मुद्रित सर्किट बोर्डची मूलभूत वैशिष्ट्ये सब्सट्रेट बोर्डच्या कामगिरीवर अवलंबून असतात. मुद्रित सर्किट बोर्डाची तांत्रिक कामगिरी सुधारण्यासाठी, मुद्रित सर्किट सब्सट्रेट बोर्डची कार्यक्षमता प्रथम सुधारित करणे आवश्यक आहे. मुद्रित सर्किट बोर्डाच्या विकासाच्या गरजा भागविण्यासाठी, विविध नवीन सामग्री हळूहळू विकसित केली जात आहे आणि वापरात आणली जात आहे.
अलिकडच्या वर्षांत, पीसीबी मार्केटने आपले लक्ष संगणकावरून कम्युनिकेशन्सकडे हलविले आहे, ज्यात बेस स्टेशन, सर्व्हर आणि मोबाइल टर्मिनल आहेत. स्मार्टफोनद्वारे प्रतिनिधित्व केलेल्या मोबाइल संप्रेषण उपकरणांमुळे पीसीबीला उच्च घनता, पातळ आणि उच्च कार्यक्षमतेकडे नेले जाते. मुद्रित सर्किट तंत्रज्ञान सब्सट्रेट मटेरियलपासून अविभाज्य आहे, ज्यात पीसीबी सब्सट्रेट्सच्या तांत्रिक आवश्यकता देखील समाविष्ट आहेत. सब्सट्रेट मटेरियलची संबंधित सामग्री आता उद्योगाच्या संदर्भातील एका विशेष लेखात आयोजित केली गेली आहे.
1 उच्च-घनता आणि बारीक-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, आयपीसीने एचडीआय बोर्डला 0.1 मिमी/0.1 मिमी आणि त्यापेक्षा कमी लाइन रुंदी/लाइन स्पेसिंग (एल/एस) म्हणून परिभाषित केले. आता हा उद्योग मुळात 60μm चे पारंपारिक एल/एस आणि 40μm च्या प्रगत एल/एस प्राप्त करतो. इंस्टॉलेशन टेक्नॉलॉजी रोडमॅप डेटाची जपानची 2013 आवृत्ती अशी आहे की २०१ 2014 मध्ये, एचडीआय बोर्डचे पारंपारिक एल/एस 50μ मी होते, प्रगत एल/एस 35μ मी होते, आणि चाचणी-निर्मित एल/एस 20μ मी होते.
पीसीबी सर्किट पॅटर्न तयार करणे, पारंपारिक रासायनिक एचिंग प्रक्रिया (सबट्रॅक्टिव्ह पद्धत) तांबे फॉइल सब्सट्रेटवर फोटोमेजिंगनंतर, बारीक रेषा बनवण्यासाठी सबट्रॅक्टिव पद्धतीची किमान मर्यादा सुमारे 30μm आहे, आणि पातळ तांबे फॉइल (9 ~ 12μ मी) सब्सट्रेट आवश्यक आहे. पातळ तांबे फॉइल सीसीएलच्या उच्च किंमतीमुळे आणि पातळ तांबे फॉइल लॅमिनेशनमधील बर्‍याच दोषांमुळे, बरेच कारखाने 18μm तांबे फॉइल तयार करतात आणि नंतर उत्पादनादरम्यान तांबे थर पातळ करण्यासाठी एचिंगचा वापर करतात. या पद्धतीमध्ये बर्‍याच प्रक्रिया, कठीण जाडी नियंत्रण आणि उच्च किंमत आहे. पातळ तांबे फॉइल वापरणे चांगले. याव्यतिरिक्त, जेव्हा पीसीबी सर्किट एल/एस 20μm पेक्षा कमी असते, तेव्हा पातळ तांबे फॉइल सामान्यत: हाताळणे कठीण असते. यासाठी अल्ट्रा-पातळ तांबे फॉइल (3 ~ 5μm) सब्सट्रेट आणि कॅरियरला जोडलेले अल्ट्रा-पातळ तांबे फॉइल आवश्यक आहे.
पातळ तांबे फॉइल व्यतिरिक्त, सध्याच्या बारीक रेषांना तांबे फॉइलच्या पृष्ठभागावर कमी उग्रपणा आवश्यक आहे. सामान्यत: तांबे फॉइल आणि सब्सट्रेट दरम्यान बॉन्डिंग फोर्स सुधारण्यासाठी आणि कंडक्टर सोलण्याची शक्ती सुनिश्चित करण्यासाठी, तांबे फॉइल लेयर रिटर्न केले जाते. पारंपारिक तांबे फॉइलची उग्रता 5μm पेक्षा जास्त आहे. सब्सट्रेटमध्ये तांबे फॉइलच्या खडबडीत शिखरांचे एम्बेड केल्याने सोलून प्रतिकार सुधारतो, परंतु लाइन एचिंग दरम्यान वायरची अचूकता नियंत्रित करण्यासाठी, एम्बेडिंग सब्सट्रेट शिखर शिल्लक असणे सोपे आहे, ज्यामुळे ओळी किंवा कमी झालेल्या इन्सुलेशन दरम्यान शॉर्ट सर्किट होते, जे बारीक रेषांसाठी महत्वाचे आहे. ओळ विशेषतः गंभीर आहे. म्हणून, कमी उग्रपणा (3 μm पेक्षा कमी) आणि अगदी कमी उग्रपणा (1.5 μm) सह तांबे फॉइल आवश्यक आहेत.
1.2 लॅमिनेटेड डायलेक्ट्रिक पत्रकांची मागणी
एचडीआय बोर्डचे तांत्रिक वैशिष्ट्य म्हणजे बिल्डअप प्रक्रिया (बिल्डिंगअपप्रोसेस), सामान्यतः वापरली जाणारी राळ-लेपित तांबे फॉइल (आरसीसी) किंवा अर्ध-बरे इपॉक्सी काचेच्या कपड्याचा लॅमिनेटेड थर आणि तांबे फॉइल बारीक रेषा प्राप्त करणे कठीण आहे. सध्या, अर्ध-अ‍ॅडिटीव्ह मेथड (एसएपी) किंवा सुधारित अर्ध-प्रक्रिया केलेली पद्धत (एमएसएपी) स्वीकारली जाते, म्हणजेच, इन्सुलेटिंग डायलेक्ट्रिक फिल्म स्टॅकिंगसाठी वापरली जाते, आणि नंतर इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंगचा वापर तांबे कंडक्टर लेयर तयार करण्यासाठी केला जातो. तांबे थर अत्यंत पातळ असल्याने, बारीक रेषा तयार करणे सोपे आहे.
अर्ध-अ‍ॅडिटीव्ह पद्धतीचा एक महत्त्वाचा मुद्दा म्हणजे लॅमिनेटेड डायलेक्ट्रिक मटेरियल. उच्च-घनतेच्या बारीक रेषांच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी, लॅमिनेटेड सामग्री डायलेक्ट्रिक इलेक्ट्रिकल प्रॉपर्टीज, इन्सुलेशन, उष्णता प्रतिरोध, बाँडिंग फोर्स इ. तसेच एचडीआय बोर्डच्या प्रक्रियेस अनुकूलतेची आवश्यकता पुढे करते. सध्या, आंतरराष्ट्रीय एचडीआय लॅमिनेटेड मीडिया मटेरियल ही मुख्यतः जपान अजीनोमोटो कंपनीची एबीएफ/जीएक्स मालिका उत्पादने आहेत, जी सामग्रीची कडकपणा सुधारण्यासाठी आणि सीटीई कमी करण्यासाठी अकार्बनिक पावडर जोडण्यासाठी वेगवेगळ्या क्युरिंग एजंट्ससह इपॉक्सी राळ वापरतात आणि काचेच्या फायबर क्लॉथचा वापर कठोरता वाढविण्यासाठी देखील केला जातो. ? जपानच्या सेकीसुई केमिकल कंपनीची समान पातळ-फिल्म लॅमिनेट सामग्री देखील आहे आणि तैवान औद्योगिक तंत्रज्ञान संशोधन संस्थेने अशी सामग्री देखील विकसित केली आहे. एबीएफ सामग्री देखील सतत सुधारित आणि विकसित केली जाते. लॅमिनेटेड सामग्रीच्या नवीन पिढीसाठी विशेषत: कमी पृष्ठभागाची उग्रपणा, कमी थर्मल विस्तार, कमी डायलेक्ट्रिक तोटा आणि पातळ कठोर सामर्थ्य आवश्यक आहे.
ग्लोबल सेमीकंडक्टर पॅकेजिंगमध्ये, आयसी पॅकेजिंग सब्सट्रेट्सने सेंद्रिय सब्सट्रेट्ससह सिरेमिक सब्सट्रेट्स बदलले आहेत. फ्लिप चिप (एफसी) पॅकेजिंग सब्सट्रेट्सची पिच लहान आणि लहान होत आहे. आता टिपिकल लाइन रुंदी/लाइन अंतर 15μm आहे आणि भविष्यात ती पातळ होईल. मल्टी-लेयर कॅरियरच्या कामगिरीसाठी प्रामुख्याने कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म, कमी थर्मल विस्तार गुणांक आणि उच्च उष्णता प्रतिकार आणि कामगिरीच्या उद्दीष्टांच्या आधारे कमी किमतीच्या सब्सट्रेट्सचा पाठपुरावा आवश्यक आहे. सध्या, बारीक सर्किट्सचे मोठ्या प्रमाणात उत्पादन मुळात लॅमिनेटेड इन्सुलेशन आणि पातळ तांबे फॉइलची एमएसपीए प्रक्रिया स्वीकारते. 10μm पेक्षा कमी एल/एस सह सर्किट नमुने तयार करण्यासाठी एसएपी पद्धत वापरा.
जेव्हा पीसीबी डेन्सर आणि पातळ बनतात, तेव्हा एचडीआय बोर्ड तंत्रज्ञान कोर-युक्त लॅमिनेट्सपासून कोअरलेस अनालेयर इंटरकनेक्शन लॅमिनेट्स (अनालेयर) पर्यंत विकसित झाले आहे. समान फंक्शनसह कोणत्याही-लेयर इंटरकनेक्शन लॅमिनेट एचडीआय बोर्ड कोर-युक्त लॅमिनेट एचडीआय बोर्डांपेक्षा चांगले आहेत. क्षेत्र आणि जाडी सुमारे 25%कमी केली जाऊ शकते. हे पातळ वापरणे आवश्यक आहे आणि डायलेक्ट्रिक लेयरच्या चांगल्या विद्युत गुणधर्म राखणे आवश्यक आहे.
2 उच्च वारंवारता आणि उच्च गती मागणी
इलेक्ट्रॉनिक संप्रेषण तंत्रज्ञान वायरपासून वायरलेस पर्यंत असते, कमी वारंवारता आणि कमी गतीपासून उच्च वारंवारता आणि उच्च गतीपर्यंत. सध्याच्या मोबाइल फोनच्या कामगिरीने 4 जी प्रविष्ट केली आहे आणि 5 जी च्या दिशेने जाईल, म्हणजेच वेगवान ट्रान्समिशन वेग आणि मोठ्या ट्रान्समिशन क्षमता. ग्लोबल क्लाउड कंप्यूटिंग युगाच्या आगमनाने डेटा रहदारी दुप्पट केली आहे आणि उच्च-वारंवारता आणि उच्च-स्पीड कम्युनिकेशन उपकरणे ही एक अपरिहार्य प्रवृत्ती आहे. पीसीबी उच्च-वारंवारता आणि हाय-स्पीड ट्रान्समिशनसाठी योग्य आहे. सिग्नल हस्तक्षेप आणि सर्किट डिझाइनमधील तोटा कमी करण्याव्यतिरिक्त, सिग्नलची अखंडता राखणे आणि डिझाइन आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी पीसीबी मॅन्युफॅक्चरिंग राखण्याशिवाय, उच्च-कार्यक्षमता सब्सट्रेट असणे महत्वाचे आहे.
पीसीबी वाढीव गती आणि सिग्नल अखंडतेची समस्या सोडविण्यासाठी, डिझाइन अभियंते प्रामुख्याने इलेक्ट्रिकल सिग्नल लॉस गुणधर्मांवर लक्ष केंद्रित करतात. सब्सट्रेटच्या निवडीसाठी मुख्य घटक म्हणजे डायलेक्ट्रिक कॉन्स्टन्ट (डीके) आणि डायलेक्ट्रिक लॉस (डीएफ). जेव्हा डीके 4 आणि डीएफ 0.010 पेक्षा कमी असते, तेव्हा ते मध्यम डीके/डीएफ लॅमिनेट असते आणि जेव्हा डीके 7.7 पेक्षा कमी असते आणि डीएफ ०.०5 कमी असते, तेव्हा ते कमी डीके/डीएफ ग्रेड लॅमिनेट आहे, आता निवडण्यासाठी बाजारात प्रवेश करण्यासाठी आता विविध प्रकारचे सब्सट्रेट्स आहेत.
सध्या, सर्वाधिक वापरला जाणारा उच्च-वारंवारता सर्किट बोर्ड सब्सट्रेट्स प्रामुख्याने फ्लोरिन-आधारित रेजिन, पॉलीफेनिलीन इथर (पीपीओ किंवा पीपीई) रेजिन आणि सुधारित इपॉक्सी रेजिन आहेत. फ्लोरिन-आधारित डायलेक्ट्रिक सब्सट्रेट्स, जसे की पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई), सर्वात कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म असतात आणि सामान्यत: 5 जीएचझेडपेक्षा जास्त वापरल्या जातात. येथे सुधारित इपॉक्सी एफआर -4 किंवा पीपीओ सब्सट्रेट्स देखील आहेत.
वर नमूद केलेल्या राळ आणि इतर इन्सुलेटिंग सामग्री व्यतिरिक्त, कंडक्टर तांबेची पृष्ठभाग उग्रपणा (प्रोफाइल) देखील सिग्नल ट्रान्समिशन कमी होण्यावर परिणाम करणारा एक महत्त्वपूर्ण घटक आहे, ज्याचा परिणाम त्वचेच्या प्रभावामुळे (स्काईनफेक्ट) होतो. त्वचेचा प्रभाव हा उच्च-वारंवारता सिग्नल ट्रान्समिशन दरम्यान वायरमध्ये तयार केलेला इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन आहे आणि वायर विभागाच्या मध्यभागी इंडक्टन्स मोठा असतो, जेणेकरून वर्तमान किंवा सिग्नल वायरच्या पृष्ठभागावर लक्ष केंद्रित करते. कंडक्टरची पृष्ठभाग उग्रपणा ट्रान्समिशन सिग्नलच्या नुकसानावर परिणाम करते आणि गुळगुळीत पृष्ठभागाचे नुकसान कमी होते.
त्याच वारंवारतेवर, तांब्याच्या पृष्ठभागाची उग्रता जितकी जास्त असेल तितके सिग्नल कमी होणे. म्हणूनच, वास्तविक उत्पादनात, आम्ही शक्य तितक्या पृष्ठभागाच्या तांबेच्या जाडीची उग्रपणा नियंत्रित करण्याचा प्रयत्न करतो. बाँडिंग फोर्सवर परिणाम न करता उग्रपणा शक्य तितक्या लहान आहे. विशेषत: 10 जीएचझेडपेक्षा जास्त श्रेणीतील सिग्नलसाठी. 10 जीएचझेड येथे, तांबे फॉइल रफनेस 1μm पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे आणि सुपर-प्लॅनर कॉपर फॉइल (पृष्ठभाग उग्रपणा 0.04μm) वापरणे चांगले आहे. तांबे फॉइलची पृष्ठभाग उग्रपणा देखील योग्य ऑक्सिडेशन ट्रीटमेंट आणि बाँडिंग राळ प्रणालीसह एकत्र करणे आवश्यक आहे. नजीकच्या भविष्यात, जवळजवळ कोणतीही रूपरेषा नसलेली राळ-लेपित तांबे फॉइल असेल, ज्याची सालाची ताकद जास्त असू शकते आणि डायलेक्ट्रिक तोटावर परिणाम होणार नाही.