As características básicas da placa de circuíto impreso dependen do rendemento da placa de substrato.Para mellorar o rendemento técnico da placa de circuíto impreso, primeiro debe mellorarse o rendemento da placa de substrato do circuíto impreso.Co fin de satisfacer as necesidades do desenvolvemento da placa de circuíto impreso, varios novos materiais están sendo gradualmente desenvolvidos e postos en uso.
Nos últimos anos, o mercado de PCB cambiou o seu foco das computadoras ás comunicacións, incluíndo estacións base, servidores e terminais móbiles.Os dispositivos de comunicación móbil representados por teléfonos intelixentes levaron os PCB a unha maior densidade, máis delgados e máis funcionalidades.A tecnoloxía de circuítos impresos é inseparable dos materiais do substrato, o que tamén implica os requisitos técnicos dos substratos de PCB.O contido relevante dos materiais do substrato organízase agora nun artigo especial para a referencia da industria.
1 A demanda de liñas finas e de alta densidade
1.1 Demanda de folla de cobre
Todos os PCB están a desenvolverse cara ao desenvolvemento de alta densidade e de liñas delgadas, e as placas HDI son particularmente destacadas.Hai dez anos, o IPC definiu a placa HDI como un ancho de liña/espazo de liñas (L/S) de 0,1 mm/0,1 mm e inferior.Agora a industria alcanza basicamente un L/S convencional de 60μm e un L/S avanzado de 40μm.A versión xaponesa de 2013 dos datos da folla de ruta da tecnoloxía de instalación é que en 2014, o L/S convencional da placa HDI era de 50 μm, o L/S avanzado era de 35 μm e o L/S producido en proba era de 20 μm.
Formación de patróns de circuíto PCB, o proceso de gravado químico tradicional (método subtractivo) despois da fotoimaxe no substrato de folla de cobre, o límite mínimo do método sustractivo para facer liñas finas é de aproximadamente 30 μm e requírese un substrato fino de folla de cobre (9 ~ 12 μm).Debido ao alto prezo da lámina de cobre delgada CCL e aos moitos defectos na laminación da lámina de cobre delgada, moitas fábricas producen folla de cobre de 18 μm e despois usan o gravado para diluir a capa de cobre durante a produción.Este método ten moitos procesos, difícil control de espesor e alto custo.É mellor usar folla fina de cobre.Ademais, cando o circuíto PCB L/S é inferior a 20μm, a fina folla de cobre é xeralmente difícil de manexar.Require un substrato de folla de cobre ultrafina (3~5μm) e unha lámina de cobre ultrafina unida ao soporte.
Ademais das follas de cobre máis delgadas, as liñas finas actuais requiren unha baixa rugosidade na superficie da folla de cobre.Xeralmente, para mellorar a forza de unión entre a folla de cobre e o substrato e para garantir a forza de pelado do condutor, a capa de folla de cobre é áspera.A rugosidade da folla de cobre convencional é superior a 5 μm.A incrustación de picos ásperos da folla de cobre no substrato mellora a resistencia á pelado, pero para controlar a precisión do fío durante o gravado da liña, é fácil que queden os picos do substrato de incrustación, provocando curtocircuítos entre as liñas ou diminución do illamento. , que é moi importante para as liñas finas.A liña é especialmente grave.Polo tanto, requírense follas de cobre cunha rugosidade baixa (menos de 3 μm) e unha rugosidade aínda menor (1,5 μm).
1.2 A demanda de chapas dieléctricas laminadas
A característica técnica da placa HDI é que o proceso de acumulación (BuildingUpProcess), a folla de cobre revestida de resina (RCC) de uso común ou a capa laminada de pano de vidro epoxi semicurado e folla de cobre é difícil de conseguir liñas finas.Na actualidade, adoita adoptarse o método semi-aditivo (SAP) ou o método semi-procesado mellorado (MSAP), é dicir, utilízase unha película dieléctrica illante para apilar e, a continuación, utilízase o recubrimento de cobre sen electrolos para formar un cobre. capa condutora.Debido a que a capa de cobre é extremadamente delgada, é fácil formar liñas finas.
Un dos puntos clave do método semi-aditivo é o material dieléctrico laminado.Para cumprir os requisitos das liñas finas de alta densidade, o material laminado presenta os requisitos de propiedades eléctricas dieléctricas, illamento, resistencia á calor, forza de unión, etc., así como a adaptabilidade do proceso da placa HDI.Actualmente, os materiais de medios laminados HDI internacionais son principalmente os produtos da serie ABF/GX de Japan Ajinomoto Company, que usan resina epoxi con diferentes axentes de curado para engadir po inorgánico para mellorar a rixidez do material e reducir o CTE, e tecido de fibra de vidro. tamén se usa para aumentar a rixidez..Tamén hai materiais laminados de película fina similares de Sekisui Chemical Company de Xapón, e Taiwan Industrial Technology Research Institute tamén desenvolveu tales materiais.Os materiais ABF tamén se melloran e desenvolven continuamente.A nova xeración de materiais laminados require particularmente baixa rugosidade superficial, baixa expansión térmica, baixa perda dieléctrica e reforzo ríxido fino.
No envasado global de semicondutores, os substratos de envasado IC substituíron os substratos cerámicos por substratos orgánicos.O paso dos substratos de embalaxe con chip flip (FC) é cada vez máis pequeno.Agora o ancho de liña típico/espazo de liña é de 15 μm, e será máis fino no futuro.O rendemento do portador multicapa require principalmente propiedades dieléctricas baixas, baixo coeficiente de expansión térmica e alta resistencia á calor, así como a procura de substratos de baixo custo en función do cumprimento dos obxectivos de rendemento.Na actualidade, a produción en masa de circuítos finos adopta basicamente o proceso MSPA de illamento laminado e lámina de cobre fina.Use o método SAP para fabricar patróns de circuítos con L/S inferior a 10 μm.
Cando os PCB se fan máis densos e delgados, a tecnoloxía de placas HDI pasou de laminados que conteñen núcleo a laminados de interconexión Anylayer sen núcleo (Anylayer).As placas HDI laminadas de interconexión de calquera capa coa mesma función son mellores que as placas HDI laminadas que conteñen núcleo.A área e o grosor poden reducirse nun 25%.Estes deben usar máis finos e manter boas propiedades eléctricas da capa dieléctrica.
2 Alta frecuencia e demanda de alta velocidade
A tecnoloxía de comunicacións electrónicas vai dende con fíos ata sen fíos, desde baixa frecuencia e baixa velocidade ata alta frecuencia e alta velocidade.O rendemento actual do teléfono móbil entrou no 4G e avanzará cara ao 5G, é dicir, unha velocidade de transmisión máis rápida e unha maior capacidade de transmisión.A chegada da era global da computación en nube duplicou o tráfico de datos e os equipos de comunicación de alta frecuencia e alta velocidade son unha tendencia inevitable.O PCB é axeitado para a transmisión de alta frecuencia e alta velocidade.Ademais de reducir a interferencia do sinal e a perda no deseño do circuíto, manter a integridade do sinal e manter a fabricación de PCB para cumprir os requisitos de deseño, é importante ter un substrato de alto rendemento.
Para resolver o problema do aumento da velocidade de PCB e da integridade do sinal, os enxeñeiros de deseño céntranse principalmente nas propiedades de perda de sinal eléctrico.Os factores clave para a selección do substrato son a constante dieléctrica (Dk) e a perda dieléctrica (Df).Cando Dk é inferior a 4 e Df0,010, é un laminado Dk/Df medio, e cando Dk é inferior a 3,7 e Df0,005 é menor, son laminados de baixa calidade Dk/Df, agora hai unha variedade de substratos para entrar no mercado para escoller.
Na actualidade, os substratos de placas de circuíto de alta frecuencia máis utilizados son principalmente as resinas a base de flúor, as resinas de éter de polifenileno (PPO ou PPE) e as resinas epoxi modificadas.Os substratos dieléctricos baseados en flúor, como o politetrafluoroetileno (PTFE), teñen as propiedades dieléctricas máis baixas e adoitan usarse por riba dos 5 GHz.Tamén hai substratos epoxi FR-4 ou PPO modificados.
Ademais da resina e outros materiais illantes mencionados anteriormente, a rugosidade superficial (perfil) do condutor de cobre tamén é un factor importante que afecta a perda de transmisión de sinal, que se ve afectada polo efecto pel (SkinEffect).O efecto pel é a indución electromagnética xerada no fío durante a transmisión de sinal de alta frecuencia, e a inductancia é grande no centro da sección do fío, polo que a corrente ou o sinal tenden a concentrarse na superficie do fío.A rugosidade da superficie do condutor afecta a perda de sinal de transmisión e a perda de superficie lisa é pequena.
Á mesma frecuencia, canto maior sexa a rugosidade da superficie de cobre, maior será a perda de sinal.Polo tanto, na produción real, intentamos controlar o máximo posible a rugosidade do espesor do cobre superficial.A rugosidade é o menor posible sen afectar a forza de unión.Especialmente para sinais no rango superior a 10 GHz.A 10 GHz, a rugosidade da folla de cobre debe ser inferior a 1 μm, e é mellor usar folla de cobre superplanar (rugosidade superficial 0,04 μm).A rugosidade da superficie da folla de cobre tamén debe combinarse cun tratamento de oxidación adecuado e un sistema de resina de unión.Nun futuro próximo, haberá unha lámina de cobre recuberta de resina case sen contorno, que pode ter unha maior resistencia á pelado e non afectará a perda dieléctrica.