Osnovne značilnosti tiskane vezje so odvisne od učinkovitosti podlage. Za izboljšanje tehnične zmogljivosti tiskane vezje je treba najprej izboljšati delovanje tiskane podlage za podlago. Da bi zadostili potrebam razvoja tiskane vezje, se postopoma razvijajo in uporabijo različni novi materiali.
V zadnjih letih je trg PCB preusmeril osredotočenost iz računalnikov na komunikacije, vključno z osnovnimi postajami, strežniki in mobilnimi terminali. Mobilne komunikacijske naprave, ki jih predstavljajo pametni telefoni, so poganjale PCB do večje gostote, tanjše in večje funkcionalnosti. Tehnologija tiskanega vezja je neločljiva od podlaganih materialov, ki vključuje tudi tehnične zahteve substratov PCB. Ustrezna vsebina gradiva substrata je zdaj organizirana v poseben članek za referenco industrije.
1 Povpraševanje po visoki gostoti in fino-liniji
1.1 Povpraševanje po bakreni foliji
PCB se razvijajo v smeri razvoja visoke gostote in tanke črte, HDI pa so še posebej vidni. Pred desetimi leti je IPC definiral ploščo HDI kot razmik širine/linije (L/S) 0,1 mm/0,1 mm in manj. Zdaj industrija v bistvu doseže običajni L/s 60 μm in napredni L/s 40 μm. Japonska različica leta 2013 Podatki o načrtu za namestitveno tehnologijo so v tem, da je bil leta 2014 običajni L/S plošče HDI 50 μm, napredni L/s je bil 35 μm, preskusno proizvedeno L/S pa 20 μm.
Oblikovanje vzorca PCB vezja, tradicionalni postopek kemičnega jedkanja (odštevalna metoda) po fotografiranju na podlagi bakrene folije je najmanjša meja odštevanja metode za izdelavo finih linij približno 30 μm, potrebna je tanka bakrena folija (9 ~ 12 μm). Zaradi visoke cene tanke bakrene folije CCL in številnih napak pri laminiranju tanke bakrene folije številne tovarne proizvajajo 18 μm bakreno folijo in nato med proizvodnjo uporabijo jedkanje za tančenje bakrene plasti. Ta metoda ima veliko procesov, težko nadzor debeline in visoke stroške. Bolje je uporabljati tanko bakreno folijo. Poleg tega je, ko je L/S PCB vezje manj kot 20 μm, tanko bakreno folijo na splošno težko obdelati. Potrebuje ultra tanko bakreno folijo (3 ~ 5 μm) podlago in ultra tanko bakreno folijo, pritrjeno na nosilec.
Poleg tanjših bakrenih folij trenutne drobne črte zahtevajo nizko hrapavost na površini bakrene folije. Na splošno je za izboljšanje sile vezanja med bakreno folijo in substratom ter za zagotovitev trdnosti olupljenja prevodnika bakrena folija groba. Hrapavost običajne bakrene folije je večja od 5 μm. Vgrajevanje grobih vrhov bakrene folije v substrat izboljša odpornost na luščenje, vendar je za nadzor nad natančnostjo žice med jedkanjem črte enostavno ostati vgrajeni vrhovi substrata, kar povzroči kratke vezje med črtami ali zmanjšano izolacijo, kar je zelo pomembno za fine linije. Linija je še posebej resna. Zato so potrebne bakrene folije z nizko hrapavostjo (manj kot 3 μm) in celo nižjo hrapavostjo (1,5 μm).
1.2 Povpraševanje po laminiranih dielektričnih listih
Tehnična značilnost HDI plošče je, da je postopek kopičenja (gradbeništvo), pogosto uporabljena bakrena folija, prevlečena s smolo (RCC), ali laminirano plast pol-pritrjene epoksi steklene tkanine in bakrene folije težko doseči fine črte. Trenutno je sprejeta pol-aditivna metoda (SAP) ali izboljšana polprocesna metoda (MSAP), torej se za zlaganje uporablja izolacijski dielektrični film, nato pa se za tvorbo plasti bakrenega prevodnika uporablja bakreno plast. Ker je bakrena plast izjemno tanka, je enostavno oblikovati fine črte.
Ena ključnih točk pol-aditivne metode je laminirani dielektrični material. Da bi izpolnili zahteve drobnih linij visoke gostote, laminirani material daje zahteve dielektričnih električnih lastnosti, izolacije, toplotne odpornosti, sile vezave itd., Kot tudi proces prilagodljivost hDI plošče. Trenutno so mednarodni laminirani medijski materiali HDI predvsem izdelki ABF/GX serije Japonske družbe Ajinomoto, ki uporabljajo epoksi smolo z različnimi zdravili za dodajanje anorganskega prahu za izboljšanje togosti materiala in zmanjšanje CTE, za povečanje togosti pa se uporablja tudi CTE, steklena vlakna pa se uporablja tudi za povečanje. . Obstajajo tudi podobni laminatni materiali s tanko filmi iz Japonskega podjetja Sekisui Chemical Company, tajvanski inštitut za industrijsko tehnologijo pa je razvil tudi takšne materiale. Tudi materiali ABF se nenehno izboljšujejo in razvijajo. Nova generacija laminiranih materialov zahteva zlasti nizko hrapavost površine, nizko toplotno ekspanzijo, nizko dielektrično izgubo in tanko togo krepitev.
V globalni embalaži polprevodnikov so IC embalažne podlage nadomestile keramične podlage z organskimi substrati. Nagib embalažnih podloge Flip Chip (FC) postaja manjši in manjši. Zdaj je značilna širina črte/razmik med linijami 15 μm, v prihodnosti pa bo tanjša. Učinkovitost večplastnega nosilca zahteva predvsem nizke dielektrične lastnosti, nizki koeficient toplotne ekspanzije in visoko toplotno odpornost ter zasledovanje poceni substratov na podlagi doseganja ciljev uspešnosti. Trenutno množična proizvodnja drobnih tokokrogov v osnovi sprejme postopek MSPA laminirane izolacije in tanke bakrene folije. Uporabite metodo SAP za izdelavo vzorcev vezja z L/S manj kot 10 μm.
Ko PCB postanejo gostejši in tanjši, se je tehnologija HDI plošče razvila iz laminatov, ki vsebujejo jedro, do laminatov medsebojne povezave brez povezave (AnyLayer). Laminatne HDI plošče z medsebojno povezanostjo z enako funkcijo so boljše od laminatnih HDI plošč, ki vsebujejo jedro. Površina in debelina se lahko zmanjšata za približno 25%. Te morajo uporabiti tanjše in vzdrževati dobre električne lastnosti dielektrične plasti.
2 visoka frekvenca in povpraševanje po visoki hitrosti
Elektronska komunikacijska tehnologija sega od ožičenja do brezžičnega, od nizke frekvence in nizke hitrosti do visoke frekvence in visoke hitrosti. Trenutna zmogljivost mobilnega telefona je vstopila v 4G in se bo premaknila proti 5G, to je hitrejša hitrost prenosa in večje prenosne zmogljivosti. Pojav globalne dobe računalništva v oblaku je podvojil podatkovni promet, komunikacijska oprema za visoke frekvence in visoke hitrosti pa je neizogiben trend. PCB je primeren za visokofrekvenčni in hitri prenos. Poleg zmanjšanja motenj in izgube signala v oblikovanju vezja, ohranjanju celovitosti signala in vzdrževanju proizvodnje PCB za izpolnjevanje oblikovalskih potreb, je pomembno, da imate visokozmogljivo substrat.
Da bi rešili težavo s hitrostjo povečanja PCB in celovitosti signala, se inženirji oblikovanja osredotočajo predvsem na lastnosti izgube električnih signalov. Ključni dejavniki izbire substrata so dielektrična konstanta (DK) in dielektrična izguba (DF). Kadar je DK nižji od 4 in DF0.010, je srednji laminat DK/DF, in ko je DK nižji od 3,7 in je DF0.005 nižji, je nizka laminata razreda DK/DF, zdaj je na trgu na voljo različne podlage.
Trenutno so najpogosteje uporabljeni visokofrekvenčni vezje podloge v glavnem smole na osnovi fluora, polifenilen eter (PPO ali PPE) in spremenjene epoksi smole. Dielektrični substrati na osnovi fluora, kot je politetrafluoroetilen (PTFE), imajo najnižje dielektrične lastnosti in se običajno uporabljajo nad 5 GHz. Obstajajo tudi spremenjeni epoksidni substrati FR-4 ali PPO.
Poleg zgoraj omenjene smole in drugih izolacijskih materialov je površinska hrapavost (profil) prevodnika bakra tudi pomemben dejavnik, ki vpliva na izgubo prenosa signala, na kar vpliva kožni učinek (SkinFeft). Kožni učinek je elektromagnetna indukcija, ki nastane v žici med visokofrekvenčnim prenosom signala, induktivnost pa je velika na sredini žičnega odseka, tako da se tok ali signal osredotoči na površino žice. Površinska hrapavost prevodnika vpliva na izgubo prenosne signala, izguba gladke površine pa je majhna.
Na isti frekvenci, večja je hrapavost bakrene površine, večja je izguba signala. Zato v dejanski proizvodnji poskušamo čim bolj nadzorovati hrapavost površinske debeline bakra. Hrapavost je čim manjša, ne da bi vplivala na vezavno silo. Zlasti za signale v območju nad 10 GHz. Pri 10GHz mora biti hrapavost bakrene folije manjša od 1 μm, bolje pa je uporabiti superplanarno bakreno folijo (površinska hrapavost 0,04 μm). Površinsko hrapavost bakrene folije je treba kombinirati tudi s primernim oksidacijskim obdelavo in vezanjem smole. V bližnji prihodnosti bo bakrena folija, prevlečena s smolo, brez obrisa, ki ima lahko večjo moč lupine in ne bo vplivala na izgubo dielektrike.
