Le caratteristiche di base del circuito stampato dipendono dalle prestazioni della scheda del substrato. Per migliorare le prestazioni tecniche del circuito stampato, le prestazioni della scheda del substrato del circuito stampato devono essere migliorate per prime. Al fine di soddisfare le esigenze dello sviluppo del circuito stampato, vari nuovi materiali vengono gradualmente sviluppati e messi in uso.

Negli ultimi anni, il mercato PCB ha spostato la sua attenzione dai computer alle comunicazioni, tra cui stazioni base, server e terminali mobili. I dispositivi di comunicazione mobile rappresentati dagli smartphone hanno spinto i PCB a funzionalità più elevate, più sottili e più elevate. La tecnologia del circuito stampato è inseparabile dai materiali del substrato, che prevede anche i requisiti tecnici dei substrati PCB. Il contenuto pertinente dei materiali del substrato è ora organizzato in un articolo speciale per il riferimento del settore.

1 La domanda di alta densità e fine

1.1 Richiesta di foglio di rame

I PCB si stanno sviluppando tutti verso lo sviluppo ad alta densità e sottile e le schede HDI sono particolarmente importanti. Dieci anni fa, IPC ha definito la scheda HDI come larghezza di linea/spaziatura della linea (L/S) di 0,1 mm/0,1 mm e inferiore. Ora l'industria raggiunge sostanzialmente un L/S convenzionale di 60μM e un L/S avanzato di 40μM. La versione giapponese del 2013 dei dati sulla roadmap della tecnologia di installazione è che nel 2014 le L/S convenzionali della scheda HDI erano 50 μM, le L/S avanzate erano di 35 μm e le L/S prodotte dalla sperimentazione erano 20 μm.

Formazione del modello di circuito PCB, il tradizionale processo di attacco chimico (metodo sottrattivo) dopo la fotoimaging sul substrato di lamina di rame, è necessario il limite minimo del metodo sottrattivo per la realizzazione di linee sottili è di circa 30 μm ed è necessario un substrato sottile di lamina di rame (9 ~ 12μm). A causa dell'elevato prezzo del sottile foglio di rame CCL e dei numerosi difetti nella sottile laminazione di lamina di rame, molte fabbriche producono un foglio di rame da 18 μm e quindi usano l'attacco per assottigliare lo strato di rame durante la produzione. Questo metodo ha molti processi, controllo di spessore difficile e costi elevati. È meglio usare un foglio di rame sottile. Inoltre, quando il circuito PCB L/S è inferiore a 20 μm, il sottile lamina di rame è generalmente difficile da gestire. Richiede un substrato di lamina di rame ultra-sottile (3 ~ 5μm) e un foglio di rame ultra-sottile attaccato al vettore.

Oltre alle fogli di rame più sottili, le linee sottili attuali richiedono una bassa rugosità sulla superficie del foglio di rame. Generalmente, al fine di migliorare la forza di legame tra il foglio di rame e il substrato e per garantire la resistenza alla peeling del conduttore, lo strato di lamina di rame è irruvidito. La rugosità del foglio di rame convenzionale è maggiore di 5μm. L'incorporamento dei picchi ruvidi del foglio di rame nel substrato migliora la resistenza alle peeling, ma al fine di controllare l'accuratezza del filo durante l'incisione della linea, è facile avere i picchi di substrato di incorporamento rimanenti, causando cortometraggi tra le linee o l'isolamento ridotto, che è molto importante per le linee sottili. La linea è particolarmente grave. Pertanto, sono richiesti fogli di rame con bassa rugosità (meno di 3 μm) e una rugosità persino inferiore (1,5 μm).

1.2 La domanda di fogli dielettrici laminati

La caratteristica tecnica della scheda HDI è che il processo di accumulo (BuildingUpProcess), il foglio di rame con rivestimento in resina (RCC) comunemente usato o lo strato laminato di tessuto di vetro epossidico semi-creato e un foglio di rame sono difficili da ottenere linee sottili. Allo stato attuale, il metodo semi-additivo (SAP) o il metodo semi-processato migliorato (MSAP) viene adottato per essere adottato, ovvero un film dielettrico isolante viene utilizzato per lo stacking, quindi viene utilizzata la placcatura di rame elettrolessa per formare uno strato di conduttore di rame. Poiché lo strato di rame è estremamente sottile, è facile formare linee sottili.

Uno dei punti chiave del metodo semi-additivo è il materiale dielettrico laminato. Al fine di soddisfare i requisiti delle linee sottili ad alta densità, il materiale laminato pone i requisiti delle proprietà elettriche dielettriche, l'isolamento, la resistenza al calore, la forza di legame, ecc., Nonché l'adattabilità del processo della scheda HDI. Allo stato attuale, i materiali internazionali di media laminati HDI sono principalmente i prodotti della serie ABF/GX della società Giappone Ajinomoto, che utilizzano la resina epossidica con diversi agenti di indurimento per aggiungere polvere inorganica per migliorare la rigidità del materiale e ridurre il CTE e il tessuto in fibra di vetro viene utilizzato anche per aumentare la rigidità. . Esistono anche materiali in laminato a film sottile simili della Sekisui Chemical Company del Giappone e il Taiwan Industrial Technology Research Institute ha anche sviluppato tali materiali. I materiali ABF sono anche continuamente migliorati e sviluppati. La nuova generazione di materiali laminati richiede in particolare una bassa rugosità superficiale, una bassa espansione termica, una bassa perdita dielettrica e un sottile rafforzamento rigido.

Nell'imballaggio a semiconduttore globale, i substrati di imballaggio IC hanno sostituito i substrati ceramici con substrati organici. Il tono dei substrati di imballaggio Flip Chip (FC) sta diventando sempre più piccolo. Ora la spaziatura tipica della larghezza/linea è 15 μm e sarà più sottile in futuro. Le prestazioni del vettore multistrato richiedono principalmente basse proprietà dielettriche, bassa coefficiente di espansione termica e elevata resistenza al calore e il perseguimento di substrati a basso costo sulla base della raggiungimento degli obiettivi di prestazione. Allo stato attuale, la produzione di massa di circuiti fine adotta sostanzialmente il processo MSPA di isolamento laminato e sottile foglio di rame. Utilizzare il metodo SAP per produrre modelli di circuiti con L/S inferiore a 10 μm.

Quando i PCB diventano più densi e più sottili, la tecnologia della scheda HDI si è evoluta da laminati contenenti core a laminati di interconnessione di chi core senza lelayer (Anylayer). Le schede HDI in laminato di interconnessione a qualsiasi strato con la stessa funzione sono migliori delle schede HDI in laminato contenenti core. L'area e lo spessore possono essere ridotti di circa il 25%. Questi devono usare più sottili e mantenere buone proprietà elettriche dello strato dielettrico.

2 ad alta frequenza e domanda ad alta velocità

La tecnologia di comunicazione elettronica varia da cablata a wireless, da bassa frequenza e bassa velocità ad alta frequenza e alta velocità. Le attuali prestazioni del telefono cellulare sono entrate in 4G e si sposteranno verso il 5G, ovvero una velocità di trasmissione più rapida e una maggiore capacità di trasmissione. L'avvento dell'era globale del cloud computing ha raddoppiato il traffico dati e le apparecchiature di comunicazione ad alta frequenza e ad alta velocità sono una tendenza inevitabile. Il PCB è adatto per la trasmissione ad alta frequenza e ad alta velocità. Oltre a ridurre l'interferenza del segnale e la perdita nella progettazione di circuiti, il mantenimento dell'integrità del segnale e il mantenimento della produzione di PCB per soddisfare i requisiti di progettazione, è importante disporre di un substrato ad alte prestazioni.

Al fine di risolvere il problema dell'aumento della velocità e dell'integrità del segnale del PCB, gli ingegneri di progettazione si concentrano principalmente sulle proprietà della perdita del segnale elettrico. I fattori chiave per la selezione del substrato sono la costante dielettrica (DK) e la perdita dielettrica (DF). Quando DK è inferiore a 4 e DF0.010, è un laminato DK/DF medio e quando DK è inferiore a 3,7 e DF0.005 è inferiore, è laminato di grado DK/DF basso, ora ci sono una varietà di substrati per entrare nel mercato tra cui scegliere.

Allo stato attuale, i substrati di circuiti ad alta frequenza più comunemente usati sono principalmente resine a base di fluoro, resine di etere di polifenilene (PPO o DPI) e resine epossidiche modificate. I substrati dielettrici a base di fluoro, come il politetrafluoroetilene (PTFE), hanno le proprietà dielettriche più basse e sono generalmente utilizzati sopra 5 GHz. Esistono anche substrati epossidici di epossidinazione epossidica modificati o PPO.

Oltre alla resina sopra menzionata e ad altri materiali isolanti, la rugosità superficiale (profilo) del rame del conduttore è anche un fattore importante che influenza la perdita di trasmissione del segnale, che è influenzato dall'effetto cutaneo (Skineffect). L'effetto cutaneo è l'induzione elettromagnetica generata nel filo durante la trasmissione del segnale ad alta frequenza e l'induttanza è grande al centro della sezione del filo, in modo che la corrente o il segnale tende a concentrarsi sulla superficie del filo. La rugosità superficiale del conduttore influisce sulla perdita del segnale di trasmissione e la perdita di superficie liscia è piccola.

Alla stessa frequenza, maggiore è la rugosità della superficie del rame, maggiore è la perdita del segnale. Pertanto, nella produzione reale, cerchiamo di controllare il più possibile la rugosità dello spessore del rame di superficie. La rugosità è il più piccola possibile senza influire sulla forza di legame. Soprattutto per i segnali nell'intervallo superiore a 10 GHz. A 10 GHz, la rugosità del foglio di rame deve essere inferiore a 1μm ed è meglio usare un foglio di rame super pianario (rugosità superficiale 0,04μm). La rugosità superficiale del foglio di rame deve anche essere combinata con un trattamento di ossidazione adeguato e un sistema di resina incollaggio. Nel prossimo futuro, ci sarà un foglio di rame rivestito di resina con quasi nessun contorno, che può avere una resistenza alla buccia più elevata e non influirà sulla perdita dielettrica.