كما نعلم جميعًا ، الخصائص الأساسية لـ PCB (لوحة الدوائر المطبوعة) تعتمد على أداء مادة الركيزة الخاصة بها. لذلك ، من أجل تحسين أداء لوحة الدائرة ، يجب أولاً تحسين أداء مادة الركيزة. حتى الآن ، يتم تطوير العديد من المواد الجديدة وتطبيقها لتلبية متطلبات التقنيات الجديدة واتجاهات السوق.

في السنوات الأخيرة ، خضعت لوحات الدوائر المطبوعة لعملية تحول. لقد تحول السوق بشكل أساسي من منتجات الأجهزة التقليدية مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية إلى الاتصالات اللاسلكية مثل الخوادم والمحطات الطرفية المتنقلة. عززت أجهزة الاتصالات المحمولة التي تمثلها الهواتف الذكية تطوير مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية الكثافة وخفيفة الوزن ومتعددة الوظائف. إذا لم تكن هناك مادة ركيزة ، وكانت متطلبات العملية الخاصة بها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بأداء ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فلن تتحقق تقنية الدوائر المطبوعة أبدًا. لذلك ، يلعب اختيار مادة الركيزة دورًا حيويًا في توفير جودة وموثوقية ثنائي الفينيل متعدد الكلور والمنتج النهائي.

تلبية احتياجات الكثافة العالية والخطوط الدقيقة

• متطلبات رقائق النحاس

تتحرك جميع لوحات PCB نحو دوائر أعلى كثافة وأدق ، خاصة HDI PCB (High Density Interconnect PCB). قبل عشر سنوات ، تم تعريف HDI PCB على أنه ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وكان عرض خطه (L) وتباعد الأسطر (S) 0.1 مم أو أقل. ومع ذلك ، يمكن أن تكون القيم القياسية الحالية لـ L و S في صناعة الإلكترونيات صغيرة مثل 60 ميكرومتر ، وفي الحالات المتقدمة ، يمكن أن تصل قيمها إلى 40 ميكرومتر.

كيفية تحديد مادة الركيزة PCB الخاصة بك

الطريقة التقليدية لتشكيل مخطط الدائرة هي في عملية التصوير والحفر. مع تطبيق ركائز رقيقة من رقائق النحاس (بسمك في حدود 9 ميكرومتر إلى 12 ميكرومتر) ، تصل أدنى قيمة لـ L و S إلى 30 ميكرومتر.

نظرًا للتكلفة العالية للرقائق النحاسية الرقيقة CCL (صفائح النحاس المكسوة) والعديد من العيوب في المكدس ، يميل العديد من مصنعي ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى استخدام طريقة النقش والنحاس ، ويتم ضبط سمك رقائق النحاس على 18 ميكرومتر. في الواقع ، لا ينصح بهذه الطريقة لأنها تحتوي على عدد كبير جدًا من الإجراءات ، ومن الصعب التحكم في السماكة وتؤدي إلى ارتفاع التكاليف. نتيجة لذلك ، فإن رقائق النحاس الرقيقة أفضل. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تكون قيم L و S للوحة أقل من 20 ميكرومتر ، فإن رقائق النحاس القياسية لا تعمل. أخيرًا ، يوصى باستخدام رقائق نحاسية رفيعة للغاية ، لأنه يمكن تعديل سماكة النحاس في نطاق من 3 ميكرومتر إلى 5 ميكرومتر.

بالإضافة إلى سمك رقائق النحاس ، تتطلب الدوائر الدقيقة الحالية أيضًا سطحًا من رقائق النحاس مع خشونة منخفضة. من أجل تحسين قدرة الترابط بين رقائق النحاس ومادة الركيزة وضمان قوة قشر الموصل ، تتم المعالجة الخشنة على مستوى رقائق النحاس ، وتكون الخشونة العامة للرقائق النحاسية أكبر من 5 ميكرومتر.

يهدف تضمين رقائق النحاس المطبعية كمواد أساسية إلى تحسين قوة قشرها. ومع ذلك ، من أجل التحكم في دقة الرصاص بعيدًا عن النقش الزائد أثناء حفر الدائرة ، فإنه يميل إلى التسبب في ملوثات الحدبة ، مما قد يتسبب في حدوث ماس كهربائي بين الخطوط أو انخفاض في سعة العزل ، مما يؤثر بشكل خاص على الدوائر الدقيقة. لذلك ، يلزم وجود رقائق نحاسية ذات خشونة منخفضة (أقل من 3 ميكرومتر أو حتى 1.5 ميكرومتر).

على الرغم من تقليل خشونة رقائق النحاس ، إلا أنه لا يزال من الضروري الاحتفاظ بقوة قشر الموصل ، مما يؤدي إلى معالجة سطح خاصة على سطح رقائق النحاس ومادة الركيزة ، مما يساعد على ضمان قوة قشر الموصل. موصل.

• متطلبات عزل شرائح العزل الكهربائي

تكمن إحدى الخصائص التقنية الرئيسية لـ HDI PCB في عملية البناء. نادرًا ما يؤدي استخدام RCC (النحاس المطلي بالراتنج) أو القماش الزجاجي الإيبوكسي قبل التقديم وتصفيح رقائق النحاس إلى دوائر دقيقة. تميل الآن إلى استخدام SAP و MSPA ، مما يعني تطبيق طلاء نحاسي عازل كهربائي مصفح بغشاء عازل كهربائي لإنتاج طائرات موصلة للنحاس. نظرًا لأن المستوى النحاسي رقيق ، يمكن إنتاج دوائر دقيقة.

تتمثل إحدى النقاط الرئيسية لـ SAP في تصفيح المواد العازلة للكهرباء. من أجل تلبية متطلبات الدوائر الدقيقة عالية الكثافة ، يجب تقديم بعض المتطلبات للمواد المصفحة ، بما في ذلك الخصائص العازلة ، والعزل ، ومقاومة الحرارة والربط ، فضلاً عن القدرة على التكيف التقني المتوافق مع HDI PCB.

في عبوات أشباه الموصلات العالمية ، يتم تحويل ركائز التغليف IC من ركائز السيراميك إلى ركائز عضوية. أصبحت درجة ركائز حزمة FC أصغر وأصغر ، وبالتالي فإن القيمة النموذجية الحالية لـ L و S هي 15 ميكرومتر ، وستكون أصغر.

يجب أن يؤكد أداء الركائز متعددة الطبقات على خصائص عازلة منخفضة ، وتمدد حراري منخفض المعامل (CTE) ومقاومة عالية للحرارة ، والتي تشير إلى ركائز منخفضة التكلفة تلبي أهداف الأداء. في الوقت الحاضر ، يتم دمج تقنية التكديس العازل العازل MSPA مع رقائق نحاسية رفيعة لاستخدامها في الإنتاج الضخم للدوائر الدقيقة. يستخدم SAP لتصنيع أنماط الدوائر بقيمتي L و S أقل من 10 ميكرومتر.

تسببت الكثافة العالية والنحافة في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور في انتقال مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور HDI من التصفيح بالنوى إلى نوى أي طبقة. بالنسبة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور HDI التي لها نفس الوظيفة ، يتم تقليل مساحة وسمك ثنائي الفينيل متعدد الكلور المترابط على أي طبقة بنسبة 25٪ مقارنة بتلك التي تحتوي على شرائح أساسية. من الضروري تطبيق طبقة عازلة أرق مع خصائص كهربائية أفضل في هذين النوعين من ثنائي الفينيل متعدد الكلور HDI.

يتطلب التصدير من تردد عالي وسرعة عالية

تتراوح تكنولوجيا الاتصالات الإلكترونية من السلكي إلى اللاسلكي ، من التردد المنخفض والسرعة المنخفضة إلى التردد العالي والسرعة العالية. تطور أداء الهواتف الذكية من 4G إلى 5G ، مما يتطلب سرعات نقل أسرع وأحجام إرسال أكبر.

أدى ظهور عصر الحوسبة السحابية العالمية إلى زيادة مضاعفة في حركة البيانات ، وهناك اتجاه واضح لمعدات الاتصال عالية التردد وعالية السرعة. من أجل تلبية متطلبات النقل عالي التردد وعالي السرعة ، بالإضافة إلى تقليل تداخل الإشارة واستهلاكها ، تتوافق سلامة الإشارة والتصنيع مع متطلبات تصميم تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، فإن المواد عالية الأداء هي العنصر الأكثر أهمية.

تتمثل المهمة الرئيسية للمهندس في تقليل خصائص فقد الإشارة الكهربائية لزيادة سرعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور وحل مشاكل سلامة الإشارة. استنادًا إلى أكثر من عشر سنوات من خدمات التصنيع الخاصة بـ PCBCart ، كعامل رئيسي يؤثر على اختيار مادة الركيزة ، عندما يكون ثابت العزل (Dk) أقل من 4 وفقدان العزل الكهربائي (Df) أقل من 0.010 ، فإنه يعتبر صفح Dk / Df وسيط عندما يكون Dk أقل من 3.7 ويكون Df أقل من 0.005 ، فإنه يعتبر صفح Dk / Df منخفض. حاليًا ، تتوفر مجموعة متنوعة من مواد الركيزة في السوق.

حتى الآن ، هناك ثلاثة أنواع أساسية من مواد الركيزة الشائعة للوحة الدائرة الكهربائية عالية التردد: الراتنجات القائمة على الفلور ، وراتنجات PPO أو PPE وراتنجات الإيبوكسي المعدلة. الركائز العازلة من سلسلة الفلور ، مثل PTFE ، لها أدنى خصائص عازلة وتستخدم عادة للمنتجات ذات التردد 5 جيجاهرتز أو أعلى. راتنجات الايبوكسي المعدلة FR-4 أو الركيزة PPO مناسبة للمنتجات ذات نطاق تردد من 1 جيجاهرتز إلى 10 جيجاهرتز.

بمقارنة مواد الركيزة الثلاث عالية التردد ، فإن راتنجات الايبوكسي لديها أقل سعر ، على الرغم من أن راتنجات الفلور لديها أعلى سعر. من حيث ثابت العزل الكهربائي ، وفقدان العزل الكهربائي ، وامتصاص الماء ، وخصائص التردد ، فإن الراتنجات القائمة على الفلور تعمل بشكل أفضل ، بينما تعمل راتنجات الإيبوكسي بشكل أسوأ. عندما يكون التردد المطبق بواسطة المنتج أعلى من 10 جيجاهرتز ، فإن الراتينج المعتمد على الفلور فقط هو الذي سيعمل. تشمل عيوب PTFE التكلفة العالية والصلابة الضعيفة ومعامل التمدد الحراري العالي.

بالنسبة لـ PTFE ، يمكن استخدام المواد غير العضوية السائبة (مثل السيليكا) كمواد حشو أو قماش زجاجي لتعزيز صلابة مادة الركيزة وتقليل معامل التمدد الحراري. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لخمول جزيئات PTFE ، يصعب على جزيئات PTFE الارتباط برقائق النحاس ، لذلك يجب تحقيق معالجة سطحية خاصة متوافقة مع رقائق النحاس. تتمثل طريقة المعالجة في إجراء الحفر الكيميائي على سطح بولي تترافلورو إيثيلين لزيادة خشونة السطح أو إضافة فيلم لاصق لزيادة قدرة الالتصاق. مع تطبيق هذه الطريقة ، قد تتأثر خصائص العزل الكهربائي ، ويجب تطوير الدائرة عالية التردد بالكامل القائمة على الفلور.

راتنج عازل فريد يتكون من راتنجات الايبوكسي المعدلة أو معدات الوقاية الشخصية و TMA و MDI و BMI ، بالإضافة إلى القماش الزجاجي. على غرار FR-4 CCL ، تتمتع أيضًا بمقاومة ممتازة للحرارة وخصائص عازلة ، وقوة ميكانيكية ، وقابلية تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، وكلها تجعلها أكثر شيوعًا من الركائز القائمة على PTFE.

بالإضافة إلى متطلبات الأداء للمواد العازلة مثل الراتنجات ، فإن خشونة سطح النحاس كموصل هي أيضًا عامل مهم يؤثر على فقدان إرسال الإشارة ، والذي ينتج عن تأثير الجلد. بشكل أساسي ، يتمثل تأثير الجلد في أن الحث الكهرومغناطيسي المتولد عند إرسال الإشارات عالية التردد والرصاص الاستقرائي يصبح مركّزًا جدًا في مركز منطقة المقطع العرضي للرصاص ، ويركز تيار القيادة أو الإشارة على سطح الرصاص. تلعب خشونة سطح الموصل دورًا رئيسيًا في التأثير على فقدان إشارة الإرسال ، وتؤدي الخشونة المنخفضة إلى خسارة صغيرة جدًا.

عند نفس التردد ، ستؤدي خشونة السطح العالية للنحاس إلى فقد إشارة عالية. لذلك ، يجب التحكم في خشونة سطح النحاس في التصنيع الفعلي ، ويجب أن تكون منخفضة قدر الإمكان دون التأثير على الالتصاق. يجب إيلاء اهتمام كبير للإشارات في نطاق التردد 10 جيجاهرتز أو أعلى. يجب أن تكون خشونة رقائق النحاس أقل من 1 ميكرومتر ، ومن الأفضل استخدام رقائق نحاسية فائقة السطح مع خشونة تبلغ 0.04 ميكرومتر. يجب أن يتم الجمع بين خشونة السطح للرقائق النحاسية مع معالجة أكسدة مناسبة ونظام راتينج الترابط. في المستقبل القريب ، قد يكون هناك ورق نحاسي لا يحتوي على راتينج مغطى بالملف الشخصي ، والذي يتميز بقوة قشر أعلى لمنع تأثر فقدان العزل الكهربائي.

يتطلب مقاومة حرارية عالية وتبديد عالي

مع اتجاه التطور المتمثل في التصغير والوظائف العالية ، تميل المعدات الإلكترونية إلى توليد المزيد من الحرارة ، وبالتالي أصبحت متطلبات الإدارة الحرارية للمعدات الإلكترونية أكثر تطلبًا. يكمن أحد حلول هذه المشكلة في البحث والتطوير لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الموصلة حرارياً. الشرط الأساسي لثنائي الفينيل متعدد الكلور لأداء جيد من حيث مقاومة الحرارة والتبديد هو مقاومة الحرارة وقدرة التبديد للركيزة. يكمن التحسن الحالي في التوصيل الحراري لثنائي الفينيل متعدد الكلور في تحسين إضافة الراتينج والملء ، ولكنه يعمل فقط في فئة محدودة. تتمثل الطريقة النموذجية في استخدام IMS أو ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذي القلب المعدني ، والذي يعمل كعناصر تسخين. بالمقارنة مع المشعات والمراوح التقليدية ، فإن هذه الطريقة لها مزايا الحجم الصغير والتكلفة المنخفضة.

الألومنيوم مادة جذابة للغاية مع مزايا الموارد الوفيرة والتكلفة المنخفضة والتوصيل الحراري الجيد. وشدتها. بالإضافة إلى ذلك ، فهي صديقة للبيئة لدرجة أنها تستخدم في معظم الركائز المعدنية أو النوى المعدنية. نظرًا لمزايا الاقتصاد والتوصيل الكهربائي الموثوق به والتوصيل الحراري والقوة العالية وخالية من اللحام والرصاص ، فقد تم استخدام لوحات الدوائر القائمة على الألمنيوم في المنتجات الاستهلاكية والسيارات والإمدادات العسكرية ومنتجات الطيران. ليس هناك شك في أن مفتاح مقاومة الحرارة وأداء التبديد للركيزة المعدنية يكمن في الالتصاق بين اللوح المعدني وطائرة الدائرة.

كيف تحدد مادة الركيزة لثنائي الفينيل متعدد الكلور؟

في العصر الإلكتروني الحديث ، أدى تصغير الأجهزة الإلكترونية ونحافتها إلى ظهور مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور صلبة ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور مرنة / صلبة. إذن ما نوع مادة الركيزة المناسبة لهم؟

أدت زيادة مجالات استخدام مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلبة ومركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرنة / الجامدة إلى ظهور متطلبات جديدة من حيث الكمية والأداء. على سبيل المثال ، يمكن تصنيف أفلام البوليميد إلى فئات مختلفة ، بما في ذلك شفاف ، أبيض ، أسود وأصفر ، مع مقاومة عالية للحرارة ومعامل تمدد حراري منخفض للتطبيق في حالات مختلفة. وبالمثل ، سيتم قبول ركيزة فيلم البوليستر الفعالة من حيث التكلفة من قبل السوق نظرًا لمرونتها العالية واستقرار الأبعاد وجودة سطح الفيلم والاقتران الكهروضوئي والمقاومة البيئية ، لتلبية الاحتياجات المتغيرة للمستخدمين.

على غرار ثنائي الفينيل متعدد الكلور HDI الصلب ، يجب أن يفي ثنائي الفينيل متعدد الكلور المرن بمتطلبات نقل الإشارات عالية السرعة وعالية التردد ، ويجب الانتباه إلى ثابت العزل وفقدان العزل الكهربائي لمواد الركيزة المرنة. يمكن أن تتكون الدائرة المرنة من متعدد رباعي فلورو إيثيلين وركيزة بوليميد متقدمة. يمكن إضافة الغبار غير العضوي وألياف الكربون إلى راتينج البوليميد لإنتاج ركيزة مرنة موصلة حراريًا من ثلاث طبقات. قد تكون مادة الحشو غير العضوية عبارة عن نيتريد الألومنيوم أو أكسيد الألومنيوم أو نيتريد البورون سداسي الأضلاع. هذا النوع من مواد الركيزة لديه موصلية حرارية 1.51W / mK ، ويمكن أن يقاوم الجهد 2.5kV وانحناء 180 درجة.