プリント基板の基本特性は基板の性能に依存します。プリント回路基板の技術的性能を向上させるには、まずプリント回路基板の性能を向上させる必要があります。プリント基板の開発のニーズに応えるために、さまざまな新材料が徐々に開発され、実用化されています。
近年、PCB市場はコンピュータから基地局、サーバー、モバイル端末などの通信に焦点を移しています。スマートフォンに代表される移動体通信機器により、プリント基板の高密度化、薄型化、高機能化が進んでいます。プリント回路技術は基板材料と切り離すことができず、これには PCB 基板の技術要件も関係します。基板材料の関連内容は、業界の参考のために特別な記事にまとめられています。
1 高密度化・細線化の要求
1.1 銅箔の需要
PCB はいずれも高密度化と細線化に向けて発展しており、特に HDI ボードが顕著です。10 年前、IPC は HDI ボードを線幅/線間隔 (L/S) が 0.1mm/0.1mm 以下であると定義しました。現在、業界は基本的に従来の L/S 60μm、先進的な L/S 40μm を達成しています。日本の2013年版搭載技術ロードマップデータによると、2014年時点ではHDI基板の従来型L/Sは50μm、先進型L/Sは35μm、試作L/Sは20μmとなっている。
PCBの回路パターン形成では、銅箔基板にフォトイメージングを行った後、従来の化学エッチングプロセス（サブトラクティブ法）で微細なラインを作成するサブトラクティブ法の最小限界は約30μmであり、薄い銅箔（9〜12μm）基板が必要です。薄い銅箔 CCL の価格が高く、薄い銅箔の積層には欠陥が多いため、多くの工場では 18μm の銅箔を生産し、生産中にエッチングを使用して銅層を薄くしています。この方法は工程が多く、厚み制御が難しく、コストが高くなります。薄い銅箔を使用するのが良いでしょう。また、PCB回路L/Sが20μm未満の場合、一般的に薄い銅箔は取り扱いが困難になります。極薄銅箔（3～5μm）の基板とキャリアに貼り付ける極薄銅箔が必要です。
より薄い銅箔に加えて、現在の細線では、銅箔の表面の粗さが低いことが求められます。一般に、銅箔と基板との接着力を向上させ、導体剥離強度を確保するために、銅箔層は粗化処理される。従来の銅箔の粗さは5μmを超えています。銅箔の凹凸山を基板に埋め込むことで耐剥離性は向上しますが、ラインエッチング時の配線精度を管理するため、埋め込んだ基板の山が残りやすく、線間ショートや絶縁低下の原因となります。 、これはほうれい線にとって非常に重要です。ラインは特に深刻です。したがって、低い粗さ（3μm未満）、さらにはさらに低い粗さ（1.5μm）の銅箔が必要となります。
1.2 積層誘電体シートの需要
HDI基板の技術的特徴は、ビルドアッププロセス（BuildingUpProcess）や一般的に使用される樹脂付き銅箔（RCC）、半硬化エポキシガラスクロスと銅箔の積層では細線化が難しいことです。現在では、絶縁誘電体膜を用いて積層し、その後無電解銅めっきにより銅層を形成するセミアディティブ法（SAP）や改良型セミプロセス法（MSAP）が採用される傾向にあります。導体層。銅層は非常に薄いため、細い線を形成するのが容易です。
セミアディティブ法のポイントの一つは積層誘電体です。高密度細線の要求を満たすために、積層材料は、HDI基板のプロセス適合性だけでなく、誘電電気的特性、絶縁性、耐熱性、結合力などの要求を推し進めます。現在、国際的な HDI ラミネートメディア材料は、主に日本の味の素社の ABF/GX シリーズ製品です。これは、材料の剛性を向上させ CTE を低減するために無機粉末を添加するために異なる硬化剤を含むエポキシ樹脂とガラス繊維クロスを使用しています。剛性を高めるためにも使用されます。。日本の積水化学工業からも同様の薄膜積層材料があり、台湾工業技術研究院でも開発されている。ABF 材料も継続的に改良および開発されています。新世代の積層材料には、特に、低い表面粗さ、低い熱膨張、低い誘電損失、および薄い剛性の強化が必要です。
世界的な半導体パッケージングでは、IC パッケージング基板がセラミック基板から有機基板に置き換えられています。フリップチップ（FC）パッケージ基板のピッチはますます小さくなっています。現在、線幅/線間隔は 15μm が一般的ですが、将来的にはさらに細くなります。多層キャリアの性能には、主に低誘電特性、低熱膨張係数、高耐熱性が求められ、性能目標の達成に基づいて低コスト基板の追求が求められます。現在、微細回路の量産には、絶縁体と薄い銅箔を積層したMSPAプロセスが基本的に採用されています。SAP工法を用いてL/S10μm以下の回路パターンを製造します。
PCB の高密度化と薄型化に伴い、HDI ボード技術はコアを含むラミネートからコアレスの Anylayer 相互接続ラミネート (Anylayer) に進化しました。同じ機能を持つ任意の層の相互接続ラミネート HDI ボードは、コアを含むラミネート HDI ボードよりも優れています。面積と厚みを約25％削減できます。これらは、より薄いものを使用し、誘電体層の良好な電気特性を維持する必要があります。
2 高周波・高速要求
電子通信技術は、有線から無線、低周波・低速から高周波・高速まで多岐にわたります。現在の携帯電話の性能は4Gに入り、今後は通信速度の高速化、通信容量の増大である5Gへと移行していきます。世界的なクラウドコンピューティング時代の到来により、データトラフィックは倍増し、通信機器の高周波・高速化は避けられない傾向となっています。プリント基板は高周波、高速伝送に適しています。回路設計における信号干渉と損失を軽減し、信号の完全性を維持し、設計要件を満たす PCB 製造を維持することに加えて、高性能基板を使用することが重要です。
PCB の高速化と信号の完全性の問題を解決するために、設計エンジニアは主に電気信号損失特性に焦点を当てます。基板を選択する際の重要な要素は、誘電率 (Dk) と誘電損失 (Df) です。Dk が 4 未満で Df0.010 の場合は中 Dk/Df 積層板、Dk が 3.7 より低く Df0.005 未満の場合は低 Dk/Df グレードの積層板となり、現在ではさまざまな基材が存在します。市場に参入して選択すること。
現在、高周波回路基板の基板としては、フッ素系樹脂、ポリフェニレンエーテル（PPO、PPE）樹脂、変性エポキシ樹脂が主に使用されています。ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) などのフッ素ベースの誘電体基板は、誘電特性が最も低く、通常 5 GHz 以上で使用されます。変性エポキシ FR-4 または PPO 基板もあります。
信号伝送損失は、上記の樹脂などの絶縁材料に加え、導体である銅の表面粗さ（プロファイル）も重要な要素であり、表皮効果（SkinEffect）の影響を受けます。表皮効果とは、高周波信号伝送時に線材内に発生する電磁誘導のことで、線材断面の中心部ではインダクタンスが大きくなり、電流や信号が線材の表面に集中しやすくなります。導体の表面粗さは伝送信号の損失に影響しますが、平滑な表面は損失が少ないです。
同じ周波数でも、銅表面の粗さが大きくなるほど、信号損失も大きくなります。したがって、実際の生産では、表面の銅の厚さの粗さを可能な限り制御するように努めます。接着力に影響を与えない程度に粗さを小さくしています。特に 10 GHz を超える範囲の信号に適しています。10GHzでは銅箔の粗さは1μm以下である必要があり、超平面銅箔(表面粗さ0.04μm)を使用するのが良いでしょう。銅箔の表面粗さは、適切な酸化処理や接着樹脂システムと組み合わせる必要もあります。近い将来には、輪郭がほとんどなく、ピール強度が高く、誘電損失に影響を与えない樹脂付き銅箔が登場する予定です。