Основные характеристики печатной платы зависят от характеристик подложки.Чтобы улучшить технические характеристики печатной платы, сначала необходимо улучшить характеристики печатной подложки.Чтобы удовлетворить потребности в разработке печатных плат, постепенно разрабатываются и внедряются различные новые материалы.
В последние годы рынок печатных плат сместил акцент с компьютеров на средства связи, включая базовые станции, серверы и мобильные терминалы.Устройства мобильной связи, представленные смартфонами, сделали печатные платы более плотными, тонкими и более функциональные.Технология печатных плат неотделима от материалов подложек, что также включает в себя технические требования к подложкам печатных плат.Соответствующее содержание материалов подложки теперь организовано в специальную статью для справки в отрасли.
1 Спрос на высокоплотные и тонкие линии
1.1 Спрос на медную фольгу
Все печатные платы развиваются в направлении разработки с высокой плотностью и тонкими линиями, и платы HDI особенно заметны.Десять лет назад IPC определила плату HDI как ширину линии/межстрочный интервал (L/S) 0,1 мм/0,1 мм и меньше.Сейчас отрасль в основном достигает обычного L/S 60 мкм и усовершенствованного L/S 40 мкм.В японской версии дорожной карты технологии установки за 2013 год указано, что в 2014 году стандартная длина L/S платы HDI составляла 50 мкм, усовершенствованная длина L/S составляла 35 мкм, а длина L/S, произведенная в ходе испытаний, составляла 20 мкм.
Формирование рисунка печатной платы, традиционный процесс химического травления (субтрактивный метод) после фотоизображения на подложке из медной фольги, минимальный предел субтрактивного метода для создания тонких линий составляет около 30 мкм, и требуется тонкая подложка из медной фольги (9 ~ 12 мкм).Из-за высокой цены на тонкую медную фольгу CCL и множества дефектов ламинирования тонкой медной фольги многие фабрики производят медную фольгу толщиной 18 мкм, а затем используют травление для утончения медного слоя во время производства.Этот метод включает в себя множество процессов, сложный контроль толщины и высокую стоимость.Лучше использовать тонкую медную фольгу.Кроме того, когда L/S цепи печатной платы меньше 20 мкм, с тонкой медной фольгой обычно трудно обращаться.Для этого требуется ультратонкая подложка из медной фольги (3 ~ 5 мкм) и ультратонкая медная фольга, прикрепленная к носителю.
В дополнение к более тонкой медной фольге современные тонкие линии требуют низкой шероховатости поверхности медной фольги.Обычно для улучшения силы сцепления между медной фольгой и подложкой и обеспечения прочности проводника на отслаивание слою медной фольги придают шероховатость.Шероховатость обычной медной фольги превышает 5 мкм.Встраивание грубых пиков медной фольги в подложку повышает устойчивость к отслаиванию, но для того, чтобы контролировать точность провода во время травления линий, легко оставить выступы встраивания подложки, что приводит к коротким замыканиям между линиями или снижению изоляции. , что очень важно для тонких линий.Линия особенно серьезная.Поэтому требуются медные фольги с низкой шероховатостью (менее 3 мкм) и еще меньшей шероховатостью (1,5 мкм).
1.2 Спрос на ламинированные диэлектрические листы
Техническая особенность плит HDI заключается в том, что в процессе наращивания (BuildingUpProcess), обычно используемой медной фольги с полимерным покрытием (RCC) или ламинированного слоя полуотвержденной эпоксидной стеклоткани и медной фольги трудно добиться тонких линий.В настоящее время, как правило, применяется полуаддитивный метод (SAP) или улучшенный полуобработанный метод (MSAP), то есть для укладки используется изолирующая диэлектрическая пленка, а затем для формирования медного покрытия используется химическое меднение. проводящий слой.Поскольку медный слой очень тонкий, на нем легко образовывать тонкие линии.
Одним из ключевых моментов полуаддитивного метода является слоистый диэлектрический материал.Чтобы удовлетворить требования к тонким линиям высокой плотности, ламинированный материал выдвигает требования к диэлектрическим электрическим свойствам, изоляции, термостойкости, силе сцепления и т. д., а также к технологической адаптируемости плит HDI.В настоящее время международные ламинированные материалы HDI представляют собой в основном продукцию серии ABF/GX японской компании Ajinomoto, в которой используется эпоксидная смола с различными отвердителями для добавления неорганического порошка для улучшения жесткости материала и снижения КТР, а также ткань из стекловолокна. также используется для увеличения жесткости..Существуют также аналогичные тонкопленочные ламинированные материалы японской компании Sekisui Chemical Company, а Тайваньский научно-исследовательский институт промышленных технологий также разработал такие материалы.Материалы ABF также постоянно совершенствуются и развиваются.Новое поколение ламинированных материалов особенно требует низкой шероховатости поверхности, низкого теплового расширения, низких диэлектрических потерь и тонкого жесткого упрочнения.
В мировом производстве полупроводниковых корпусов подложки корпусов ИС заменили керамические подложки органическими подложками.Шаг подложек упаковки флип-чипов (FC) становится все меньше и меньше.Сейчас типичная ширина линии/межстрочный интервал составляет 15 мкм, а в будущем она станет тоньше.Для работы многослойного носителя в основном требуются низкие диэлектрические свойства, низкий коэффициент теплового расширения и высокая термостойкость, а также поиск недорогих подложек на основе достижения целей производительности.В настоящее время массовое производство точных схем в основном использует процесс MSPA с ламинированной изоляцией и тонкой медной фольгой.Используйте метод SAP для изготовления схем с L/S менее 10 мкм.
Когда печатные платы становятся все плотнее и тоньше, технология плат HDI превратилась из ламинатов с сердцевиной в ламинаты Anylayer с межсетевыми связями без сердечника (Anylayer).Ламинированные панели HDI с любыми межслойными соединениями и той же функцией лучше, чем ламинированные панели HDI с сердцевиной.Площадь и толщину можно уменьшить примерно на 25%.При этом необходимо использовать разбавитель и сохранять хорошие электрические свойства диэлектрического слоя.
2 Требования к высокой частоте и высокой скорости
Технологии электронной связи варьируются от проводных до беспроводных, от низкочастотных и низкоскоростных до высокочастотных и высокоскоростных.Текущая производительность мобильных телефонов достигла 4G и будет двигаться в сторону 5G, то есть более высокой скорости передачи и большей пропускной способности.Наступление глобальной эры облачных вычислений привело к удвоению трафика данных, а высокочастотное и высокоскоростное оборудование связи стало неизбежной тенденцией.Печатная плата подходит для высокочастотной и высокоскоростной передачи.Помимо снижения помех и потерь сигнала при проектировании схем, поддержания целостности сигнала и обеспечения соответствия производства печатных плат требованиям проектирования, важно иметь высокопроизводительную подложку.
Чтобы решить проблему увеличения скорости печатной платы и целостности сигнала, инженеры-конструкторы в основном сосредотачиваются на свойствах потерь электрического сигнала.Ключевыми факторами при выборе подложки являются диэлектрическая проницаемость (Dk) и диэлектрические потери (Df).Когда Dk ниже 4 и Df0,010, это ламинат среднего класса Dk/Df, а когда Dk ниже 3,7 и Df0,005 ниже, это ламинаты низкого класса Dk/Df, сейчас существует множество подложек. выйти на рынок и выбрать из них.
В настоящее время наиболее часто используемыми подложками для высокочастотных печатных плат являются в основном смолы на основе фтора, смолы на основе полифениленового эфира (PPO или PPE) и модифицированные эпоксидные смолы.Диэлектрические подложки на основе фтора, такие как политетрафторэтилен (ПТФЭ), имеют самые низкие диэлектрические свойства и обычно используются на частотах выше 5 ГГц.Также существуют модифицированные эпоксидные подложки ФР-4 или ППО.
Помимо упомянутой смолы и других изоляционных материалов важным фактором, влияющим на потери передачи сигнала, также является шероховатость поверхности (профиль) медного проводника, на которую влияет скин-эффект (SkinEffect).Скин-эффект — это электромагнитная индукция, возникающая в проводе во время передачи высокочастотного сигнала, при этом индуктивность велика в центре сечения провода, поэтому ток или сигнал имеет тенденцию концентрироваться на поверхности провода.Шероховатость поверхности проводника влияет на потерю сигнала передачи, а потеря гладкой поверхности невелика.
На той же частоте, чем больше шероховатость медной поверхности, тем больше потери сигнала.Поэтому на реальном производстве мы стараемся максимально контролировать шероховатость поверхности меди по толщине.Шероховатость должна быть как можно меньше, не влияя на силу сцепления.Особенно для сигналов в диапазоне выше 10 ГГц.На частоте 10 ГГц шероховатость медной фольги должна быть менее 1 мкм, и лучше использовать суперплоскую медную фольгу (шероховатость поверхности 0,04 мкм).Шероховатость поверхности медной фольги также должна сочетаться с подходящей окислительной обработкой и системой связующих смол.В ближайшем будущем появится медная фольга, покрытая смолой, практически без контура, которая может иметь более высокую прочность на отслаивание и не будет влиять на диэлектрические потери.