Karakteristik dasar papan sirkuit tercetak bergantung pada kinerja papan media.Untuk meningkatkan kinerja teknis papan sirkuit tercetak, kinerja papan substrat sirkuit tercetak harus ditingkatkan terlebih dahulu.Untuk memenuhi kebutuhan pengembangan papan sirkuit cetak, berbagai material baru secara bertahap dikembangkan dan digunakan.
Dalam beberapa tahun terakhir, pasar PCB telah mengalihkan fokusnya dari komputer ke komunikasi, termasuk stasiun pangkalan, server, dan terminal seluler.Perangkat komunikasi seluler yang diwakili oleh ponsel pintar telah mendorong PCB ke kepadatan yang lebih tinggi, lebih tipis, dan fungsionalitas yang lebih tinggi.Teknologi sirkuit cetak tidak dapat dipisahkan dari bahan substrat, yang juga melibatkan persyaratan teknis substrat PCB.Konten bahan substrat yang relevan kini disusun menjadi artikel khusus untuk referensi industri.
1 Permintaan akan kepadatan tinggi dan garis halus
1.1 Permintaan kertas tembaga
Semua PCB berkembang menuju pengembangan dengan kepadatan tinggi dan garis tipis, dan papan HDI sangat menonjol.Sepuluh tahun yang lalu, IPC mendefinisikan papan HDI sebagai lebar garis/jarak garis (L/S) 0,1 mm/0,1 mm ke bawah.Sekarang industri pada dasarnya mencapai L/S konvensional sebesar 60μm, dan L/S lanjutan sebesar 40μm.Data peta jalan teknologi instalasi versi Jepang tahun 2013 adalah bahwa pada tahun 2014, L/S konvensional papan HDI adalah 50μm, L/S lanjutan adalah 35μm, dan L/S yang diproduksi uji coba adalah 20μm.
Pembentukan pola sirkuit PCB, proses etsa kimia tradisional (metode subtraktif) setelah pemotretan pada substrat foil tembaga, batas minimum metode subtraktif untuk membuat garis halus adalah sekitar 30μm, dan diperlukan substrat foil tembaga tipis (9~12μm).Karena mahalnya harga CCL foil tembaga tipis dan banyaknya cacat pada laminasi foil tembaga tipis, banyak pabrik memproduksi foil tembaga 18μm dan kemudian menggunakan etsa untuk mengencerkan lapisan tembaga selama produksi.Metode ini memiliki banyak proses, kontrol ketebalan yang sulit, dan biaya tinggi.Lebih baik menggunakan kertas tembaga tipis.Selain itu, jika L/S sirkuit PCB kurang dari 20μm, foil tembaga tipis umumnya sulit untuk ditangani.Hal ini memerlukan substrat foil tembaga ultra-tipis (3~5μm) dan foil tembaga ultra-tipis yang melekat pada pembawa.
Selain foil tembaga yang lebih tipis, garis-garis halus saat ini memerlukan kekasaran yang rendah pada permukaan foil tembaga.Umumnya, untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara foil tembaga dan substrat dan untuk memastikan kekuatan pengelupasan konduktor, lapisan foil tembaga dibuat kasar.Kekasaran foil tembaga konvensional lebih besar dari 5μm.Penanaman puncak kasar foil tembaga ke dalam substrat meningkatkan ketahanan pengelupasan, namun untuk mengontrol keakuratan kawat selama pengetsaan garis, mudah untuk membiarkan puncak substrat penyematan tetap ada, menyebabkan korsleting di antara garis atau penurunan insulasi. , yang sangat penting untuk garis-garis halus.Jalur ini sangat serius.Oleh karena itu, diperlukan foil tembaga dengan kekasaran rendah (kurang dari 3 μm) dan kekasaran lebih rendah lagi (1,5 μm).
1.2 Permintaan lembaran dielektrik laminasi
Fitur teknis papan HDI adalah proses penumpukan (BuildingUpProcess), foil tembaga berlapis resin (RCC) yang umum digunakan, atau lapisan laminasi kain kaca epoksi semi-sembuh dan foil tembaga sulit untuk menghasilkan garis-garis halus.Saat ini, metode semi-aditif (SAP) atau metode semi-proses yang ditingkatkan (MSAP) cenderung diadopsi, yaitu film dielektrik isolasi digunakan untuk penumpukan, dan kemudian pelapisan tembaga tanpa listrik digunakan untuk membentuk tembaga. lapisan konduktor.Karena lapisan tembaga sangat tipis, garis-garis halus mudah terbentuk.
Salah satu poin penting dari metode semi-aditif adalah bahan dielektrik yang dilaminasi.Untuk memenuhi persyaratan garis halus berdensitas tinggi, bahan laminasi mengedepankan persyaratan sifat listrik dielektrik, isolasi, ketahanan panas, gaya ikatan, dll., serta kemampuan adaptasi proses papan HDI.Saat ini, bahan media laminasi HDI internasional sebagian besar merupakan produk seri ABF/GX dari Perusahaan Ajinomoto Jepang, yang menggunakan resin epoksi dengan bahan pengawet berbeda untuk menambahkan bubuk anorganik guna meningkatkan kekakuan bahan dan mengurangi CTE, serta kain serat kaca. juga digunakan untuk meningkatkan kekakuan..Ada juga bahan laminasi film tipis serupa dari Perusahaan Kimia Sekisui Jepang, dan Institut Penelitian Teknologi Industri Taiwan juga telah mengembangkan bahan tersebut.Materi ABF juga terus diperbaiki dan dikembangkan.Bahan laminasi generasi baru khususnya membutuhkan kekasaran permukaan yang rendah, ekspansi termal yang rendah, kehilangan dielektrik yang rendah, dan penguatan kaku yang tipis.
Dalam kemasan semikonduktor global, substrat kemasan IC telah menggantikan substrat keramik dengan substrat organik.Pitch substrat kemasan flip chip (FC) semakin kecil.Sekarang lebar garis/jarak garis pada umumnya adalah 15μm, dan akan lebih tipis di masa mendatang.Kinerja pembawa multi-lapisan terutama memerlukan sifat dielektrik yang rendah, koefisien muai panas yang rendah, dan ketahanan panas yang tinggi, serta pencarian substrat berbiaya rendah berdasarkan pemenuhan sasaran kinerja.Saat ini, produksi massal sirkuit halus pada dasarnya mengadopsi proses MSPA berupa insulasi laminasi dan foil tembaga tipis.Gunakan metode SAP untuk membuat pola sirkuit dengan L/S kurang dari 10μm.
Ketika PCB menjadi lebih padat dan tipis, teknologi papan HDI telah berevolusi dari laminasi yang mengandung inti menjadi laminasi interkoneksi Anylayer tanpa inti (Anylayer).Papan HDI laminasi interkoneksi lapisan apa pun dengan fungsi yang sama lebih baik daripada papan HDI laminasi yang mengandung inti.Luas dan ketebalannya bisa dikurangi sekitar 25%.Ini harus menggunakan pengencer dan menjaga sifat listrik yang baik dari lapisan dielektrik.
2 Permintaan frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi
Teknologi komunikasi elektronik berkisar dari kabel hingga nirkabel, dari frekuensi rendah dan kecepatan rendah hingga frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi.Performa ponsel saat ini sudah memasuki 4G dan akan menuju 5G, yakni kecepatan transmisi lebih cepat dan kapasitas transmisi lebih besar.Munculnya era komputasi awan global telah menggandakan lalu lintas data, dan peralatan komunikasi frekuensi tinggi dan berkecepatan tinggi merupakan tren yang tidak dapat dihindari.PCB cocok untuk transmisi frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi.Selain mengurangi gangguan dan kehilangan sinyal dalam desain sirkuit, menjaga integritas sinyal, dan menjaga manufaktur PCB untuk memenuhi persyaratan desain, penting untuk memiliki substrat berperforma tinggi.
Untuk mengatasi masalah peningkatan kecepatan PCB dan integritas sinyal, insinyur desain terutama berfokus pada sifat kehilangan sinyal listrik.Faktor kunci pemilihan substrat adalah konstanta dielektrik (Dk) dan rugi-rugi dielektrik (Df).Ketika Dk lebih rendah dari 4 dan Df0,010, itu adalah laminasi Dk/Df sedang, dan ketika Dk lebih rendah dari 3,7 dan Df0,005 lebih rendah, itu adalah laminasi kelas Dk/Df rendah, sekarang ada berbagai macam substrat. untuk memasuki pasar untuk dipilih.
Saat ini, substrat papan sirkuit frekuensi tinggi yang paling umum digunakan sebagian besar adalah resin berbasis fluor, resin polifenilen eter (PPO atau PPE), dan resin epoksi yang dimodifikasi.Substrat dielektrik berbasis fluor, seperti polytetrafluoroethylene (PTFE), memiliki sifat dielektrik paling rendah dan biasanya digunakan di atas 5 GHz.Ada juga substrat epoksi FR-4 atau PPO yang dimodifikasi.
Selain resin dan bahan isolasi lainnya yang disebutkan di atas, kekasaran permukaan (profil) tembaga konduktor juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi hilangnya transmisi sinyal, yang dipengaruhi oleh efek kulit (SkinEffect).Efek kulit adalah induksi elektromagnetik yang dihasilkan pada kawat selama transmisi sinyal frekuensi tinggi, dan induktansinya besar pada bagian tengah kawat, sehingga arus atau sinyal cenderung terkonsentrasi pada permukaan kawat.Kekasaran permukaan konduktor mempengaruhi hilangnya sinyal transmisi, dan hilangnya permukaan halus kecil.
Pada frekuensi yang sama, semakin besar kekasaran permukaan tembaga, semakin besar pula kehilangan sinyal.Oleh karena itu, dalam produksi aktual, kami berusaha mengontrol kekasaran permukaan ketebalan tembaga sebanyak mungkin.Kekasarannya sekecil mungkin tanpa mempengaruhi kekuatan ikatan.Khusus untuk sinyal di rentang di atas 10 GHz.Pada 10GHz, kekasaran foil tembaga harus kurang dari 1μm, dan lebih baik menggunakan foil tembaga super-planar (kekasaran permukaan 0,04μm).Kekasaran permukaan foil tembaga juga perlu dikombinasikan dengan perlakuan oksidasi dan sistem resin pengikat yang sesuai.Dalam waktu dekat, akan ada foil tembaga berlapis resin yang hampir tidak memiliki garis tepi, yang dapat memiliki kekuatan pengelupasan lebih tinggi dan tidak akan mempengaruhi kehilangan dielektrik.