जैसा कि हम सभी जानते हैं कि के मूल गुण पीसीबी (मुद्रित सर्किट बोर्ड) इसकी सब्सट्रेट सामग्री के प्रदर्शन पर निर्भर करता है। इसलिए, सर्किट बोर्ड के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, सब्सट्रेट सामग्री के प्रदर्शन को पहले अनुकूलित किया जाना चाहिए। अब तक, नई प्रौद्योगिकियों और बाजार के रुझानों की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए विभिन्न नई सामग्रियों को विकसित और लागू किया जा रहा है।

हाल के वर्षों में, मुद्रित सर्किट बोर्डों में परिवर्तन आया है। बाजार मुख्य रूप से पारंपरिक हार्डवेयर उत्पादों जैसे डेस्कटॉप कंप्यूटर से वायरलेस संचार जैसे सर्वर और मोबाइल टर्मिनल में स्थानांतरित हो गया है। स्मार्ट फोन द्वारा प्रस्तुत मोबाइल संचार उपकरणों ने उच्च घनत्व, हल्के वजन और बहु-कार्यात्मक पीसीबी के विकास को बढ़ावा दिया है। यदि कोई सब्सट्रेट सामग्री नहीं है, और इसकी प्रक्रिया की आवश्यकताएं पीसीबी के प्रदर्शन से निकटता से संबंधित हैं, तो मुद्रित सर्किट तकनीक कभी भी महसूस नहीं की जाएगी। इसलिए, पीसीबी और अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता और विश्वसनीयता प्रदान करने में सब्सट्रेट सामग्री का चुनाव महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

उच्च घनत्व और महीन रेखाओं की जरूरतों को पूरा करें

तांबे की पन्नी के लिए आवश्यकताएँ

सभी पीसीबी बोर्ड उच्च घनत्व और महीन सर्किट की ओर बढ़ रहे हैं, विशेष रूप से एचडीआई पीसीबी (उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट पीसीबी)। दस साल पहले, एचडीआई पीसीबी को पीसीबी के रूप में परिभाषित किया गया था, और इसकी लाइन चौड़ाई (एल) और लाइन स्पेसिंग (एस) 0.1 मिमी या उससे कम थी। हालांकि, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में एल और एस के वर्तमान मानक मान 60 माइक्रोन जितना छोटा हो सकता है, और उन्नत मामलों में, उनका मान 40 माइक्रोन जितना कम हो सकता है।

अपने पीसीबी सब्सट्रेट सामग्री का निर्धारण कैसे करें

सर्किट आरेख निर्माण की पारंपरिक विधि इमेजिंग और नक़्क़ाशी प्रक्रिया में है। पतली कॉपर फ़ॉइल सबस्ट्रेट्स (9μm से 12μm की मोटाई के साथ) के आवेदन के साथ, L और S का न्यूनतम मान 30μm तक पहुंच जाता है।

पतली कॉपर फ़ॉइल CCL (कॉपर क्लैड लैमिनेट) की उच्च लागत और स्टैक में कई दोषों के कारण, कई PCB निर्माता नक़्क़ाशी-कॉपर फ़ॉइल विधि का उपयोग करते हैं, और कॉपर फ़ॉइल की मोटाई 18μm पर सेट की जाती है। वास्तव में, इस पद्धति की अनुशंसा नहीं की जाती है क्योंकि इसमें बहुत अधिक प्रक्रियाएं होती हैं, मोटाई को नियंत्रित करना मुश्किल होता है और उच्च लागत की ओर जाता है। नतीजतन, पतली तांबे की पन्नी बेहतर है। इसके अलावा, जब बोर्ड का L और S मान 20μm से कम होता है, तो मानक तांबे की पन्नी काम नहीं करती है। अंत में, अल्ट्रा-पतली तांबे की पन्नी का उपयोग करने की सिफारिश की जाती है, क्योंकि इसकी तांबे की मोटाई को 3μm से 5μm की सीमा में समायोजित किया जा सकता है।

तांबे की पन्नी की मोटाई के अलावा, वर्तमान सटीक सर्किट को कम खुरदरापन के साथ तांबे की पन्नी की सतह की भी आवश्यकता होती है। तांबे की पन्नी और सब्सट्रेट सामग्री के बीच संबंध क्षमता में सुधार करने और कंडक्टर की छील की ताकत सुनिश्चित करने के लिए, तांबे की पन्नी के विमान पर किसी न किसी प्रसंस्करण किया जाता है, और तांबे की पन्नी की सामान्य खुरदरापन 5μm से अधिक है।

आधार सामग्री के रूप में कूबड़ तांबे की पन्नी को एम्बेड करने का उद्देश्य इसकी छील की ताकत में सुधार करना है। हालांकि, सर्किट नक़्क़ाशी के दौरान अधिक-नक़्क़ाशी से दूर सीसा की शुद्धता को नियंत्रित करने के लिए, यह कूबड़ प्रदूषकों का कारण बनता है, जो लाइनों के बीच शॉर्ट सर्किट या इन्सुलेशन क्षमता में कमी का कारण बन सकता है, जो विशेष रूप से ठीक सर्किट को प्रभावित करता है। इसलिए, कम खुरदरापन (3 माइक्रोन या 1.5 माइक्रोन से भी कम) के साथ तांबे की पन्नी की आवश्यकता होती है।

यद्यपि तांबे की पन्नी की खुरदरापन कम हो जाती है, फिर भी कंडक्टर की छील की ताकत को बनाए रखना आवश्यक है, जो तांबे की पन्नी और सब्सट्रेट सामग्री की सतह पर एक विशेष सतह उपचार का कारण बनता है, जो छील की ताकत सुनिश्चित करने में मदद करता है कंडक्टर।

• डाइलेक्ट्रिक लैमिनेट्स को इन्सुलेट करने के लिए आवश्यकताएं

एचडीआई पीसीबी की मुख्य तकनीकी विशेषताओं में से एक निर्माण प्रक्रिया में निहित है। आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले आरसीसी (राल कोटेड कॉपर) या प्रीप्रेग एपॉक्सी ग्लास क्लॉथ और कॉपर फॉयल लेमिनेशन शायद ही कभी फाइन सर्किट की ओर ले जाते हैं। यह अब SAP और MSPA का उपयोग करने के लिए इच्छुक है, जिसका अर्थ है तांबे के प्रवाहकीय विमानों का उत्पादन करने के लिए ढांकता हुआ फिल्म टुकड़े टुकड़े में इलेक्ट्रोलेस कॉपर चढ़ाना को इन्सुलेट करना। तांबे का तल पतला होने के कारण महीन परिपथों का निर्माण किया जा सकता है।

एसएपी के प्रमुख बिंदुओं में से एक ढांकता हुआ सामग्री को टुकड़े टुकड़े करना है। उच्च-घनत्व परिशुद्धता सर्किट की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, कुछ आवश्यकताओं को टुकड़े टुकड़े सामग्री के लिए आगे रखा जाना चाहिए, जिसमें ढांकता हुआ गुण, इन्सुलेशन, गर्मी प्रतिरोध और बंधन, साथ ही एचडीआई पीसीबी के साथ संगत तकनीकी अनुकूलन क्षमता शामिल है।

वैश्विक सेमीकंडक्टर पैकेजिंग में, IC पैकेजिंग सबस्ट्रेट्स को सिरेमिक सबस्ट्रेट्स से ऑर्गेनिक सबस्ट्रेट्स में बदल दिया जाता है। एफसी पैकेज सब्सट्रेट की पिच छोटी और छोटी होती जा रही है, इसलिए एल और एस का वर्तमान विशिष्ट मूल्य 15 माइक्रोन है, और यह छोटा होगा।

बहु-परत सबस्ट्रेट्स के प्रदर्शन को कम ढांकता हुआ गुण, कम गुणांक थर्मल विस्तार (सीटीई) और उच्च गर्मी प्रतिरोध पर जोर देना चाहिए, जो कम लागत वाले सब्सट्रेट्स को संदर्भित करता है जो प्रदर्शन लक्ष्यों को पूरा करते हैं। आजकल, MSPA इंसुलेशन डाइइलेक्ट्रिक स्टैकिंग तकनीक को पतली तांबे की पन्नी के साथ जोड़ा जाता है जिसका उपयोग सटीक सर्किट के बड़े पैमाने पर उत्पादन में किया जाता है। SAP का उपयोग 10 सुक्ष्ममापी से कम L और S मान दोनों के साथ सर्किट पैटर्न बनाने के लिए किया जाता है।

पीसीबी के उच्च घनत्व और पतलेपन ने एचडीआई पीसीबी को लेमिनेशन से कोर के साथ किसी भी परत के कोर में संक्रमण का कारण बना दिया है। समान कार्य वाले एचडीआई पीसीबी के लिए, किसी भी परत पर जुड़े पीसीबी का क्षेत्रफल और मोटाई कोर लैमिनेट्स वाले पीसीबी की तुलना में 25% कम हो जाती है। इन दो एचडीआई पीसीबी में बेहतर विद्युत गुणों के साथ एक पतली ढांकता हुआ परत लागू करना आवश्यक है।

उच्च आवृत्ति और उच्च गति से निर्यात की आवश्यकता है

इलेक्ट्रॉनिक संचार तकनीक वायर्ड से वायरलेस तक, कम आवृत्ति और कम गति से लेकर उच्च आवृत्ति और उच्च गति तक होती है। स्मार्टफ़ोन का प्रदर्शन 4G से 5G तक विकसित हुआ है, जिसके लिए तेज़ ट्रांसमिशन गति और अधिक ट्रांसमिशन वॉल्यूम की आवश्यकता होती है।

वैश्विक क्लाउड कंप्यूटिंग युग के आगमन से डेटा ट्रैफ़िक में कई वृद्धि हुई है, और उच्च आवृत्ति और उच्च गति संचार उपकरणों के लिए एक स्पष्ट प्रवृत्ति है। उच्च आवृत्ति और उच्च गति संचरण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, सिग्नल हस्तक्षेप और खपत को कम करने के अलावा, सिग्नल अखंडता और विनिर्माण पीसीबी डिजाइन की डिजाइन आवश्यकताओं के साथ संगत हैं, उच्च प्रदर्शन सामग्री सबसे महत्वपूर्ण तत्व हैं।

एक इंजीनियर का मुख्य काम पीसीबी की गति बढ़ाने और सिग्नल अखंडता समस्याओं को हल करने के लिए विद्युत सिग्नल हानि के गुणों को कम करना है। PCBCart की दस वर्षों से अधिक की निर्माण सेवाओं के आधार पर, सब्सट्रेट सामग्री की पसंद को प्रभावित करने वाले एक प्रमुख कारक के रूप में, जब ढांकता हुआ स्थिरांक (Dk) 4 से कम होता है और ढांकता हुआ नुकसान (Df) 0.010 से कम होता है, तो इसे एक माना जाता है। इंटरमीडिएट डीके/डीएफ लैमिनेट जब डीके 3.7 से कम हो और डीएफ 0.005 से कम हो, तो इसे कम डीके/डीएफ लैमिनेट माना जाता है। वर्तमान में, विभिन्न प्रकार की सब्सट्रेट सामग्री बाजार में उपलब्ध हैं।

अब तक, मुख्य रूप से तीन प्रकार के उच्च-आवृत्ति सर्किट बोर्ड सब्सट्रेट सामग्री का उपयोग किया जाता है: फ्लोरीन-आधारित रेजिन, पीपीओ या पीपीई रेजिन और संशोधित एपॉक्सी रेजिन। फ्लोरीन श्रृंखला ढांकता हुआ सब्सट्रेट, जैसे कि PTFE, में सबसे कम ढांकता हुआ गुण होते हैं और आमतौर पर 5 GHz या उससे अधिक की आवृत्ति वाले उत्पादों के लिए उपयोग किया जाता है। संशोधित एपॉक्सी राल एफआर -4 या पीपीओ सब्सट्रेट 1GHz से 10GHz की आवृत्ति रेंज वाले उत्पादों के लिए उपयुक्त है।

तीन उच्च आवृत्ति सब्सट्रेट सामग्री की तुलना में, एपॉक्सी राल की कीमत सबसे कम है, हालांकि फ्लोरीन राल की कीमत सबसे अधिक है। ढांकता हुआ स्थिरांक, ढांकता हुआ नुकसान, जल अवशोषण और आवृत्ति विशेषताओं के संदर्भ में, फ्लोरीन-आधारित रेजिन सबसे अच्छा प्रदर्शन करते हैं, जबकि एपॉक्सी रेजिन खराब प्रदर्शन करते हैं। जब उत्पाद द्वारा लागू आवृत्ति 10GHz से अधिक हो, तो केवल फ्लोरीन-आधारित राल काम करेगा। PTFE के नुकसान में उच्च लागत, खराब कठोरता और उच्च तापीय विस्तार गुणांक शामिल हैं।

PTFE के लिए, सब्सट्रेट सामग्री की कठोरता को बढ़ाने और थर्मल विस्तार के गुणांक को कम करने के लिए थोक अकार्बनिक पदार्थ (जैसे सिलिका) का उपयोग भराव सामग्री या कांच के कपड़े के रूप में किया जा सकता है। इसके अलावा, PTFE अणुओं की जड़ता के कारण, PTFE अणुओं के लिए तांबे की पन्नी के साथ बंधना मुश्किल है, इसलिए तांबे की पन्नी के साथ संगत एक विशेष सतह उपचार का एहसास होना चाहिए। उपचार विधि सतह खुरदरापन बढ़ाने के लिए या आसंजन क्षमता बढ़ाने के लिए एक चिपकने वाली फिल्म जोड़ने के लिए पॉलीटेट्राफ्लोराइथिलीन की सतह पर रासायनिक नक़्क़ाशी करना है। इस पद्धति के आवेदन के साथ, ढांकता हुआ गुण प्रभावित हो सकते हैं, और पूरे फ्लोरीन-आधारित उच्च आवृत्ति सर्किट को और विकसित किया जाना चाहिए।

संशोधित एपॉक्सी राल या पीपीई और टीएमए, एमडीआई और बीएमआई, प्लस कांच के कपड़े से बना अद्वितीय इन्सुलेट राल। एफआर -4 सीसीएल के समान, इसमें उत्कृष्ट गर्मी प्रतिरोध और ढांकता हुआ गुण, यांत्रिक शक्ति और पीसीबी विनिर्माण क्षमता भी है, जो सभी इसे पीटीएफई-आधारित सबस्ट्रेट्स से अधिक लोकप्रिय बनाती हैं।

रेजिन जैसे इन्सुलेट सामग्री की प्रदर्शन आवश्यकताओं के अलावा, कंडक्टर के रूप में तांबे की सतह खुरदरापन भी सिग्नल ट्रांसमिशन हानि को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है, जो त्वचा प्रभाव का परिणाम है। मूल रूप से, त्वचा का प्रभाव यह है कि उच्च-आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन और इंडक्टिव लीड पर उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय प्रेरण लीड के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के केंद्र में इतना केंद्रित हो जाता है, और ड्राइविंग करंट या सिग्नल पर केंद्रित होता है लीड की सतह। कंडक्टर की सतह खुरदरापन ट्रांसमिशन सिग्नल के नुकसान को प्रभावित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, और कम खुरदरापन बहुत कम नुकसान की ओर जाता है।

उसी आवृत्ति पर, तांबे की उच्च सतह खुरदरापन उच्च सिग्नल हानि का कारण बनेगी। इसलिए, वास्तविक निर्माण में सतह तांबे की खुरदरापन को नियंत्रित किया जाना चाहिए, और यह आसंजन को प्रभावित किए बिना जितना संभव हो उतना कम होना चाहिए। 10 GHz या उससे अधिक की आवृत्ति रेंज में संकेतों पर बहुत ध्यान देना चाहिए। तांबे की पन्नी का खुरदरापन 1μm से कम होना आवश्यक है, और 0.04μm की खुरदरापन के साथ अल्ट्रा-सतह तांबे की पन्नी का उपयोग करना सबसे अच्छा है। तांबे की पन्नी की सतह खुरदरापन को एक उपयुक्त ऑक्सीकरण उपचार और संबंध राल प्रणाली के साथ जोड़ा जाना चाहिए। निकट भविष्य में, कोई प्रोफ़ाइल-लेपित राल वाली तांबे की पन्नी हो सकती है, जिसमें ढांकता हुआ नुकसान को प्रभावित होने से रोकने के लिए उच्च छील ताकत होती है।

उच्च तापीय प्रतिरोध और उच्च अपव्यय की आवश्यकता होती है

लघुकरण और उच्च कार्यक्षमता के विकास की प्रवृत्ति के साथ, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण अधिक गर्मी उत्पन्न करते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की थर्मल प्रबंधन आवश्यकताओं की मांग अधिक होती जा रही है। इस समस्या का एक समाधान तापीय प्रवाहकीय पीसीबी के अनुसंधान और विकास में निहित है। पीसीबी के लिए गर्मी प्रतिरोध और अपव्यय के मामले में अच्छा प्रदर्शन करने के लिए सब्सट्रेट की गर्मी प्रतिरोध और अपव्यय क्षमता है। पीसीबी की तापीय चालकता में वर्तमान सुधार राल और फिलिंग के सुधार में निहित है, लेकिन यह केवल एक सीमित श्रेणी में काम करता है। विशिष्ट विधि आईएमएस या धातु कोर पीसीबी का उपयोग करना है, जो हीटिंग तत्वों के रूप में कार्य करता है। पारंपरिक रेडिएटर्स और प्रशंसकों की तुलना में, इस पद्धति में छोटे आकार और कम लागत के फायदे हैं।

प्रचुर मात्रा में संसाधनों, कम लागत और अच्छी तापीय चालकता के फायदे के साथ एल्यूमीनियम एक बहुत ही आकर्षक सामग्री है। और तीव्रता। इसके अलावा, यह इतना पर्यावरण के अनुकूल है कि इसका उपयोग अधिकांश धातु सबस्ट्रेट्स या धातु कोर द्वारा किया जाता है। उपभोक्ता उत्पादों, ऑटोमोबाइल, सैन्य आपूर्ति और एयरोस्पेस उत्पादों में किफायती, विश्वसनीय विद्युत कनेक्शन, तापीय चालकता और उच्च शक्ति, सोल्डर-मुक्त और सीसा-मुक्त, एल्यूमीनियम-आधारित सर्किट बोर्डों के लाभों के कारण उपयोग किया गया है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि धातु सब्सट्रेट के गर्मी प्रतिरोध और अपव्यय प्रदर्शन की कुंजी धातु प्लेट और सर्किट विमान के बीच आसंजन में निहित है।

अपने पीसीबी की सब्सट्रेट सामग्री का निर्धारण कैसे करें?

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक युग में, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लघुकरण और पतलेपन के कारण कठोर पीसीबी और लचीले/कठोर पीसीबी का उदय हुआ है। तो उनके लिए किस प्रकार की सब्सट्रेट सामग्री उपयुक्त है?

कठोर पीसीबी और लचीले/कठोर पीसीबी के बढ़े हुए अनुप्रयोग क्षेत्रों ने मात्रा और प्रदर्शन के मामले में नई आवश्यकताएं लाई हैं। उदाहरण के लिए, पॉलीमाइड फिल्मों को विभिन्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है, जिसमें पारदर्शी, सफेद, काले और पीले रंग शामिल हैं, उच्च गर्मी प्रतिरोध और विभिन्न स्थितियों में आवेदन के लिए थर्मल विस्तार के कम गुणांक के साथ। इसी तरह, उपयोगकर्ताओं की बदलती जरूरतों को पूरा करने के लिए लागत प्रभावी पॉलिएस्टर फिल्म सब्सट्रेट को इसकी उच्च लोच, आयामी स्थिरता, फिल्म की सतह की गुणवत्ता, फोटोइलेक्ट्रिक युग्मन और पर्यावरण प्रतिरोध के कारण बाजार द्वारा स्वीकार किया जाएगा।

कठोर एचडीआई पीसीबी के समान, लचीले पीसीबी को उच्च गति और उच्च आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, और लचीली सब्सट्रेट सामग्री के ढांकता हुआ निरंतर और ढांकता हुआ नुकसान पर ध्यान देना चाहिए। लचीला सर्किट पॉलीटेट्राफ्लोराइथिलीन और उन्नत पॉलीमाइड सब्सट्रेट से बना हो सकता है। अकार्बनिक धूल और कार्बन फाइबर को पॉलीमाइड राल में जोड़ा जा सकता है जिसके परिणामस्वरूप तीन-परत लचीला थर्मल प्रवाहकीय सब्सट्रेट होता है। अकार्बनिक भराव सामग्री एल्यूमीनियम नाइट्राइड, एल्यूमीनियम ऑक्साइड या हेक्सागोनल बोरॉन नाइट्राइड हो सकती है। इस प्रकार की सब्सट्रेट सामग्री में 1.51W / mK की तापीय चालकता होती है, जो 2.5kV के वोल्टेज और 180 डिग्री की वक्रता का विरोध कर सकती है।