De basiskenmerken van de printplaat zijn afhankelijk van de prestaties van de substraatplaat.Om de technische prestaties van de printplaat te verbeteren, moeten eerst de prestaties van de substraatplaat van de printplaat worden verbeterd.Om aan de behoeften van de ontwikkeling van de printplaat te voldoen, worden verschillende nieuwe materialen geleidelijk ontwikkeld en in gebruik genomen.

De afgelopen jaren heeft de PCB-markt zijn focus verlegd van computers naar communicatie, waaronder basisstations, servers en mobiele terminals.Mobiele communicatieapparaten, vertegenwoordigd door smartphones, hebben PCB's naar een hogere dichtheid, dunner en hogere functionaliteit gedreven.Printplaattechnologie is onlosmakelijk verbonden met substraatmaterialen, waarbij ook de technische vereisten van PCB-substraten een rol spelen.De relevante inhoud van de substraatmaterialen is nu georganiseerd in een speciaal artikel ter referentie voor de industrie.

1 De vraag naar hoge dichtheid en fijne lijnen

1.1 Vraag naar koperfolie

PCB's ontwikkelen zich allemaal in de richting van ontwikkeling met hoge dichtheid en dunne lijnen, en HDI-platen zijn bijzonder prominent aanwezig.Tien jaar geleden definieerde IPC het HDI-bord als lijnbreedte/lijnafstand (L/S) van 0,1 mm/0,1 mm en minder.Nu bereikt de industrie feitelijk een conventionele L/S van 60 μm, en een geavanceerde L/S van 40 μm.Uit de Japanse versie van de routekaart voor installatietechnologie uit 2013 blijkt dat in 2014 de conventionele L/S van het HDI-bord 50 μm was, de geavanceerde L/S 35 μm en de proefgeproduceerde L/S 20 μm.

Vorming van PCB-circuitpatronen, het traditionele chemische etsproces (subtractieve methode) na foto-imaging op het koperfoliesubstraat, de minimumlimiet van de subtractieve methode voor het maken van fijne lijnen is ongeveer 30 μm, en dun koperfolie (9 ~ 12 μm) substraat is vereist.Vanwege de hoge prijs van dunne koperfolie CCL en de vele gebreken bij het lamineren van dunne koperfolie, produceren veel fabrieken 18 μm koperfolie en gebruiken ze vervolgens etsen om de koperlaag tijdens de productie te verdunnen.Deze methode kent veel processen, moeilijke diktecontrole en hoge kosten.Het is beter om dunne koperfolie te gebruiken.Bovendien, wanneer het PCB-circuit L/S kleiner is dan 20 μm, is de dunne koperfolie over het algemeen moeilijk te hanteren.Het vereist een ultradun koperfolie-substraat (3 ~ 5 μm) en een ultradunne koperfolie die aan de drager is bevestigd.

Naast dunnere koperfolies vereisen de huidige fijne lijnen een lage ruwheid op het oppervlak van de koperfolie.Om de hechtkracht tussen de koperfolie en het substraat te verbeteren en om de afpelsterkte van de geleider te garanderen, wordt de koperfolielaag in het algemeen opgeruwd.De ruwheid van de conventionele koperfolie is groter dan 5 μm.Het inbedden van de ruwe pieken van koperfolie in het substraat verbetert de afpelweerstand, maar om de nauwkeurigheid van de draad tijdens het lijnetsen te controleren, is het gemakkelijk om de pieken van het inbedde substraat achter te laten, waardoor kortsluiting tussen de lijnen of verminderde isolatie ontstaat. , wat erg belangrijk is voor fijne lijntjes.De lijn is bijzonder ernstig.Daarom zijn koperfolies met een lage ruwheid (minder dan 3 μm) en een zelfs lagere ruwheid (1,5 μm) vereist.

1.2 De vraag naar gelamineerde diëlektrische platen

Het technische kenmerk van HDI-plaat is dat het opbouwproces (BuildingUpProcess), de veelgebruikte harsgecoate koperfolie (RCC), of de gelamineerde laag van semi-uitgehard epoxyglasdoek en koperfolie moeilijk fijne lijnen te bereiken is.Momenteel wordt de semi-additieve methode (SAP) of de verbeterde semi-verwerkte methode (MSAP) vaak toegepast, dat wil zeggen dat een isolerende diëlektrische film wordt gebruikt voor het stapelen, en vervolgens wordt stroomloos koperbeplating gebruikt om een ​​koperen laag te vormen. geleiderlaag.Doordat de koperlaag extreem dun is, vormen zich gemakkelijk fijne lijntjes.

Een van de belangrijkste punten van de semi-additieve methode is het gelamineerde diëlektrische materiaal.Om te voldoen aan de eisen van fijne lijnen met hoge dichtheid, stelt het gelamineerde materiaal de eisen van diëlektrische elektrische eigenschappen, isolatie, hittebestendigheid, hechtkracht, enz., Evenals de procesaanpasbaarheid van HDI-plaat naar voren.Momenteel zijn de internationale HDI-gelamineerde mediamaterialen voornamelijk producten uit de ABF/GX-serie van Japan Ajinomoto Company, die epoxyhars met verschillende uithardingsmiddelen gebruiken om anorganisch poeder toe te voegen om de stijfheid van het materiaal te verbeteren en de CTE te verminderen, en glasvezeldoek wordt ook gebruikt om de stijfheid te vergroten..Er zijn ook soortgelijke dunne-filmlaminaatmaterialen van Sekisui Chemical Company uit Japan, en het Taiwan Industrial Technology Research Institute heeft ook dergelijke materialen ontwikkeld.Ook ABF-materialen worden voortdurend verbeterd en ontwikkeld.De nieuwe generatie gelamineerde materialen vereist vooral een lage oppervlakteruwheid, een lage thermische uitzetting, een laag diëlektrisch verlies en een dunne, stijve versterking.

In de mondiale halfgeleiderverpakkingen hebben IC-verpakkingssubstraten keramische substraten vervangen door organische substraten.De pitch van flip-chip (FC) verpakkingssubstraten wordt steeds kleiner.Nu is de typische lijnbreedte/lijnafstand 15 μm, en deze zal in de toekomst dunner worden.De prestaties van de meerlaagse drager vereisen voornamelijk lage diëlektrische eigenschappen, een lage thermische uitzettingscoëfficiënt en een hoge hittebestendigheid, en het nastreven van goedkope substraten op basis van het behalen van prestatiedoelen.Momenteel maakt de massaproductie van fijne circuits in principe gebruik van het MSPA-proces van gelamineerde isolatie en dunne koperfolie.Gebruik de SAP-methode om circuitpatronen te vervaardigen met L/S van minder dan 10 μm.

Wanneer PCB's dichter en dunner worden, is de HDI-plaattechnologie geëvolueerd van kernhoudende laminaten naar kernloze Anylayer-interconnectielaminaten (Anylayer).Gelamineerde HDI-platen met elke laag en dezelfde functie zijn beter dan kernhoudende laminaat-HDI-platen.Het oppervlak en de dikte kunnen met ongeveer 25% worden verminderd.Deze moeten dunner gebruiken en goede elektrische eigenschappen van de diëlektrische laag behouden.

2 Vraag naar hoge frequentie en hoge snelheid

Elektronische communicatietechnologie varieert van bedraad tot draadloos, van lage frequentie en lage snelheid tot hoge frequentie en hoge snelheid.De huidige prestaties van mobiele telefoons zijn 4G binnengegaan en zullen in de richting van 5G evolueren, dat wil zeggen een hogere transmissiesnelheid en een grotere transmissiecapaciteit.Door de komst van het mondiale cloud computing-tijdperk is het dataverkeer verdubbeld, en hoogfrequente en snelle communicatieapparatuur is een onvermijdelijke trend.PCB is geschikt voor hoogfrequente en hogesnelheidstransmissie.Naast het verminderen van signaalinterferentie en verlies in het circuitontwerp, het handhaven van de signaalintegriteit en het handhaven van de PCB-productie om aan de ontwerpvereisten te voldoen, is het belangrijk om een ​​hoogwaardig substraat te hebben.

Om het probleem van PCB-verhoging van snelheid en signaalintegriteit op te lossen, concentreren ontwerpingenieurs zich voornamelijk op eigenschappen van elektrisch signaalverlies.De belangrijkste factoren voor de selectie van het substraat zijn de diëlektrische constante (Dk) en het diëlektrisch verlies (Df).Wanneer Dk lager is dan 4 en Df0,010, is het een medium Dk/Df-laminaat, en wanneer Dk lager is dan 3,7 en Df0,005 lager, is het laminaat van lage Dk/Df-kwaliteit, nu zijn er verschillende substraten om de markt te betreden om uit te kiezen.

Momenteel zijn de meest gebruikte substraten voor hoogfrequente printplaten voornamelijk op fluor gebaseerde harsen, polyfenyleenether (PPO of PPE) harsen en gemodificeerde epoxyharsen.Op fluor gebaseerde diëlektrische substraten, zoals polytetrafluorethyleen (PTFE), hebben de laagste diëlektrische eigenschappen en worden meestal gebruikt boven 5 GHz.Er zijn ook gemodificeerde epoxy FR-4- of PPO-substraten.

Naast de bovengenoemde hars en andere isolatiematerialen is ook de oppervlakteruwheid (profiel) van het geleiderkoper een belangrijke factor die het signaaloverdrachtsverlies beïnvloedt, dat wordt beïnvloed door het skin-effect (SkinEffect).Het skin-effect is de elektromagnetische inductie die in de draad wordt gegenereerd tijdens hoogfrequente signaaloverdracht, en de inductantie is groot in het midden van het draadgedeelte, zodat de stroom of het signaal de neiging heeft zich te concentreren op het oppervlak van de draad.De oppervlakteruwheid van de geleider beïnvloedt het verlies van het transmissiesignaal en het verlies aan een glad oppervlak is klein.

Bij dezelfde frequentie geldt: hoe groter de ruwheid van het koperoppervlak, hoe groter het signaalverlies.Daarom proberen we bij de daadwerkelijke productie de ruwheid van de koperoppervlaktedikte zoveel mogelijk te beheersen.De ruwheid is zo klein mogelijk zonder de hechtkracht te beïnvloeden.Speciaal voor signalen in het bereik boven 10 GHz.Bij 10 GHz moet de ruwheid van de koperfolie minder dan 1 μm zijn, en het is beter om supervlakke koperfolie te gebruiken (oppervlakteruwheid 0,04 μm).De oppervlakteruwheid van koperfolie moet ook worden gecombineerd met een geschikte oxidatiebehandeling en een hechtharssysteem.In de nabije toekomst zal er een met hars beklede koperfolie zijn met vrijwel geen contour, die een hogere afpelsterkte kan hebben en het diëlektrische verlies niet zal beïnvloeden.