Podstawowe właściwości płytki drukowanej zależą od wydajności płytki podłoża.Aby poprawić parametry techniczne płytki z obwodem drukowanym, należy najpierw poprawić wydajność płytki podłoża z obwodem drukowanym.Aby sprostać potrzebom rozwoju płytek drukowanych, różne nowe materiały są stopniowo opracowywane i wprowadzane do użytku.

W ostatnich latach rynek PCB przesunął swoją uwagę z komputerów na komunikację, w tym stacje bazowe, serwery i terminale mobilne.Urządzenia komunikacji mobilnej reprezentowane przez smartfony spowodowały, że płytki drukowane stały się gęstsze, cieńsze i miały większą funkcjonalność.Technologia obwodów drukowanych jest nierozerwalnie związana z materiałami podłoża, co wiąże się również z wymaganiami technicznymi podłoża PCB.Odpowiednia zawartość materiałów podłoża jest teraz zebrana w specjalnym artykule do wykorzystania w branży.

1 Zapotrzebowanie na wysoką gęstość i cienką linię

1.1 Zapotrzebowanie na folię miedzianą

Wszystkie płytki PCB rozwijają się w kierunku projektowania o dużej gęstości i cienkich liniach, a płyty HDI są szczególnie widoczne.Dziesięć lat temu firma IPC zdefiniowała kartę HDI jako szerokość linii/odstęp między liniami (L/S) wynoszącą 0,1 mm/0,1 mm i mniej.Obecnie w branży zasadniczo osiąga się konwencjonalny L/S na poziomie 60 μm i zaawansowany L/S na poziomie 40 μm.Japońska wersja danych planu działania dotyczącego technologii instalacji z 2013 r. podaje, że w 2014 r. konwencjonalna L/S płytki HDI wynosiła 50 μm, zaawansowana L/S wynosiła 35 μm, a wyprodukowana próbnie L/S wynosiła 20 μm.

Tworzenie wzoru obwodu PCB, tradycyjny proces trawienia chemicznego (metoda subtraktywna) po fotoobrazowaniu na podłożu z folii miedzianej, minimalny limit metody subtraktywnej do tworzenia cienkich linii wynosi około 30 μm i wymagane jest podłoże z cienkiej folii miedzianej (9 ~ 12 μm).Ze względu na wysoką cenę cienkiej folii miedzianej CCL i wiele wad w laminacji cienkiej folii miedzianej, wiele fabryk produkuje folię miedzianą o grubości 18 μm, a następnie wykorzystuje trawienie do rozcieńczenia warstwy miedzi podczas produkcji.Metoda ta wymaga wielu procesów, trudnej kontroli grubości i wysokich kosztów.Lepiej jest użyć cienkiej folii miedzianej.Ponadto, gdy obwód PCB L/S jest mniejszy niż 20 μm, cienka folia miedziana jest na ogół trudna w obsłudze.Wymaga podłoża z ultracienkiej folii miedzianej (3~5 μm) i ultracienkiej folii miedzianej przymocowanej do nośnika.

Oprócz cieńszych folii miedzianych, obecne drobne linie wymagają małej chropowatości powierzchni folii miedzianej.Ogólnie rzecz biorąc, w celu poprawy siły wiązania folii miedzianej z podłożem i zapewnienia wytrzymałości przewodu na odrywanie, warstwę folii miedzianej poddaje się szorstkości.Chropowatość konwencjonalnej folii miedzianej jest większa niż 5 μm.Osadzanie szorstkich szczytów folii miedzianej w podłożu poprawia odporność na odrywanie, ale w celu kontrolowania dokładności drutu podczas trawienia linii łatwo jest pozostawić wierzchołki podłoża osadzającego, powodując zwarcia między liniami lub zmniejszoną izolację , co jest bardzo ważne w przypadku drobnych linii.Ta linia jest szczególnie poważna.Dlatego wymagane są folie miedziane o niskiej chropowatości (poniżej 3 μm) i jeszcze mniejszej chropowatości (1,5 μm).

1.2 Zapotrzebowanie na laminowane arkusze dielektryczne

Cechą techniczną płyty HDI jest to, że w procesie narastania (BuildingUpProcess), powszechnie stosowanej folii miedzianej pokrytej żywicą (RCC) lub laminowanej warstwie półutwardzonej tkaniny szklanej epoksydowej i folii miedzianej trudno jest uzyskać cienkie linie.Obecnie przyjmuje się metodę póładdytywną (SAP) lub ulepszoną metodę półprzetworzoną (MSAP), to znaczy do układania w stosy stosuje się izolacyjną folię dielektryczną, a następnie stosuje się miedziowanie bezprądowe w celu uformowania miedzi warstwa przewodząca.Ponieważ warstwa miedzi jest wyjątkowo cienka, łatwo jest utworzyć cienkie linie.

Jednym z kluczowych punktów metody póładdytywnej jest laminowany materiał dielektryczny.Aby spełnić wymagania dotyczące cienkich linii o dużej gęstości, laminowany materiał stawia wymagania dotyczące właściwości elektrycznych dielektryka, izolacji, odporności cieplnej, siły wiązania itp., A także możliwości dostosowania płyty HDI do procesu.Obecnie międzynarodowymi materiałami laminowanymi HDI są głównie produkty z serii ABF/GX firmy Japan Ajinomoto Company, które wykorzystują żywicę epoksydową z różnymi utwardzaczami w celu dodania proszku nieorganicznego w celu poprawy sztywności materiału i zmniejszenia CTE oraz tkaniny z włókna szklanego służy również do zwiększenia sztywności..Istnieją również podobne cienkowarstwowe materiały laminowane firmy Sekisui Chemical Company z Japonii, a Tajwański Instytut Technologii Przemysłowych również opracował takie materiały.Materiały ABF są również stale udoskonalane i rozwijane.Nowa generacja materiałów laminowanych wymaga szczególnie małej chropowatości powierzchni, małej rozszerzalności cieplnej, małej straty dielektrycznej i cienkiego, sztywnego wzmocnienia.

W globalnych opakowaniach półprzewodników podłoża do pakowania układów scalonych zastąpiły podłoża ceramiczne podłożami organicznymi.Rozstaw podłoży opakowaniowych typu flip chip (FC) jest coraz mniejszy.Obecnie typowa szerokość linii/odstęp między liniami wynosi 15 μm, a w przyszłości będzie cieńsza.Wydajność wielowarstwowego nośnika wymaga głównie niskich właściwości dielektrycznych, niskiego współczynnika rozszerzalności cieplnej i wysokiej odporności na ciepło, a także poszukiwania tanich podłoży w oparciu o spełnienie celów wydajnościowych.Obecnie masowa produkcja drobnych obwodów zasadniczo wykorzystuje proces MSPA laminowanej izolacji i cienkiej folii miedzianej.Użyj metody SAP do tworzenia wzorów obwodów z L/S mniejszym niż 10 μm.

Kiedy płytki PCB stają się gęstsze i cieńsze, technologia płytek HDI ewoluowała od laminatów zawierających rdzeń do bezrdzeniowych laminatów łączących Anylayer (Anylayer).Dowolne płyty laminowane HDI z łączeniem warstwowym, spełniające tę samą funkcję, są lepsze niż płyty laminowane HDI zawierające rdzeń.Powierzchnię i grubość można zmniejszyć o około 25%.Muszą one być cieńsze i utrzymywać dobre właściwości elektryczne warstwy dielektrycznej.

2 Zapotrzebowanie na wysoką częstotliwość i dużą prędkość

Dostępne są technologie komunikacji elektronicznej, od przewodowej po bezprzewodową, od niskiej częstotliwości i małej prędkości po wysoką częstotliwość i dużą prędkość.Obecna wydajność telefonów komórkowych weszła w 4G i będzie zmierzać w stronę 5G, czyli większej prędkości transmisji i większej przepustowości transmisji.Nadejście globalnej ery przetwarzania w chmurze podwoiło przepływ danych, a sprzęt komunikacyjny o wysokiej częstotliwości i dużej prędkości jest nieuniknionym trendem.PCB nadaje się do transmisji o wysokiej częstotliwości i dużej prędkości.Oprócz ograniczania zakłóceń i strat sygnału w projektowaniu obwodów, utrzymywania integralności sygnału i utrzymywania produkcji PCB w celu spełnienia wymagań projektowych, ważne jest posiadanie podłoża o wysokiej wydajności.

Aby rozwiązać problem zwiększenia prędkości PCB i integralności sygnału, inżynierowie projektują skupiają się głównie na właściwościach utraty sygnału elektrycznego.Kluczowymi czynnikami przy wyborze podłoża są stała dielektryczna (Dk) i strata dielektryczna (Df).Gdy Dk jest niższe niż 4, a Df0,010, jest to laminat o średniej Dk/Df, a gdy Dk jest niższy niż 3,7 i Df0,005 jest niższy, jest to laminat o niskim stopniu Dk/Df, obecnie dostępnych jest wiele podłoży wejść na rynek i wybierać.

Obecnie najczęściej stosowanymi podłożami płytek drukowanych wysokiej częstotliwości są głównie żywice na bazie fluoru, żywice z eteru polifenylenowego (PPO lub PPE) i modyfikowane żywice epoksydowe.Podłoża dielektryczne na bazie fluoru, takie jak politetrafluoroetylen (PTFE), mają najniższe właściwości dielektryczne i są zwykle stosowane powyżej 5 GHz.Istnieją również modyfikowane podłoża epoksydowe FR-4 lub PPO.

Oprócz wyżej wymienionej żywicy i innych materiałów izolacyjnych, ważnym czynnikiem wpływającym na utratę transmisji sygnału jest również chropowatość powierzchni (profil) miedzi przewodzącej, na którą wpływa efekt naskórkowości (SkinEffect).Efekt naskórkowości to indukcja elektromagnetyczna powstająca w przewodzie podczas transmisji sygnału o wysokiej częstotliwości, a indukcyjność jest duża w środku odcinka drutu, przez co prąd lub sygnał ma tendencję do koncentrowania się na powierzchni drutu.Chropowatość powierzchni przewodnika wpływa na utratę sygnału transmisyjnego, a utrata gładkiej powierzchni jest niewielka.

Przy tej samej częstotliwości, im większa chropowatość powierzchni miedzi, tym większa utrata sygnału.Dlatego w rzeczywistej produkcji staramy się w jak największym stopniu kontrolować chropowatość grubości powierzchni miedzi.Chropowatość jest tak mała, jak to możliwe, bez wpływu na siłę wiązania.Zwłaszcza dla sygnałów w zakresie powyżej 10 GHz.Przy 10 GHz chropowatość folii miedzianej musi być mniejsza niż 1 μm i lepiej jest zastosować superpłaską folię miedzianą (chropowatość powierzchni 0,04 μm).Chropowatość powierzchni folii miedzianej należy również połączyć z odpowiednią obróbką utleniającą i systemem żywicy wiążącej.W niedalekiej przyszłości dostępna będzie folia miedziana pokryta żywicą, prawie pozbawiona konturów, która może mieć wyższą wytrzymałość na odrywanie i nie będzie miała wpływu na straty dielektryczne.