De grunnleggende egenskapene til det trykte kretskortet avhenger av ytelsen til underlagskortet.For å forbedre den tekniske ytelsen til det trykte kretskortet, må ytelsen til det trykte kretssubstratet forbedres først.For å møte behovene til utviklingen av det trykte kretskortet, blir forskjellige nye materialer gradvis utviklet og tatt i bruk.
De siste årene har PCB-markedet skiftet fokus fra datamaskiner til kommunikasjon, inkludert basestasjoner, servere og mobile terminaler.Mobile kommunikasjonsenheter representert av smarttelefoner har drevet PCB til høyere tetthet, tynnere og høyere funksjonalitet.Trykt kretsteknologi er uatskillelig fra substratmaterialer, som også involverer de tekniske kravene til PCB-substrater.Det relevante innholdet i substratmaterialene er nå organisert i en spesiell artikkel for industriens referanse.
1 Kravet om høy tetthet og fine linjer
1.1 Etterspørsel etter kobberfolie
Alle PCB-er utvikler seg mot utvikling med høy tetthet og tynne linjer, og HDI-kort er spesielt fremtredende.For ti år siden definerte IPC HDI-kortet som linjebredde/linjeavstand (L/S) på 0,1 mm/0,1 mm og lavere.Nå oppnår industrien i utgangspunktet en konvensjonell L/S på 60μm, og en avansert L/S på 40μm.Japans 2013-versjon av installasjonsteknologiens veikartdata er at i 2014 var den konvensjonelle L/S på HDI-kortet 50μm, den avanserte L/S var 35μm, og den prøveproduserte L/S var 20μm.
PCB-kretsmønsterdannelse, den tradisjonelle kjemiske etseprosessen (subtraktiv metode) etter fotoavbildning på kobberfoliesubstratet, minimumsgrensen for subtraktiv metode for å lage fine linjer er omtrent 30μm, og tynt kobberfolie (9~12μm) substrat er nødvendig.På grunn av den høye prisen på tynn kobberfolie CCL og de mange defektene i tynn kobberfolielaminering, produserer mange fabrikker 18μm kobberfolie og bruker deretter etsing for å tynne kobberlaget under produksjonen.Denne metoden har mange prosesser, vanskelig tykkelseskontroll og høye kostnader.Det er bedre å bruke tynn kobberfolie.I tillegg, når PCB-kretsen L/S er mindre enn 20μm, er den tynne kobberfolien generelt vanskelig å håndtere.Det krever et ultratynn kobberfolie (3~5μm) substrat og en ultratynn kobberfolie festet til bæreren.
I tillegg til tynnere kobberfolier krever de nåværende fine linjene lav ruhet på overflaten av kobberfolien.Generelt, for å forbedre bindingskraften mellom kobberfolien og substratet og for å sikre lederens avskallingsstyrke, blir kobberfolielaget ru.Ruheten til den konvensjonelle kobberfolien er større enn 5μm.Innstøpingen av kobberfoliens grove topper i underlaget forbedrer avskallingsmotstanden, men for å kontrollere nøyaktigheten til ledningen under linjeetsingen, er det lett å ha innstøpingssubstrattoppene igjen, noe som forårsaker kortslutninger mellom linjene eller redusert isolasjon. , som er veldig viktig for fine linjer.Linjen er spesielt alvorlig.Derfor kreves det kobberfolier med lav ruhet (mindre enn 3 μm) og enda lavere ruhet (1,5 μm).
1.2 Etterspørselen etter laminerte dielektriske plater
Den tekniske egenskapen til HDI-plater er at oppbyggingsprosessen (BuildingUpProcess), den ofte brukte harpiksbelagte kobberfolien (RCC), eller det laminerte laget av halvherdet epoksyglassduk og kobberfolie er vanskelig å oppnå fine linjer.For tiden er den semi-additive metoden (SAP) eller den forbedrede semi-prosesserte metoden (MSAP) en tendens til å bli tatt i bruk, det vil si at en isolerende dielektrisk film brukes til stabling, og deretter brukes strømløs kobberbelegg for å danne en kobber lederlag.Fordi kobberlaget er ekstremt tynt, er det lett å danne fine linjer.
Et av hovedpunktene i den semi-additive metoden er det laminerte dielektriske materialet.For å møte kravene til fine linjer med høy tetthet, fremsetter det laminerte materialet kravene til dielektriske elektriske egenskaper, isolasjon, varmebestandighet, bindekraft, etc., samt prosess tilpasningsevnen til HDI-kort.For tiden er de internasjonale HDI-laminerte mediematerialene hovedsakelig ABF/GX-seriens produkter fra Japan Ajinomoto Company, som bruker epoksyharpiks med forskjellige herdemidler for å tilsette uorganisk pulver for å forbedre stivheten til materialet og redusere CTE, og glassfiberduk brukes også for å øke stivheten..Det finnes også lignende tynnfilmlaminatmaterialer fra Sekisui Chemical Company i Japan, og Taiwan Industrial Technology Research Institute har også utviklet slike materialer.ABF-materialer blir også kontinuerlig forbedret og utviklet.Den nye generasjonen av laminerte materialer krever spesielt lav overflateruhet, lav termisk ekspansjon, lavt dielektrisk tap og tynn stiv forsterkning.
I den globale halvlederemballasjen har IC-emballasjesubstrater erstattet keramiske substrater med organiske substrater.Avstanden til flip chip (FC) emballasjesubstrater blir mindre og mindre.Nå er typisk linjebredde/linjeavstand 15μm, og den vil bli tynnere i fremtiden.Ytelsen til flerlagsbæreren krever hovedsakelig lave dielektriske egenskaper, lav termisk ekspansjonskoeffisient og høy varmemotstand, og jakten på rimelige substrater på grunnlag av å oppfylle ytelsesmålene.For tiden vedtar masseproduksjonen av fine kretser i utgangspunktet MSPA-prosessen med laminert isolasjon og tynn kobberfolie.Bruk SAP-metoden for å produsere kretsmønstre med L/S mindre enn 10μm.
Når PCB blir tettere og tynnere, har HDI-kortteknologien utviklet seg fra kjerneholdige laminater til kjerneløse Anylayer-sammenkoblingslaminater (Anylayer).Ethvert lags sammenkoblingslaminat HDI-plater med samme funksjon er bedre enn HDI-laminatplater som inneholder kjerne.Arealet og tykkelsen kan reduseres med ca. 25 %.Disse må bruke tynnere og opprettholde gode elektriske egenskaper til det dielektriske laget.
2 Krav til høy frekvens og høy hastighet
Elektronisk kommunikasjonsteknologi spenner fra kablet til trådløst, fra lavfrekvent og lavhastighet til høyfrekvent og høyhastighet.Den nåværende mobiltelefonytelsen har gått inn i 4G og vil bevege seg mot 5G, det vil si raskere overføringshastighet og større overføringskapasitet.Fremkomsten av den globale cloud computing-æraen har doblet datatrafikken, og høyfrekvent og høyhastighets kommunikasjonsutstyr er en uunngåelig trend.PCB er egnet for høyfrekvent og høyhastighetsoverføring.I tillegg til å redusere signalforstyrrelser og tap i kretsdesign, opprettholde signalintegritet og opprettholde PCB-produksjon for å møte designkravene, er det viktig å ha et substrat med høy ytelse.
For å løse problemet med PCB øke hastigheten og signalintegriteten, fokuserer designingeniører hovedsakelig på elektriske signaltapsegenskaper.Nøkkelfaktorene for valg av substrat er den dielektriske konstanten (Dk) og dielektrisk tap (Df).Når Dk er lavere enn 4 og Df0.010, er det et middels Dk/Df-laminat, og når Dk er lavere enn 3.7 og Df0.005 er lavere, er det laminater med lav Dk/Df-kvalitet, nå finnes det en rekke substrater å gå inn på markedet å velge mellom.
For tiden er de mest brukte høyfrekvente kretskortsubstratene hovedsakelig fluorbaserte harpikser, polyfenyleneter (PPO eller PPE) harpikser og modifiserte epoksyharpikser.Fluorbaserte dielektriske substrater, som polytetrafluoretylen (PTFE), har de laveste dielektriske egenskapene og brukes vanligvis over 5 GHz.Det finnes også modifiserte epoxy FR-4 eller PPO underlag.
I tillegg til ovennevnte harpiks og andre isolasjonsmaterialer, er overflateruheten (profilen) til lederkobberet også en viktig faktor som påvirker signaloverføringstapet, som påvirkes av hudeffekten (SkinEffect).Hudeffekten er den elektromagnetiske induksjonen som genereres i ledningen under høyfrekvent signaloverføring, og induktansen er stor i midten av ledningsseksjonen, slik at strømmen eller signalet har en tendens til å konsentrere seg om overflaten av ledningen.Overflateruheten til lederen påvirker tapet av overføringssignalet, og tapet av glatt overflate er lite.
Ved samme frekvens, jo større ruhet kobberoverflaten har, desto større er signaltapet.Derfor prøver vi i den faktiske produksjonen å kontrollere ruheten til overflatens kobbertykkelse så mye som mulig.Ruheten er så liten som mulig uten å påvirke bindekraften.Spesielt for signaler i området over 10 GHz.Ved 10GHz må kobberfolieruheten være mindre enn 1μm, og det er bedre å bruke superplanar kobberfolie (overflateruhet 0,04μm).Overflateruheten til kobberfolie må også kombineres med et egnet oksidasjonsbehandlings- og bindeharpikssystem.I nær fremtid vil det være en harpiksbelagt kobberfolie med nesten ingen kontur, som kan ha høyere flellstyrke og ikke vil påvirke det dielektriske tapet.