Soos ons almal weet, die basiese eienskappe van PCB (gedrukte stroombaan) hang af van die werkverrigting van sy substraatmateriaal. Daarom, om die werkverrigting van die stroombaanbord te verbeter, moet die werkverrigting van die substraatmateriaal eers geoptimaliseer word. Tot dusver word verskeie nuwe materiale ontwikkel en toegepas om aan die vereistes van nuwe tegnologieë en markneigings te voldoen.

In onlangse jare het gedrukte stroombane ‘n transformasie ondergaan. Die mark het hoofsaaklik verskuif van tradisionele hardewareprodukte soos tafelrekenaars na draadlose kommunikasie soos bedieners en mobiele terminale. Mobiele kommunikasietoestelle wat deur slimfone verteenwoordig word, het die ontwikkeling van hoëdigtheid, liggewig en multifunksionele PCB’s bevorder. As daar geen substraatmateriaal is nie, en die prosesvereistes daarvan is nou verwant aan die werkverrigting van die PCB, sal gedrukte stroombaantegnologie nooit gerealiseer word nie. Daarom speel die keuse van substraatmateriaal ‘n belangrike rol in die verskaffing van die kwaliteit en betroubaarheid van die PCB en die finale produk.

Voldoen aan die behoeftes van hoë digtheid en fyn lyne

•Vereistes vir koperfoelie

Alle PCB-borde beweeg na hoër digtheid en fyner stroombane, veral HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Tien jaar gelede is HDI PCB gedefinieer as PCB, en sy lynwydte (L) en lynspasiëring (S) was 0.1 mm of minder. Die huidige standaardwaardes van L en S in die elektroniese industrie kan egter so klein as 60 μm wees, en in gevorderde gevalle kan hul waardes so laag as 40 μm wees.

Hoe om jou PCB-substraatmateriaal te bepaal

Die tradisionele metode van stroombaandiagramvorming is in die beeld- en etsproses. Met die aanwending van dun koperfoeliesubstrate (met ‘n dikte in die reeks van 9μm tot 12μm), bereik die laagste waarde van L en S 30μm.

As gevolg van die hoë koste van dun koperfoelie CCL (Copper Clad Laminate) en baie defekte in die stapel, is baie PCB-vervaardigers geneig om die ets-koperfoeliemetode te gebruik, en die koperfoeliedikte is op 18μm gestel. Trouens, hierdie metode word nie aanbeveel nie, want dit bevat te veel prosedures, die dikte is moeilik om te beheer en lei tot hoër koste. As gevolg hiervan is dun koperfoelie beter. Daarbenewens, wanneer die bord se L- en S-waardes minder as 20μm is, werk die standaard koperfoelie nie. Ten slotte word dit aanbeveel om ultra-dun koperfoelie te gebruik, want die koperdikte kan in die reeks van 3μm tot 5μm aangepas word.

Benewens die dikte van die koperfoelie, benodig huidige presisiekringe ook ‘n koperfoelieoppervlak met lae grofheid. Om die bindingsvermoë tussen die koperfoelie en die substraatmateriaal te verbeter en die skilsterkte van die geleier te verseker, word growwe verwerking op die koperfoelievlak uitgevoer, en die algemene grofheid van die koperfoelie is groter as 5μm.

Die inbedding van skofkoperfoelie as die basismateriaal het ten doel om sy skilsterkte te verbeter. Om egter die loodpresisie weg van oor-ets tydens stroombaanets te beheer, is dit geneig om skofbesoedelingstowwe te veroorsaak, wat ‘n kortsluiting tussen lyne of ‘n afname in isolasiekapasiteit kan veroorsaak, wat veral fyn stroombane affekteer. Daarom word koperfoelie met lae grofheid (minder as 3 μm of selfs 1.5 μm) vereis.

Alhoewel die grofheid van die koperfoelie verminder word, is dit steeds nodig om die skilsterkte van die geleier te behou, wat ‘n spesiale oppervlakbehandeling op die oppervlak van die koperfoelie en die substraatmateriaal veroorsaak, wat help om die skilsterkte van die dirigent.

• Vereistes vir isolerende diëlektriese laminate

Een van die belangrikste tegniese kenmerke van HDI PCB lê in die konstruksieproses. Die algemeen gebruikte RCC (hars bedekte koper) of prepreg epoksieglasdoek en koperfoelielaminering lei selde tot fyn stroombane. Dit is nou geneig om SAP en MSPA te gebruik, wat die toepassing van isolerende diëlektriese film-gelamineerde stroomlose koperplatering beteken om kopergeleidende vlakke te vervaardig. Omdat die kopervlak dun is, kan fyn stroombane geproduseer word.

Een van die sleutelpunte van SAP is om diëlektriese materiale te lamineer. Om aan die vereistes van hoëdigtheid-presisiekringe te voldoen, moet sekere vereistes vir gelamineerde materiale gestel word, insluitend diëlektriese eienskappe, isolasie, hitteweerstand en binding, sowel as tegniese aanpasbaarheid wat met HDI PCB versoenbaar is.

In globale halfgeleierverpakking word IC-verpakkingssubstrate van keramieksubstrate na organiese substrate omgeskakel. Die toonhoogte van FC-pakketsubstrate word al hoe kleiner, so die huidige tipiese waarde van L en S is 15 μm, en dit sal kleiner wees.

Die werkverrigting van multi-laag substrate moet lae diëlektriese eienskappe, lae koëffisiënt termiese uitsetting (CTE) en hoë hitte weerstand beklemtoon, wat verwys na laekoste substrate wat aan die prestasiedoelwitte voldoen. Deesdae word MSPA-isolasie diëlektriese stapeltegnologie gekombineer met dun koperfoelie om gebruik te word in die massaproduksie van presisiekringe. SAP word gebruik om stroombaanpatrone te vervaardig met beide L- en S-waardes minder as 10 μm.

Die hoë digtheid en dunheid van PCB’s het veroorsaak dat HDI PCB’s van laminering met kerne na kerne van enige laag oorgeskakel het. Vir HDI PCB’s met dieselfde funksie word die area en dikte van PCB’s wat op enige laag met mekaar verbind is, met 25% verminder in vergelyking met dié met kernlaminate. Dit is nodig om ‘n dunner diëlektriese laag met beter elektriese eienskappe in hierdie twee HDI PCB’s aan te wend.

Vereis uitvoer vanaf hoë frekwensie en hoë spoed

Elektroniese kommunikasietegnologie wissel van bedraad tot draadloos, van lae frekwensie en lae spoed tot hoë frekwensie en hoë spoed. Die werkverrigting van slimfone het van 4G na 5G ontwikkel, wat vinniger transmissiespoed en groter transmissievolumes vereis.

Die koms van die wêreldwye wolkrekenaar-era het gelei tot ‘n veelvuldige toename in dataverkeer, en daar is ‘n duidelike neiging vir hoëfrekwensie- en hoëspoed-kommunikasietoerusting. Ten einde aan die vereistes van hoëfrekwensie- en hoëspoedtransmissie te voldoen, is, benewens die vermindering van seininterferensie en -verbruik, seinintegriteit en vervaardiging versoenbaar met die ontwerpvereistes van PCB-ontwerp, hoëprestasiemateriaal is die belangrikste element.

Die hooftaak van ‘n ingenieur is om die eienskappe van elektriese seinverlies te verminder om PCB-spoed te verhoog en seinintegriteitprobleme op te los. Gebaseer op PCBCart se meer as tien jaar se vervaardigingsdienste, as ‘n sleutelfaktor wat die keuse van substraatmateriaal beïnvloed, word dit as ‘n diëlektriese konstante (Dk) laer as 4 en die diëlektriese verlies (Df) laer as 0.010 beskou. intermediêre Dk/Df-laminaat Wanneer Dk laer as 3.7 is en Df laer as 0.005 is, word dit as ‘n lae Dk/Df-laminaat beskou. Tans is ‘n verskeidenheid substraatmateriale op die mark beskikbaar.

Tot dusver is daar hoofsaaklik drie tipes algemeen gebruikte hoëfrekwensiekringbordsubstraatmateriale: fluoorgebaseerde harse, PPO- of PPE-harse en gemodifiseerde epoksieharse. Fluoorreeks diëlektriese substrate, soos PTFE, het die laagste diëlektriese eienskappe en word gewoonlik gebruik vir produkte met ‘n frekwensie van 5 GHz of hoër. Die gemodifiseerde epoksiehars FR-4 of PPO substraat is geskik vir produkte met ‘n frekwensiereeks van 1GHz tot 10GHz.

Deur die drie hoëfrekwensie-substraatmateriale te vergelyk, het epoksiehars die laagste prys, hoewel fluoorhars die hoogste prys het. Wat die diëlektriese konstante, diëlektriese verlies, waterabsorpsie en frekwensie-eienskappe betref, vaar fluoorgebaseerde harse die beste, terwyl epoksieharse swakker vaar. Wanneer die frekwensie wat deur die produk toegepas word hoër as 10GHz is, sal slegs die fluoor-gebaseerde hars werk. Die nadele van PTFE sluit in hoë koste, swak styfheid en hoë termiese uitsettingskoëffisiënt.

Vir PTFE kan grootmaat anorganiese stowwe (soos silika) as vulmateriaal of glasdoek gebruik word om die styfheid van die substraatmateriaal te verbeter en die koëffisiënt van termiese uitsetting te verminder. Daarbenewens, as gevolg van die traagheid van die PTFE-molekules, is dit moeilik vir die PTFE-molekules om met die koperfoelie te bind, dus moet ‘n spesiale oppervlakbehandeling versoenbaar met die koperfoelie gerealiseer word. Die behandelingsmetode is om chemiese ets op die oppervlak van die politetrafluoretileen uit te voer om die oppervlakruwheid te verhoog of om ‘n kleeffilm by te voeg om die adhesievermoë te verhoog. Met die toepassing van hierdie metode kan die diëlektriese eienskappe beïnvloed word, en die hele fluoorgebaseerde hoëfrekwensiekring moet verder ontwikkel word.

Unieke isolerende hars saamgestel uit gemodifiseerde epoksiehars of PPE en TMA, MDI en BMI, plus glasdoek. Soortgelyk aan FR-4 CCL, het dit ook uitstekende hittebestandheid en diëlektriese eienskappe, meganiese sterkte en PCB-vervaardigbaarheid, wat dit alles meer gewild maak as PTFE-gebaseerde substrate.

Benewens die werkverrigtingvereistes van isolerende materiale soos harse, is die oppervlakruwheid van koper as ‘n geleier ook ‘n belangrike faktor wat seinoordragverlies beïnvloed, wat die gevolg is van die vel-effek. Basies is die vel-effek dat die elektromagnetiese induksie wat op die hoëfrekwensie seinoordrag gegenereer word en die induktiewe leiding so gekonsentreer word in die middel van die deursnee-area van die lood, en die dryfstroom of sein is gefokus op die oppervlak van die lood. Die oppervlakruwheid van die geleier speel ‘n sleutelrol om die verlies van die transmissiesein te beïnvloed, en lae grofheid lei tot baie klein verlies.

Teen dieselfde frekwensie sal die hoë oppervlakruwheid van koper hoë seinverlies veroorsaak. Daarom moet die grofheid van oppervlakkoper in werklike vervaardiging beheer word, en dit moet so laag as moontlik wees sonder om adhesie te beïnvloed. Groot aandag moet gegee word aan seine in die frekwensiereeks van 10 GHz of hoër. Die grofheid van koperfoelie moet minder as 1μm wees, en dit is die beste om ultra-oppervlak koperfoelie met ‘n grofheid van 0.04μm te gebruik. Die oppervlakruwheid van die koperfoelie moet gekombineer word met ‘n geskikte oksidasiebehandeling en bindharsstelsel. In die nabye toekoms kan daar ‘n koperfoelie met geen profielbedekte hars wees nie, wat ‘n hoër skilsterkte het om te verhoed dat die diëlektriese verlies aangetas word.

Vereis hoë termiese weerstand en hoë dissipasie

Met die ontwikkelingstendens van miniaturisering en hoë funksionaliteit, is elektroniese toerusting geneig om meer hitte te genereer, sodat die termiese bestuursvereistes van elektroniese toerusting al hoe meer veeleisend word. Een van die oplossings vir hierdie probleem lê in die navorsing en ontwikkeling van termies geleidende PCB’s. Die basiese voorwaarde vir PCB om goed te presteer in terme van hitte weerstand en dissipasie is die hitte weerstand en dissipasie vermoë van die substraat. Die huidige verbetering in die termiese geleidingsvermoë van PCB lê in die verbetering van hars en vul byvoeging, maar dit werk net in ‘n beperkte kategorie. Die tipiese metode is om IMS of metaalkern PCB te gebruik, wat as verwarmingselemente optree. In vergelyking met tradisionele verkoelers en waaiers, het hierdie metode die voordele van klein grootte en lae koste.

Aluminium is ‘n baie aantreklike materiaal met die voordele van oorvloedige hulpbronne, lae koste en goeie termiese geleidingsvermoë. En intensiteit. Daarbenewens is dit so omgewingsvriendelik dat dit deur die meeste metaalsubstrate of metaalkerne gebruik word. As gevolg van die voordele van ekonomie, is betroubare elektriese verbinding, termiese geleidingsvermoë en hoë sterkte, soldeervrye en loodvrye, aluminium-gebaseerde stroombaanborde gebruik in verbruikersprodukte, motors, militêre voorrade en lugvaartprodukte. Daar is geen twyfel dat die sleutel tot die hitteweerstand en dissipasieprestasie van die metaalsubstraat in die adhesie tussen die metaalplaat en die stroombaanvlak lê nie.

Hoe om die substraatmateriaal van jou PCB te bepaal?

In die moderne elektroniese era het die miniaturisering en dunheid van elektroniese toestelle gelei tot die opkoms van rigiede PCB’s en buigsame/rigiede PCB’s. So watter tipe substraatmateriaal is geskik vir hulle?

Verhoogde toepassingsareas van rigiede PCB’s en buigsame/rigiede PCB’s het nuwe vereistes in terme van hoeveelheid en werkverrigting gebring. Poliimiedfilms kan byvoorbeeld in verskeie kategorieë geklassifiseer word, insluitend deursigtig, wit, swart en geel, met hoë hittebestandheid en lae termiese uitsettingskoëffisiënt vir toepassing in verskillende situasies. Net so sal die koste-effektiewe poliësterfilmsubstraat deur die mark aanvaar word as gevolg van sy hoë elastisiteit, dimensionele stabiliteit, filmoppervlakkwaliteit, foto-elektriese koppeling en omgewingsweerstand, om aan die veranderende behoeftes van gebruikers te voldoen.

Soortgelyk aan rigiede HDI PCB, moet buigsame PCB aan die vereistes van hoëspoed- en hoëfrekwensie-seinoordrag voldoen, en aandag moet gegee word aan die diëlektriese konstante en diëlektriese verlies van die buigsame substraatmateriaal. Die buigsame stroombaan kan saamgestel word uit politetrafluoretileen en gevorderde poliimied substraat. Anorganiese stof en koolstofvesel kan by die poliimiedhars gevoeg word om ‘n drie-laag buigsame, termies geleidende substraat tot gevolg te hê. Die anorganiese vulmateriaal kan aluminiumnitried, aluminiumoksied of seskantige boornitried wees. Hierdie tipe substraatmateriaal het ‘n termiese geleidingsvermoë van 1.51W/mK, kan ‘n spanning van 2.5kV en ‘n kromming van 180 grade weerstaan.