Wéi mir all wëssen, d’Basis Eegeschafte vun PCB (gedréckt Circuit Verwaltungsrot) hänkt op der Leeschtung vun hirem Substrat Material. Dofir, fir d’Performance vum Circuit Board ze verbesseren, muss d’Performance vum Substratmaterial als éischt optimiséiert ginn. Bis elo gi verschidde nei Materialien entwéckelt an applizéiert fir den Ufuerderunge vun neien Technologien a Maarttrends z’erreechen.

An de leschte Joeren hunn gedréckte Circuitboards eng Transformatioun erlieft. De Maart ass haaptsächlech vun traditionnelle Hardwareprodukter wéi Desktopcomputer op drahtlose Kommunikatiounen wéi Serveren a mobilen Terminaler gewiesselt. Mobil Kommunikatiounsgeräter vertruede vu Smartphones hunn d’Entwécklung vu High-Density, Light-Weight a Multi-functional PCBs gefördert. Wann et kee Substratmaterial ass, a seng Prozessfuerderunge sinn enk mat der Leeschtung vum PCB verbonnen, gëtt d’gedréckte Circuittechnologie ni realiséiert. Dofir spillt d’Wiel vum Substratmaterial eng vital Roll fir d’Qualitéit an Zouverlässegkeet vum PCB an dem Endprodukt ze liwweren.

Trefft d’Bedierfnesser vun héijer Dicht a feine Linnen

•Ufuerderunge fir Kupferfolie

All PCB Placke bewege sech op méi héich Dicht a méi fein Kreesleef, besonnesch HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Virun zéng Joer gouf HDI PCB als PCB definéiert, a seng Linnebreet (L) an d’Linnabstand (S) waren 0.1 mm oder manner. Wéi och ëmmer, déi aktuell Standardwäerter vu L a S an der Elektronikindustrie kënnen esou kleng wéi 60 μm sinn, an a fortgeschratt Fäll kënnen hir Wäerter esou niddereg wéi 40 μm sinn.

Wéi Dir Äre PCB Substratmaterial bestëmmen

D’traditionell Method vun Circuit Diagramm Formatioun ass am Imaging an Ätz Prozess. Mat der Applikatioun vun dënnem Kupferfolie-Substrate (mat enger Dicke am Beräich vun 9μm bis 12μm) erreecht den niddregsten Wäert vu L a S 30μm.

Wéinst den héije Käschte vun dënnem Kupferfolie CCL (Copper Clad Laminate) a vill Mängel am Stack, tendéieren vill PCB Hiersteller d’Ätz-Kupferfolie-Methode ze benotzen, an d’Kupferfoliedicke gëtt op 18μm gesat. Tatsächlech ass dës Method net recommandéiert well et ze vill Prozeduren enthält, d’Dicke ass schwéier ze kontrolléieren a féiert zu méi héije Käschten. Als Resultat ass dënn Kupferfolie besser. Zousätzlech, wann d’L an d’S Wäerter vum Board manner wéi 20μm sinn, funktionnéiert d’Standard Kupferfolie net. Schlussendlech ass et recommandéiert ultra-dënn Kupferfolie ze benotzen, well seng Kupferdicke kann am Beräich vun 3μm bis 5μm ugepasst ginn.

Zousätzlech zu der Dicke vun der Kupferfolie erfuerderen aktuell Präzisiounskreesser och eng Kupferfolie-Uewerfläch mat gerénger Rauhheet. Fir d’Verbindungsfäegkeet tëscht der Kupferfolie an dem Substratmaterial ze verbesseren an d’Peelstäerkt vum Dirigent ze garantéieren, gëtt rau Veraarbechtung op der Kupferfoliefläch gemaach, an d’allgemeng Rauheet vun der Kupferfolie ass méi wéi 5μm.

Embedding Hump Kupferfolie als Basismaterial zielt fir seng Peelstäerkt ze verbesseren. Wéi och ëmmer, fir d’Leadpräzisioun ewech vun der Iwwerätsung während der Circuit Ätzen ze kontrolléieren, tendéiert et Bockelverschmotzungen ze verursaachen, wat e Kuerzschluss tëscht Linnen oder eng Ofsenkung vun der Isolatiounskapazitéit verursaache kann, wat besonnesch feine Kreesleef beaflosst. Dofir ass Kupferfolie mat gerénger Rauhheet (manner wéi 3 μm oder souguer 1.5 μm) erfuerderlech.

Och wann d’Rauwheet vun der Kupferfolie reduzéiert gëtt, ass et nach ëmmer néideg fir d’Schielstäerkt vum Dirigent ze behalen, wat eng speziell Uewerflächenbehandlung op der Uewerfläch vun der Kupferfolie an dem Substratmaterial verursaacht, wat hëlleft fir d’Peelstäerkt vun der Dirigent.

• Viraussetzunge fir isoléieren dielektresch laminates

Ee vun den Haapt technesch Charakteristiken vun HDI PCB läit am Bau Prozess. Déi allgemeng benotzt RCC (Harzbeschichtete Kupfer) oder Prepreg Epoxyglastuch a Kupferfolie Laminatioun féieren selten zu feine Kreesleef. Et ass elo geneigt SAP a MSPA ze benotzen, dat heescht d’Applikatioun vun isoléierend dielektresche Film laminéiert elektrolos Kupferplackéierung fir Kupferleitungsflächen ze produzéieren. Well de Kupferfliger dënn ass, kënne fein Kreesleef produzéiert ginn.

Ee vun de Schlësselpunkte vu SAP ass dielektresch Materialien ze laminéieren. Fir d’Ufuerderunge vun héich-Dicht Präzisioun Kreesleef ze treffen, muss e puer Ufuerderunge fir Laminatmaterialien virgestallt ginn, dorënner dielektresch Eegeschaften, Isolatioun, Hëtzt Resistenz a Bindung, souwéi technesch Adaptabilitéit kompatibel mat HDI PCB.

An der globaler Hallefleitverpackung ginn IC Verpackungssubstrater vu Keramiksubstraten an organesch Substrate ëmgewandelt. Den Terrain vun FC Package Substrate gëtt ëmmer méi kleng, sou datt den aktuellen typesche Wäert vu L a S 15 μm ass, an et wäert méi kleng sinn.

D’Performance vu Multi-Layer Substrate soll niddereg dielektresch Eegeschaften, niddereg Koeffizient thermesch Expansioun (CTE) an héich Hëtztresistenz ënnersträichen, wat op Low-Cost Substrate bezitt, déi d’Leeschtungsziler entspriechen. Hautdesdaags ass MSPA Isolatioun dielektresch Stacking Technologie kombinéiert mat dënnem Kupferfolie fir an der Masseproduktioun vu Präzisiounskreesser benotzt ze ginn. SAP gëtt benotzt fir Circuitmuster mat béide L a S Wäerter manner wéi 10 μm ze fabrizéieren.

Déi héich Dicht an dënn vun PCBs hunn HDI PCBs vun der Laminatioun mat Kären op Core vun all Schicht iwwerginn. Fir HDI PCBs mat der selwechter Funktioun, sinn d’Gebitt an d’Dicke vun PCBs, déi op all Schicht verbonne sinn, ëm 25% reduzéiert am Verglach mat deene mat Kärlaminaten. Et ass noutwendeg eng méi dënn dielektresch Schicht mat besseren elektresche Properties an dësen zwee HDI PCBs anzesetzen.

Verlaangt Export vun héich Frequenz an héich Vitesse

Elektronesch Kommunikatiounstechnologie rangéiert vu kabelt bis drahtlos, vu gerénger Frequenz a gerénger Geschwindegkeet bis zu héijer Frequenz an Héichgeschwindegkeet. D’Performance vu Smartphones huet sech vu 4G op 5G entwéckelt, wat méi séier Iwwerdroungsgeschwindegkeet a méi grouss Iwwerdroungsvolumen erfuerdert.

D’Entstoe vun der globaler Cloud Computing Ära huet zu enger multipler Erhéijung vum Dateverkéier gefouert, an et gëtt e klore Trend fir Héichfrequenz an Héichgeschwindeg Kommunikatiounsausrüstung. Fir d’Ufuerderunge vun der Héichfrequenz an der Héichgeschwindegkeetsiwwerdroung z’erreechen, zousätzlech fir d’Signalinterferenz an d’Verbrauch ze reduzéieren, sinn d’Signalintegritéit an d’Fabrikatioun kompatibel mat den Designfuerderunge vum PCB Design, High-Performance Materialien sinn dat wichtegst Element.

D’Haaptaufgab vun engem Ingenieur ass d’Eegeschafte vum elektresche Signalverloscht ze reduzéieren fir PCB Geschwindegkeet ze erhéijen an d’Signalintegritéitsproblemer ze léisen. Baséierend op PCBCart méi wéi zéng Joer Fabrikatiounsservicer, als Schlësselfaktor deen d’Wiel vum Substratmaterial beaflosst, wann d’Dielektresch Konstant (Dk) manner wéi 4 ass an den dielektresche Verloscht (Df) manner wéi 0.010 ass, gëtt et als eng Mëttelméisseg Dk/Df Laminat Wann Dk manner wéi 3.7 ass an Df manner wéi 0.005 ass, gëtt et als niddereg Dk/Df Laminat ugesinn. De Moment sinn eng Vielfalt vu Substratmaterialien um Maart verfügbar.

Bis elo ginn et haaptsächlech dräi Zorte vun allgemeng benotzt Héichfrequenz Circuit Board Substratmaterialien: Fluor-baséiert Harz, PPO oder PPE Harz a modifizéiert Epoxyharz. Fluor Serie dielektresch Substrate, wéi PTFE, hunn déi niddregst dielektresch Eegeschaften a ginn normalerweis fir Produkter mat enger Frequenz vu 5 GHz oder méi héich benotzt. De modifizéierten Epoxyharz FR-4 oder PPO Substrat ass gëeegent fir Produkter mat engem Frequenzbereich vun 1GHz bis 10GHz.

Vergläicht déi dräi héichfrequenz Substratmaterialien, Epoxyharz huet den niddregsten Präis, obwuel Fluorharz den héchste Präis huet. Wat d’Dielektresch Konstant ugeet, dielektresche Verloscht, Waasserabsorptioun, a Frequenzcharakteristiken, fluorbaséiert Harze Leeschtunge am Beschten, während Epoxyharze méi schlecht funktionnéieren. Wann d’Frequenz, déi vum Produkt applizéiert gëtt, méi héich ass wéi 10GHz, funktionnéiert nëmmen de Fluor-baséiert Harz. D’Nodeeler vum PTFE enthalen héich Käschten, schlecht Steifheet an héije thermesche Expansiounskoeffizient.

Fir PTFE kënnen bulk anorganesch Substanzen (wéi Silica) als Fëllmaterial oder Glastuch benotzt ginn fir d’Steifheet vum Substratmaterial ze verbesseren an de Koeffizient vun der thermescher Expansioun ze reduzéieren. Zousätzlech, wéinst der Inertitéit vun de PTFE Molekülle, ass et schwéier fir d’PTFE Molekülle mat der Kupferfolie ze verbannen, sou datt eng speziell Uewerflächbehandlung kompatibel mat der Kupferfolie muss realiséiert ginn. D’Behandlungsmethod ass d’chemesch Ätzen op der Uewerfläch vum Polytetrafluorethylen auszeféieren fir d’Uewerflächrauhegkeet ze erhéijen oder e Klebstoff ze addéieren fir d’Haftfäegkeet ze erhéijen. Mat der Uwendung vun dëser Method kënnen d’dielektresch Eegeschafte beaflosst ginn, an de ganze Fluor-baséiert Héichfrequenz Circuit muss weider entwéckelt ginn.

Eenzegaarteg Isoléierharz besteet aus modifizéierten Epoxyharz oder PPE an TMA, MDI a BMI, plus Glastuch. Ähnlech wéi FR-4 CCL, huet et och exzellent Hëtztbeständegkeet an dielektresch Eegeschaften, mechanesch Kraaft, a PCB-Fabrikabilitéit, all déi et méi populär maachen wéi PTFE-baséiert Substrate.

Zousätzlech zu de Leeschtungsfuerderunge vun Isoléiermaterialien wéi Harz, ass d’Uewerflächrauheet vu Kupfer als Dirigent och e wichtege Faktor deen d’Signaliwwerdroungsverloscht beaflosst, wat d’Resultat vum Hauteffekt ass. Prinzipiell ass den Hauteffekt datt d’elektromagnetesch Induktioun generéiert op der Héichfrequenz Signaliwwerdroung an den induktiven Lead sou konzentréiert gëtt am Zentrum vum Querschnittsberäich vum Lead, an de Fuerstroum oder de Signal konzentréiert sech op de Uewerfläch vun der Féierung. D’Uewerflächrauheet vum Dirigent spillt eng Schlësselroll bei der Afloss vum Verloscht vum Iwwerdroungssignal, a geréng Rauhheet féiert zu engem ganz klenge Verloscht.

An der selwechter Frequenz wäert déi héich Uewerflächrauheet vu Kupfer héije Signalverloscht verursaachen. Dofir muss d’Rauwheet vum Uewerflächekoffer an der aktueller Fabrikatioun kontrolléiert ginn, an et soll sou niddereg wéi méiglech sinn ouni d’Adhäsioun ze beaflossen. Grouss Opmierksamkeet muss op Signaler am Frequenzbereich vun 10 GHz oder méi héich bezuelt ginn. D’Rauwheet vu Kupferfolie ass erfuerderlech manner wéi 1μm ze sinn, an et ass am beschten Ultra-Surface Kupferfolie mat enger Rauheet vun 0.04μm ze benotzen. D’Uewerflächrauheet vun der Kupferfolie muss mat enger passender Oxidatiounsbehandlung a Bindungharzsystem kombinéiert ginn. An der nächster Zukunft kann et eng Kupferfolie ouni Profilbeschichtete Harz sinn, wat eng méi héich Peelstäerkt huet fir ze verhënneren datt den dielektresche Verloscht beaflosst gëtt.

Verlaangt héich thermesch Resistenz an héich dissipation

Mat der Entwécklung Trend vun Miniaturiséierung an héich Funktionalitéit, elektronesch Equipement éischter méi Hëtzt ze generéieren, sou d’thermesch Gestioun Ufuerderunge vun elektronescher Equipement ginn ëmmer méi exigent. Ee vun de Léisunge fir dëse Problem läit an der Fuerschung an Entwécklung vun thermesch konduktiv PCBs. D’Basisbedéngung fir PCB fir gutt a punkto Hëtztbeständegkeet a Vergëftung ze maachen ass d’Hëtztbeständegkeet an d’Vergëftungsfäegkeet vum Substrat. Déi aktuell Verbesserung vun der thermescher Konduktivitéit vu PCB läit an der Verbesserung vum Harz an der Füllung, awer et funktionnéiert nëmmen an enger limitéierter Kategorie. Déi typesch Method ass IMS oder Metallkär PCB ze benotzen, déi als Heizelementer handelen. Am Verglach mat traditionelle Heizkierper a Fans, huet dës Method d’Virdeeler vu klenger Gréisst a kleng Käschten.

Aluminium ass e ganz attraktivt Material mat de Virdeeler vu villen Ressourcen, niddrege Käschten a gudder thermescher Konduktivitéit. An Intensitéit. Zousätzlech ass et sou ëmweltfrëndlech datt et vun de meeschte Metallsubstrater oder Metallkäre benotzt gëtt. Wéinst de Virdeeler vun der Wirtschaft, zouverlässeg elektresch Verbindung, thermesch Konduktivitéit an héich Kraaft, solder-gratis a bläifräi, Aluminium-baséiert Circuit Boards goufen an Konsumentprodukter, Autoen, Militärmaterial a Raumfaartprodukter benotzt. Et gëtt keen Zweiwel datt de Schlëssel fir d’Hëtztbeständegkeet an d’Ofdreiwungsleistung vum Metallsubstrat an der Adhäsioun tëscht der Metallplack an dem Circuitplang läit.

Wéi bestëmmen d’Substratmaterial vun Ärem PCB?

Am modernen elektroneschen Zäitalter huet d’Miniaturiséierung an d’Dënnung vun elektroneschen Apparater zu der Entstoe vu steife PCBs a flexibel/steiwe PCBs gefouert. Also wéi eng Zort Substratmaterial ass fir si gëeegent?

Erweidert Uwendungsberäicher vu steife PCBs a flexibelen / steife PCBs hunn nei Ufuerderungen a Saache Quantitéit a Leeschtung bruecht. Zum Beispill kënnen Polyimidfilmer a verschidde Kategorien klasséiert ginn, dorënner transparent, wäiss, schwaarz a giel, mat héijer Hëtztbeständegkeet a gerénger thermescher Expansiounskoeffizient fir Uwendung a verschiddene Situatiounen. Ähnlech gëtt de kosteneffizienten Polyesterfilmsubstrat vum Maart akzeptéiert wéinst senger héijer Elastizitéit, Dimensiounsstabilitéit, Filmoberflächequalitéit, fotoelektrescher Kupplung an Ëmweltresistenz, fir de verännerende Bedierfnesser vun de Benotzer z’erreechen.

Ähnlech wéi steiwe HDI PCB, flexibel PCB muss den Ufuerderunge vun der Héichgeschwindegkeet an der Héichfrequenz Signaliwwerdroung entspriechen, an Opmierksamkeet muss op déi dielektresch konstant an dielektresch Verloscht vum flexibele Substratmaterial bezuelt ginn. De flexibele Circuit kann aus Polytetrafluorethylen a fortgeschrattem Polyimid-Substrat komponéiert ginn. Anorganesche Stëbs a Kuelestofffaser kënnen zum Polyimidharz hinzugefügt ginn fir zu engem dräi-Schicht flexibelen thermesch konduktiven Substrat ze resultéieren. Dat anorganescht Füllmaterial kann Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid oder sechseckeg Bornitrid sinn. Dës Zort Substratmaterial huet eng thermesch Konduktivitéit vun 1.51W / mK, kann eng Spannung vun 2.5kV an eng Krümmung vun 180 Grad widderstoen.