Mint mindannyian tudjuk, az alapvető tulajdonságait PCB (nyomtatott áramköri lap) a hordozóanyag teljesítményétől függ. Ezért az áramköri lap teljesítményének javítása érdekében először a hordozóanyag teljesítményét kell optimalizálni. Eddig különféle új anyagokat fejlesztenek és alkalmaznak, hogy megfeleljenek az új technológiák követelményeinek és a piaci trendeknek.

Az elmúlt években a nyomtatott áramköri lapok átalakuláson mentek keresztül. A piac elsősorban a hagyományos hardvertermékekről, például az asztali számítógépekről a vezeték nélküli kommunikációra, például a szerverekre és a mobil terminálokra mozdult el. Az okostelefonok által képviselt mobilkommunikációs eszközök elősegítették a nagy sűrűségű, könnyű és többfunkciós PCB-k fejlesztését. Ha nincs hordozóanyag, és annak folyamatigénye szorosan összefügg a PCB teljesítményével, a nyomtatott áramköri technológia soha nem valósul meg. Ezért a hordozóanyag megválasztása létfontosságú szerepet játszik a PCB és a végtermék minőségének és megbízhatóságának biztosításában.

Megfelel a nagy sűrűség és a finom vonalak igényeinek

•A rézfóliára vonatkozó követelmények

Minden NYÁK-kártya a nagyobb sűrűségű és finomabb áramkörök felé halad, különösen a HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Tíz évvel ezelőtt a HDI PCB-t PCB-ként határozták meg, és vonalszélessége (L) és sortávolsága (S) 0.1 mm vagy kisebb volt. Az L és S jelenlegi standard értékei az elektronikai iparban azonban akár 60 μm is lehetnek, fejlett esetekben pedig akár 40 μm is.

Hogyan határozzuk meg a PCB szubsztrátum anyagát

Az áramköri diagram kialakításának hagyományos módszere a képalkotás és a maratási folyamat. Vékony rézfólia szubsztrátumok felhordásával (9 μm és 12 μm közötti vastagságban) az L és S legalacsonyabb értéke eléri a 30 μm-t.

A vékony rézfólia CCL (Copper Clad Laminate) magas költsége és a köteg sok hibája miatt sok PCB-gyártó hajlamos a rézfólia maratási módszerét használni, és a rézfólia vastagsága 18 μm. Valójában ez a módszer nem ajánlott, mert túl sok eljárást tartalmaz, a vastagságot nehéz ellenőrizni, és magasabb költségekhez vezet. Ennek eredményeként a vékony rézfólia jobb. Ezenkívül, ha a tábla L és S értéke kisebb, mint 20 μm, a szabványos rézfólia nem működik. Végül az ultravékony rézfólia használata javasolt, mert a réz vastagsága 3μm-5μm tartományban állítható.

A jelenlegi precíziós áramkörök a rézfólia vastagságán túlmenően kis érdességű rézfólia felületet is igényelnek. A rézfólia és a szubsztrátum anyaga közötti kötési képesség javítása és a vezető leválási szilárdságának biztosítása érdekében a rézfólia síkján durva megmunkálást végeznek, és a rézfólia általános érdessége nagyobb, mint 5 μm.

A púpos rézfólia alapanyagként történő beágyazásának célja a lehúzási szilárdság javítása. Azonban annak érdekében, hogy az elvezetés pontosságát elkerüljük a túlmarástól az áramkör maratása során, hajlamos szennyeződéseket okozni, ami rövidzárlatot okozhat a vezetékek között vagy csökkentheti a szigetelési kapacitást, ami különösen a finom áramköröket érinti. Ezért kis érdességű (3 μm-nél vagy akár 1.5 μm-nél kisebb) rézfóliára van szükség.

A rézfólia érdessége ugyan csökken, de továbbra is meg kell tartani a vezető leválási szilárdságát, ami speciális felületkezelést okoz a rézfólia felületén és a hordozóanyagon, ami elősegíti a vezető leválási szilárdságának biztosítását. karmester.

• A dielektromos laminátumok szigetelésére vonatkozó követelmények

A HDI PCB egyik fő műszaki jellemzője az építési folyamatban rejlik. Az általánosan használt RCC (gyanta bevonatú réz) vagy prepreg epoxi üvegszövet és rézfólia laminálás ritkán vezet finom áramkörökhöz. Manapság hajlamos az SAP és az MSPA használatára, ami szigetelő dielektromos fóliával laminált elektromentes rézbevonat alkalmazását jelenti réz vezetősíkok előállítására. Mivel a réz sík vékony, finom áramkörök készíthetők.

Az SAP egyik kulcsfontosságú pontja a dielektromos anyagok laminálása. A nagy sűrűségű precíziós áramkörök követelményeinek teljesítése érdekében bizonyos követelményeket kell támasztani a laminált anyagokkal kapcsolatban, beleértve a dielektromos tulajdonságokat, a szigetelést, a hőállóságot és a kötést, valamint a HDI PCB-vel kompatibilis műszaki alkalmazhatóságot.

A globális félvezető csomagolásban az IC-csomagoló hordozók kerámia hordozókból szerves hordozókká alakulnak. Az FC csomaghordozók osztásköze egyre kisebb, így az L és S jelenlegi tipikus értéke 15 μm, és ez kisebb lesz.

A többrétegű hordozók teljesítményénél az alacsony dielektromos tulajdonságokat, az alacsony hőtágulási együtthatót (CTE) és a nagy hőállóságot kell kiemelni, ami a teljesítménycéloknak megfelelő, alacsony költségű hordozókra vonatkozik. Napjainkban az MSPA szigetelő dielektromos rakástechnológiát vékony rézfóliával kombinálják a precíziós áramkörök tömeggyártásában. Az SAP-t 10 μm-nél kisebb L és S értékekkel rendelkező áramköri minták gyártására használják.

A PCB-k nagy sűrűsége és vékonysága miatt a HDI PCB-k áttértek a magos laminálásról bármilyen rétegű magra. Az azonos funkciójú HDI nyomtatott áramköri lapok esetében a bármely rétegen összekapcsolt PCB-k területe és vastagsága 25%-kal csökken a maglaminált lapokhoz képest. Ebben a két HDI PCB-ben vékonyabb, jobb elektromos tulajdonságokkal rendelkező dielektromos réteget kell felvinni.

Exportálást igényel nagy frekvenciáról és nagy sebességről

Az elektronikus kommunikációs technológia a vezetékestől a vezeték nélküliig, az alacsony frekvenciától és az alacsony sebességtől a nagyfrekvenciás és nagysebességűig terjed. Az okostelefonok teljesítménye 4G-ről 5G-re fejlődött, ami nagyobb átviteli sebességet és nagyobb átviteli mennyiséget igényel.

A globális számítási felhő korszak megjelenése az adatforgalom többszörös növekedéséhez vezetett, és egyértelmű tendencia figyelhető meg a nagyfrekvenciás és nagysebességű kommunikációs berendezések terén. A nagyfrekvenciás és nagysebességű átvitel követelményeinek teljesítése érdekében a jel interferencia és fogyasztás csökkentése mellett a jelintegritás és a gyártás kompatibilis a PCB tervezés tervezési követelményeivel, a nagy teljesítményű anyagok a legfontosabb elem.

A mérnök fő feladata az elektromos jelveszteség tulajdonságainak csökkentése a PCB sebesség növelése és a jelintegritási problémák megoldása érdekében. A PCBCart több mint tíz éves gyártási szolgáltatásai alapján, mint a hordozóanyag kiválasztását meghatározó kulcstényező, ha a dielektromos állandó (Dk) kisebb, mint 4, és a dielektromos veszteség (Df) kisebb, mint 0.010, az a hordozóanyag kiválasztását meghatározó tényező. közbenső Dk/Df laminátum Ha Dk kisebb, mint 3.7 és Df kisebb, mint 0.005, akkor alacsony Dk/Df laminátumnak minősül. Jelenleg számos hordozóanyag kapható a piacon.

A nagyfrekvenciás áramköri lapok szubsztrátumának eddig három fő típusa létezik: fluor alapú gyanták, PPO vagy PPE gyanták és módosított epoxigyanták. A fluor sorozatú dielektromos hordozók, mint például a PTFE, rendelkeznek a legalacsonyabb dielektromos tulajdonságokkal, és általában 5 GHz-es vagy magasabb frekvenciájú termékekhez használják. A módosított epoxigyanta FR-4 vagy PPO hordozó 1 GHz és 10 GHz közötti frekvenciatartományú termékekhez alkalmas.

A három nagyfrekvenciás hordozóanyagot összehasonlítva az epoxigyanta ára a legalacsonyabb, bár a fluorgyanta a legmagasabb. A dielektromos állandó, a dielektromos veszteség, a vízfelvétel és a frekvencia jellemzők tekintetében a fluor alapú gyanták teljesítenek a legjobban, míg az epoxigyanták rosszabbul. Ha a termék által alkalmazott frekvencia meghaladja a 10 GHz-et, csak a fluor alapú gyanta működik. A PTFE hátrányai közé tartozik a magas költség, a rossz merevség és a magas hőtágulási együttható.

A PTFE esetében ömlesztett szervetlen anyagok (például szilícium-dioxid) használhatók töltőanyagként vagy üvegszövetként, hogy növeljék a hordozóanyag merevségét és csökkentsék a hőtágulási együtthatót. Ráadásul a PTFE molekulák tehetetlensége miatt a PTFE molekulák nehezen tudnak kötődni a rézfóliához, ezért a rézfóliával kompatibilis speciális felületkezelést kell megvalósítani. A kezelési módszer a politetrafluor-etilén felületén végzett kémiai maratással a felületi érdesség növelése, vagy a tapadóképesség növelése érdekében ragasztófilm hozzáadása. Ennek a módszernek az alkalmazása a dielektromos tulajdonságokat befolyásolhatja, és a teljes fluor alapú nagyfrekvenciás áramkört tovább kell fejleszteni.

Egyedülálló szigetelőgyanta, amely módosított epoxigyantából vagy PPE-ből és TMA-ból, MDI-ből és BMI-ből, valamint üvegszövetből áll. Az FR-4 CCL-hez hasonlóan kiváló hőállósággal és dielektromos tulajdonságokkal, mechanikai szilárdsággal és PCB gyárthatósággal is rendelkezik, mindezek miatt népszerűbb, mint a PTFE alapú hordozók.

A szigetelő anyagok, például a gyanták teljesítménykövetelményei mellett a réz, mint vezető felületi érdessége is fontos tényező, amely befolyásolja a jelátviteli veszteséget, ami a bőrhatás eredménye. Alapvetően a skin-effektus az, hogy a nagyfrekvenciás jelátvitelen és az induktív vezetéken keletkező elektromágneses indukció annyira a vezeték keresztmetszeti területének közepére koncentrálódik, és a meghajtó áram vagy jel a az ólom felülete. A vezető felületi érdessége kulcsszerepet játszik az átviteli jel elvesztésének befolyásolásában, az alacsony érdesség pedig nagyon kis veszteséghez vezet.

Ugyanezen frekvencián a réz nagy felületi érdessége nagy jelveszteséget okoz. Ezért a réz felületi érdességét a tényleges gyártás során ellenőrizni kell, és a lehető legalacsonyabbnak kell lennie anélkül, hogy befolyásolná a tapadást. Nagy figyelmet kell fordítani a 10 GHz-es vagy magasabb frekvenciatartományba eső jelekre. A rézfólia érdességének 1 μm-nél kisebbnek kell lennie, és a legjobb a 0.04 μm érdességű ultrafelületű rézfólia használata. A rézfólia felületi érdességét megfelelő oxidációs kezeléssel és kötőgyanta rendszerrel kell kombinálni. A közeljövőben megjelenhet egy profilbevonatú gyanta nélküli rézfólia, amely nagyobb leválási szilárdsággal rendelkezik, hogy megakadályozza a dielektromos veszteség befolyásolását.

Nagy hőállóságot és nagy disszipációt igényel

A miniatürizálás és a magas funkcionalitás fejlődésével az elektronikai berendezések hajlamosak több hőt termelni, így az elektronikus berendezések hőkezelési követelményei egyre szigorúbbak. A probléma egyik megoldása a hővezető PCB-k kutatásában és fejlesztésében rejlik. A NYÁK hőállósági és hőelvezetési teljesítményének alapvető feltétele az aljzat hőállósága és disszipációs képessége. A PCB hővezető képességének jelenlegi javulása a gyanta és a töltelék hozzáadásának javításában rejlik, de ez csak korlátozott kategóriában működik. A tipikus módszer az IMS vagy fémmagos PCB használata, amelyek fűtőelemként működnek. A hagyományos radiátorokhoz és ventilátorokhoz képest ennek a módszernek az előnyei a kis méret és az alacsony költség.

Az alumínium nagyon vonzó anyag, amelynek előnyei a bőséges erőforrások, az alacsony költség és a jó hővezető képesség. És az intenzitás. Ezenkívül annyira környezetbarát, hogy a legtöbb fémhordozó vagy fémmag használja. A gazdaságosság, a megbízható elektromos csatlakozás, a hővezető képesség és a nagy szilárdság előnyei miatt forrasztás- és ólommentes alumínium alapú áramköri lapokat használnak fogyasztási cikkekben, autókban, katonai kellékekben és repülőgép-ipari termékekben. Kétségtelen, hogy a fém hordozó hőállóságának és disszipációs teljesítményének kulcsa a fémlemez és az áramkör síkja közötti tapadásban rejlik.

Hogyan határozható meg a PCB hordozóanyaga?

A modern elektronikai korban az elektronikai eszközök miniatürizálása és vékonysága a merev PCB-k és a rugalmas/merev PCB-k megjelenéséhez vezetett. Tehát milyen típusú hordozóanyag alkalmas számukra?

A merev PCB-k és a rugalmas/merev PCB-k megnövekedett alkalmazási területei új követelményeket támasztottak a mennyiség és a teljesítmény tekintetében. Például a poliimid fóliák különféle kategóriákba sorolhatók, beleértve az átlátszót, a fehéret, a feketét és a sárgát, amelyek nagy hőállósággal és alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkeznek a különböző helyzetekben történő alkalmazáshoz. Hasonlóképpen, a költséghatékony poliészter fólia hordozót a piac elfogadja nagy rugalmassága, méretstabilitása, filmfelületi minősége, fotoelektromos csatolása és környezeti ellenállása miatt, hogy megfeleljen a felhasználók változó igényeinek.

A merev HDI PCB-hez hasonlóan a rugalmas NYÁK-nak is meg kell felelnie a nagy sebességű és nagyfrekvenciás jelátvitel követelményeinek, és figyelmet kell fordítani a rugalmas hordozóanyag dielektromos állandójára és dielektromos veszteségére. A rugalmas áramkör állhat politetrafluor-etilénből és fejlett poliimid hordozóból. Szervetlen por és szénszál adható a poliimid gyantához, így háromrétegű, rugalmas hővezető szubsztrátum keletkezik. A szervetlen töltőanyag lehet alumínium-nitrid, alumínium-oxid vagy hatszögletű bór-nitrid. Az ilyen típusú hordozóanyag hővezető képessége 1.51 W/mK, ellenáll 2.5 kV feszültségnek és 180 fokos görbületnek.