Kaip visi žinome, pagrindinės savybės PCB (spausdintinės plokštės) priklauso nuo pagrindo medžiagos veikimo. Todėl, norint pagerinti plokštės veikimą, pirmiausia reikia optimizuoti pagrindo medžiagos veikimą. Iki šiol kuriamos ir taikomos įvairios naujos medžiagos, atitinkančios naujų technologijų reikalavimus ir rinkos tendencijas.

Pastaraisiais metais spausdintinės plokštės pasikeitė. Rinka daugiausia perėjo nuo tradicinių techninės įrangos produktų, tokių kaip staliniai kompiuteriai, prie belaidžio ryšio, pvz., serverių ir mobiliųjų terminalų. Išmaniųjų telefonų atstovaujami mobiliojo ryšio įrenginiai paskatino didelio tankio, lengvų ir daugiafunkcinių PCB kūrimą. Jei nėra substrato medžiagos, o jos proceso reikalavimai yra glaudžiai susiję su PCB veikimu, spausdintinės grandinės technologija niekada nebus įgyvendinta. Todėl pagrindo medžiagos pasirinkimas vaidina labai svarbų vaidmenį užtikrinant PCB ir galutinio produkto kokybę ir patikimumą.

Patenkinkite didelio tankio ir smulkių linijų poreikius

•Reikalavimai varinei folijai

Visos PCB plokštės pereina prie didesnio tankio ir smulkesnių grandinių, ypač HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Prieš dešimt metų HDI PCB buvo apibrėžiamas kaip PCB, o jo linijų plotis (L) ir atstumas tarp eilučių (S) buvo 0.1 mm arba mažesni. Tačiau dabartinės standartinės L ir S vertės elektronikos pramonėje gali būti net 60 μm, o pažangiais atvejais jų vertės gali siekti net 40 μm.

Kaip nustatyti PCB substrato medžiagą

Tradicinis grandinės schemos formavimo metodas yra vaizdo gavimo ir ėsdinimo procesas. Naudojant ploną vario folijos pagrindą (kurio storis yra nuo 9 μm iki 12 μm), mažiausia L ir S reikšmė siekia 30 μm.

Dėl didelės plonos vario folijos CCL (variu plakiruoto laminato) kainos ir daugybės rietuvės defektų daugelis PCB gamintojų linkę naudoti ėsdinimo vario folijos metodą, o vario folijos storis nustatytas 18 μm. Tiesą sakant, šis metodas nerekomenduojamas, nes jame yra per daug procedūrų, sunku kontroliuoti storį ir dėl to kyla didesnės išlaidos. Dėl to plona varinė folija yra geresnė. Be to, kai plokštės L ir S vertės yra mažesnės nei 20 μm, standartinė varinė folija neveikia. Galiausiai rekomenduojama naudoti itin ploną vario foliją, nes jos vario storį galima reguliuoti nuo 3μm iki 5μm.

Be vario folijos storio, dabartinės tikslios grandinės taip pat reikalauja mažo šiurkštumo vario folijos paviršiaus. Siekiant pagerinti vario folijos ir pagrindo medžiagos sukibimą ir užtikrinti laidininko atsparumą lupimui, vario folijos plokštumoje atliekamas grubus apdorojimas, o bendras vario folijos šiurkštumas yra didesnis nei 5 μm.

Vario folijos įdėjimas į pagrindinę medžiagą, siekiant pagerinti jos lupimo stiprumą. Tačiau norint kontroliuoti laidų tikslumą nuo per didelio ėsdinimo grandinės ėsdinimo metu, jis linkęs sukelti teršalus, kurie gali sukelti trumpąjį jungimą tarp linijų arba sumažinti izoliacijos pajėgumą, o tai ypač paveikia smulkias grandines. Todėl reikalinga mažo šiurkštumo (mažiau nei 3 μm ar net 1.5 μm) vario folija.

Nors vario folijos šiurkštumas yra sumažintas, vis tiek būtina išlaikyti laidininko atplėšimo stiprumą, dėl kurio vario folijos paviršius ir pagrindo medžiaga apdoroja specialią paviršių, o tai padeda užtikrinti laidininko atsparumą. dirigentas.

• Reikalavimai izoliuoti dielektrines laminatas

Viena iš pagrindinių HDI PCB techninių charakteristikų yra statybos procesas. Dažniausiai naudojamas RCC (derva padengtas varis) arba prepreg epoksidinio stiklo audinys ir laminavimas vario folija retai sukelia smulkias grandines. Dabar linkstama naudoti SAP ir MSPA, o tai reiškia izoliacinės dielektrinės plėvelės laminuotą beelektrinį vario padengimą vario laidžioms plokštumoms gaminti. Kadangi varinė plokštuma yra plona, ​​galima pagaminti smulkias grandines.

Vienas iš pagrindinių SAP punktų yra dielektrinių medžiagų laminavimas. Siekiant atitikti didelio tankio tiksliųjų grandinių reikalavimus, laminatinėms medžiagoms turi būti keliami kai kurie reikalavimai, įskaitant dielektrines savybes, izoliaciją, atsparumą karščiui ir sukibimą, taip pat techninį pritaikymą, suderinamą su HDI PCB.

Pasaulinėje puslaidininkinėje pakuotėje IC pakavimo substratai iš keraminių substratų paverčiami organiniais substratais. FC paketų substratų žingsnis vis mažėja, todėl dabartinė tipinė L ir S reikšmė yra 15 μm, ir ji bus mažesnė.

Daugiasluoksnių substratų eksploatacinėmis savybėmis turėtų būti pabrėžiamos mažos dielektrinės savybės, mažas šiluminio plėtimosi koeficientas (CTE) ir didelis atsparumas karščiui, o tai reiškia nebrangius substratus, atitinkančius eksploatacinių savybių tikslus. Šiais laikais MSPA izoliacinės dielektrinės klojimo technologija yra derinama su plona varine folija, naudojama masinėje tiksliųjų grandinių gamyboje. SAP naudojamas grandinės modeliams, kurių L ir S vertės mažesnės nei 10 μm, gaminti.

Dėl didelio PCB tankio ir plonumo HDI PCB perėjo nuo laminavimo su šerdimis prie bet kokio sluoksnio šerdies. HDI PCB, turinčių tą pačią funkciją, bet kuriame sluoksnyje sujungtų PCB plotas ir storis sumažėja 25 %, palyginti su spausdintinėmis plokštėmis, kurių pagrindinės laminatės. Šiose dviejose HDI PCB reikia uždėti plonesnį dielektrinį sluoksnį, turintį geresnes elektrines savybes.

Reikalingas eksportas iš didelio dažnio ir didelio greičio

Elektroninių ryšių technologijos svyruoja nuo laidinio iki belaidžio, nuo žemo dažnio ir mažo greičio iki aukšto dažnio ir didelės spartos. Išmaniųjų telefonų našumas išaugo nuo 4G iki 5G, todėl reikia didesnio perdavimo greičio ir didesnio perdavimo apimčių.

Pasaulinės debesų kompiuterijos eros atsiradimas lėmė daug kartų padidėjusį duomenų srautą, akivaizdi aukšto dažnio ir didelės spartos ryšio įrangos tendencija. Siekiant atitikti aukšto dažnio ir didelės spartos perdavimo reikalavimus, be signalo trukdžių ir suvartojimo mažinimo, signalo vientisumas ir gamyba yra suderinami su PCB projektavimo reikalavimais, o aukštos kokybės medžiagos yra svarbiausias elementas.

Pagrindinis inžinieriaus darbas yra sumažinti elektros signalo praradimo savybes, siekiant padidinti PCB greitį ir išspręsti signalo vientisumo problemas. Remiantis daugiau nei dešimties metų PCBCart gamybos paslaugomis, kaip pagrindiniu veiksniu, turinčiu įtakos substrato medžiagos pasirinkimui, kai dielektrinė konstanta (Dk) yra mažesnė nei 4, o dielektriniai nuostoliai (Df) yra mažesni nei 0.010, tai yra laikoma tarpinis Dk/Df laminatas Kai Dk mažesnis nei 3.7, o Df mažesnis nei 0.005, tai laikoma žemo Dk/Df laminatu. Šiuo metu rinkoje yra įvairių substratų medžiagų.

Iki šiol dažniausiai naudojamos trijų tipų aukšto dažnio grandinių plokščių substratų medžiagos: fluoro pagrindu pagamintos dervos, PPO arba PPE dervos ir modifikuotos epoksidinės dervos. Fluoro serijos dielektriniai substratai, tokie kaip PTFE, turi mažiausias dielektrines savybes ir dažniausiai naudojami gaminiams, kurių dažnis yra 5 GHz ar didesnis. Modifikuota epoksidinė derva FR-4 arba PPO substratas tinka gaminiams, kurių dažnių diapazonas yra nuo 1 GHz iki 10 GHz.

Palyginus tris aukšto dažnio substrato medžiagas, epoksidinė derva turi mažiausią kainą, nors fluoro derva yra didžiausia. Kalbant apie dielektrinę konstantą, dielektrinius nuostolius, vandens absorbciją ir dažnines charakteristikas, fluoro pagrindu pagamintos dervos veikia geriausiai, o epoksidinės dervos – prasčiau. Kai gaminio taikomas dažnis yra didesnis nei 10 GHz, veiks tik fluoro pagrindu pagaminta derva. PTFE trūkumai yra didelė kaina, menkas standumas ir didelis šiluminio plėtimosi koeficientas.

PTFE atveju birios neorganinės medžiagos (pvz., silicio dioksidas) gali būti naudojamos kaip užpildas arba stiklo audinys, siekiant padidinti pagrindo medžiagos standumą ir sumažinti šiluminio plėtimosi koeficientą. Be to, dėl PTFE molekulių inertiškumo PTFE molekulėms sunku susijungti su vario folija, todėl turi būti atliktas specialus paviršiaus apdorojimas, suderinamas su varine folija. Apdorojimo būdas yra politetrafluoretileno paviršiaus cheminis ėsdinimas, siekiant padidinti paviršiaus šiurkštumą, arba priklijuoti lipnią plėvelę, kad padidintų sukibimą. Taikant šį metodą, gali būti paveiktos dielektrinės savybės, todėl visa fluoro pagrindu pagaminta aukšto dažnio grandinė turi būti toliau tobulinama.

Unikali izoliacinė derva, sudaryta iš modifikuotos epoksidinės dervos arba AAP ir TMA, MDI ir KMI bei stiklo audinio. Panašiai kaip FR-4 CCL, jis taip pat pasižymi puikiomis karščio atsparumo ir dielektrinėmis savybėmis, mechaniniu stiprumu ir PCB gamybos galimybėmis, dėl kurių jis yra populiaresnis nei PTFE pagrindu pagaminti substratai.

Be izoliacinių medžiagų, tokių kaip dervos, eksploatacinių savybių reikalavimų, vario, kaip laidininko, paviršiaus šiurkštumas taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos signalo perdavimo praradimui, kuris yra odos efekto rezultatas. Iš esmės odos efektas yra tas, kad elektromagnetinė indukcija, sukurta perduodant aukšto dažnio signalą ir indukcinį laidą, taip susikoncentruoja laido skerspjūvio ploto centre, o varomoji srovė arba signalas yra sutelktas į švino paviršius. Laidininko paviršiaus šiurkštumas vaidina pagrindinį vaidmenį įtakojant perdavimo signalo praradimą, o mažas šiurkštumas lemia labai mažus nuostolius.

Tuo pačiu dažniu didelis vario paviršiaus šiurkštumas sukels didelį signalo praradimą. Todėl paviršiaus vario šiurkštumas turi būti kontroliuojamas faktinėje gamyboje ir turi būti kuo mažesnis, nedarant įtakos sukibimui. Didelis dėmesys turi būti skiriamas signalams, kurių dažnių diapazonas yra 10 GHz ir didesnis. Vario folijos šiurkštumas turi būti mažesnis nei 1 μm, o geriausia naudoti ultrapaviršinę vario foliją, kurios šiurkštumas yra 0.04 μm. Vario folijos paviršiaus šiurkštumas turi būti derinamas su tinkama oksidacijos apdorojimo ir surišimo dervos sistema. Netolimoje ateityje gali būti varinė folija be profiliu dengtos dervos, kuri turi didesnį atlupimo stiprumą, kad nebūtų paveikta dielektrinių nuostolių.

Reikia didelės šiluminės varžos ir didelio sklaidos

Vystantis miniatiūrizavimo ir aukšto funkcionalumo tendencijoms, elektroninė įranga linkusi generuoti daugiau šilumos, todėl elektroninės įrangos šilumos valdymo reikalavimai tampa vis griežtesni. Vienas iš šios problemos sprendimų yra šilumai laidžių PCB tyrimai ir plėtra. Pagrindinė sąlyga, kad PCB gerai veiktų atsparumo karščiui ir sklaidos požiūriu, yra pagrindo atsparumas karščiui ir gebėjimas sklaidytis. Dabartinis PCB šilumos laidumo pagerėjimas susijęs su dervos ir užpildo papildymo pagerinimu, tačiau jis veikia tik ribotoje kategorijoje. Įprastas būdas yra naudoti IMS arba metalinės šerdies PCB, kurios veikia kaip kaitinimo elementai. Palyginti su tradiciniais radiatoriais ir ventiliatoriais, šis metodas turi mažo dydžio ir mažos kainos pranašumus.

Aliuminis yra labai patraukli medžiaga, turinti daug išteklių, mažą kainą ir gerą šilumos laidumą. Ir intensyvumas. Be to, jis toks nekenksmingas aplinkai, kad jį naudoja dauguma metalinių pagrindų arba metalinių šerdžių. Dėl ekonomiškumo, patikimos elektros jungties, šilumos laidumo ir didelio stiprumo pranašumų aliuminio pagrindu pagamintos plokštės be litavimo ir švino buvo naudojamos plataus vartojimo gaminiuose, automobiliuose, karinėse prekėse ir kosmoso gaminiuose. Neabejotina, kad metalinio pagrindo atsparumo karščiui ir išsklaidymo efektyvumo raktas yra metalinės plokštės ir grandinės plokštumos sukibimas.

Kaip nustatyti savo PCB substrato medžiagą?

Šiuolaikiniame elektronikos amžiuje elektroninių prietaisų miniatiūrizavimas ir plonumas paskatino standžiųjų PCB ir lanksčių / standžių PCB atsiradimą. Taigi, kokia substrato medžiaga jiems tinka?

Didesnės standžiųjų PCB ir lanksčių / standžių PCB taikymo sritys iškėlė naujus kiekio ir našumo reikalavimus. Pavyzdžiui, poliimido plėvelės gali būti skirstomos į įvairias kategorijas, įskaitant skaidrias, baltas, juodas ir geltonas, turinčias didelį atsparumą karščiui ir mažą šiluminio plėtimosi koeficientą, skirtą naudoti įvairiose situacijose. Panašiai, ekonomiškas poliesterio plėvelės substratas bus priimtas rinkoje dėl didelio elastingumo, matmenų stabilumo, plėvelės paviršiaus kokybės, fotoelektrinės jungties ir atsparumo aplinkai, kad atitiktų kintančius vartotojų poreikius.

Panašiai kaip standžios HDI PCB, lanksti PCB turi atitikti didelės spartos ir aukšto dažnio signalo perdavimo reikalavimus, taip pat reikia atkreipti dėmesį į lankstaus pagrindo medžiagos dielektrinę konstantą ir dielektrinius nuostolius. Lanksti grandinė gali būti sudaryta iš politetrafluoretileno ir pažangaus poliimido pagrindo. Į poliimido dervą galima pridėti neorganinių dulkių ir anglies pluošto, kad susidarytų trijų sluoksnių lankstus šilumai laidus substratas. Neorganinė užpildo medžiaga gali būti aliuminio nitridas, aliuminio oksidas arba šešiakampis boro nitridas. Šio tipo substrato medžiagos šilumos laidumas yra 1.51 W/mK, gali atlaikyti 2.5 kV įtampą ir 180 laipsnių kreivumą.