Denok dakigunez, oinarrizko propietateak PCB (zirkuitu inprimatua) bere substratu-materialaren errendimenduaren araberakoa da. Hori dela eta, zirkuitu plakaren errendimendua hobetzeko, lehenik substratuaren materialaren errendimendua optimizatu behar da. Orain arte, hainbat material berri garatzen eta aplikatzen ari dira teknologia berrien eta merkatuko joeren eskakizunei erantzuteko.

Azken urteotan, zirkuitu inprimatuak eraldaketa bat jasan dute. Merkatua, batez ere, hardware produktu tradizionaletatik, mahaigaineko ordenagailuak adibidez, hari gabeko komunikazioetara igaro da, hala nola zerbitzariak eta terminal mugikorrak. Telefono adimendunek irudikatzen dituzten komunikazio mugikorrek dentsitate handiko, arin eta funtzio anitzeko PCBen garapena sustatu dute. Substratu-materialik ez badago eta bere prozesu-eskakizunak PCBaren errendimenduarekin oso lotuta badaude, zirkuitu inprimatuen teknologia ez da inoiz gauzatuko. Hori dela eta, substratu-materiala aukeratzeak ezinbestekoa du PCBaren eta azken produktuaren kalitatea eta fidagarritasuna eskaintzeko.

Dentsitate handiko eta marra finen beharrak asetzea

•Kobrezko paperaren baldintzak

PCB plaka guztiak dentsitate handiagoko eta zirkuitu finagoetara doaz, batez ere HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Duela hamar urte, HDI PCB PCB gisa definitu zen, eta bere lerro-zabalera (L) eta lerro-tartea (S) 0.1 mm edo gutxiago ziren. Hala ere, elektronika industrian gaur egungo L eta S balio estandarrak 60 μm bezain txikiak izan daitezke, eta kasu aurreratuetan, haien balioak 40 μm-koak izan daitezke.

Nola zehaztu zure PCB substratuaren materiala

Zirkuitu diagrama eratzeko metodo tradizionala irudigintza eta grabaketa prozesuan dago. Kobrezko paperezko substratu meheen aplikazioarekin (9μm eta 12μm arteko lodiera dutenak), L eta S-ren baliorik baxuena 30μm-ra iristen da.

CCL (Copper Clad Laminate) kobrezko paper mehearen kostu handia eta pilako akats asko direla eta, PCB fabrikatzaile askok grabatu-kobrezko paperaren metodoa erabili ohi dute eta kobrezko paperaren lodiera 18μm-koa da. Izan ere, metodo hau ez da gomendagarria prozedura gehiegi dituelako, lodiera kontrolatzen zaila delako eta kostu handiagoak ekartzen dituelako. Ondorioz, kobrezko paper mehea hobea da. Gainera, taularen L eta S balioak 20μm baino txikiagoak direnean, kobrezko paper estandarrak ez du funtzionatzen. Azkenik, kobrezko paper mehea erabiltzea gomendatzen da, bere kobrearen lodiera 3μm eta 5μm bitarteko tartean doi daitekeelako.

Kobre-paperaren lodieraz gain, egungo doitasun-zirkuituek zimurtasun txikiko kobre-paperaren gainazala ere behar dute. Kobre-paperaren eta substratu-materialaren arteko lotura-gaitasuna hobetzeko eta eroalearen zuritu-indarra ziurtatzeko, prozesaketa zakarra egiten da kobre-paperaren planoan, eta kobre-paperaren zimurtasun orokorra 5μm baino handiagoa da.

Oinarrizko material gisa kobrezko papera txertatzeak zuritzeko indarra hobetzea du helburu. Dena den, zirkuituaren grabaketa garaian berunaren zehaztasuna gehiegizko grabatzetik kanpo kontrolatzeko, konkorren kutsatzaileak eragin ohi ditu, eta horrek lerroen arteko zirkuitu laburra eragin dezake edo isolamendu-ahalmenaren murrizketa eragin dezake, eta horrek bereziki zirkuitu finetan eragiten du. Hori dela eta, zimurtasun baxuko kobrezko papera behar da (3 μm baino gutxiago edo 1.5 μm baino gutxiagokoa).

Kobre-paperaren zimurtasuna murrizten den arren, beharrezkoa da eroalearen zuritu-indarra mantentzea, eta horrek gainazaleko tratamendu berezia eragiten du kobre-paperaren eta substratu-materialaren gainazalean, eta horrek azalaren indarra bermatzen laguntzen du. eroale.

• Laminatu dielektrikoak isolatzeko baldintzak

HDI PCBren ezaugarri tekniko nagusietako bat eraikuntza prozesuan dago. Normalean erabilitako RCC (erretxina estalitako kobrea) edo prepreg epoxi beirazko oihalak eta kobrezko paperezko laminatuak oso gutxitan zirkuitu finak sortzen ditu. Gaur egun SAP eta MSPA erabiltzeko joera dago, hau da, film dielektriko isolatzaile laminatuzko kobrezko plakatze elektrogabea aplikatzea kobrezko plano eroaleak ekoizteko. Kobrezko planoa mehea denez, zirkuitu finak sor daitezke.

SAPen gakoetako bat material dielektrikoen laminatua da. Dentsitate handiko doitasun-zirkuituen eskakizunak betetzeko, material laminatuetarako baldintza batzuk aurkeztu behar dira, propietate dielektrikoak, isolamendua, beroarekiko erresistentzia eta lotura, baita HDI PCBrekin bateragarria den moldagarritasun teknikoa ere.

Erdieroaleen ontzi globaletan, IC ontziratzeko substratuak zeramikazko substratuetatik substratu organikoetara bihurtzen dira. FC paketeen substratuen altuera gero eta txikiagoa da, beraz, L eta S-ren egungo balio tipikoa 15 μm da, eta txikiagoa izango da.

Geruza anitzeko substratuen errendimenduak propietate dielektriko baxuak, koefiziente baxuko hedapen termikoa (CTE) eta beroarekiko erresistentzia handia azpimarratu behar ditu, errendimendu helburuak betetzen dituzten kostu baxuko substratuei erreferentzia egiten diena. Gaur egun, MSPA isolamendu dielektriko pilaketa teknologia kobrezko paper mehearekin konbinatzen da doitasun-zirkuituen ekoizpen masiboan erabiltzeko. SAP 10 μm baino L eta S balioak dituzten zirkuitu ereduak fabrikatzeko erabiltzen da.

PCBen dentsitate eta mehetasun handiak HDI PCBak nukleoekin laminaziotik edozein geruzatako nukleoetara igarotzea eragin du. Funtzio bera duten HDI PCBetarako, edozein geruzatan elkarrekin konektatutako PCBen azalera eta lodiera % 25 murrizten dira core laminatuak dituztenekin alderatuta. Beharrezkoa da bi HDI PCB hauetan propietate elektriko hobeak dituen geruza dielektriko meheagoa aplikatzea.

Maiztasun handiko eta abiadura handiko esportazioa eskatzen du

Komunikazio elektronikoko teknologia kabletik haririk gabekoetara, maiztasun baxutik eta abiadura baxutik maiztasun handira eta abiadura handikoa da. Telefono adimendunen errendimendua 4Gtik 5Gra eboluzionatu da, transmisio-abiadura azkarragoak eta transmisio-bolumen handiagoak eskatuz.

Hodeiko informatika globalaren aroaren etorrerak datu-trafikoa ugaritu egin du, eta maiztasun handiko eta abiadura handiko komunikazio ekipoen joera argia da. Maiztasun handiko eta abiadura handiko transmisioaren eskakizunak betetzeko, seinalearen interferentzia eta kontsumoa murrizteaz gain, seinalearen osotasuna eta fabrikazioa PCB diseinuaren diseinu eskakizunekin bateragarriak dira, errendimendu handiko materialak elementu garrantzitsuenak dira.

Ingeniari baten lan nagusia seinale elektrikoaren galeraren propietateak murriztea da, PCB abiadura handitzeko eta seinalearen osotasun arazoak konpontzeko. PCBCart-en hamar urte baino gehiagoko fabrikazio-zerbitzuetan oinarrituta, substratu-materialaren aukeraketan eragiten duen funtsezko faktore gisa, konstante dielektrikoa (Dk) 4 baino txikiagoa denean eta galera dielektrikoa (Df) 0.010 baino txikiagoa denean, hau da. tarteko Dk/Df laminatua Dk 3.7 baino txikiagoa denean eta Df 0.005 baino txikiagoa denean, Dk/Df laminatu baxua da. Gaur egun, hainbat substratu-material eskuragarri daude merkatuan.

Orain arte, gehien erabiltzen diren maiztasun handiko zirkuitu plaken substratu-materialen hiru mota daude nagusiki: fluoroan oinarritutako erretxinak, PPO edo PPE erretxinak eta eraldatutako epoxi erretxinak. Fluor serieko substratu dielektrikoek, hala nola PTFEak, propietate dielektriko baxuenak dituzte eta normalean 5 GHz edo handiagoa duten maiztasuna duten produktuetarako erabiltzen dira. FR-4 edo PPO erretxina epoxi aldatutako substratua 1GHz eta 10GHz arteko maiztasun-tartea duten produktuetarako egokia da.

Maiztasun handiko hiru substratu-materialak alderatuz, epoxi-erretxinak du prezio baxuena, fluor-erretxinak prezio altuena duen arren. Konstante dielektrikoari, galera dielektrikoari, ur-xurgapenari eta maiztasun-ezaugarriei dagokienez, fluoroan oinarritutako erretxinek ondoen funtzionatzen dute, eta epoxi-erretxinek okerrera egiten dute. Produktuak aplikatutako maiztasuna 10GHz baino handiagoa denean, fluoroan oinarritutako erretxinak bakarrik funtzionatuko du. PTFEren desabantailak kostu handia, zurruntasun eskasa eta hedapen termiko koefiziente handia dira.

PTFErako, ontziratu gabeko substantzia ez-organikoak (adibidez, silizea) betegarri edo beirazko oihal gisa erabil daitezke substratuaren materialaren zurruntasuna hobetzeko eta hedapen termikoaren koefizientea murrizteko. Horrez gain, PTFE molekulen inertetasuna dela eta, zaila da PTFE molekulak kobrezko paperarekin lotzea, beraz, kobrezko paperarekin bateragarria den gainazal tratamendu berezi bat egin behar da. Tratamendu-metodoa politetrafluoroetilenoaren gainazalean grabaketa kimikoa egitea da gainazaleko zimurtasuna areagotzeko edo itsasgarri-film bat gehitzea atxikimendu-gaitasuna areagotzeko. Metodo hau aplikatzean, propietate dielektrikoei eragin diezaiekete, eta fluoroan oinarritutako maiztasun handiko zirkuitu osoa gehiago garatu behar da.

Erretxina epoxi eraldatuz edo PPE eta TMA, MDI eta BMIz osatutako erretxina isolatzaile berezia, gehi beirazko oihalez. FR-4 CCL-ren antzera, bero-erresistentzia eta propietate dielektriko bikainak ditu, erresistentzia mekanikoa eta PCB fabrikagarritasuna, eta hori guztia PTFEan oinarritutako substratuek baino ezagunagoa da.

Erretxinak bezalako material isolatzaileen errendimendu-eskakizunez gain, kobrearen gainazaleko zimurtasuna eroale gisa seinalearen transmisio-galera eragiten duen faktore garrantzitsua da, hau da, azalaren efektuaren ondorioa. Funtsean, larruazaleko efektua da maiztasun handiko seinalearen transmisioan sortutako indukzio elektromagnetikoa eta berun induktiboa berunaren zeharkako eremuaren erdian kontzentratzen dela eta gidatzeko korrontea edo seinalea bideratzen dela. berunaren azalera. Eroalearen gainazaleko zimurtasunak funtsezko eginkizuna du transmisio-seinalearen galeran eragiteko, eta zimurtasun baxuak galera oso txikia dakar.

Maiztasun berean, kobrearen gainazaleko zimurtasun handiak seinale galera handia eragingo du. Hori dela eta, gainazaleko kobrearen zimurtasuna kontrolatu behar da benetako fabrikazioan, eta ahalik eta txikiena izan behar da atxikimenduari eragin gabe. Arreta handia jarri behar da 10 GHz-eko edo handiagoa den maiztasun tarteko seinaleei. Kobrezko paperaren zimurtasuna 1 μm baino txikiagoa izan behar da, eta hobe da 0.04 μm-ko zimurtasuna duen ultra-azaleko kobrezko papera erabiltzea. Kobre-paperaren gainazaleko zimurtasuna oxidazio-tratamendu eta lotura-erretxina sistema egoki batekin konbinatu behar da. Etorkizun hurbilean, profilez estalitako erretxinarik gabeko kobrezko papera egon daiteke, zuritzeko indar handiagoa duena, galera dielektrikoa eragin ez dezan.

Erresistentzia termiko handia eta xahutze handia eskatzen du

Miniaturizazioaren eta funtzionaltasun handiko garapenaren joerarekin, ekipo elektronikoek bero gehiago sortu ohi dute, beraz, ekipamendu elektronikoen kudeaketa termikoaren eskakizunak gero eta zorrotzagoak dira. Arazo honen irtenbideetako bat PCB termiko eroaleen ikerketan eta garapenean dago. PCB-k bero-erresistentziari eta xahupenari dagokionez ondo funtzionatzeko oinarrizko baldintza substratuaren bero-erresistentzia eta xahutze-gaitasuna da. PCBren eroankortasun termikoaren egungo hobekuntza erretxinaren eta betegarrien gehikuntzaren hobekuntzan datza, baina kategoria mugatu batean bakarrik funtzionatzen du. Metodo tipikoa IMS edo metalezko nukleoko PCB erabiltzea da, berogailu gisa jarduten dutenak. Erradiadore eta haizagailu tradizionalekin alderatuta, metodo honek tamaina txikiaren eta kostu baxuaren abantailak ditu.

Aluminioa oso material erakargarria da baliabide ugari, kostu baxua eta eroankortasun termiko ona dituen abantailekin. Eta intentsitatea. Horrez gain, hain da ingurumena errespetatzen duena, metalezko substratu edo metalezko nukleo gehienek erabiltzen baitute. Ekonomiaren, konexio elektriko fidagarriaren, eroankortasun termikoaren eta indar handiko, soldadurarik eta berunik gabeko abantailengatik, aluminioan oinarritutako zirkuitu plakak erabili dira kontsumo produktuetan, automobiletan, hornidura militarretan eta produktu aeroespazialetan. Zalantzarik gabe, metalezko substratuaren bero-erresistentzia eta xahupen-errendimenduaren gakoa metalezko plakaren eta zirkuituaren planoaren arteko atxikimenduan dago.

Nola zehaztu zure PCBaren substratu-materiala?

Aro elektroniko modernoan, gailu elektronikoen miniaturizazioak eta argaltasunak PCB zurrunak eta PCB malgu/zurrunak agertzea ekarri du. Beraz, zer substratu-material mota da egokia haientzat?

PCB zurrunen eta PCB malgu/zurrunen aplikazio-eremu handituek eskakizun berriak ekarri dituzte kantitate eta errendimendu aldetik. Esaterako, poliimidazko filmak hainbat kategoriatan sailka daitezke, besteak beste, gardenak, zuriak, beltzak eta horiak, beroarekiko erresistentzia handikoak eta dilatazio termiko koefiziente baxukoak egoera ezberdinetan aplikatzeko. Era berean, kostu-eraginkorra den poliester filmaren substratua merkatuak onartuko du bere elastikotasun handia, dimentsio-egonkortasuna, filmaren gainazaleko kalitatea, akoplamendu fotoelektrikoa eta ingurumen-erresistentzia, erabiltzaileen behar aldakorrak asetzeko.

HDI PCB zurrunaren antzera, PCB malguak abiadura handiko eta maiztasun handiko seinaleen transmisioaren baldintzak bete behar ditu, eta arreta jarri behar da substratu malguaren materialaren konstante dielektrikoari eta galera dielektrikoari. Zirkuitu malgua politetrafluoroetilenoz eta poliimidazko substratu aurreratuaz osatuta egon daiteke. Hautsa ez-organikoa eta karbono-zuntza poliimida erretxinari gehi daitezke hiru geruzako substratu termiko eroale malgu bat lortzeko. Betegarri ez-organikoko materiala aluminio nitruroa, aluminio oxidoa edo boro nitruro hexagonala izan daiteke. Substratu-material mota honek 1.51 W/mK-ko eroankortasun termikoa du, 2.5 kV-ko tentsioari eta 180 graduko kurbadurari eutsi diezaioke.