Како што сите знаеме, основните својства на ПХБ (печатено коло) зависат од перформансите на неговиот материјал од подлогата. Затоа, за да се подобрат перформансите на плочката, прво мора да се оптимизираат перформансите на материјалот на подлогата. Досега се развиваат и применуваат различни нови материјали за да се задоволат барањата на новите технологии и трендовите на пазарот.

Во последниве години, печатените кола претрпеа трансформација. Пазарот главно се префрли од традиционалните хардверски производи како што се десктоп компјутерите кон безжични комуникации како што се сервери и мобилни терминали. Мобилните комуникациски уреди претставени со паметни телефони го промовираа развојот на ПХБ со висока густина, лесни и мултифункционални. Ако нема материјал за подлогата, а неговите барања за процес се тесно поврзани со перформансите на ПХБ, технологијата на печатено коло никогаш нема да се реализира. Затоа, изборот на материјал за подлогата игра витална улога во обезбедувањето на квалитетот и сигурноста на ПХБ и финалниот производ.

Задоволете ги потребите за висока густина и фини линии

•Барања за бакарна фолија

Сите PCB плочи се движат кон кола со поголема густина и пофини кола, особено HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Пред десет години, HDI PCB беше дефинирана како PCB, а неговата ширина на линијата (L) и растојанието помеѓу линиите (S) беа 0.1 mm или помалку. Сепак, сегашните стандардни вредности на L и S во електронската индустрија може да бидат мали до 60 μm, а во напредни случаи, нивните вредности може да бидат ниски и до 40 μm.

Како да го одредите материјалот на вашата ПХБ подлога

Традиционалниот метод на формирање на дијаграми на кола е во процесот на сликање и офорт. Со нанесување на тенки подлоги од бакарна фолија (со дебелина во опсег од 9μm до 12μm), најниската вредност на L и S достигнува 30μm.

Поради високата цена на тенка бакарна фолија CCL (ламинат обложен со бакар) и многу дефекти во оџакот, многу производители на ПХБ имаат тенденција да го користат методот на офорт-бакарна фолија, а дебелината на бакарната фолија е поставена на 18μm. Всушност, овој метод не се препорачува бидејќи содржи премногу процедури, дебелината е тешко да се контролира и доведува до повисоки трошоци. Како резултат на тоа, подобра е тенка бакарна фолија. Дополнително, кога вредностите L и S на таблата се помали од 20μm, стандардната бакарна фолија не работи. Конечно, се препорачува употреба на ултра тенка бакарна фолија, бидејќи нејзината дебелина на бакар може да се прилагоди во опсег од 3μm до 5μm.

Покрај дебелината на бакарната фолија, струјните прецизни кола бараат и површина од бакарна фолија со мала грубост. Со цел да се подобри способноста за поврзување помеѓу бакарната фолија и материјалот на подлогата и да се обезбеди цврстина на лупење на проводникот, се врши груба обработка на рамнината на бакарната фолија, а општата грубост на бакарната фолија е поголема од 5μm.

Вградувањето на бакарна фолија како основен материјал има за цел да ја подобри цврстината на кора. Меѓутоа, со цел да се контролира прецизноста на оловото, подалеку од прекумерно офортување за време на офортувањето на колото, тој има тенденција да предизвика загадувачи на грпка, што може да предизвика краток спој помеѓу линиите или намалување на изолациониот капацитет, што особено влијае на фините кола. Затоа, потребна е бакарна фолија со мала грубост (помалку од 3 μm или дури 1.5 μm).

Иако грубоста на бакарната фолија е намалена, сепак е неопходно да се задржи цврстината на лупењето на проводникот, што предизвикува посебна површинска обработка на површината на бакарната фолија и на материјалот на подлогата, што помага да се обезбеди цврстина на лупење на проводник.

• Барања за изолација на диелектрични ламинати

Една од главните технички карактеристики на HDI PCB лежи во процесот на изградба. Најчесто употребуваниот RCC (бакар обложен со смола) или препрегната епоксидна стаклена ткаенина и ламиниране од бакарна фолија ретко доведуваат до фини кола. Сега е склон да користи SAP и MSPA, што значи примена на изолационен диелектричен филм ламиниран електролез бакар позлата за производство на бакарни спроводливи рамнини. Бидејќи бакарната рамнина е тенка, може да се направат фини кола.

Една од клучните точки на SAP е ламинирање на диелектрични материјали. За да се исполнат барањата на прецизните кола со висока густина, мора да се постават некои барања за ламинатни материјали, вклучувајќи диелектрични својства, изолација, отпорност на топлина и поврзување, како и техничка приспособливост компатибилна со HDI PCB.

Во глобалното пакување со полупроводници, подлогите за пакување IC се претвораат од керамички во органски супстрати. Теренот на подлогите за пакување FC станува сè помал и помал, така што сегашната типична вредност на L и S е 15 μm и ќе биде помала.

Изведбата на повеќеслојните подлоги треба да ги нагласи ниските диелектрични својства, нискиот коефициент на термичка експанзија (CTE) и високата отпорност на топлина, што се однесува на евтините подлоги кои ги исполнуваат целите на перформансите. Во денешно време, технологијата за редење на диелектрични изолација MSPA е комбинирана со тенка бакарна фолија за да се користи во масовното производство на прецизни кола. SAP се користи за производство на обрасци на кола со L и S вредности помали од 10 μm.

Високата густина и тенкоста на ПХБ предизвикаа HDI ПХБ да преминат од ламиниране со јадра до јадра од кој било слој. За HDI ПХБ со иста функција, површината и дебелината на ПХБ меѓусебно поврзани на кој било слој се намалени за 25% во споредба со оние со основни ламинати. Потребно е да се нанесе потенок диелектричен слој со подобри електрични својства во овие два HDI ПХБ.

Бара извоз од висока фреквенција и голема брзина

Технологијата за електронска комуникација се движи од жична до безжична, од ниска фреквенција и мала брзина до висока фреквенција и голема брзина. Перформансите на паметните телефони еволуираа од 4G на 5G, барајќи поголема брзина на пренос и поголем волумен на пренос.

Доаѓањето на глобалната ера на cloud computing доведе до повеќекратно зголемување на сообраќајот на податоци и постои јасен тренд за опрема за комуникација со висока фреквенција и голема брзина. Со цел да се исполнат барањата за пренос со висока фреквенција и голема брзина, покрај намалувањето на пречките и потрошувачката на сигналот, интегритетот и производството на сигналот се компатибилни со барањата за дизајн на дизајнот на ПХБ, материјалите со високи перформанси се најважниот елемент.

Главната работа на инженерот е да ги намали својствата на загубата на електричниот сигнал за да ја зголеми брзината на ПХБ и да ги реши проблемите со интегритетот на сигналот. Врз основа на повеќе од десет години производствени услуги на PCBCart, како клучен фактор кој влијае на изборот на материјалот на подлогата, кога диелектричната константа (Dk) е помала од 4, а загубата на диелектрикот (Df) е помала од 0.010, се смета за среден Dk/Df ламинат Кога Dk е понизок од 3.7 и Df е помал од 0.005, тој се смета за ниско Dk/Df ламинат. Во моментов, на пазарот се достапни различни материјали за подлогата.

Досега, постојат главно три типа на најчесто користени материјали за подлога на високофреквентни плочки: смоли на база на флуор, смоли PPO или PPE и модифицирани епоксидни смоли. Диелектричните подлоги од сериите на флуор, како што е тефлонскиот, имаат најниски диелектрични својства и обично се користат за производи со фреквенција од 5 GHz или повисока. Модифицираната епоксидна смола FR-4 или PPO подлогата е погодна за производи со фреквентен опсег од 1GHz до 10GHz.

Споредувајќи ги трите високофреквентни материјали за подлогата, епоксидната смола има најниска цена, иако флуорната смола има највисока цена. Во однос на диелектричната константа, загубата на диелектрикот, апсорпцијата на вода и карактеристиките на фреквенцијата, смолите базирани на флуор најдобро функционираат, додека епоксидните смоли имаат полошо. Кога фреквенцијата што ја применува производот е поголема од 10 GHz, ќе работи само смолата базирана на флуор. Недостатоците на тефлонски вклучуваат висока цена, слаба цврстина и висок коефициент на термичка експанзија.

За тефлонски, неоргански супстанции (како силициум диоксид) може да се користат како материјали за полнење или стаклена ткаенина за да се подобри цврстината на материјалот на подлогата и да се намали коефициентот на термичка експанзија. Дополнително, поради инертноста на тефлонските молекули, тешко е молекулите на тефлонски да се врзат со бакарната фолија, па затоа мора да се реализира посебна површинска обработка компатибилна со бакарната фолија. Методот на третман е да се изврши хемиско офорт на површината на политетрафлуороетиленот за да се зголеми грубоста на површината или да се додаде леплив филм за да се зголеми способноста за адхезија. Со примената на овој метод, може да се нарушат својствата на диелектрикот и мора дополнително да се развие целото високофреквентно коло базирано на флуор.

Уникатна изолациона смола составена од модифицирана епоксидна смола или PPE и TMA, MDI и BMI, плус стаклена ткаенина. Слично на FR-4 CCL, тој исто така има одлична отпорност на топлина и диелектрични својства, механичка цврстина и изработка на ПХБ, а сето тоа го прави попопуларен од подлогите базирани на тефлонски.

Покрај барањата за изведба на изолационите материјали како што се смоли, грубоста на површината на бакарот како проводник е исто така важен фактор што влијае на губењето на преносот на сигналот, што е резултат на ефектот на кожата. Во основа, ефектот на кожата е дека електромагнетната индукција генерирана на преносот на сигналот со висока фреквенција и индуктивниот вод станува толку концентрирана во центарот на пресечната површина на оловото, а струјата или сигналот на возење се фокусираат на површината на олово. Грубоста на површината на проводникот игра клучна улога во влијанието на губењето на сигналот за пренос, а малата грубост доведува до многу мали загуби.

Со иста фреквенција, високата грубост на површината на бакарот ќе предизвика голема загуба на сигналот. Затоа, грубоста на површинскиот бакар мора да се контролира при вистинското производство и треба да биде што е можно пониска без да влијае на адхезијата. Мора да се посвети големо внимание на сигналите во опсегот на фреквенции од 10 GHz или повисоки. Грубоста на бакарната фолија се бара да биде помала од 1μm, а најдобро е да се користи ултра-површинска бакарна фолија со грубост од 0.04μm. Грубоста на површината на бакарната фолија мора да се комбинира со соодветен систем за третман на оксидација и смола за поврзување. Во блиска иднина, може да има бакарна фолија без смола обложена со профил, која има поголема јачина на лупење за да спречи влијание на загубата на диелектрикот.

Потребна е висока термичка отпорност и голема дисипација

Со развојниот тренд на минијатуризација и висока функционалност, електронската опрема има тенденција да генерира повеќе топлина, така што барањата за термичко управување на електронската опрема стануваат сè попребирливи. Едно од решенијата за овој проблем лежи во истражувањето и развојот на термички спроводливи ПХБ. Основниот услов за добро функционирање на ПХБ во однос на отпорност на топлина и дисипација е отпорноста на топлина и способноста за дисипација на подлогата. Сегашното подобрување на топлинската спроводливост на ПХБ лежи во подобрувањето на смолата и додатокот за полнење, но работи само во ограничена категорија. Типичниот метод е да се користи IMS или ПХБ со метално јадро, кои делуваат како грејни елементи. Во споредба со традиционалните радијатори и вентилатори, овој метод има предности на мала големина и ниска цена.

Алуминиумот е многу атрактивен материјал со предностите на изобилството ресурси, ниската цена и добрата топлинска спроводливост. И интензитет. Покрај тоа, тој е толку еколошки што го користат повеќето метални подлоги или метални јадра. Поради предностите на економичноста, доверливото електрично поврзување, топлинска спроводливост и висока јачина, без лемење и без олово, електричните табли на база на алуминиум се користат во производи за широка потрошувачка, автомобили, воени материјали и воздушни производи. Несомнено е дека клучот за отпорноста на топлина и перформансите на дисипација на металната подлога лежи во адхезијата помеѓу металната плоча и рамнината на колото.

Како да го одредите материјалот на подлогата на вашата ПХБ?

Во модерното електронско доба, минијатуризацијата и тенкоста на електронските уреди доведе до појава на крути ПХБ и флексибилни/цврсти ПХБ. Значи, каков тип на материјал за подлогата е погоден за нив?

Зголемените области на примена на крути ПХБ и флексибилни/цврсти ПХБ донесоа нови барања во однос на количината и перформансите. На пример, полиимидните филмови може да се класифицираат во различни категории, вклучувајќи проѕирни, бели, црни и жолти, со висока отпорност на топлина и низок коефициент на термичка експанзија за примена во различни ситуации. Слично на тоа, рентабилната полиестерска филмска подлога ќе биде прифатена од пазарот поради неговата висока еластичност, димензионална стабилност, квалитетот на површината на филмот, фотоелектричната спојка и отпорноста на околината, за да се задоволат променливите потреби на корисниците.

Слично на крутите HDI PCB, флексибилните ПХБ мора да ги исполнуваат барањата за пренос на сигнали со голема брзина и висока фреквенција, и мора да се обрне внимание на диелектричната константа и диелектричната загуба на флексибилниот материјал на подлогата. Флексибилното коло може да биде составено од политетрафлуороетилен и напреден полиимиден супстрат. Во полиимидната смола може да се додадат неорганска прашина и јаглеродни влакна за да се добие трислојна флексибилна термички спроводлива подлога. Неорганскиот материјал за полнење може да биде алуминиум нитрид, алуминиум оксид или хексагонален бор нитрид. Овој тип на материјал за подлога има топлинска спроводливост од 1.51 W/mK, може да одолее на напон од 2.5 kV и искривување од 180 степени.