Fel y gwyddom i gyd, priodweddau sylfaenol PCB (bwrdd cylched printiedig) yn dibynnu ar berfformiad ei ddeunydd swbstrad. Felly, er mwyn gwella perfformiad y bwrdd cylched, yn gyntaf rhaid optimeiddio perfformiad y deunydd swbstrad. Hyd yn hyn, mae deunyddiau newydd amrywiol yn cael eu datblygu a’u cymhwyso i fodloni gofynion technolegau newydd a thueddiadau’r farchnad.

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae byrddau cylched printiedig wedi cael eu trawsnewid. Mae’r farchnad wedi symud yn bennaf o gynhyrchion caledwedd traddodiadol fel cyfrifiaduron pen desg i gyfathrebu diwifr fel gweinyddwyr a therfynellau symudol. Mae dyfeisiau cyfathrebu symudol a gynrychiolir gan ffonau smart wedi hyrwyddo datblygiad PCBs dwysedd uchel, pwysau ysgafn ac aml-swyddogaethol. Os nad oes deunydd swbstrad, a bod cysylltiad agos rhwng ei ofynion proses a pherfformiad y PCB, ni fydd technoleg cylched printiedig byth yn cael ei gwireddu. Felly, mae’r dewis o ddeunydd swbstrad yn chwarae rhan hanfodol wrth ddarparu ansawdd a dibynadwyedd y PCB a’r cynnyrch terfynol.

Diwallu anghenion llinellau dwysedd uchel a mân

• Gofynion ar gyfer ffoil copr

Mae pob bwrdd PCB yn symud tuag at gylchedau dwysedd uwch a mwy manwl, yn enwedig PCB HDI (PCB Cydgysylltiad Dwysedd Uchel). Ddeng mlynedd yn ôl, diffiniwyd PCB HDI fel PCB, ac roedd lled ei linell (L) a bylchau llinell (S) yn 0.1mm neu lai. Fodd bynnag, gall gwerthoedd safonol cyfredol L ac S yn y diwydiant electroneg fod mor fach â 60 μm, ac mewn achosion datblygedig, gall eu gwerthoedd fod mor isel â 40 μm.

Sut i bennu eich deunydd swbstrad PCB

Mae’r dull traddodiadol o ffurfio diagram cylched yn y broses ddelweddu ac ysgythru. Gyda chymhwyso swbstradau ffoil copr tenau (gyda thrwch yn yr ystod o 9μm i 12μm), mae gwerth isaf L ac S yn cyrraedd 30μm.

Oherwydd cost uchel ffoil copr tenau CCL (Copr Clad Laminate) a llawer o ddiffygion yn y pentwr, mae llawer o weithgynhyrchwyr PCB yn tueddu i ddefnyddio’r dull ffoil copr ysgythru, ac mae trwch y ffoil copr wedi’i osod i 18μm. Mewn gwirionedd, ni argymhellir y dull hwn oherwydd ei fod yn cynnwys gormod o weithdrefnau, mae’n anodd rheoli’r trwch ac mae’n arwain at gostau uwch. O ganlyniad, mae ffoil copr tenau yn well. Yn ogystal, pan fo gwerthoedd L ac S y bwrdd yn llai na 20μm, nid yw’r ffoil copr safonol yn gweithio. Yn olaf, argymhellir defnyddio ffoil copr uwch-denau, oherwydd gellir addasu ei drwch copr yn yr ystod o 3μm i 5μm.

Yn ogystal â thrwch y ffoil copr, mae cylchedau manwl gywirdeb cyfredol hefyd yn gofyn am arwyneb ffoil copr gyda garwedd isel. Er mwyn gwella’r gallu bondio rhwng y ffoil copr a deunydd y swbstrad a sicrhau cryfder croen yr arweinydd, mae prosesu garw yn cael ei berfformio ar yr awyren ffoil copr, ac mae garwedd cyffredinol y ffoil copr yn fwy na 5μm.

Mae ymgorffori ffoil copr twmpath fel y deunydd sylfaen yn anelu at wella ei gryfder croen. Fodd bynnag, er mwyn rheoli manwl gywirdeb plwm i ffwrdd o or-ysgythru yn ystod ysgythriad cylched, mae’n tueddu i achosi llygryddion twmpath, a all achosi cylched fer rhwng llinellau neu leihad yn y gallu inswleiddio, sy’n effeithio’n arbennig ar gylchedau mân. Felly, mae angen ffoil copr â garwedd isel (llai na 3 μm neu hyd yn oed 1.5 μm).

Er bod garwedd y ffoil copr yn cael ei leihau, mae’n dal yn angenrheidiol cadw cryfder croen yr arweinydd, sy’n achosi triniaeth arwyneb arbennig ar wyneb y ffoil copr a’r deunydd swbstrad, sy’n helpu i sicrhau cryfder croen y arweinydd.

• Gofynion ar gyfer inswleiddio laminiadau dielectrig

Mae un o brif nodweddion technegol PCI HDI yn y broses adeiladu. Anaml y bydd y RCC a ddefnyddir yn gyffredin (copr wedi’i orchuddio â resin) neu frethyn gwydr epocsi prepreg a lamineiddiad ffoil copr yn arwain at gylchedau cain. Bellach mae’n dueddol o ddefnyddio SAP ac MSPA, sy’n golygu cymhwyso platio copr electroless wedi’i lamineiddio â ffilm dielectrig i gynhyrchu awyrennau dargludol copr. Oherwydd bod yr awyren gopr yn denau, gellir cynhyrchu cylchedau cain.

Un o bwyntiau allweddol SAP yw lamineiddio deunyddiau dielectrig. Er mwyn cwrdd â gofynion cylchedau manwl gywirdeb dwysedd uchel, rhaid cyflwyno rhai gofynion ar gyfer deunyddiau laminedig, gan gynnwys priodweddau dielectrig, inswleiddio, gwrthsefyll gwres a bondio, yn ogystal â gallu i addasu technegol sy’n gydnaws â HDI PCB.

Mewn pecynnu lled-ddargludyddion byd-eang, mae swbstradau pecynnu IC yn cael eu trosi o swbstradau cerameg i swbstradau organig. Mae traw swbstradau pecyn y CC yn dod yn llai ac yn llai, felly mae gwerth nodweddiadol cyfredol L ac S yn 15 μm, a bydd yn llai.

Dylai perfformiad swbstradau aml-haen bwysleisio priodweddau dielectrig isel, ehangu thermol cyfernod isel (CTE) a gwrthsefyll gwres uchel, sy’n cyfeirio at swbstradau cost isel sy’n cwrdd â’r targedau perfformiad. Y dyddiau hyn, mae technoleg pentyrru dielectrig inswleiddio MSPA wedi’i chyfuno â ffoil copr denau i’w defnyddio wrth gynhyrchu màs cylchedau manwl. Defnyddir SAP i gynhyrchu patrymau cylched gyda gwerthoedd L a S yn llai na 10 μm.

Mae dwysedd uchel a theneu PCBs wedi achosi i PCBs HDI drosglwyddo o lamineiddio gyda chreiddiau i greiddiau o unrhyw haen. Ar gyfer PCBs HDI sydd â’r un swyddogaeth, mae arwynebedd a thrwch PCBs sy’n rhyng-gysylltiedig ar unrhyw haen yn cael eu lleihau 25% o’i gymharu â’r rhai â laminiadau craidd. Mae angen defnyddio haen dielectrig deneuach gyda phriodweddau trydanol gwell yn y ddau PCB HDI hyn.

Yn gofyn am allforio o amledd uchel a chyflymder uchel

Mae technoleg cyfathrebu electronig yn amrywio o wifrau i wifr, o amledd isel a chyflymder isel i amledd uchel a chyflymder uchel. Mae perfformiad ffonau smart wedi esblygu o 4G i 5G, sy’n gofyn am gyflymder trosglwyddo cyflymach a mwy o gyfrolau trosglwyddo.

Mae dyfodiad oes gyfrifiadura cwmwl byd-eang wedi arwain at gynnydd lluosog mewn traffig data, ac mae tuedd amlwg ar gyfer offer cyfathrebu amledd uchel a chyflym. Er mwyn cwrdd â gofynion trosglwyddo amledd uchel a chyflym, yn ogystal â lleihau ymyrraeth a defnydd signal, mae cywirdeb signal a gweithgynhyrchu yn gydnaws â gofynion dylunio dyluniad PCB, deunyddiau perfformiad uchel yw’r elfen bwysicaf.

Prif swydd peiriannydd yw lleihau priodweddau colli signal trydanol er mwyn cynyddu cyflymder PCB a datrys problemau cywirdeb signal. Yn seiliedig ar fwy na deng mlynedd o wasanaethau gweithgynhyrchu PCBCart, fel ffactor allweddol sy’n effeithio ar y dewis o ddeunydd swbstrad, pan fo’r cysonyn dielectrig (Dk) yn is na 4 a’r golled dielectrig (Df) yn is na 0.010, fe’i hystyrir yn lamineiddio Dk / Df canolradd Pan fydd Dk yn is na 3.7 a Df yn is na 0.005, fe’i hystyrir yn lamineiddio Dk / Df isel. Ar hyn o bryd, mae amrywiaeth o ddeunyddiau swbstrad ar gael ar y farchnad.

Hyd yn hyn, yn bennaf mae tri math o ddeunyddiau swbstrad bwrdd cylched amledd uchel a ddefnyddir yn gyffredin: resinau wedi’u seilio ar fflworin, resinau PPO neu PPE a resinau epocsi wedi’u haddasu. Mae gan swbstradau dielectrig cyfres fflworin, fel PTFE, yr eiddo dielectrig isaf ac fe’u defnyddir fel arfer ar gyfer cynhyrchion ag amledd o 5 GHz neu uwch. Mae’r swbstrad epocsi wedi’i addasu FR-4 neu swbstrad PPO yn addas ar gyfer cynhyrchion ag ystod amledd o 1GHz i 10GHz.

O gymharu’r tri deunydd swbstrad amledd uchel, resin epocsi sydd â’r pris isaf, er mai resin fflworin sydd â’r pris uchaf. O ran cyson dielectrig, colled dielectrig, amsugno dŵr, a nodweddion amledd, mae resinau sy’n seiliedig ar fflworin yn perfformio orau, tra bod resinau epocsi yn perfformio’n waeth. Pan fydd yr amledd a gymhwysir gan y cynnyrch yn uwch na 10GHz, dim ond y resin sy’n seiliedig ar fflworin fydd yn gweithio. Mae anfanteision PTFE yn cynnwys cost uchel, anhyblygedd gwael, a chyfernod ehangu thermol uchel.

Ar gyfer PTFE, gellir defnyddio sylweddau anorganig swmp (fel silica) fel deunyddiau llenwi neu frethyn gwydr i wella anhyblygedd deunydd y swbstrad a lleihau cyfernod ehangu thermol. Yn ogystal, oherwydd inertness y moleciwlau PTFE, mae’n anodd i’r moleciwlau PTFE bondio â’r ffoil copr, felly mae’n rhaid gwireddu triniaeth arwyneb arbennig sy’n gydnaws â’r ffoil copr. Y dull triniaeth yw perfformio ysgythriad cemegol ar wyneb y polytetrafluoroethylen i gynyddu garwedd yr arwyneb neu ychwanegu ffilm gludiog i gynyddu’r gallu adlyniad. Gyda chymhwyso’r dull hwn, mae’n bosibl yr effeithir ar yr eiddo dielectrig, a rhaid datblygu’r cylched amledd uchel cyfan sy’n seiliedig ar fflworin ymhellach.

Resin ynysu unigryw sy’n cynnwys resin epocsi wedi’i addasu neu PPE a TMA, MDI a BMI, ynghyd â lliain gwydr. Yn debyg i FR-4 CCL, mae ganddo hefyd wrthwynebiad gwres ac eiddo dielectrig rhagorol, cryfder mecanyddol, a gweithgynhyrchedd PCB, y mae pob un ohonynt yn ei gwneud yn fwy poblogaidd na swbstradau wedi’u seilio ar PTFE.

Yn ychwanegol at ofynion perfformiad deunyddiau inswleiddio fel resinau, mae garwedd arwyneb copr fel dargludydd hefyd yn ffactor pwysig sy’n effeithio ar golli trosglwyddiad signal, sy’n ganlyniad i effaith y croen. Yn y bôn, effaith y croen yw bod yr ymsefydlu electromagnetig a gynhyrchir ar y trosglwyddiad signal amledd uchel a’r plwm anwythol yn dod mor grynodedig yng nghanol ardal drawsdoriadol y plwm, ac mae’r cerrynt gyrru neu’r signal yn canolbwyntio ar y wyneb y plwm. Mae garwedd arwyneb y dargludydd yn chwarae rhan allweddol wrth ddylanwadu ar golli’r signal trosglwyddo, ac mae garwedd isel yn arwain at golled fach iawn.

Ar yr un amledd, bydd garwedd arwyneb uchel copr yn achosi colli signal uchel. Felly, rhaid rheoli garwedd copr arwyneb wrth weithgynhyrchu go iawn, a dylai fod mor isel â phosibl heb effeithio ar adlyniad. Rhaid rhoi sylw mawr i signalau yn yr ystod amledd o 10 GHz neu uwch. Mae’n ofynnol bod garwedd ffoil copr yn llai nag 1μm, a’r peth gorau yw defnyddio ffoil copr uwch-wyneb gyda garwedd o 0.04μm. Rhaid cyfuno garwedd arwyneb y ffoil copr â system triniaeth ocsideiddio a resin bondio addas. Yn y dyfodol agos, efallai y bydd ffoil copr heb resin wedi’i orchuddio â phroffil, sydd â chryfder croen uwch i atal y golled dielectrig rhag cael ei heffeithio.

Yn gofyn am wrthwynebiad thermol uchel a afradu uchel

Gyda thuedd datblygu miniaturization ac ymarferoldeb uchel, mae offer electronig yn tueddu i gynhyrchu mwy o wres, felly mae gofynion rheoli thermol offer electronig yn dod yn fwyfwy heriol. Un o’r atebion i’r broblem hon yw ymchwilio a datblygu PCBs dargludol yn thermol. Y cyflwr sylfaenol i PCB berfformio’n dda o ran gwrthsefyll gwres ac afradu yw gallu gwrthsefyll gwres a afradu’r swbstrad. Mae’r gwelliant cyfredol yn dargludedd thermol PCB yn gorwedd wrth wella ychwanegiad resin a llenwi, ond dim ond mewn categori cyfyngedig y mae’n gweithio. Y dull nodweddiadol yw defnyddio IMS neu PCB craidd metel, sy’n gweithredu fel elfennau gwresogi. O’i gymharu â rheiddiaduron a chefnogwyr traddodiadol, mae gan y dull hwn fanteision maint bach a chost isel.

Mae alwminiwm yn ddeunydd deniadol iawn gyda manteision adnoddau toreithiog, cost isel a dargludedd thermol da. A dwyster. Yn ogystal, mae mor gyfeillgar i’r amgylchedd nes ei fod yn cael ei ddefnyddio gan y mwyafrif o swbstradau metel neu greiddiau metel. Oherwydd manteision economi, cysylltiad trydanol dibynadwy, dargludedd thermol a chryfder uchel, defnyddiwyd byrddau cylched di-sodr a di-blwm, wedi’u seilio ar alwminiwm mewn cynhyrchion defnyddwyr, automobiles, cyflenwadau milwrol a chynhyrchion awyrofod. Nid oes amheuaeth bod yr allwedd i wrthwynebiad gwres a pherfformiad afradu’r swbstrad metel yn yr adlyniad rhwng y plât metel a’r awyren gylched.

Sut i bennu deunydd swbstrad eich PCB?

Yn yr oes electronig fodern, mae miniaturization a theneu dyfeisiau electronig wedi arwain at ymddangosiad PCBs anhyblyg a PCBs hyblyg / anhyblyg. Felly pa fath o ddeunydd swbstrad sy’n addas ar eu cyfer?

Mae mwy o feysydd cais o PCBs anhyblyg a PCBs hyblyg / anhyblyg wedi dod â gofynion newydd o ran maint a pherfformiad. Er enghraifft, gellir dosbarthu ffilmiau polyimide i wahanol gategorïau, gan gynnwys tryloyw, gwyn, du a melyn, gyda gwrthiant gwres uchel a chyfernod ehangu thermol isel i’w cymhwyso mewn gwahanol sefyllfaoedd. Yn yr un modd, bydd y swbstrad ffilm polyester cost-effeithiol yn cael ei dderbyn gan y farchnad oherwydd ei hydwythedd uchel, sefydlogrwydd dimensiwn, ansawdd wyneb ffilm, cyplu ffotodrydanol a’i wrthwynebiad amgylcheddol, i ddiwallu anghenion newidiol defnyddwyr.

Yn debyg i PCB HDI anhyblyg, rhaid i PCB hyblyg fodloni gofynion trosglwyddo signal cyflym ac amledd uchel, a rhaid talu sylw i golled dielectrig cyson a dielectrig y deunydd swbstrad hyblyg. Gall y gylched hyblyg gynnwys polytetrafluoroethylen a swbstrad polyimide datblygedig. Gellir ychwanegu llwch anorganig a ffibr carbon at y resin polyimide i arwain at swbstrad dargludol thermol hyblyg tair haen. Gall y deunydd llenwi anorganig fod yn alwminiwm nitrid, alwminiwm ocsid neu nitrid boron hecsagonol. Mae gan y math hwn o ddeunydd swbstrad dargludedd thermol o 1.51W / mK, gall wrthsefyll foltedd o 2.5kV a chrymedd o 180 gradd.