मुद्रित सर्किट बोर्डची मूलभूत वैशिष्ट्ये सब्सट्रेट बोर्डच्या कामगिरीवर अवलंबून असतात.मुद्रित सर्किट बोर्डची तांत्रिक कामगिरी सुधारण्यासाठी, मुद्रित सर्किट सब्सट्रेट बोर्डची कार्यक्षमता प्रथम सुधारली पाहिजे.मुद्रित सर्किट बोर्डच्या विकासाच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, विविध नवीन साहित्य हळूहळू विकसित आणि वापरात आणले जात आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, पीसीबी मार्केटने बेस स्टेशन, सर्व्हर आणि मोबाइल टर्मिनल्ससह कॉम्प्युटरवरून कम्युनिकेशन्सकडे आपले लक्ष केंद्रित केले आहे.स्मार्टफोनद्वारे दर्शविल्या जाणाऱ्या मोबाइल कम्युनिकेशन उपकरणांनी PCB ला उच्च घनता, पातळ आणि उच्च कार्यक्षमतेकडे नेले आहे.मुद्रित सर्किट तंत्रज्ञान हे सब्सट्रेट मटेरियलपासून अविभाज्य आहे, ज्यामध्ये पीसीबी सब्सट्रेट्सच्या तांत्रिक आवश्यकतांचा देखील समावेश आहे.सब्सट्रेट सामग्रीची संबंधित सामग्री आता उद्योगाच्या संदर्भासाठी एका विशेष लेखात आयोजित केली आहे.

1 उच्च-घनता आणि फाइन-लाइनची मागणी

1.1 तांबे फॉइलची मागणी

पीसीबी सर्व उच्च-घनता आणि पातळ-लाइन विकासाकडे विकसित होत आहेत आणि एचडीआय बोर्ड विशेषतः प्रमुख आहेत.दहा वर्षांपूर्वी, IPC ने HDI बोर्डला 0.1mm/0.1mm आणि त्याखालील रेषा रुंदी/लाइन अंतर (L/S) म्हणून परिभाषित केले.आता उद्योग मुळात पारंपारिक L/S 60μm आणि प्रगत L/S 40μm मिळवतो.स्थापना तंत्रज्ञान रोडमॅप डेटाची जपानची 2013 आवृत्ती अशी आहे की 2014 मध्ये, HDI बोर्डचा पारंपारिक L/S 50μm होता, प्रगत L/S 35μm होता आणि चाचणी-उत्पादित L/S 20μm होता.

पीसीबी सर्किट पॅटर्न तयार करणे, कॉपर फॉइल सब्सट्रेटवर फोटोइमेजिंगनंतर पारंपारिक रासायनिक कोरीव प्रक्रिया (वजाबाकी पद्धत), बारीक रेषा बनवण्यासाठी वजाबाकी पद्धतीची किमान मर्यादा सुमारे 30μm आहे आणि पातळ कॉपर फॉइल (9~12μm) सब्सट्रेट आवश्यक आहे.पातळ कॉपर फॉइल सीसीएलची उच्च किंमत आणि पातळ कॉपर फॉइल लॅमिनेशनमधील अनेक दोषांमुळे, अनेक कारखाने 18μm कॉपर फॉइल तयार करतात आणि नंतर उत्पादनादरम्यान तांबेचा थर पातळ करण्यासाठी कोरीवकाम वापरतात.या पद्धतीमध्ये अनेक प्रक्रिया, कठीण जाडी नियंत्रण आणि उच्च किंमत आहे.पातळ तांबे फॉइल वापरणे चांगले.याव्यतिरिक्त, जेव्हा PCB सर्किट L/S 20μm पेक्षा कमी असते, तेव्हा पातळ कॉपर फॉइल हाताळणे सामान्यतः कठीण असते.यासाठी अल्ट्रा-थिन कॉपर फॉइल (3~5μm) सब्सट्रेट आणि वाहकाला जोडलेले अति-पातळ कॉपर फॉइल आवश्यक आहे.

पातळ कॉपर फॉइल व्यतिरिक्त, सध्याच्या बारीक रेषांना कॉपर फॉइलच्या पृष्ठभागावर कमी उग्रपणा आवश्यक आहे.साधारणपणे, कॉपर फॉइल आणि सब्सट्रेटमधील बाँडिंग फोर्स सुधारण्यासाठी आणि कंडक्टर सोलण्याची ताकद सुनिश्चित करण्यासाठी, कॉपर फॉइलचा थर खडबडीत केला जातो.पारंपारिक कॉपर फॉइलची उग्रता 5μm पेक्षा जास्त आहे.कॉपर फॉइलच्या खडबडीत शिखरांना सब्सट्रेटमध्ये एम्बेड केल्याने सोलणे प्रतिरोधक क्षमता सुधारते, परंतु लाइन एचिंग दरम्यान वायरची अचूकता नियंत्रित करण्यासाठी, एम्बेडिंग सब्सट्रेटची शिखरे शिल्लक राहणे सोपे आहे, ज्यामुळे रेषांमध्ये शॉर्ट सर्किट होते किंवा इन्सुलेशन कमी होते. , जे बारीक रेषांसाठी खूप महत्वाचे आहे.ओळ विशेषतः गंभीर आहे.म्हणून, कमी खडबडीत (3 μm पेक्षा कमी) आणि अगदी कमी खडबडीत (1.5 μm) कॉपर फॉइल आवश्यक आहेत.

1.2 लॅमिनेटेड डायलेक्ट्रिक शीट्सची मागणी

एचडीआय बोर्डचे तांत्रिक वैशिष्ट्य म्हणजे बिल्डअप प्रक्रिया (बिल्डिंगअपप्रोसेस), सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या रेझिन-कोटेड कॉपर फॉइल (आरसीसी), किंवा सेमी-क्युअर इपॉक्सी ग्लास कापड आणि कॉपर फॉइलचा लॅमिनेटेड लेयर बारीक रेषा साध्य करणे कठीण आहे.सध्या, सेमी-ॲडिटिव्ह मेथड (एसएपी) किंवा सुधारित सेमी-प्रोसेस्ड पद्धत (एमएसएपी) स्वीकारली जाते, म्हणजेच, स्टॅकिंगसाठी इन्सुलेट डायलेक्ट्रिक फिल्म वापरली जाते आणि नंतर तांबे तयार करण्यासाठी इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंग वापरली जाते. कंडक्टर थर.तांब्याचा थर अत्यंत पातळ असल्यामुळे बारीक रेषा तयार करणे सोपे आहे.

अर्ध-ॲडिटिव्ह पद्धतीचा एक महत्त्वाचा मुद्दा म्हणजे लॅमिनेटेड डायलेक्ट्रिक सामग्री.उच्च-घनतेच्या बारीक रेषांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, लॅमिनेटेड सामग्री डायलेक्ट्रिक इलेक्ट्रिकल गुणधर्म, इन्सुलेशन, उष्णता प्रतिरोधकता, बाँडिंग फोर्स इत्यादी आवश्यकता तसेच एचडीआय बोर्डच्या प्रक्रियेची अनुकूलता पुढे ठेवते.सध्या, आंतरराष्ट्रीय एचडीआय लॅमिनेटेड मीडिया मटेरियल मुख्यत्वे जपान अजिनोमोटो कंपनीची ABF/GX मालिका उत्पादने आहेत, जे वेगवेगळ्या क्युरिंग एजंट्ससह इपॉक्सी रेझिन वापरून सामग्रीची कडकपणा सुधारण्यासाठी अकार्बनिक पावडर घालतात आणि CTE कमी करतात, आणि ग्लास फायबर कापड. कडकपणा वाढवण्यासाठी देखील वापरले जाते..जपानच्या सेकिसुई केमिकल कंपनीच्या तत्सम पातळ-फिल्म लॅमिनेट साहित्य देखील आहेत आणि तैवान औद्योगिक तंत्रज्ञान संशोधन संस्थेने देखील असे साहित्य विकसित केले आहे.एबीएफ सामग्री देखील सतत सुधारित आणि विकसित केली जाते.लॅमिनेटेड मटेरियलच्या नवीन पिढीला विशेषतः कमी पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा, कमी थर्मल विस्तार, कमी डायलेक्ट्रिक नुकसान आणि पातळ कडक मजबुतीची आवश्यकता असते.

जागतिक सेमीकंडक्टर पॅकेजिंगमध्ये, IC पॅकेजिंग सब्सट्रेट्सने सिरेमिक सब्सट्रेट्सची जागा सेंद्रिय सब्सट्रेट्सने घेतली आहे.फ्लिप चिप (FC) पॅकेजिंग सब्सट्रेट्सची पिच दिवसेंदिवस लहान होत आहे.आता ठराविक रेषेची रुंदी/रेषेतील अंतर 15μm आहे आणि भविष्यात ते अधिक पातळ होईल.बहु-स्तर वाहकाच्या कार्यक्षमतेसाठी प्रामुख्याने कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म, कमी थर्मल विस्तार गुणांक आणि उच्च उष्णता प्रतिरोधकता आणि कार्यक्षमतेची उद्दिष्टे पूर्ण करण्याच्या आधारावर कमी किमतीच्या सब्सट्रेट्सचा पाठपुरावा आवश्यक असतो.सध्या, फाइन सर्किट्सचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन हे मुळात लॅमिनेटेड इन्सुलेशन आणि पातळ कॉपर फॉइलच्या एमएसपीए प्रक्रियेचा अवलंब करते.10μm पेक्षा कमी L/S सह सर्किट पॅटर्न तयार करण्यासाठी SAP पद्धत वापरा.

जेव्हा PCB अधिक घन आणि पातळ होतात, तेव्हा HDI बोर्ड तंत्रज्ञान कोर-युक्त लॅमिनेटपासून कोरलेस ॲनायलेयर इंटरकनेक्शन लॅमिनेट (Anylayer) पर्यंत विकसित झाले आहे.समान फंक्शन असलेले कोणतेही लेयर इंटरकनेक्शन लॅमिनेट एचडीआय बोर्ड कोर असलेल्या लॅमिनेट एचडीआय बोर्डांपेक्षा चांगले आहेत.क्षेत्रफळ आणि जाडी सुमारे 25% कमी केली जाऊ शकते.ते पातळ वापरतात आणि डायलेक्ट्रिक लेयरचे चांगले विद्युत गुणधर्म राखतात.

2 उच्च वारंवारता आणि उच्च गती मागणी

इलेक्ट्रॉनिक संप्रेषण तंत्रज्ञान वायर्ड ते वायरलेस पर्यंत, कमी वारंवारता आणि कमी गतीपासून उच्च वारंवारता आणि उच्च गतीपर्यंत आहे.सध्याच्या मोबाईल फोनच्या कामगिरीने 4G मध्ये प्रवेश केला आहे आणि 5G कडे वाटचाल करेल, म्हणजेच जलद ट्रान्समिशन स्पीड आणि मोठ्या ट्रान्समिशन क्षमता.जागतिक क्लाउड कॉम्प्युटिंग युगाच्या आगमनाने डेटा ट्रॅफिक दुप्पट केले आहे आणि उच्च-वारंवारता आणि उच्च-गती संप्रेषण उपकरणे ही एक अपरिहार्य प्रवृत्ती आहे.पीसीबी हाय-फ्रिक्वेंसी आणि हाय-स्पीड ट्रान्समिशनसाठी योग्य आहे.सर्किट डिझाइनमधील सिग्नल हस्तक्षेप आणि तोटा कमी करण्याव्यतिरिक्त, सिग्नलची अखंडता राखण्यासाठी आणि डिझाइन आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी पीसीबी उत्पादन राखण्यासाठी, उच्च-कार्यक्षमता सब्सट्रेट असणे महत्त्वाचे आहे.

पीसीबीची गती आणि सिग्नल अखंडता वाढवण्याच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, डिझाइन अभियंते प्रामुख्याने इलेक्ट्रिकल सिग्नल नुकसान गुणधर्मांवर लक्ष केंद्रित करतात.सब्सट्रेट निवडण्यासाठी मुख्य घटक म्हणजे डायलेक्ट्रिक स्थिरांक (Dk) आणि डायलेक्ट्रिक नुकसान (Df).जेव्हा Dk 4 आणि Df0.010 पेक्षा कमी असतो तेव्हा ते मध्यम Dk/Df लॅमिनेट असते आणि जेव्हा Dk 3.7 पेक्षा कमी असते आणि Df0.005 कमी असते तेव्हा ते कमी Dk/Df ग्रेडचे लॅमिनेट असते, आता तेथे विविध प्रकारचे सब्सट्रेट्स आहेत. निवडण्यासाठी बाजारात प्रवेश करण्यासाठी.

सध्या, सर्वात सामान्यपणे वापरले जाणारे उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट बोर्ड सब्सट्रेट्स प्रामुख्याने फ्लोरिन-आधारित रेजिन्स, पॉलीफेनिलीन इथर (पीपीओ किंवा पीपीई) रेजिन्स आणि सुधारित इपॉक्सी रेजिन्स आहेत.पॉलिटेट्राफ्लुओरोइथिलीन (PTFE) सारख्या फ्लोरिन-आधारित डायलेक्ट्रिक सब्सट्रेट्समध्ये सर्वात कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म असतात आणि ते सहसा 5 GHz वर वापरले जातात.सुधारित इपॉक्सी एफआर -4 किंवा पीपीओ सब्सट्रेट्स देखील आहेत.

वर नमूद केलेल्या राळ आणि इतर इन्सुलेट सामग्री व्यतिरिक्त, कंडक्टर कॉपरच्या पृष्ठभागावरील खडबडीतपणा (प्रोफाइल) हा देखील सिग्नल ट्रान्समिशन हानीवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा घटक आहे, ज्याचा त्वचेच्या प्रभावाने (स्किनइफेक्ट) परिणाम होतो.उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नल ट्रान्समिशन दरम्यान वायरमध्ये निर्माण होणारा इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन हा त्वचेचा प्रभाव असतो आणि वायर विभागाच्या मध्यभागी इंडक्टन्स मोठा असतो, ज्यामुळे विद्युत प्रवाह किंवा सिग्नल वायरच्या पृष्ठभागावर केंद्रित होते.कंडक्टरच्या पृष्ठभागाच्या उग्रपणामुळे ट्रान्समिशन सिग्नलच्या नुकसानावर परिणाम होतो आणि गुळगुळीत पृष्ठभागाचे नुकसान कमी होते.

त्याच वारंवारतेवर, तांब्याच्या पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा जितका जास्त असेल तितका सिग्नल तोटा.म्हणून, वास्तविक उत्पादनात, आम्ही शक्य तितक्या पृष्ठभागाच्या तांब्याच्या जाडीच्या उग्रपणावर नियंत्रण ठेवण्याचा प्रयत्न करतो.बाँडिंग फोर्सवर परिणाम न करता उग्रपणा शक्य तितका लहान आहे.विशेषत: 10 GHz वरील श्रेणीतील सिग्नलसाठी.10GHz वर, कॉपर फॉइलचा खडबडीतपणा 1μm पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे आणि सुपर-प्लॅनर कॉपर फॉइल (पृष्ठभागाची उग्रता 0.04μm) वापरणे चांगले.कॉपर फॉइलच्या पृष्ठभागावरील खडबडीतपणा देखील योग्य ऑक्सिडेशन उपचार आणि बाँडिंग राळ प्रणालीसह एकत्र करणे आवश्यक आहे.नजीकच्या भविष्यात, जवळजवळ कोणतीही बाह्यरेखा नसलेली राळ-लेपित तांबे फॉइल असेल, ज्याची सोलण्याची ताकद जास्त असू शकते आणि डायलेक्ट्रिक नुकसानास प्रभावित करणार नाही.