우리 모두가 알다시피 기본 속성은 PCB (인쇄 회로 기판)은 기판 재료의 성능에 따라 다릅니다. 따라서 회로 기판의 성능을 향상시키기 위해서는 먼저 기판 재료의 성능을 최적화해야 합니다. 지금까지 신기술과 시장 트렌드의 요구에 부응하기 위해 다양한 신소재를 개발하여 적용하고 있습니다.

최근 몇 년 동안 인쇄 회로 기판은 변화를 겪었습니다. 시장은 주로 데스크탑 컴퓨터와 같은 전통적인 하드웨어 제품에서 서버 및 모바일 단말기와 같은 무선 통신으로 이동했습니다. 스마트폰으로 대표되는 이동통신기기는 고밀도·경량·다기능 PCB의 개발을 촉진하고 있다. 기판 재료가 없고 공정 요구 사항이 PCB의 성능과 밀접한 관련이 있는 경우 인쇄 회로 기술은 실현될 수 없습니다. 따라서 기판 재료의 선택은 PCB와 최종 제품의 품질과 신뢰성을 제공하는 데 중요한 역할을 합니다.

고밀도 및 미세 라인의 요구 사항 충족

•동박 요건

모든 PCB 보드, 특히 HDI PCB(High Density Interconnect PCB)는 고밀도 및 미세 회로로 이동하고 있습니다. 0.1년 전 HDI PCB는 PCB로 정의되었는데, 그 선폭(L)과 선간격(S)은 60mm 이하였다. 그러나 전자 산업에서 L과 S의 현재 표준 값은 40μm만큼 작을 수 있으며 고급 경우에는 그 값이 XNUMXμm까지 낮을 수 있습니다.

PCB 기판 재료를 결정하는 방법

회로도 형성의 전통적인 방법은 이미징 및 에칭 공정입니다. 얇은 동박 기판(9μm ~ 12μm 범위의 두께)을 적용하면 L과 S의 가장 낮은 값이 30μm에 이릅니다.

얇은 동박 CCL(Copper Clad Laminate)의 높은 비용과 스택의 많은 결함으로 인해 많은 PCB 제조업체에서 에칭 동박 방식을 사용하는 경향이 있으며 동박 두께는 18μm로 설정됩니다. 사실 이 방법은 절차가 너무 많고 두께 조절이 어렵고 비용이 많이 들기 때문에 권장하지 않습니다. 결과적으로 얇은 동박이 더 좋습니다. 또한 보드의 L, S 값이 20μm 미만일 경우 표준 동박이 동작하지 않는다. 마지막으로 구리 두께를 3μm ~ 5μm 범위에서 조정할 수 있으므로 극박 동박을 사용하는 것이 좋습니다.

현재의 정밀 회로는 동박의 두께 외에도 조도가 낮은 동박 표면이 필요합니다. 동박과 기재재의 접합능력을 향상시키고 도체의 박리강도를 확보하기 위해 동박면에 거친 가공을 하고 동박의 일반적인 거칠기는 5μm 이상이다.

Hump ​​동박을 모재로 내장하여 박리강도 향상을 목표로 합니다. 그러나, 회로 식각 시 리드 정밀도를 과도하게 식각하지 않도록 제어하기 위해 험프 오염 물질이 발생하는 경향이 있어 라인 간 단락이나 절연 용량 감소를 유발하여 특히 미세 회로에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 조도가 낮은(3μm 미만 또는 1.5μm 미만) 동박이 필요합니다.

동박의 거칠기는 감소하지만 도체의 박리 강도를 유지하는 것은 여전히 ​​필요하며, 이는 동박과 기재 재료의 표면에 특수 표면 처리를 유발하여 박리 강도를 보장하는 데 도움이 됩니다. 지휘자.

• 절연 유전체 라미네이트에 대한 요구 사항

HDI PCB의 주요 기술적 특성 중 하나는 시공 과정에 있습니다. 일반적으로 사용되는 RCC(수지 코팅 구리) 또는 프리프레그 에폭시 유리 천과 동박 적층은 미세 회로로 이어지는 경우가 거의 없습니다. 이제 SAP 및 MSPA를 사용하는 경향이 있습니다. 이는 절연 유전체 필름을 적층한 무전해 구리 도금을 적용하여 구리 전도성 평면을 생산하는 것을 의미합니다. 동면이 얇기 때문에 미세한 회로를 생산할 수 있습니다.

SAP의 핵심 중 하나는 유전체 재료를 적층하는 것입니다. 고밀도 정밀 회로의 요구 사항을 충족하기 위해 절연 특성, 절연성, 내열성 및 본딩뿐만 아니라 HDI PCB와 호환되는 기술적 적응성을 포함하여 라미네이트 재료에 대한 몇 가지 요구 사항이 제시되어야 합니다.

글로벌 반도체 패키징에서 IC 패키징 기판은 세라믹 기판에서 유기 기판으로 변환됩니다. FC 패키지 기판의 피치는 점점 작아지고 있으므로 L 및 S의 현재 일반 값은 15μm이며 더 작아질 것입니다.

다층 기판의 성능은 낮은 유전 특성, 낮은 열팽창 계수(CTE) 및 높은 내열성을 강조해야 하며, 이는 성능 목표를 충족하는 저가 기판을 의미합니다. 최근에는 MSPA 절연유전체 적층 기술과 얇은 동박이 결합되어 정밀 회로의 양산에 사용되고 있습니다. SAP는 L 및 S 값이 모두 10μm 미만인 회로 패턴을 제조하는 데 사용됩니다.

PCB의 고밀도 및 얇음으로 인해 HDI PCB는 코어가 있는 라미네이션에서 모든 레이어의 코어로 전환되었습니다. 동일한 기능의 HDI PCB의 경우 코어 라미네이트에 비해 모든 레이어에서 상호 연결된 PCB의 면적과 두께가 25% 감소합니다. 이 두 HDI PCB에 더 나은 전기적 특성을 가진 더 얇은 유전체 층을 적용하는 것이 필요합니다.

고주파 및 고속에서 내보내기 필요

전자통신 기술은 유선에서 무선까지, 저주파와 저속에서 고주파와 고속에 이르기까지 다양하다. 스마트폰의 성능은 4G에서 5G로 진화하면서 더 빠른 전송 속도와 더 많은 전송량이 필요합니다.

글로벌 클라우드 컴퓨팅 시대의 도래는 데이터 트래픽의 다중 증가를 가져왔고, 고주파 및 고속 통신 장비에 대한 분명한 추세가 있습니다. 고주파 및 고속 전송의 요구 사항을 충족시키기 위해 신호 간섭 및 소비를 줄이는 것 외에도 신호 무결성 및 제조가 PCB 설계의 설계 요구 사항과 호환되며 고성능 재료가 가장 중요한 요소입니다.

엔지니어의 주요 임무는 전기 신호 손실의 속성을 줄여 PCB 속도를 높이고 신호 무결성 문제를 해결하는 것입니다. PCBCart의 4년 이상의 제조 서비스를 기반으로 기판 재료 선택에 영향을 미치는 핵심 요소로 유전 상수(Dk)가 0.010 미만이고 유전 손실(Df)이 3.7 미만인 경우 중간 Dk/Df 라미네이트 Dk가 0.005보다 낮고 Df가 XNUMX보다 낮으면 낮은 Dk/Df 라미네이트로 간주됩니다. 현재 다양한 기판 재료가 시장에 나와 있습니다.

지금까지 일반적으로 사용되는 고주파 회로 기판 기판 재료에는 주로 불소계 수지, PPO 또는 PPE 수지 및 변성 에폭시 수지의 세 가지 유형이 있습니다. PTFE와 같은 불소계열 유전체 기판은 유전 특성이 가장 낮으며 일반적으로 주파수가 5GHz 이상인 제품에 사용됩니다. 변성 에폭시 수지 FR-4 또는 PPO 기판은 주파수 범위가 1GHz ~ 10GHz인 제품에 적합합니다.

10가지 고주파 기재 재료를 비교하면 에폭시 수지가 가장 저렴한 반면 불소 수지가 가장 비싸다. 유전상수, 유전손실, 흡수율, 주파수 특성 면에서 불소계 수지가 가장 좋은 반면, 에폭시 수지는 더 나쁘다. 제품에 인가되는 주파수가 XNUMXGHz 이상일 경우에는 불소계 수지만 작동합니다. PTFE의 단점은 높은 비용, 낮은 강성 및 높은 열팽창 계수를 포함합니다.

PTFE의 경우 실리카와 같은 벌크 무기 물질을 충전재 또는 유리 천으로 사용하여 기재 재료의 강성을 높이고 열팽창 계수를 줄일 수 있습니다. 또한 PTFE 분자의 불활성으로 인해 PTFE 분자가 동박과 결합하기 어려우므로 동박과 호환되는 특수 표면 처리를 구현해야 합니다. 처리 방법은 폴리테트라플루오로에틸렌의 표면에 화학적 에칭을 수행하여 표면 거칠기를 증가시키거나 접착 필름을 추가하여 접착 능력을 증가시키는 것이다. 이 방법을 적용하면 유전 특성에 영향을 줄 수 있으며 전체 불소 기반 고주파 회로를 더욱 개발해야 합니다.

변성 에폭시 수지 또는 PPE 및 TMA, MDI 및 BMI와 유리 천으로 구성된 독특한 절연 수지. FR-4 CCL과 유사하게 내열성 및 유전 특성, 기계적 강도 및 PCB 제조성이 우수하여 PTFE 기반 기판보다 인기가 있습니다.

수지와 같은 절연 재료의 성능 요구 사항 외에도 도체인 구리의 표면 거칠기는 표피 효과의 결과인 신호 전송 손실에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 기본적으로 표피효과는 고주파 신호 전달과 유도성 리드에서 발생하는 전자기 유도가 도선의 단면적 중앙에 너무 집중되어 구동 전류나 신호가 도선에 집중되는 현상이다. 리드의 표면. 도체의 표면 거칠기는 전송 신호의 손실에 영향을 미치는 중요한 역할을 하며 거칠기가 낮으면 손실이 매우 적습니다.

동일한 주파수에서 구리의 높은 표면 거칠기는 높은 신호 손실을 유발합니다. 따라서 실제 제조시 구리 표면의 거칠기를 조절해야 하며 접착력에 영향을 미치지 않으면서 최대한 낮아야 합니다. 10GHz 이상의 주파수 범위에서 신호에 큰 주의를 기울여야 합니다. 동박의 조도는 1μm 이하가 요구되며, 조도가 0.04μm인 극표면 동박을 사용하는 것이 가장 좋다. 동박의 표면 거칠기는 적절한 산화 처리 및 접착 수지 시스템과 결합되어야 합니다. 가까운 장래에 유전 손실의 영향을 받지 않도록 박리 강도가 더 높은 프로파일 코팅 수지가 없는 동박이 나올 수 있습니다.

높은 열 저항과 높은 발산이 필요합니다.

소형화 및 고기능화의 발전 추세에 따라 전자 장비는 더 많은 열을 발생시키는 경향이 있으므로 전자 장비의 열 관리 요구 사항은 점점 더 까다로워지고 있습니다. 이 문제에 대한 해결책 중 하나는 열전도성 PCB의 연구 개발에 있습니다. PCB가 내열성 및 방열 측면에서 잘 작동하기 위한 기본 조건은 기판의 내열성 및 방열 능력입니다. 현재 PCB의 열전도율 향상은 수지의 향상과 충전재 첨가에 있지만 제한된 범주에서만 작동합니다. 일반적인 방법은 발열체 역할을 하는 IMS 또는 금속 코어 PCB를 사용하는 것입니다. 기존의 라디에이터 및 팬에 비해 이 방법은 크기가 작고 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다.

알루미늄은 자원이 풍부하고 비용이 저렴하며 열전도율이 좋은 매우 매력적인 재료입니다. 그리고 강도. 또한, 환경 친화적이어서 대부분의 금속 기판이나 금속 코어에 사용됩니다. 경제성, 신뢰성 있는 전기 연결, 열전도율 및 고강도, 무납 및 무연의 장점으로 인해 알루미늄 기반 회로 기판은 소비재, 자동차, 군수품 및 항공우주 제품에 사용되었습니다. 금속 기판의 내열성 및 방열 성능의 핵심은 금속판과 회로면의 접착력에 있다는 점에는 의심의 여지가 없습니다.

PCB의 기판 재료를 결정하는 방법은 무엇입니까?

현대 전자 시대에 전자 장치의 소형화 및 박형화로 인해 Rigid PCB와 Flexible/Rigid PCB가 등장하게 되었습니다. 그렇다면 어떤 유형의 기질 재료가 적합합니까?

리지드 PCB 및 플렉서블/리지드 PCB의 적용 영역이 증가함에 따라 수량 및 성능 측면에서 새로운 요구 사항이 발생했습니다. 예를 들어, 폴리이미드 필름은 투명, 흰색, 검은색 및 노란색을 비롯한 다양한 범주로 분류될 수 있으며 다양한 상황에 적용할 수 있도록 내열성이 높고 열팽창 계수가 낮습니다. 마찬가지로 비용 효율적인 폴리에스터 필름 기판은 사용자의 변화하는 요구를 충족시키기 위해 높은 탄성, 치수 안정성, 필름 표면 품질, 광전 결합 및 내환경성으로 인해 시장에서 수용될 것입니다.

Rigid HDI PCB와 마찬가지로 Flexible PCB는 고속 및 고주파 신호 전송 요구 사항을 충족해야 하며 Flexible 기판 재료의 유전 상수 및 유전 손실에 주의해야 합니다. 연성 회로는 폴리테트라플루오로에틸렌과 고급 폴리이미드 기판으로 구성될 수 있습니다. 무기 먼지와 탄소 섬유를 폴리이미드 수지에 추가하여 1.51층의 유연한 열전도성 기판을 만들 수 있습니다. 무기 충전재는 질화알루미늄, 산화알루미늄 또는 육방정계 질화붕소일 수 있다. 이 유형의 기판 재료는 2.5W/mK의 열전도율을 가지며 180kV의 전압과 XNUMX도의 곡률을 견딜 수 있습니다.