Karakteristik dasar papan sirkuit cetak tergantung pada kinerja papan substrat. Untuk meningkatkan kinerja teknis papan sirkuit cetak, kinerja papan substrat sirkuit cetak harus ditingkatkan terlebih dahulu. Untuk memenuhi kebutuhan pengembangan papan sirkuit cetak, berbagai bahan baru yang dikembangkan secara bertahap 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 smartphone 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 yang relevan dari bahan substrat sekarang diatur ke dalam artikel khusus untuk referensi industri.

1 Permintaan akan kepadatan tinggi dan garis halus

1.1 Permintaan untuk Foil Tembaga

PCB semuanya berkembang menuju pengembangan densitas tinggi dan garis tipis, dan papan HDI sangat menonjol. Sepuluh tahun yang lalu, IPC mendefinisikan papan HDI sebagai spasi lebar/garis garis (L/S) 0,1mm/0,1mm dan di bawahnya. Sekarang industri pada dasarnya mencapai L/S konvensional 60μm, dan L/S canggih 40μm. Versi Jepang 2013 dari data roadmap teknologi instalasi adalah bahwa pada tahun 2014, L/S konvensional dari papan HDI adalah 50μm, L/S canggih adalah 35μm, dan L/S yang diproduksi uji coba adalah 20μm.

Pembentukan pola sirkuit PCB, proses etsa kimia tradisional (metode subtraktif) setelah memotret pada substrat foil tembaga, batas minimum metode subtraktif untuk membuat garis halus adalah sekitar 30μm, dan substrat tembaga tipis (9 ~ 12μm) diperlukan. Karena tingginya harga CCL foil tembaga tipis dan banyak cacat dalam laminasi foil tembaga tipis, banyak pabrik menghasilkan foil tembaga 18μm dan kemudian menggunakan etsa untuk menipis lapisan tembaga selama produksi. Metode ini memiliki banyak proses, kontrol ketebalan yang sulit, dan biaya tinggi. Lebih baik menggunakan foil tembaga tipis. Selain itu, ketika sirkuit PCB L/S kurang dari 20μm, foil tembaga tipis umumnya sulit ditangani. Ini membutuhkan substrat 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 membutuhkan kekasaran rendah pada permukaan foil tembaga. Secara umum, untuk meningkatkan gaya ikatan antara foil tembaga dan substrat dan untuk memastikan konduktor mengupas kekuatan, lapisan foil tembaga kasar. Kekasaran foil tembaga konvensional lebih besar dari 5μm. Penataran puncak kasar tembaga ke dalam substrat meningkatkan resistensi pengupas, tetapi untuk mengontrol keakuratan kawat selama garis etsa, mudah untuk memiliki puncak substrat yang menanamkan yang tersisa, menyebabkan sirkuit pendek di antara garis atau penurunan insulasi, yang sangat penting untuk garis -garis halus. Garis ini sangat serius. Oleh karena itu, foil tembaga dengan kekasaran rendah (kurang dari 3 μM) dan bahkan kekasaran yang lebih rendah (1,5 μm) diperlukan.

1.2 Permintaan akan lembaran dielektrik laminasi

Fitur teknis dari papan HDI adalah bahwa proses penumpukan (Buildingupprocess), foil tembaga berlapis resin yang umum digunakan, atau lapisan laminasi kain kaca epoksi semi-basa dan foil tembaga sulit untuk mencapai garis-garis halus. Saat ini, metode semi-aditif (SAP) atau metode semi-diproses yang ditingkatkan (MSAP) cenderung diadopsi, yaitu, film dielektrik isolasi digunakan untuk penumpukan, dan kemudian pelapisan tembaga listrik digunakan untuk membentuk lapisan konduktor tembaga. Karena lapisan tembaga sangat tipis, mudah untuk membentuk garis -garis halus.

Salah satu titik kunci dari metode semi-aditif adalah bahan dielektrik laminasi. Untuk memenuhi persyaratan garis halus dengan kepadatan tinggi, bahan yang dilaminasi mengedepankan persyaratan sifat listrik dielektrik, isolasi, ketahanan panas, gaya ikatan, dll., Serta proses adaptasi papan HDI. Saat ini, bahan media laminasi HDI internasional terutama adalah produk ABF/GX Series dari Japan Ajinomoto Company, yang menggunakan resin epoksi dengan agen curing yang berbeda untuk menambahkan bubuk anorganik untuk meningkatkan kekakuan material dan mengurangi CTE, dan kain serat kaca juga digunakan untuk meningkatkan kekakuan. . Ada juga bahan laminasi film tipis yang serupa dari Perusahaan Kimia Sekisui Jepang, dan Institut Penelitian Teknologi Industri Taiwan juga telah mengembangkan bahan-bahan tersebut. Bahan ABF juga terus meningkat dan dikembangkan. Generasi baru bahan laminasi khususnya membutuhkan kekasaran permukaan yang rendah, ekspansi termal rendah, kehilangan dielektrik rendah, dan penguatan kaku tipis.

Dalam kemasan semikonduktor global, substrat pengemasan IC telah menggantikan substrat keramik dengan substrat organik. Pitch flip chip (FC) substrat pengemasan semakin kecil dan lebih kecil. Sekarang jarak lebar garis/garis garis adalah 15μm, dan akan lebih tipis di masa depan. Kinerja pembawa multi-lapisan terutama membutuhkan sifat dielektrik rendah, koefisien ekspansi termal rendah dan ketahanan panas tinggi, dan pengejaran substrat berbiaya rendah berdasarkan memenuhi tujuan kinerja. Saat ini, produksi massal sirkuit halus pada dasarnya mengadopsi proses MSPA isolasi laminasi dan foil tembaga tipis. Gunakan metode SAP untuk memproduksi pola sirkuit dengan L/S kurang dari 10μm.

Ketika PCB menjadi lebih padat dan lebih tipis, teknologi Dewan HDI telah berevolusi dari laminasi yang mengandung inti ke laminasi interkoneksi apa pun tanpa biji (anylayer). Papan HDI laminasi interkoneksi apa pun dengan fungsi yang sama lebih baik daripada papan HDI laminasi yang mengandung inti. Area dan ketebalan dapat dikurangi sekitar 25%. Ini harus menggunakan lebih tipis dan mempertahankan sifat listrik yang baik dari lapisan dielektrik.

2 frekuensi tinggi dan permintaan kecepatan tinggi

Teknologi komunikasi elektronik berkisar dari kabel ke nirkabel, dari frekuensi rendah dan kecepatan rendah hingga frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi. Kinerja ponsel saat ini telah memasuki 4G dan akan bergerak menuju 5G, yaitu, kecepatan transmisi yang lebih cepat dan kapasitas transmisi yang lebih besar. Munculnya era komputasi awan global telah menggandakan lalu lintas data, dan peralatan komunikasi frekuensi tinggi dan berkecepatan tinggi adalah tren yang tak terhindarkan. PCB cocok untuk transmisi frekuensi tinggi dan berkecepatan tinggi. Selain mengurangi gangguan sinyal dan kehilangan dalam desain sirkuit, mempertahankan integritas sinyal, dan mempertahankan manufaktur PCB untuk memenuhi persyaratan desain, penting untuk memiliki substrat berkinerja tinggi.

Untuk menyelesaikan masalah peningkatan kecepatan dan integritas sinyal PCB, insinyur desain terutama fokus pada sifat kehilangan sinyal listrik. Faktor -faktor kunci untuk pemilihan substrat adalah konstanta dielektrik (DK) dan kehilangan dielektrik (DF). Ketika DK lebih rendah dari 4 dan DF0.010, laminasi DK/DF sedang, dan ketika DK lebih rendah dari 3,7 dan DF0.005 lebih rendah, laminasi kelas DK/DF rendah, sekarang ada berbagai substrat untuk memasuki pasar untuk dipilih.

Saat ini, substrat papan sirkuit frekuensi tinggi yang paling umum digunakan terutama resin berbasis fluor, resin polifenilen eter (PPO atau PPE) dan resin epoksi yang dimodifikasi. Substrat dielektrik berbasis fluorin, seperti polytetrafluoroethylene (PTFE), memiliki sifat dielektrik terendah dan biasanya digunakan di atas 5 GHz. Ada juga substrat epoksi FR-4 atau PPO yang dimodifikasi.

Selain resin yang disebutkan di atas dan bahan isolasi lainnya, kekasaran permukaan (profil) dari tembaga konduktor juga merupakan faktor penting yang mempengaruhi kehilangan transmisi sinyal, yang dipengaruhi oleh efek kulit (EFFECT Skin). Efek kulit adalah induksi elektromagnetik yang dihasilkan dalam kawat selama transmisi sinyal frekuensi tinggi, dan induktansi besar di tengah bagian kawat, sehingga arus atau sinyal cenderung berkonsentrasi 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 kehilangan sinyal. Oleh karena itu, dalam produksi aktual, kami mencoba mengendalikan kekasaran ketebalan tembaga permukaan sebanyak mungkin. Kekasarannya sekecil mungkin tanpa mempengaruhi gaya ikatan. Terutama untuk sinyal dalam kisaran 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 yang sesuai dan sistem resin ikatan. Dalam waktu dekat, akan ada foil tembaga yang dilapisi resin dengan hampir tidak ada garis besar, yang dapat memiliki kekuatan kulit yang lebih tinggi dan tidak akan mempengaruhi kehilangan dielektrik.