Les caractéristiques de base de la carte de circuit imprimé dépendent des performances de la carte substrat.Pour améliorer les performances techniques de la carte de circuit imprimé, les performances de la carte substrat du circuit imprimé doivent d'abord être améliorées.Afin de répondre aux besoins de développement des circuits imprimés, divers nouveaux matériaux sont progressivement développés et mis en service.

Ces dernières années, le marché des PCB s'est déplacé des ordinateurs vers les communications, y compris les stations de base, les serveurs et les terminaux mobiles.Les appareils de communication mobiles représentés par les smartphones ont conduit les PCB à une densité plus élevée, à des fonctionnalités plus fines et plus élevées.La technologie des circuits imprimés est indissociable des matériaux de substrat, ce qui implique également les exigences techniques des substrats PCB.Le contenu pertinent des matériaux de substrat est désormais organisé dans un article spécial à titre de référence pour l'industrie.

1 La demande de haute densité et de lignes fines

1.1 Demande de feuilles de cuivre

Les PCB évoluent tous vers un développement haute densité et à lignes fines, et les cartes HDI sont particulièrement importantes.Il y a dix ans, IPC définissait la carte HDI comme une largeur de ligne/espacement des lignes (L/S) de 0,1 mm/0,1 mm et moins.Aujourd’hui, l’industrie atteint essentiellement un L/S conventionnel de 60 μm et un L/S avancé de 40 μm.La version japonaise de 2013 des données de la feuille de route technologique d'installation indique qu'en 2014, le L/S conventionnel de la carte HDI était de 50 μm, le L/S avancé était de 35 μm et le L/S produit à l'essai était de 20 μm.

Formation de motifs de circuits PCB, processus de gravure chimique traditionnel (méthode soustractive) après photoimagerie sur le substrat en feuille de cuivre, la limite minimale de la méthode soustractive pour créer des lignes fines est d'environ 30 μm et un substrat en feuille de cuivre mince (9 ~ 12 μm) est requis.En raison du prix élevé de la fine feuille de cuivre CCL et des nombreux défauts du laminage de la fine feuille de cuivre, de nombreuses usines produisent une feuille de cuivre de 18 µm, puis utilisent la gravure pour amincir la couche de cuivre pendant la production.Cette méthode comporte de nombreux processus, un contrôle d'épaisseur difficile et un coût élevé.Il est préférable d'utiliser une fine feuille de cuivre.De plus, lorsque le circuit PCB L/S est inférieur à 20 µm, la fine feuille de cuivre est généralement difficile à manipuler.Il nécessite un substrat en feuille de cuivre ultra-mince (3 ~ 5 μm) et une feuille de cuivre ultra-mince fixée au support.

En plus des feuilles de cuivre plus fines, les fines lignes actuelles nécessitent une faible rugosité à la surface de la feuille de cuivre.Généralement, afin d'améliorer la force de liaison entre la feuille de cuivre et le substrat et de garantir la résistance au pelage du conducteur, la couche de feuille de cuivre est rendue rugueuse.La rugosité de la feuille de cuivre conventionnelle est supérieure à 5 μm.L'intégration des pics rugueux de la feuille de cuivre dans le substrat améliore la résistance au pelage, mais afin de contrôler la précision du fil pendant la gravure de la ligne, il est facile de laisser les pics du substrat incorporés restant, provoquant des courts-circuits entre les lignes ou une diminution de l'isolation. , ce qui est très important pour les ridules.La ligne est particulièrement sérieuse.Par conséquent, des feuilles de cuivre présentant une faible rugosité (moins de 3 μm) et une rugosité encore plus faible (1,5 μm) sont nécessaires.

1.2 La demande de feuilles diélectriques stratifiées

La caractéristique technique du panneau HDI est que le processus d'accumulation (BuildingUpProcess), la feuille de cuivre recouverte de résine (RCC) couramment utilisée ou la couche stratifiée de tissu de verre époxy semi-durci et de feuille de cuivre est difficile à obtenir des lignes fines.À l'heure actuelle, la méthode semi-additif (SAP) ou la méthode semi-traitée améliorée (MSAP) a tendance à être adoptée, c'est-à-dire qu'un film diélectrique isolant est utilisé pour l'empilement, puis un placage de cuivre autocatalytique est utilisé pour former un cuivre. couche conductrice.La couche de cuivre étant extrêmement fine, il est facile de former des lignes fines.

L’un des points clés de la méthode semi-additif est le matériau diélectrique feuilleté.Afin de répondre aux exigences des lignes fines à haute densité, le matériau stratifié met en avant les exigences de propriétés électriques diélectriques, d'isolation, de résistance thermique, de force de liaison, etc., ainsi que l'adaptabilité du processus du panneau HDI.À l'heure actuelle, les matériaux stratifiés internationaux HDI sont principalement les produits de la série ABF/GX de la société japonaise Ajinomoto, qui utilisent de la résine époxy avec différents agents de durcissement pour ajouter de la poudre inorganique afin d'améliorer la rigidité du matériau et réduire le CTE, et un tissu en fibre de verre. est également utilisé pour augmenter la rigidité..Il existe également des matériaux stratifiés à couches minces similaires de la Sekisui Chemical Company du Japon, et l'Institut de recherche en technologie industrielle de Taiwan a également développé de tels matériaux.Les matériaux ABF sont également continuellement améliorés et développés.La nouvelle génération de matériaux stratifiés nécessite particulièrement une faible rugosité de surface, une faible dilatation thermique, une faible perte diélectrique et un renforcement rigide et fin.

Dans l'emballage mondial des semi-conducteurs, les substrats d'emballage IC ont remplacé les substrats céramiques par des substrats organiques.Le pas des substrats d'emballage des puces retournées (FC) devient de plus en plus petit.Désormais, la largeur/espacement des lignes typique est de 15 μm, et elle sera plus fine à l’avenir.Les performances du support multicouche nécessitent principalement de faibles propriétés diélectriques, un faible coefficient de dilatation thermique et une résistance thermique élevée, ainsi que la recherche de substrats à faible coût sur la base du respect des objectifs de performances.À l'heure actuelle, la production de masse de circuits fins adopte essentiellement le processus MSPA d'isolation laminée et de fine feuille de cuivre.Utilisez la méthode SAP pour fabriquer des modèles de circuits avec un L/S inférieur à 10 μm.

Lorsque les PCB deviennent plus denses et plus fins, la technologie des cartes HDI a évolué des stratifiés contenant un cœur aux stratifiés d'interconnexion Anylayer sans noyau (Anylayer).Les cartes HDI stratifiées d'interconnexion à n'importe quelle couche avec la même fonction sont meilleures que les cartes HDI stratifiées contenant un noyau.La surface et l'épaisseur peuvent être réduites d'environ 25 %.Ceux-ci doivent utiliser du diluant et conserver de bonnes propriétés électriques de la couche diélectrique.

2 Demande haute fréquence et haute vitesse

La technologie de communication électronique va du filaire au sans fil, de la basse fréquence et de la faible vitesse à la haute fréquence et à la haute vitesse.Les performances actuelles du téléphone mobile sont entrées dans la 4G et évolueront vers la 5G, c'est-à-dire une vitesse de transmission plus rapide et une plus grande capacité de transmission.L'avènement de l'ère mondiale du cloud computing a doublé le trafic de données, et les équipements de communication à haute fréquence et à haut débit constituent une tendance inévitable.Le PCB convient à la transmission à haute fréquence et à grande vitesse.En plus de réduire les interférences et les pertes de signal dans la conception des circuits, de maintenir l'intégrité du signal et de maintenir la fabrication des PCB pour répondre aux exigences de conception, il est important de disposer d'un substrat hautes performances.

Afin de résoudre le problème de l'augmentation de la vitesse des PCB et de l'intégrité du signal, les ingénieurs concepteurs se concentrent principalement sur les propriétés de perte de signal électrique.Les facteurs clés pour le choix du substrat sont la constante diélectrique (Dk) et la perte diélectrique (Df).Lorsque Dk est inférieur à 4 et Df0,010, il s'agit d'un stratifié Dk/Df moyen, et lorsque Dk est inférieur à 3,7 et Df0,005 est inférieur, il s'agit de stratifiés de faible qualité Dk/Df, il existe désormais une variété de substrats. pour entrer sur le marché à choisir.

À l'heure actuelle, les substrats de circuits imprimés haute fréquence les plus couramment utilisés sont principalement les résines à base de fluor, les résines de polyphénylène éther (PPO ou PPE) et les résines époxy modifiées.Les substrats diélectriques à base de fluor, tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), ont les propriétés diélectriques les plus faibles et sont généralement utilisés au-dessus de 5 GHz.Il existe également des substrats époxy modifiés FR-4 ou PPO.

Outre la résine et d'autres matériaux isolants mentionnés ci-dessus, la rugosité de la surface (profil) du conducteur en cuivre est également un facteur important affectant la perte de transmission du signal, qui est affectée par l'effet peau (SkinEffect).L'effet de peau est l'induction électromagnétique générée dans le fil lors de la transmission du signal haute fréquence, et l'inductance est grande au centre de la section du fil, de sorte que le courant ou le signal a tendance à se concentrer sur la surface du fil.La rugosité de la surface du conducteur affecte la perte du signal de transmission et la perte de surface lisse est faible.

À la même fréquence, plus la rugosité de la surface du cuivre est grande, plus la perte de signal est importante.Par conséquent, dans la production réelle, nous essayons de contrôler autant que possible la rugosité de l’épaisseur de la surface du cuivre.La rugosité est aussi faible que possible sans affecter la force de liaison.Surtout pour les signaux dans la plage supérieure à 10 GHz.À 10 GHz, la rugosité de la feuille de cuivre doit être inférieure à 1 μm et il est préférable d'utiliser une feuille de cuivre superplanaire (rugosité de surface 0,04 μm).La rugosité de surface de la feuille de cuivre doit également être combinée à un traitement d'oxydation approprié et à un système de résine de liaison.Dans un avenir proche, il y aura une feuille de cuivre recouverte de résine avec presque aucun contour, qui peut avoir une résistance au pelage plus élevée et n'affectera pas la perte diélectrique.