Hamımızın bildiyimiz kimi, əsas xüsusiyyətləri PCB (çap dövrə lövhəsi) onun substrat materialının performansından asılıdır. Buna görə də, dövrə lövhəsinin işini yaxşılaşdırmaq üçün əvvəlcə substrat materialının performansını optimallaşdırmaq lazımdır. İndiyə qədər yeni texnologiyaların və bazar tendensiyalarının tələblərinə cavab verən müxtəlif yeni materiallar hazırlanır və tətbiq edilir.

Son illərdə çap dövrə lövhələri transformasiyaya uğradı. Bazar əsasən masaüstü kompüterlər kimi ənənəvi aparat məhsullarından serverlər və mobil terminallar kimi simsiz rabitəyə keçdi. Ağıllı telefonlarla təmsil olunan mobil rabitə cihazları yüksək sıxlıqlı, yüngül və çoxfunksiyalı PCB-lərin inkişafına təkan verdi. Substrat materialı yoxdursa və onun proses tələbləri PCB-nin performansı ilə sıx bağlıdırsa, çap dövrə texnologiyası heç vaxt həyata keçirilməyəcəkdir. Buna görə də, substrat materialının seçimi PCB və son məhsulun keyfiyyətini və etibarlılığını təmin etmək üçün mühüm rol oynayır.

Yüksək sıxlıq və incə xətlərin ehtiyaclarını qarşılayın

•Mis folqa üçün tələblər

Bütün PCB lövhələri daha yüksək sıxlığa və daha incə sxemlərə, xüsusən də HDI PCB (High Density Interconnect PCB) istiqamətində hərəkət edir. On il əvvəl HDI PCB PCB kimi müəyyən edilmişdi və onun xətt eni (L) və sətir aralığı (S) 0.1 mm və ya daha az idi. Bununla birlikdə, elektronika sənayesində mövcud L və S standart dəyərləri 60 μm qədər kiçik ola bilər və qabaqcıl hallarda onların dəyərləri 40 μm qədər aşağı ola bilər.

PCB substratının materialını necə təyin etmək olar

Devre diaqramının formalaşmasının ənənəvi üsulu görüntüləmə və aşındırma prosesindədir. Nazik mis folqa substratlarının tətbiqi ilə (qalınlığı 9μm-dən 12μm-ə qədər) L və S-nin ən aşağı dəyəri 30μm-ə çatır.

Nazik mis folqa CCL (Mis Üzlü Laminat) yüksək qiymətə və yığındakı bir çox qüsurlara görə, bir çox PCB istehsalçıları aşındırma-mis folqa üsulundan istifadə etməyə meyllidirlər və mis folqa qalınlığı 18μm olaraq təyin olunur. Əslində, bu üsul tövsiyə edilmir, çünki çox sayda prosedur ehtiva edir, qalınlığı idarə etmək çətindir və daha yüksək xərclərə səbəb olur. Nəticədə, nazik mis folqa daha yaxşıdır. Bundan əlavə, lövhənin L və S dəyərləri 20μm-dən az olduqda, standart mis folqa işləmir. Nəhayət, ultra nazik mis folqa istifadə etmək tövsiyə olunur, çünki onun mis qalınlığı 3μm ilə 5μm arasında tənzimlənə bilər.

Mis folqa qalınlığına əlavə olaraq, cari dəqiqlik sxemləri də aşağı pürüzlü bir mis folqa səthini tələb edir. Mis folqa ilə substrat materialı arasında bağlanma qabiliyyətini yaxşılaşdırmaq və keçiricinin soyulma gücünü təmin etmək üçün mis folqa müstəvisində kobud emal aparılır və mis folqanın ümumi pürüzlülüyü 5μm-dən çoxdur.

Döşəkli mis folqanın əsas material kimi yerləşdirilməsi onun soyulma gücünü artırmaq məqsədi daşıyır. Bununla belə, dövrə aşındırma zamanı qurğuşun dəqiqliyinə nəzarət etmək üçün, o, xətlər arasında qısaqapanmaya və ya izolyasiya qabiliyyətinin azalmasına səbəb ola biləcək, donqar çirkləndiricilərinə səbəb olur ki, bu da xüsusilə incə dövrələrə təsir göstərir. Buna görə, aşağı pürüzlü (3 μm və ya hətta 1.5 μm-dən az) mis folqa tələb olunur.

Mis folqa pürüzlülüyünün azaldılmasına baxmayaraq, dirijorun soyulma gücünü saxlamaq lazımdır, bu da mis folqa və substrat materialının səthində xüsusi səthi müalicəyə səbəb olur ki, bu da folqanın soyulma gücünü təmin etməyə kömək edir. dirijor.

• Dielektrik laminatların izolyasiyasına dair tələblər

HDI PCB-nin əsas texniki xüsusiyyətlərindən biri tikinti prosesindədir. Tez-tez istifadə olunan RCC (qatranla örtülmüş mis) və ya prepreg epoksi şüşə parça və mis folqa laminasiyası nadir hallarda incə sxemlərə səbəb olur. İndi SAP və MSPA-dan istifadə etməyə meyllidir, bu da mis keçirici təyyarələr istehsal etmək üçün izolyasiya edən dielektrik film laminatlı elektriksiz mis örtükün tətbiqi deməkdir. Mis müstəvisi nazik olduğundan, incə sxemlər istehsal edilə bilər.

SAP-ın əsas məqamlarından biri dielektrik materialların laminatlanmasıdır. Yüksək sıxlıqlı dəqiq sxemlərin tələblərinə cavab vermək üçün laminat materiallara, o cümlədən dielektrik xassələrə, izolyasiyaya, istilik müqavimətinə və birləşdirməyə, həmçinin HDI PCB ilə uyğun texniki uyğunlaşmaya bəzi tələblər irəli sürülməlidir.

Qlobal yarımkeçirici qablaşdırmada IC qablaşdırma substratları keramika substratlardan üzvi substratlara çevrilir. FC paket substratlarının meydançası getdikcə daha kiçik olur, buna görə də L və S-nin cari tipik dəyəri 15 μm-dir və daha kiçik olacaq.

Çox qatlı substratların performansı aşağı dielektrik xüsusiyyətləri, aşağı əmsallı istilik genişlənməsini (CTE) və yüksək istilik müqavimətini vurğulamalıdır ki, bu da performans hədəflərinə cavab verən aşağı qiymətli substratlara aiddir. Hal-hazırda, MSPA izolyasiya dielektrik yığma texnologiyası, dəqiq sxemlərin kütləvi istehsalında istifadə ediləcək nazik mis folqa ilə birləşdirilir. SAP həm L, həm də S dəyərləri 10 μm-dən az olan dövrə nümunələri istehsal etmək üçün istifadə olunur.

PCB-lərin yüksək sıxlığı və nazikliyi HDI PCB-lərin özəklərlə laminasiyadan istənilən təbəqənin nüvələrinə keçməsinə səbəb olmuşdur. Eyni funksiyaya malik HDI PCB-lər üçün hər hansı bir təbəqədə bir-birinə bağlanmış PCB-lərin sahəsi və qalınlığı əsas laminatlara malik olanlarla müqayisədə 25% azalır. Bu iki HDI PCB-də daha yaxşı elektrik xassələri olan daha nazik dielektrik təbəqə tətbiq etmək lazımdır.

Yüksək tezlik və yüksək sürətdən ixrac tələb edir

Elektron rabitə texnologiyası simlidən simsizə, aşağı tezlikli və aşağı sürətdən yüksək tezlikli və yüksək sürətə qədər dəyişir. Smartfonların performansı 4G-dən 5G-ə yüksəlib, daha sürətli ötürmə sürəti və daha böyük ötürmə həcmi tələb olunur.

Qlobal bulud hesablama dövrünün gəlməsi məlumat trafikinin dəfələrlə artmasına səbəb oldu və yüksək tezlikli və yüksək sürətli rabitə avadanlığı üçün aydın bir tendensiya var. Yüksək tezlikli və yüksək sürətli ötürmə tələblərinə cavab vermək üçün, siqnal müdaxiləsini və istehlakını azaltmaqla yanaşı, siqnal bütövlüyü və istehsalı PCB dizaynının dizayn tələblərinə uyğundur, yüksək performanslı materiallar ən vacib elementdir.

Bir mühəndisin əsas işi PCB sürətini artırmaq və siqnal bütövlüyü problemlərini həll etmək üçün elektrik siqnal itkisinin xüsusiyyətlərini azaltmaqdır. PCBCart-ın on ildən artıq istehsal xidmətlərinə əsaslanaraq, substrat materialının seçiminə təsir edən əsas amil kimi, dielektrik sabiti (Dk) 4-dən və dielektrik itkisi (Df) 0.010-dan aşağı olduqda, aralıq Dk/Df laminat Dk 3.7-dən aşağı və Df 0.005-dən aşağı olduqda, aşağı Dk/Df laminat hesab edilir. Hal-hazırda bazarda müxtəlif substrat materialları mövcuddur.

İndiyə qədər, əsasən, üç növ yüksək tezlikli dövrə lövhəsinin substrat materialları mövcuddur: flüor əsaslı qatranlar, PPO və ya PPE qatranları və dəyişdirilmiş epoksi qatranları. Flüor seriyalı dielektrik substratlar, məsələn, PTFE, ən aşağı dielektrik xüsusiyyətlərə malikdir və adətən 5 GHz və ya daha yüksək tezlikli məhsullar üçün istifadə olunur. Dəyişdirilmiş epoksi qatranı FR-4 və ya PPO substratı 1GHz ilə 10GHz tezlik diapazonu olan məhsullar üçün uyğundur.

Üç yüksək tezlikli substrat materialını müqayisə etdikdə, epoksi qatranı ən aşağı qiymətə malikdir, baxmayaraq ki, flüor qatranı ən yüksək qiymətə malikdir. Dielektrik sabitliyi, dielektrik itkisi, suyun udulması və tezlik xüsusiyyətləri baxımından flüor əsaslı qatranlar ən yaxşı performans göstərir, epoksi qatranlar isə daha pisdir. Məhsulun tətbiq etdiyi tezlik 10GHz-dən yüksək olduqda, yalnız flüor əsaslı qatran işləyəcək. PTFE-nin çatışmazlıqlarına yüksək qiymət, zəif sərtlik və yüksək istilik genişlənmə əmsalı daxildir.

PTFE üçün toplu qeyri-üzvi maddələr (silisium kimi) substrat materialının sərtliyini artırmaq və istilik genişlənmə əmsalını azaltmaq üçün doldurucu material və ya şüşə parça kimi istifadə edilə bilər. Bundan əlavə, PTFE molekullarının təsirsizliyinə görə, PTFE molekullarının mis folqa ilə bağlanması çətindir, buna görə də mis folqa ilə uyğun gələn xüsusi bir səth müalicəsi həyata keçirilməlidir. Müalicə üsulu, səth pürüzlülüyünü artırmaq üçün politetrafloroetilenin səthinə kimyəvi aşındırma aparmaq və ya yapışma qabiliyyətini artırmaq üçün bir yapışan film əlavə etməkdir. Bu metodun tətbiqi ilə dielektrik xüsusiyyətləri təsirlənə bilər və bütün flüor əsaslı yüksək tezlikli dövrə daha da inkişaf etdirilməlidir.

Dəyişdirilmiş epoksi qatran və ya PPE və TMA, MDI və BMI, üstəgəl şüşə parçadan ibarət unikal izolyasiya qatranı. FR-4 CCL kimi, o, həm də əla istilik müqavimətinə və dielektrik xüsusiyyətlərə, mexaniki gücə və PCB istehsal qabiliyyətinə malikdir, bunların hamısı onu PTFE əsaslı substratlardan daha populyar edir.

Qatranlar kimi izolyasiya materiallarının performans tələblərinə əlavə olaraq, bir keçirici kimi misin səthi pürüzlülüyü də dəri təsirinin nəticəsi olan siqnal ötürülməsi itkisinə təsir edən mühüm amildir. Əsasən, dəri effekti ondan ibarətdir ki, yüksək tezlikli siqnal ötürülməsində yaranan elektromaqnit induksiyası və induktiv qurğuşun aparıcının kəsişmə sahəsinin mərkəzində o qədər cəmləşir və hərəkət cərəyanı və ya siqnal cərəyanına yönəldilir. qurğuşun səthi. Konduktorun səthinin pürüzlülüyü ötürücü siqnalın itməsinə təsir etməkdə əsas rol oynayır və aşağı pürüzlülük çox kiçik itkilərə səbəb olur.

Eyni tezlikdə misin yüksək səth pürüzlülüyü yüksək siqnal itkisinə səbəb olacaqdır. Buna görə də, səth misinin pürüzlülüyü faktiki istehsalda nəzarət edilməlidir və yapışmaya təsir etmədən mümkün qədər aşağı olmalıdır. 10 GHz və ya daha yüksək tezlik diapazonunda olan siqnallara böyük diqqət yetirilməlidir. Mis folqa pürüzlülüyünün 1μm-dən az olması tələb olunur və 0.04μm kobudluğu olan ultrasəthli mis folqa istifadə etmək yaxşıdır. Mis folqa səthinin pürüzlülüyü uyğun oksidləşmə müalicəsi və yapışdırıcı qatran sistemi ilə birləşdirilməlidir. Yaxın gələcəkdə dielektrik itkisinin təsirinə məruz qalmamaq üçün daha yüksək soyma gücünə malik olan, profillə örtülmüş qatran olmayan mis folqa ola bilər.

Yüksək istilik müqaviməti və yüksək yayılma tələb edir

Miniatürləşdirmə və yüksək funksionallığın inkişaf tendensiyası ilə elektron avadanlıq daha çox istilik yaratmağa meyllidir, buna görə də elektron avadanlıqların istilik idarəetmə tələbləri getdikcə daha çox tələb olunur. Bu problemin həlli yollarından biri istilik keçirici PCB-lərin tədqiqi və inkişafıdır. PCB-nin istilik müqaviməti və yayılması baxımından yaxşı işləməsi üçün əsas şərt substratın istilik müqaviməti və yayılma qabiliyyətidir. PCB-nin istilik keçiriciliyindəki cari təkmilləşdirmə qatran və doldurucu əlavənin yaxşılaşdırılmasında yatır, lakin o, yalnız məhdud kateqoriyada işləyir. Tipik üsul, istilik elementləri kimi çıxış edən IMS və ya metal nüvəli PCB-dən istifadə etməkdir. Ənənəvi radiatorlar və fanatlar ilə müqayisədə bu üsul kiçik ölçülü və aşağı qiymət üstünlüklərinə malikdir.

Alüminium zəngin resurslar, aşağı qiymət və yaxşı istilik keçiriciliyi üstünlükləri ilə çox cəlbedici bir materialdır. Və intensivlik. Bundan əlavə, o qədər ekoloji cəhətdən təmizdir ki, əksər metal substratlar və ya metal nüvələr tərəfindən istifadə olunur. İqtisadiyyatın üstünlükləri, etibarlı elektrik əlaqəsi, istilik keçiriciliyi və yüksək möhkəmliyə malik, lehimsiz və qurğuşunsuz, alüminium əsaslı platalar istehlak məhsullarında, avtomobillərdə, hərbi təchizatlarda və aerokosmik məhsullarda istifadə edilmişdir. Heç bir şübhə yoxdur ki, metal substratın istilik müqaviməti və dağılma performansının açarı metal lövhə ilə dövrə müstəvisi arasındakı yapışmadadır.

PCB-nin substrat materialını necə təyin etmək olar?

Müasir elektron əsrdə elektron cihazların miniatürləşdirilməsi və incəliyi sərt PCB-lərin və çevik/sərt PCB-lərin yaranmasına səbəb olmuşdur. Beləliklə, onlar üçün hansı növ substrat materialı uyğun gəlir?

Sərt PCB-lərin və çevik/sərt PCB-lərin artan tətbiq sahələri kəmiyyət və performans baxımından yeni tələblər gətirdi. Məsələn, poliimid filmləri şəffaf, ağ, qara və sarı da daxil olmaqla müxtəlif kateqoriyalara təsnif etmək olar, müxtəlif vəziyyətlərdə tətbiqi üçün yüksək istilik müqaviməti və aşağı istilik genişlənmə əmsalı ilə. Eynilə, istehlakçıların dəyişən ehtiyaclarını ödəmək üçün yüksək elastikliyi, ölçülü sabitliyi, film səthinin keyfiyyəti, fotoelektrik birləşmə və ətraf mühitə davamlılığı səbəbindən sərfəli polyester film substratı bazar tərəfindən qəbul ediləcəkdir.

Sərt HDI PCB kimi, çevik PCB yüksək sürətli və yüksək tezlikli siqnal ötürülməsi tələblərinə cavab verməlidir və çevik substrat materialının dielektrik sabitliyinə və dielektrik itkisinə diqqət yetirilməlidir. Çevik dövrə politetrafloroetilen və təkmil poliimid substratdan ibarət ola bilər. Qeyri-üzvi toz və karbon lifi poliimid qatranına əlavə olunaraq üç qatlı çevik istilik keçirici substrat əldə edilə bilər. Qeyri-üzvi doldurucu material alüminium nitridi, alüminium oksidi və ya altıbucaqlı bor nitridi ola bilər. Bu tip substrat materialı 1.51W/mK istilik keçiriciliyinə malikdir, 2.5kV gərginliyə və 180 dərəcə əyriliyə müqavimət göstərə bilər.