Tulostetun piirilevyn perusominaisuudet riippuvat substraattilevyn suorituskyvystä. Tulostetun piirilevyn teknisen suorituskyvyn parantamiseksi painettujen piirisubstraattilevyn suorituskykyä on ensin parannettava. Tulostetun piirilevyn kehittämisen tarpeiden tyydyttämiseksi sitä kehitetään ja otetaan käyttöön erilaisia ​​uusia materiaaleja.

Piirilevymarkkinat ovat viime vuosina siirtäneet keskittymisensä tietokoneista viestintään, mukaan lukien tukiasemat, palvelimet ja mobiilipäätteet. Älypuhelimien edustamat matkaviestintälaitteet ovat ajettu PCB: iin suurempaan tiheyteen, ohuempaan ja korkeampaan toiminnallisuuteen. Painettu piiritekniikka on erottamaton substraattimateriaaleista, joihin sisältyy myös piirilevyn substraattien tekniset vaatimukset. Substraattimateriaalien asiaankuuluva sisältö on nyt järjestetty erityiseen artikkeliin alan viitteelle.

1 Tiheän ja hienon linjan kysyntä

1.1 Kuparikalvon kysyntä

PCB: t ovat kaikki kehittyneet kohti tiheää ja ohuen linjan kehitystä, ja HDI-levyt ovat erityisen näkyviä. Kymmenen vuotta sitten IPC määritteli HDI -kortin linjan leveys/linjavälin (l/s) 0,1 mm/0,1 mm ja sen alapuolella. Nyt teollisuus saavuttaa periaatteessa tavanomaisen L/S: n 60 μm: n ja edistyneen L/S: n 40 μm. Japanin vuoden 2013 versio asennustekniikan etenemissuunnitelmasta on, että vuonna 2014 HDI-levyn tavanomainen L/S oli 50 μm, edistyksellinen L/S oli 35 μm ja kokeilun tuottama L/S oli 20 μm.

PCB -piirikuvioiden muodostuminen, perinteinen kemiallinen etsausprosessi (vähentävä menetelmä) kuparikalvo -substraatin valokuvan jälkeen, vähentävän menetelmän vähimmäisraja hienojen viivojen valmistukseen on noin 30 μm ja ohut kuparikalvo (9 ~ 12 μm) substraatti. Ohuen kuparikalvon CCL: n korkean hinnan ja ohuen kuparikalvojen laminoinnin monien vikojen vuoksi monet tehtaat tuottavat 18 μm kuparikalvoa ja ohentaa sitten kaiverrusta kuparikerroksen ohuttamiseen tuotannon aikana. Tällä menetelmällä on monia prosesseja, vaikea paksuudenhallinta ja korkeat kustannukset. On parempi käyttää ohutta kuparikalvoa. Lisäksi, kun PCB -piiri L/S on alle 20 μm, ohutta kuparikalvoa on yleensä vaikea käsitellä. Se vaatii ultra-ohut kuparikalvon (3 ~ 5 μm) substraatin ja kantajalle kiinnitetyn ultra-ohuman kuparikalvon.

Ohuempien kuparikalvojen lisäksi nykyiset hienot viivat vaativat matalaa karheutta kuparikalvon pinnalla. Yleensä kuparikalvon ja substraatin välisen sidosvoiman parantamiseksi ja johtimen kuorintalujuuden varmistamiseksi kuparikalvokerros karhennetaan. Tavanomaisen kuparikalvon karheus on yli 5 μm. Kuparikalvon karkeiden piikkien upottaminen substraattiin parantaa kuorintavastusta, mutta johdon tarkkuuden hallitsemiseksi linjan etsauksen aikana on helppoa, että upotusalusta -piikit ovat jäljellä, aiheuttaen lyhyitä piirejä linjojen tai vähentyneen eristyksen välillä, mikä on erittäin tärkeää hienoille viivoille. Linja on erityisen vakava. Siksi tarvitaan kuparikalvoja, joilla on alhainen karheus (alle 3 μm) ja jopa pienempi karheus (1,5 μm).

1.2 Laminoitujen dielektristen arkkien kysyntä

HDI-levyn tekninen piirre on, että rakennusprosessi (BuildUpProcess), yleisesti käytetty hartsilla päällystetty kuparikalvo (RCC) tai puoliksi kovetun epoksilasilasi ja kuparikalvon laminoidut kerroksen on vaikea saavuttaa hienoja viivoja. Tällä hetkellä puoliadditiivista menetelmää (SAP) tai parannettua puolikäsiteltyä menetelmää (MSAP) on yleensä käytettävä, toisin sanoen pinoamiseen käytetään eristävää dielektristä kalvoa, ja sitten kuparinjohtimestarin kerroksen muodostamiseen käytetään elektrolettisia kuparipinnoituksia. Koska kuparikerros on erittäin ohut, hienoja viivoja on helppo muodostaa.

Yksi puoli-additiivisen menetelmän avainkohdista on laminoidut dielektriset materiaalit. Korkean tiheyden hienojen viivojen vaatimusten täyttämiseksi laminoidut materiaalit asettavat eteenpäin dielektristen sähköominaisuuksien, eristyksen, lämmönkestävyyden, sidosvoiman jne. Vaatimukset sekä HDI-levyn prosessin sopeutumiskyvyn. Tällä hetkellä kansainväliset HDI -laminoidut mediamateriaalit ovat pääasiassa Japanin Ajinomoto -yrityksen ABF/GX -sarjan tuotteita, joissa käytetään epoksihartsia erilaisilla kovetusasiamiehillä epäorgaanisen jauheen lisäämiseksi materiaalin jäykkyyden parantamiseksi ja CTE: n vähentämiseksi, ja lasikuitukankaalla käytetään myös tiirisyyttä. . Japanin SEKISUI Chemical Company -yrityksen samanlaisia ​​ohutkalvojen laminaattimateriaaleja on myös kehittänyt sellaisia ​​materiaaleja, ja Taiwanin teollisuusteknologian tutkimuslaitos on myös kehittänyt. Myös ABF -materiaalit parannetaan ja kehitetään jatkuvasti. Laminoitujen materiaalien uusi sukupolvi vaatii erityisesti alhaisen pinnan karheuden, alhaisen lämmön laajenemisen, alhaisen dielektrisen menetyksen ja ohuen jäykän vahvistamisen.

Globaalissa puolijohdepakkauksissa IC -pakkausalustat ovat korvanneet keraamiset substraatit orgaanisilla substraateilla. Flip Chip (FC) -pakkausalustan nousu on pienentynyt. Nyt tyypillinen viivan leveys/linjaväli on 15 μm, ja se on tulevaisuudessa ohuempi. Monikerroksisen kantolaitteen suorituskyky vaatii pääasiassa alhaiset dielektriset ominaisuudet, alhaiset lämmön laajennuskertoimet ja korkean lämmönkestävyyden ja edullisten substraattien tavoitteen saavuttamisen tavoitteiden perusteella. Tällä hetkellä hienojen piirien massatuotanto ottaa periaatteessa käyttöön MSPA -prosessin laminoidun eristyksen ja ohuen kuparikalvon. Käytä SAP -menetelmää valmistaa piirikuvioita L/S: llä alle 10 μm.

Kun PCB: t muuttuvat tiheämmäksi ja ohuemmiksi, HDI-korttitekniikka on kehittynyt ydintä sisältävistä laminaateista Coreless AnyLayer -yhteys laminaateiksi (AnyLayer). Mikä tahansa kerroksen kytkentä laminaatti HDI-levyt, joilla on sama funktio, ovat parempia kuin ydintä sisältävää laminaatti-HDI-levyjä. Alue ja paksuus voidaan vähentää noin 25%. Niiden on käytettävä ohuempia ja ylläpidettävä dielektrisen kerroksen hyviä sähköominaisuuksia.

2 korkea taajuus ja nopea kysyntä

Sähköinen viestintätekniikka vaihtelee langallisesta langattomaan, matalataajuudesta ja alhaisesta nopeudesta korkeaan taajuuteen ja suureen nopeuteen. Nykyinen matkapuhelimen suorituskyky on tullut 4G ja siirtyy kohti 5G: tä, toisin sanoen nopeampaa siirtonopeutta ja suurempaa voimansiirtokapasiteettia. Globaalin pilvipalvelun aikakauden tulo on kaksinkertaistanut tietoliikenteen, ja korkeataajuus ja nopea viestintälaite on väistämätön suuntaus. PCB sopii korkean taajuuden ja nopeaan siirtoon. Signaalihäiriöiden ja piirin suunnittelun menetyksen vähentämisen, signaalin eheyden ylläpitämisen ja piirilevyn valmistuksen ylläpitämisen lisäksi suunnitteluvaatimusten täyttämiseksi on tärkeää saada korkean suorituskyvyn substraatti.

Piirilevyn lisääntymisnopeuden ja signaalin eheyden ongelman ratkaisemiseksi suunnittelijat keskittyvät pääasiassa sähköisten signaalin menetyksen ominaisuuksiin. Substraatin valinnan keskeiset tekijät ovat dielektrinen vakio (DK) ja dielektrinen häviö (DF). Kun DK on pienempi kuin 4 ja DF0.010, se on keskipitkä DK/DF -laminaatti, ja kun DK on alle 3,7 ja DF0.005, se on alhaisempi, se on alhainen DK/DF -luokan laminaatit, nyt on olemassa erilaisia ​​substraatteja, joista pääsee markkinoille.

Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt korkeataajuiset piirilevyn substraatit ovat pääasiassa fluoripohjaisia ​​hartsia, polyfenyleenieetteriä (PPO tai PPE) hartsia ja modifioituja epoksihartseja. Fluoripohjaisilla dielektrisillä substraateilla, kuten polytetrafluorietyleenillä (PTFE), on alhaisimmat dielektriset ominaisuudet ja niitä käytetään yleensä yli 5 GHz. Siellä on myös modifioituja epoksi FR-4 tai PPO-substraatteja.

Edellä mainitun hartsin ja muiden eristysmateriaalien lisäksi johtimen kuparin pinnan karheus (profiili) on myös tärkeä tekijä, joka vaikuttaa signaalinsiirtohäviöön, johon ihovaikutus vaikuttaa (ihoeffect). Ihonvaikutus on langassa tuotettu sähkömagneettinen induktio korkeataajuisen signaalin siirron aikana, ja induktanssi on suuri lankaosan keskellä siten, että virralla tai signaalilla on taipumus keskittyä langan pintaan. Johtimen pinnan karheus vaikuttaa lähetyssignaalin menetykseen ja sileän pinnan menetys on pieni.

Samalla taajuudella, mitä suurempi kuparin pinnan karheus, sitä suurempi signaalin menetys on. Siksi yritämme todellisessa tuotannossa hallita pinnan kuparin paksuuden karheutta mahdollisimman paljon. Karheus on mahdollisimman pieni vaikuttamatta sitoutumisvoimaan. Erityisesti signaaleille yli 10 GHz: n alueella. 10 GHz: n kohdalla kuparikalvon karheuden on oltava vähemmän kuin 1 μm, ja on parempi käyttää supersuuntaista kuparikalvoa (pinnan karheus 0,04 μm). Kuparikalvon pinnan karheus on myös yhdistettävä sopivaan hapettumiskäsittelyyn ja sidoshartsijärjestelmään. Lähitulevaisuudessa siellä on hartsipäällysteinen kuparikalvo, jolla ei ole melkein mitään ääriviivat, joilla voi olla suurempi kuoren lujuus ja jotka eivät vaikuta dielektriseen menetykseen.