikä aiheuttaa oikosulkuja linjojen välillä tai heikentää eristystä. , mikä on erittäin tärkeää hienoille juonteille.Linja on erityisen vakava.Siksi tarvitaan kuparikalvoja, joiden karheus on alhainen (alle 3 μm) ja vielä pienempi karheus (1,5 μm).

1.2 Laminoitujen dielektristen levyjen kysyntä

HDI-levyn tekninen piirre on, että muodostusprosessilla (BuildingUpProcess), yleisesti käytetyllä hartsipinnoitetulla kuparifoliolla (RCC) tai laminoidulla puolikovettuneella epoksilasikankaalla ja kuparikalvolla on vaikea saada hienoja viivoja.Tällä hetkellä käytetään yleensä puoliadditiivista menetelmää (SAP) tai parannettua puolikäsiteltyä menetelmää (MSAP), eli pinoamiseen käytetään eristävää dielektristä kalvoa ja sitten kuparin muodostamiseen käytetään kemiallista kuparipinnoitusta. johdin kerros.Koska kuparikerros on erittäin ohut, siihen on helppo muodostaa hienoja viivoja.

Yksi puoliadditiivisen menetelmän avainkohdista on laminoitu dielektrinen materiaali.Täyttääkseen suuritiheyksisten hienojen viivojen vaatimukset, laminoitu materiaali asettaa vaatimukset dielektrisille sähköisille ominaisuuksille, eristykselle, lämmönkestävyydelle, sidosvoimalle jne. sekä HDI-levyn prosessin sopeutumiskyvylle.Tällä hetkellä kansainväliset HDI-laminoidut materiaalit ovat pääasiassa Japan Ajinomoto Companyn ABF/GX-sarjan tuotteita, jotka käyttävät epoksihartsia erilaisilla kovettimilla lisätäkseen epäorgaanista jauhetta materiaalin jäykkyyden parantamiseksi ja CTE:n vähentämiseksi sekä lasikuitukangas. käytetään myös lisäämään jäykkyyttä..Vastaavia ohutkalvolaminaattimateriaaleja on myös Japanin Sekisui Chemical Companylla, ja myös Taiwan Industrial Technology Research Institute on kehittänyt tällaisia ​​materiaaleja.Myös ABF-materiaaleja parannetaan ja kehitetään jatkuvasti.Uuden sukupolven laminoidut materiaalit vaativat erityisesti pientä pinnan karheutta, pientä lämpölaajenemista, pientä dielektristä häviötä ja ohutta jäykkää lujitusta.

Globaalissa puolijohdepakkauksessa IC-pakkaussubstraatit ovat korvanneet keraamiset substraatit orgaanisilla substraateilla.Flip chip (FC) -pakkausalustojen väli pienenee ja pienenee.Nyt tyypillinen viivan leveys/riviväli on 15 μm, ja se tulee olemaan ohuempi tulevaisuudessa.Monikerroksisen kantoaineen suorituskyky edellyttää pääasiassa alhaisia ​​dielektrisiä ominaisuuksia, alhaista lämpölaajenemiskerrointa ja suurta lämmönkestävyyttä sekä edullisia alustoja suoritustavoitteiden saavuttamisen perusteella.Tällä hetkellä hienojen piirien massatuotannossa käytetään periaatteessa laminoidun eristeen ja ohuen kuparikalvon MSPA-prosessia.Käytä SAP-menetelmää piirikuvioiden valmistamiseksi, joiden L/S on alle 10 μm.

Kun piirilevyistä tulee tiheämpiä ja ohuempia, HDI-levytekniikka on kehittynyt ydintä sisältävistä laminaateista ytimettömiksi Anylayer-yhdyslaminaateiksi (Anylayer).Kaikki kerrokset yhdistävät laminaatti HDI-levyt, joilla on sama toiminto, ovat parempia kuin ydintä sisältävät laminaatti HDI-levyt.Pinta-alaa ja paksuutta voidaan pienentää noin 25 %.Näiden tulee käyttää ohuempaa ja säilyttää hyvät eristekerroksen sähköiset ominaisuudet.

2 Korkean taajuuden ja suuren nopeuden tarve

Sähköinen viestintätekniikka vaihtelee langallisesta langattomaan, matalataajuisesta ja alhaisesta nopeudesta korkeataajuiseen ja nopeaan.Matkapuhelimen nykyinen suorituskyky on siirtynyt 4G:hen ja siirtyy kohti 5G:tä eli nopeampaa siirtonopeutta ja suurempaa siirtokapasiteettia.Globaalin pilvitekniikan aikakauden tulo on kaksinkertaistanut dataliikenteen, ja korkeataajuiset ja nopeat viestintälaitteet ovat väistämätön trendi.PCB soveltuu korkeataajuiseen ja nopeaan lähetykseen.Sen lisäksi, että vähennetään signaalihäiriöitä ja -häviöitä piirisuunnittelussa, säilytetään signaalin eheys ja ylläpidetään piirilevyjen valmistusta suunnitteluvaatimusten mukaisesti, on tärkeää, että käytössä on korkean suorituskyvyn substraatti.

Ratkaistakseen piirilevyn nopeuden ja signaalin eheyden ongelman suunnitteluinsinöörit keskittyvät pääasiassa sähköisen signaalin häviöominaisuuksiin.Keskeisiä tekijöitä substraatin valinnassa ovat dielektrisyysvakio (Dk) ja dielektrisyyshäviö (Df).Kun Dk on alle 4 ja Df0,010, se on keskikokoinen Dk/Df-laminaatti, ja kun Dk on alle 3,7 ja Df0,005 on pienempi, se on matalan Dk/Df-luokan laminaatteja, nyt on olemassa erilaisia ​​substraatteja päästä markkinoille valitaksesi.

Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt suurtaajuuspiirilevysubstraatit ovat pääasiassa fluoripohjaisia ​​hartseja, polyfenyleenieetterihartseja (PPO tai PPE) ja modifioituja epoksihartseja.Fluoripohjaisilla dielektrisillä substraateilla, kuten polytetrafluorieteenillä (PTFE), on alhaisimmat dielektriset ominaisuudet, ja niitä käytetään yleensä yli 5 GHz:n taajuudella.Saatavilla on myös modifioituja epoksi FR-4- tai PPO-substraatteja.

Edellä mainittujen hartsin ja muiden eristysmateriaalien lisäksi myös johdinkuparin pinnan karheus (profiili) on tärkeä signaalinsiirtohäviöön vaikuttava tekijä, johon vaikuttaa skin-ilmiö (SkinEffect).Skin vaikutus on sähkömagneettinen induktio, joka syntyy johdossa korkeataajuisen signaalin siirron aikana, ja induktanssi on suuri johdinosan keskellä, joten virta tai signaali pyrkii keskittymään johtimen pintaan.Johtimen pinnan karheus vaikuttaa lähetyssignaalin häviöön ja sileän pinnan häviö on pieni.

Samalla taajuudella mitä suurempi kuparipinnan karheus on, sitä suurempi signaalihäviö.Siksi varsinaisessa tuotannossa pyrimme kontrolloimaan pinnan kuparin paksuuden karheutta mahdollisimman paljon.Karheus on mahdollisimman pieni vaikuttamatta sidosvoimaan.Erityisesti yli 10 GHz:n signaaleille.10 GHz:llä kuparikalvon karheuden tulee olla alle 1 μm, ja on parempi käyttää supertasomaista kuparikalvoa (pinnan karheus 0,04 μm).Kuparifolion pinnan karheus on myös yhdistettävä sopivaan hapetuskäsittelyyn ja sidoshartsijärjestelmään.Lähitulevaisuudessa on tulossa hartsipinnoitettu kuparikalvo, jolla ei ole lähes lainkaan ääriviivoja ja jolla voi olla suurempi kuoriutumislujuus ja joka ei vaikuta dielektriseen häviöön.