Comu tutti sapemu, i pruprietà di basi PCB (circuitu stampatu) dipende da u rendiment di u so materiale di sustrato. Dunque, per migliurà a prestazione di u circuitu, a prestazione di u materiale di sustrato deve esse prima ottimisata. Finu a ora, diversi materiali novi sò sviluppati è appiicati per risponde à i bisogni di e novi tecnulugia è e tendenze di u mercatu.

Nta l’ultimi anni, i circuiti stampati sò stati trasfurmati. U mercatu hà cambiatu principarmenti da i prudutti di hardware tradiziunali, cum’è l’urdinatori di desktop, à e cumunicazioni wireless cum’è i servitori è i terminali mobili. I dispositi di cumunicazione mobile rapprisentati da i telefoni intelligenti anu prumuvutu u sviluppu di PCB d’alta densità, ligere è multifunzionale. Se ùn ci hè micca materiale di sustrato, è i so bisogni di u prucessu sò strettamente ligati à u rendiment di u PCB, a tecnulugia di u circuitu stampatu ùn serà mai realizatu. Per quessa, l’scelta di u materiale di sustrato ghjoca un rolu vitale in furnisce a qualità è affidabilità di u PCB è u pruduttu finali.

Soddisfà i bisogni di alta densità è linee fini

•Requisiti per u fogliu di ramu

Tutte e schede PCB si movenu versu circuiti di densità più alta è più fini, in particulare HDI PCB (PCB di interconnessione di alta densità). Dieci anni fà, HDI PCB hè statu definitu cum’è PCB, è a so larghezza di linea (L) è l’interlinea (S) eranu 0.1 mm o menu. Tuttavia, i valori standard attuali di L è S in l’industria di l’elettronica ponu esse chjuchi quant’è 60 μm, è in casi avanzati, i so valori ponu esse 40 μm.

Cumu determinà u vostru materiale di sustrato PCB

U metudu tradiziunale di furmazione di schema di circuitu hè in u prucessu di imaging è incisione. Cù l’appiecazione di sustrati sottili di foglia di rame (cun ​​​​un spessore in a gamma di 9μm à 12μm), u valore più bassu di L è S righjunghji 30μm.

A causa di l’altu costu di a lamina di rame CCL (Laminate Clad Copper) è di parechji difetti in a pila, parechji pruduttori di PCB tendenu à utilizà u metudu di foglia di rame incisione, è u spessore di u fogliu di rame hè stabilitu à 18μm. In fatti, stu mètudu ùn hè micca cunsigliatu perchè cuntene troppu prucedure, u gruixu hè difficiule di cuntrullà è porta à costu più altu. In u risultatu, u fogliu di cobre fino hè megliu. Inoltre, quandu i valori L è S di u bordu sò menu di 20μm, u fogliu di rame standard ùn funziona micca. Infine, hè cunsigliatu di utilizà un fogliu di rame ultra-thin, perchè u so grossu di cobre pò esse aghjustatu in a gamma di 3μm à 5μm.

In più di u gruixu di u fogliu di rame, i circuiti di precisione attuale necessitanu ancu una superficia di foglia di rame cù una rugosità bassa. Per migliurà a capacità di ligame trà a foglia di rame è u materiale di sustrato è assicurà a forza di buccia di u cunduttore, u processu ruvida hè realizatu nantu à u pianu di a foglia di rame, è a rugosità generale di a foglia di rame hè più grande di 5μm.

L’incrustazione di foglia di rame di gobba cum’è u materiale di basa hà u scopu di migliurà a so forza di buccia. Tuttavia, per cuntrullà a precisione di u piombu luntanu da l’incisione eccessiva durante l’incisione di u circuitu, tende à causà contaminanti di hump, chì ponu causà un cortu circuitu trà e linee o una diminuzione di a capacità d’insulazione, chì afecta in particulare i circuiti fini. Dunque, hè necessariu un fogliu di rame cù una rugosità bassa (menu di 3 μm o ancu 1.5 μm).

Ancu s’è a rugosità di u fogliu di rame hè ridutta, hè sempre necessariu di mantene a forza di scorcia di u cunduttore, chì provoca un trattamentu di superficia speciale nantu à a superficia di u fogliu di cobre è u materiale di sustrato, chì aiuta à assicurà a forza di scorcia di u filu di rame. cunduttore.

• Requisiti per i laminati dielettrici isolanti

Una di e caratteristiche tecniche principali di HDI PCB si trova in u prucessu di custruzzione. U RCC (resin coated copper) comunmente utilizatu o tela di vetru epossidica prepreg è laminazione di foglia di rame raramente portanu à circuiti fini. Avà hè inclinatu à utilizà SAP è MSPA, chì significa l’applicazione di film dielettricu isolanti laminati in rame elettroless per pruduce piani conduttivi di rame. Perchè u pianu di cobre hè magre, i circuiti fini ponu esse pruduciuti.

Unu di i punti chjave di SAP hè di laminate materiali dielettrici. Per risponde à i requisiti di i circuiti di precisione d’alta densità, certi requisiti devenu esse presentati per i materiali laminati, cumprese proprietà dielettriche, insulazioni, resistenza à u calore è bonding, è ancu una adattabilità tecnica cumpatibile cù HDI PCB.

In l’imballaggio di semiconductor globale, i sustrati di imballaggio IC sò cunvertiti da sustrati ceramichi à sustrati organici. U pitch di i sustrati di u pacchettu FC hè diventatu più chjucu è più chjucu, cusì u valore tipicu attuale di L è S hè 15 μm, è serà più chjucu.

U funziunamentu di sustrati multi-layer deve enfatizà e proprietà dielettriche bassu, espansione termica di coefficientu bassu (CTE) è alta resistenza à u calore, chì si riferisce à sustrati low-cost chì risponde à l’ugettivi di rendiment. Oghje, a tecnulugia di stacking dielettrica d’insulazione MSPA hè cumminata cù una lamina di rame sottile per esse aduprata in a pruduzzioni di massa di circuiti di precisione. SAP hè utilizatu per fabricà mudelli di circuiti cù valori L è S di menu di 10 μm.

L’alta densità è a magrezza di i PCB anu causatu chì i PCB HDI passanu da a laminazione cù nuclei à nuclei di ogni capa. Per i PCB HDI cù a listessa funzione, l’area è u grossu di i PCB interconnessi nantu à ogni strata sò ridotti da 25% in paragunà à quelli cù laminati core. Hè necessariu applicà una capa dielettrica più fina cù proprietà elettriche megliu in questi dui PCB HDI.

Richiede l’esportazione da alta frequenza è alta velocità

A tecnulugia di cumunicazione elettronica varieghja da cablata à wireless, da bassa frequenza è bassa velocità à alta frequenza è alta velocità. A prestazione di i telefoni smartphones hà evolutu da 4G à 5G, chì necessitanu velocità di trasmissione più veloci è volumi di trasmissione più grande.

L’avventu di l’era globale di l’informatica in nuvola hà purtatu à un aumentu multiplu di u trafficu di dati, è ci hè una tendenza chjara per l’equipaggiu di cumunicazione d’alta frequenza è d’alta velocità. Per risponde à i requisiti di trasmissione à alta frequenza è alta velocità, in più di riduce l’interferenza di u signale è u cunsumu, l’integrità di u signale è a fabricazione sò cumpatibili cù i requisiti di cuncepimentu di u disignu di PCB, i materiali d’alta prestazione sò l’elementu più impurtante.

U travagliu principale di un ingegnere hè di riduce e proprietà di a perdita di signale elettricu per aumentà a velocità di PCB è risolve i prublemi di integrità di u signale. Basatu nantu à più di deci anni di servizii di fabricazione di PCBCart, cum’è un fattore chjave chì afecta a scelta di materiale di sustrato, quandu a constante dielettrica (Dk) hè più bassa di 4 è a perdita dielettrica (Df) hè più bassa di 0.010, hè cunsideratu cum’è un Intermediate Dk/Df laminate Quandu Dk hè più bassu di 3.7 è Df hè più bassu di 0.005, hè cunsideratu un laminatu Dk/Df bassu. Attualmente, una varietà di materiali di sustrato sò dispunibili nantu à u mercatu.

Finu a ora, ci sò principarmenti trè tippi di materiali di sustrato di circuitu di circuitu di alta frequenza cumunimenti usati: resine fluorurate, resine PPO o PPE è resine epossidiche modificate. I sustrati dielettrici di serie di fluoru, cum’è PTFE, anu e proprietà dielettriche più bassu è sò generalmente usati per i prudutti cù una frequenza di 5 GHz o più altu. U sustrato di resina epossidica FR-4 o PPO modificata hè adattatu per i prudutti cù una gamma di frequenze da 1GHz à 10GHz.

Paragunendu i trè materiali di sustrato d’alta frequenza, a resina epossidica hà u prezzu più bassu, ancu s’è a resina di fluoru hà u prezzu più altu. In quantu à a constante dielettrica, a perdita dielettrica, l’assorbimentu di l’acqua è e caratteristiche di frequenza, e resine basate in fluoru facenu megliu, mentre chì e resine epossidiche facenu peggiu. Quandu a frequenza applicata da u pruduttu hè più altu di 10GHz, solu a resina basata in fluoru funziona. I disadvantages di PTFE includenu u costu altu, a rigidità povira è u coefficient d’espansione termale altu.

Per PTFE, sustanzi inorganici in massa (cum’è a silice) ponu esse aduprati cum’è materiali di riempimentu o tela di vetru per rinfurzà a rigidità di u materiale di sustrato è riduce u coefficient di espansione termica. Inoltre, per via di l’inerzia di e molécule di PTFE, hè difficiule per e molécule di PTFE di ligà cù u fogliu di ramu, cusì deve esse realizatu un trattamentu di superficia speciale cumpatibile cù u fogliu di ramu. U metudu di trattamentu hè di realizà incisione chimica nantu à a superficia di u politetrafluoroetilene per aumentà a rugosità di a superficia o per aghjunghje una film adhesiva per aumentà a capacità di aderenza. Cù l’appiecazione di stu metudu, e proprietà dielettriche ponu esse affettate, è tuttu u circuitu d’alta frequenza basatu in fluoru deve esse sviluppatu.

Resina isolante unica composta da resina epossidica modificata o PPE è TMA, MDI è BMI, più tela di vetru. Simile à FR-4 CCL, hà ancu una eccellente resistenza à u calore è proprietà dielettriche, forza meccanica è fabricabilità di PCB, chì facenu più populari di i sustrati basati in PTFE.

In più di i requisiti di prestazione di materiali insulanti cum’è resine, a rugosità di a superficia di u ramu cum’è un cunduttore hè ancu un fattore impurtante chì afecta a perdita di trasmissione di u segnu, chì hè u risultatu di l’effettu di a pelle. In fondu, l’effettu di a pelle hè chì l’induzione elettromagnetica generata nantu à a trasmissione di segnali à alta frequenza è u piombo induttivu diventa cusì cuncentratu in u centru di l’area di sezione trasversale di u piombo, è u currente di guida o u signale hè focu annantu à u superficia di u piombo. A rugosità di a superficia di u cunduttore ghjoca un rolu chjave in influenzà a perdita di u segnu di trasmissione, è a rugosità bassa porta à una perdita assai chjuca.

À a stessa frequenza, l’alta rugosità di a superficia di u ramu pruvucarà una alta perdita di signale. Dunque, a rugosità di u ramu di a superficia deve esse cuntrullata in a fabricazione attuale, è deve esse u più bassu pussibule senza affettà l’aderenza. Una grande attenzione deve esse pagata à i signali in a gamma di freccia di 10 GHz o più altu. A rugosità di u fogliu di ramu hè necessariu di esse menu di 1μm, è hè megliu aduprà fogli di cobre ultra-superficie cù una rugosità di 0.04μm. A rugosità di a superficia di a foglia di cobre deve esse cumminata cù un trattamentu d’ossidazione adattatu è un sistema di resina di ligame. In un futuru vicinu, pò esse una foglia di ramu senza resina rivestita di prufilu, chì hà una forza di buccia più altu per impedisce a perdita dielettrica da esse affettata.

Esige alta resistenza termica è alta dissipazione

Cù a tendenza di u sviluppu di a miniaturizazione è l’alta funziunalità, l’equipaggiu elettronicu tende à generà più calore, cusì i bisogni di gestione termale di l’equipaggiu elettronicu diventanu sempre più esigenti. Una di e suluzioni à stu prublema si trova in a ricerca è u sviluppu di PCB cunduttivi termichi. A cundizione basica per PCB per fà bè in quantu à a resistenza di u calore è a dissipazione hè a resistenza di u calore è a capacità di dissipazione di u sustrato. A migliione attuale in a conduttività termale di PCB si trova in a migliione di a resina è l’aghjunzione di riempimentu, ma funziona solu in una categuria limitata. U metudu tipicu hè di utilizà IMS o PCB di u core di metallo, chì agiscenu cum’è elementi calefactori. In cunfrontu cù i radiatori è i fanali tradiziunali, stu metudu hà i vantaghji di a dimensione chjuca è u prezzu bassu.

L’aluminiu hè un materiale assai attraente cù i vantaghji di risorse abbundanti, low cost è bona conductività termale. È intensità. Inoltre, hè cusì ecologicu chì hè utilizatu da a maiò parte di i sustrati metallichi o core di metalli. A causa di i vantaghji di l’ecunumia, a cunnessione elettrica affidabile, a conduttività termale è a forza alta, senza saldatura è senza piombo, circuiti basati in alluminiu sò stati utilizati in prudutti di cunsumatori, automobili, forniture militari è prudutti aerospaziali. Ùn ci hè dubbitu chì a chjave per a resistenza di u calore è u rendiment di dissipazione di u sustrato di metallu si trova in l’aderenza trà a piastra metallica è u pianu di u circuitu.

Cumu determinà u materiale di sustrato di u vostru PCB?

In l’età elettronica muderna, a miniaturizazione è a magrezza di i dispositi elettronici hà purtatu à l’emergenza di PCB rigidi è PCB flessibili / rigidi. Allora chì tipu di materiale sustrato hè adattatu per elli?

E aree d’applicazione aumentate di PCB rigidi è PCB flessibili / rigidi anu purtatu novi esigenze in quantu à quantità è prestazione. Per esempiu, i filmi di poliimide ponu esse classificati in diverse categurie, cumprese trasparenti, bianchi, neri è gialli, cù alta resistenza à u calore è bassu coefficient di espansione termale per l’applicazione in diverse situazioni. In listessu modu, u sustrato di film di poliester rentabile serà accettatu da u mercatu per via di a so alta elasticità, stabilità dimensionale, qualità di a superficia di film, accoppiamentu fotoelettricu è resistenza ambientale, per risponde à i bisogni cambianti di l’utilizatori.

Simile à PCB HDI rigidu, PCB flexible deve risponde à i requisiti di trasmissione di signali d’alta veloce è di freccia alta, è l’attenzione deve esse pagata à a constante dielettrica è a perdita dielettrica di u materiale sustrato flexible. U circuitu flexible pò esse cumpostu di polytetrafluoroethylene è sustrato avanzatu di polyimide. A polvera inorganica è a fibra di carbone pò esse aghjuntu à a resina di poliimide per risultatu in un sustrato termoconduttivu flessibile di trè strati. U materiale di riempimentu inorganicu pò esse nitruru d’aluminiu, ossidu d’aluminiu o nitruru di boru esagonale. Stu tipu di materiale sustrato hà una conductività termale di 1.51W / mK, pò resiste à una tensione di 2.5kV è una curvatura di 180 gradi.