Caracteristicile de bază ale plăcii de circuit imprimat depind de performanța plăcii de substrat.Pentru a îmbunătăți performanța tehnică a plăcii de circuit imprimat, performanța plăcii substratului de circuit imprimat trebuie mai întâi îmbunătățită.Pentru a satisface nevoile de dezvoltare a plăcii de circuit imprimat, diverse materiale noi sunt dezvoltate și puse în funcțiune treptat.

În ultimii ani, piața PCB și-a mutat atenția de la computere la comunicații, inclusiv stații de bază, servere și terminale mobile.Dispozitivele de comunicații mobile reprezentate de smartphone-uri au condus PCB-urile la o densitate mai mare, mai subțiri și funcționalități mai mari.Tehnologia circuitelor imprimate este inseparabilă de materialele substratului, ceea ce implică și cerințele tehnice ale substraturilor PCB.Conținutul relevant al materialelor substratului este acum organizat într-un articol special pentru referința industriei.

1 Cererea de densitate mare și linie fină

1.1 Cererea de folie de cupru

Toate PCB-urile se dezvoltă spre dezvoltare de înaltă densitate și linie subțire, iar plăcile HDI sunt deosebit de proeminente.În urmă cu zece ani, IPC a definit placa HDI ca lățime de linie/distanță între linii (L/S) de 0,1 mm/0,1 mm și mai jos.Acum, industria realizează practic un L/S convențional de 60μm și un L/S avansat de 40μm.Versiunea Japoniei din 2013 a datelor din foaia de parcurs a tehnologiei de instalare este că, în 2014, L/S convențional al plăcii HDI a fost de 50 μm, L/S avansat a fost de 35 μm, iar L/S produs în probă a fost de 20 μm.

Formarea modelului circuitului PCB, procesul tradițional de gravare chimică (metoda scădere) după fotografierea pe substratul din folie de cupru, limita minimă a metodei de scădere pentru realizarea liniilor fine este de aproximativ 30 μm și este necesar un substrat subțire de folie de cupru (9 ~ 12 μm).Datorită prețului ridicat al foliei subțiri de cupru CCL și a numeroaselor defecte în laminarea foliei subțiri de cupru, multe fabrici produc folie de cupru de 18 μm și apoi folosesc gravarea pentru a subția stratul de cupru în timpul producției.Această metodă are multe procese, un control dificil al grosimii și un cost ridicat.Este mai bine să folosiți folie subțire de cupru.În plus, atunci când circuitul PCB L/S este mai mic de 20μm, folia subțire de cupru este în general dificil de manevrat.Este nevoie de un substrat cu folie de cupru ultra-subțire (3~5μm) și o folie de cupru ultra-subțire atașată la suport.

Pe lângă foliile de cupru mai subțiri, liniile fine actuale necesită o rugozitate scăzută pe suprafața foliei de cupru.În general, pentru a îmbunătăți forța de legătură dintre folia de cupru și substrat și pentru a asigura rezistența la decojirea conductorului, stratul de folie de cupru este rugos.Rugozitatea foliei convenționale de cupru este mai mare de 5μm.Încorporarea vârfurilor aspre ale foliei de cupru în substrat îmbunătățește rezistența la exfoliere, dar pentru a controla acuratețea firului în timpul gravării liniei, este ușor să rămână vârfurile substratului de încorporare, provocând scurtcircuite între linii sau scăderea izolației. , care este foarte important pentru liniile fine.Linia este deosebit de serioasă.Prin urmare, sunt necesare folii de cupru cu rugozitate redusă (mai puțin de 3 μm) și rugozitate chiar mai mică (1,5 μm).

1.2 Cererea de foi dielectrice laminate

Caracteristica tehnică a plăcii HDI este că procesul de acumulare (BuildingUpProcess), folia de cupru acoperită cu rășină (RCC) utilizată în mod obișnuit sau stratul laminat de pânză de sticlă epoxidică semi-întărită și folie de cupru este dificil de realizat linii fine.În prezent, se tinde să fie adoptată metoda semi-aditivă (SAP) sau metoda semi-procesată îmbunătățită (MSAP), adică o peliculă dielectrică izolatoare este utilizată pentru stivuire, iar apoi placarea cu cupru fără electroși este utilizată pentru a forma un cupru. strat conductor.Deoarece stratul de cupru este extrem de subțire, este ușor să se formeze linii fine.

Unul dintre punctele cheie ale metodei semi-aditive este materialul dielectric laminat.Pentru a îndeplini cerințele liniilor fine de înaltă densitate, materialul laminat prezintă cerințele de proprietăți electrice dielectrice, izolație, rezistență la căldură, forță de lipire etc., precum și adaptabilitatea la proces a plăcii HDI.În prezent, materialele media laminate HDI internaționale sunt în principal produsele din seria ABF/GX ale companiei Japan Ajinomoto, care folosesc rășini epoxidice cu diferiți agenți de întărire pentru a adăuga pulbere anorganică pentru a îmbunătăți rigiditatea materialului și a reduce CTE și pânză din fibră de sticlă. este folosit și pentru a crește rigiditatea..Există, de asemenea, materiale laminate cu peliculă subțire similare ale Companiei Chimice Sekisui din Japonia, iar Institutul de Cercetare Tehnologică Industrială din Taiwan a dezvoltat, de asemenea, astfel de materiale.Materialele ABF sunt, de asemenea, îmbunătățite și dezvoltate continuu.Noua generație de materiale laminate necesită în special rugozitate scăzută a suprafeței, dilatare termică scăzută, pierderi dielectrice scăzute și întărire rigidă subțire.

În ambalajul global al semiconductorilor, substraturile de ambalare IC au înlocuit substraturile ceramice cu substraturi organice.Pasul substraturilor de ambalare flip chip (FC) devine din ce în ce mai mic.Acum, lățimea/distanța dintre linii tipică este de 15μm și va fi mai subțire în viitor.Performanța purtătorului cu mai multe straturi necesită în principal proprietăți dielectrice scăzute, coeficient scăzut de dilatare termică și rezistență ridicată la căldură și urmărirea substraturilor cu costuri reduse pe baza îndeplinirii obiectivelor de performanță.În prezent, producția de masă de circuite fine adoptă practic procesul MSPA de izolație laminată și folie subțire de cupru.Utilizați metoda SAP pentru a produce modele de circuite cu L/S mai mic de 10μm.

Când PCB-urile devin mai dense și mai subțiri, tehnologia plăcilor HDI a evoluat de la laminate care conțin miez la laminate de interconectare Anylayer fără miez (Anylayer).Plăcile HDI laminate de interconectare cu orice strat cu aceeași funcție sunt mai bune decât plăcile HDI laminate care conțin miez.Suprafața și grosimea pot fi reduse cu aproximativ 25%.Acestea trebuie să utilizeze diluant și să mențină proprietățile electrice bune ale stratului dielectric.

2 Cerere de înaltă frecvență și viteză mare

Tehnologia comunicațiilor electronice variază de la cu fir la fără fir, de la frecvență joasă și viteză mică la frecvență mare și viteză mare.Performanța actuală a telefonului mobil a intrat în 4G și se va îndrepta către 5G, adică viteză de transmisie mai mare și capacitate de transmisie mai mare.Apariția erei globale cloud computing a dublat traficul de date, iar echipamentele de comunicații de înaltă frecvență și de mare viteză sunt o tendință inevitabilă.PCB este potrivit pentru transmisie de înaltă frecvență și de mare viteză.Pe lângă reducerea interferenței semnalului și pierderea în proiectarea circuitelor, menținerea integrității semnalului și menținerea producției de PCB pentru a îndeplini cerințele de proiectare, este important să existe un substrat de înaltă performanță.

Pentru a rezolva problema creșterii vitezei și integrității semnalului PCB, inginerii de proiectare se concentrează în principal pe proprietățile de pierdere a semnalului electric.Factorii cheie pentru selectarea substratului sunt constanta dielectrică (Dk) și pierderea dielectrică (Df).Când Dk este mai mic de 4 și Df0,010, este un laminat mediu Dk/Df, iar când Dk este mai mic de 3,7 și Df0,005 este mai mic, este vorba de laminate de grad scăzut Dk/Df, acum există o varietate de substraturi pentru a intra pe piață din care să alegi.

În prezent, cele mai frecvent utilizate substraturi pentru plăci de circuite de înaltă frecvență sunt în principal rășini pe bază de fluor, rășini cu eter polifenilenic (PPO sau PPE) și rășini epoxidice modificate.Substraturile dielectrice pe bază de fluor, cum ar fi politetrafluoretilena (PTFE), au cele mai scăzute proprietăți dielectrice și sunt utilizate de obicei peste 5 GHz.Există, de asemenea, substraturi epoxidice FR-4 sau PPO modificate.

Pe lângă rășina și alte materiale izolante menționate mai sus, rugozitatea suprafeței (profilul) cuprului conductorului este, de asemenea, un factor important care afectează pierderea transmisiei semnalului, care este afectată de efectul pielii (SkinEffect).Efectul pielii este inducția electromagnetică generată în fir în timpul transmisiei semnalului de înaltă frecvență, iar inductanța este mare în centrul secțiunii firului, astfel încât curentul sau semnalul tinde să se concentreze pe suprafața firului.Rugozitatea suprafeței conductorului afectează pierderea semnalului de transmisie, iar pierderea suprafeței netede este mică.

La aceeași frecvență, cu cât este mai mare rugozitatea suprafeței de cupru, cu atât este mai mare pierderea de semnal.Prin urmare, în producția efectivă, încercăm să controlăm cât mai mult posibil rugozitatea grosimii suprafeței cuprului.Rugozitatea este cât mai mică posibil, fără a afecta forța de lipire.În special pentru semnale în intervalul de peste 10 GHz.La 10GHz, rugozitatea foliei de cupru trebuie să fie mai mică de 1μm și este mai bine să utilizați folie de cupru super-plană (rugozitatea suprafeței 0,04μm).Rugozitatea suprafeței foliei de cupru trebuie, de asemenea, combinată cu un tratament adecvat de oxidare și un sistem de rășină de lipire.În viitorul apropiat, va exista o folie de cupru acoperită cu rășină, aproape fără contur, care poate avea o rezistență mai mare la exfoliere și nu va afecta pierderea dielectrică.