Osnovne karakteristike tiskane pločice ovise o izvedbi podložne pločice.Da bi se poboljšala tehnička izvedba ploče s tiskanim krugom, prvo se mora poboljšati izvedba podložne ploče s tiskanim krugom.Kako bi se zadovoljile potrebe razvoja tiskanih ploča, postupno se razvijaju i stavljaju u upotrebu različiti novi materijali.

Posljednjih je godina tržište PCB-a pomaknulo fokus s računala na komunikacije, uključujući bazne stanice, poslužitelje i mobilne terminale.Mobilni komunikacijski uređaji predstavljeni pametnim telefonima potaknuli su PCB-e na veću gustoću, tanje i veću funkcionalnost.Tehnologija tiskanih krugova neodvojiva je od materijala supstrata, što također uključuje tehničke zahtjeve PCB supstrata.Relevantni sadržaj materijala supstrata sada je organiziran u poseban članak za referencu industrije.

1 Potražnja za visokom gustoćom i finim linijama

1.1 Potražnja za bakrenom folijom

Svi PCB-ovi se razvijaju prema razvoju visoke gustoće i tankih linija, a HDI ploče su posebno istaknute.Prije deset godina, IPC je definirao HDI ploču kao širinu linije/razmak između linija (L/S) od 0,1 mm/0,1 mm i manje.Sada industrija u osnovi postiže konvencionalni L/S od 60 μm i napredni L/S od 40 μm.Japanska verzija plana tehnologije instalacije iz 2013. pokazuje da je 2014. konvencionalni L/S HDI ploče bio 50 μm, napredni L/S 35 μm, a probno proizvedeni L/S 20 μm.

Formiranje uzorka kruga PCB-a, tradicionalni postupak kemijskog jetkanja (suptraktivna metoda) nakon fotoslikanja na supstratu od bakrene folije, minimalna granica subtraktivne metode za pravljenje finih linija je oko 30 μm, a potrebna je tanka bakrena folija (9~12 μm) supstrat.Zbog visoke cijene tanke bakrene folije CCL i mnogih nedostataka u laminaciji tanke bakrene folije, mnoge tvornice proizvode bakrenu foliju od 18 μm i zatim koriste jetkanje za stanjivanje bakrenog sloja tijekom proizvodnje.Ova metoda ima mnogo procesa, tešku kontrolu debljine i visoku cijenu.Bolje je koristiti tanku bakrenu foliju.Osim toga, kada je L/S kruga PCB-a manji od 20 μm, tankom bakrenom folijom općenito je teško rukovati.Zahtijeva ultratanku bakrenu foliju (3~5μm) supstrat i ultratanku bakrenu foliju pričvršćenu na nosač.

Uz tanje bakrene folije, trenutne fine linije zahtijevaju malu hrapavost na površini bakrene folije.Općenito, kako bi se poboljšala sila vezivanja između bakrene folije i supstrata i kako bi se osigurala čvrstoća vodiča na ljuštenje, sloj bakrene folije je hrapav.Hrapavost konvencionalne bakrene folije je veća od 5 μm.Ugrađivanje hrapavih vrhova bakrene folije u podlogu poboljšava otpornost na ljuštenje, ali kako bi se kontrolirala točnost žice tijekom graviranja linije, lako je ostaviti vrhove ugrađene podloge, što uzrokuje kratke spojeve između linija ili smanjenu izolaciju. , što je vrlo važno za fine bore.Linija je posebno ozbiljna.Stoga su potrebne bakrene folije niske hrapavosti (manje od 3 μm) i još niže hrapavosti (1,5 μm).

1.2 Potražnja za laminiranim dielektričnim pločama

Tehnička značajka HDI ploče je da je postupkom nadogradnje (BuildingUpProcess), uobičajeno korištenom bakrenom folijom obloženom smolom (RCC) ili laminiranim slojem polustvrdnute epoksi staklene tkanine i bakrene folije teško postići fine linije.Trenutačno se nastoji usvojiti poluaditivna metoda (SAP) ili poboljšana poluprocesirana metoda (MSAP), to jest, izolacijski dielektrični film se koristi za slaganje, a zatim se koristi elektroličko bakrenje za formiranje bakra sloj vodiča.Budući da je sloj bakra izuzetno tanak, lako je oblikovati fine linije.

Jedna od ključnih točaka poluaditivne metode je laminirani dielektrični materijal.Kako bi se zadovoljili zahtjevi finih linija visoke gustoće, laminirani materijal postavlja zahtjeve dielektričnih električnih svojstava, izolacije, otpornosti na toplinu, sile lijepljenja itd., kao i prilagodljivosti procesa HDI ploče.Trenutno su međunarodni HDI laminirani medijski materijali uglavnom proizvodi serije ABF/GX japanske tvrtke Ajinomoto, koji koriste epoksidnu smolu s različitim agensima za stvrdnjavanje za dodavanje anorganskog praha za poboljšanje krutosti materijala i smanjenje CTE-a, te tkaninu od staklenih vlakana također se koristi za povećanje krutosti..Postoje i slični tankoslojni laminatni materijali Sekisui Chemical Company iz Japana, a Tajvanski istraživački institut za industrijsku tehnologiju također je razvio takve materijale.ABF materijali se također kontinuirano poboljšavaju i razvijaju.Nova generacija laminiranih materijala posebno zahtijeva nisku površinsku hrapavost, nisko toplinsko širenje, male dielektrične gubitke i tanko kruto ojačanje.

U globalnom pakiranju poluvodiča, IC supstrati za pakiranje zamijenili su keramičke supstrate organskim supstratima.Razmak podloga za pakiranje flip chip (FC) postaje sve manji.Sada je tipična širina linije/razmak između linija 15 μm, au budućnosti će biti tanja.Izvedba višeslojnog nosača uglavnom zahtijeva niska dielektrična svojstva, nizak koeficijent toplinske ekspanzije i visoku otpornost na toplinu, te traženje jeftinih podloga na temelju ispunjavanja ciljeva performansi.Trenutno, masovna proizvodnja finih sklopova u osnovi usvaja MSPA proces laminirane izolacije i tanke bakrene folije.Koristite SAP metodu za proizvodnju uzoraka sklopova s ​​L/S manjim od 10 μm.

Kada PCB-ovi postanu gušći i tanji, tehnologija HDI ploča evoluirala je od laminata koji sadrže jezgru do laminata za međusobno povezivanje Anylayer bez jezgre (Anylayer).Međuslojne laminatne HDI ploče s istom funkcijom bolje su od laminatnih HDI ploča koje sadrže jezgru.Površina i debljina mogu se smanjiti za oko 25%.Oni moraju koristiti razrjeđivač i održavati dobra električna svojstva dielektričnog sloja.

2 Zahtjev za visokom frekvencijom i velikom brzinom

Elektronička komunikacijska tehnologija kreće se od žične do bežične, od niske frekvencije i niske brzine do visoke frekvencije i velike brzine.Trenutačne performanse mobilnih telefona ušle su u 4G i krenut će prema 5G, odnosno, bržoj brzini prijenosa i većem kapacitetu prijenosa.Dolazak globalne ere računalstva u oblaku udvostručio je podatkovni promet, a visokofrekventna i brza komunikacijska oprema je neizbježan trend.PCB je prikladan za prijenos visoke frekvencije i velike brzine.Osim smanjenja interferencije signala i gubitka u dizajnu strujnog kruga, održavanja integriteta signala i održavanja proizvodnje PCB-a u skladu sa zahtjevima dizajna, važno je imati supstrat visokih performansi.

Kako bi riješili problem PCB povećanja brzine i integriteta signala, inženjeri dizajna uglavnom se fokusiraju na svojstva gubitka električnog signala.Ključni čimbenici za odabir supstrata su dielektrična konstanta (Dk) i dielektrični gubitak (Df).Kada je Dk niži od 4 i Df0,010, to je srednji Dk/Df laminat, a kada je Dk niži od 3,7 i Df0,005 niži, to su niski Dk/Df laminati, sada postoji niz podloga ući na tržište birati.

Trenutno su najčešće korišteni supstrati za visokofrekventne sklopovske ploče uglavnom smole na bazi fluora, smole polifenilen etera (PPO ili PPE) i modificirane epoksidne smole.Dielektrični supstrati na bazi fluora, kao što je politetrafluoretilen (PTFE), imaju najniža dielektrična svojstva i obično se koriste iznad 5 GHz.Također postoje modificirani epoksi FR-4 ili PPO supstrati.

Uz gore spomenutu smolu i druge izolacijske materijale, površinska hrapavost (profil) bakrenog vodiča također je važan čimbenik koji utječe na gubitak prijenosa signala, na što utječe skin efekt (SkinEffect).Skin efekt je elektromagnetska indukcija koja se stvara u žici tijekom visokofrekventnog prijenosa signala, a induktivitet je velik u središtu presjeka žice, tako da se struja ili signal nastoje koncentrirati na površini žice.Hrapavost površine vodiča utječe na gubitak prijenosnog signala, a gubitak glatke površine je mali.

Na istoj frekvenciji, što je veća hrapavost površine bakra, to je veći gubitak signala.Stoga, u stvarnoj proizvodnji, pokušavamo kontrolirati hrapavost površinske debljine bakra što je više moguće.Hrapavost je što manja bez utjecaja na snagu lijepljenja.Posebno za signale u rasponu iznad 10 GHz.Na 10 GHz, hrapavost bakrene folije mora biti manja od 1 μm, a bolje je koristiti super-planarnu bakrenu foliju (hrapavost površine 0,04 μm).Površinska hrapavost bakrene folije također se mora kombinirati s odgovarajućim oksidacijskim tretmanom i sustavom vezne smole.U bliskoj budućnosti bit će bakrena folija obložena smolom bez gotovo ikakvih obrisa, koja može imati veću čvrstoću na ljuštenje i neće utjecati na dielektrični gubitak.