जसे आपण सर्व जाणतो, चे मूलभूत गुणधर्म पीसीबी (मुद्रित सर्किट बोर्ड) त्याच्या सब्सट्रेट सामग्रीच्या कामगिरीवर अवलंबून असते. म्हणून, सर्किट बोर्डचे कार्यप्रदर्शन सुधारण्यासाठी, सब्सट्रेट सामग्रीचे कार्यप्रदर्शन प्रथम ऑप्टिमाइझ करणे आवश्यक आहे. आतापर्यंत, नवीन तंत्रज्ञान आणि बाजारातील ट्रेंडच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी विविध नवीन साहित्य विकसित आणि लागू केले जात आहेत.

अलिकडच्या वर्षांत, मुद्रित सर्किट बोर्डचे परिवर्तन झाले आहे. बाजारपेठ मुख्यतः डेस्कटॉप संगणकासारख्या पारंपारिक हार्डवेअर उत्पादनांमधून वायरलेस कम्युनिकेशन्स जसे की सर्व्हर आणि मोबाइल टर्मिनल्सकडे वळली आहे. स्मार्ट फोनद्वारे दर्शविल्या जाणार्‍या मोबाइल संप्रेषण उपकरणांनी उच्च-घनता, हलके-वजन आणि बहु-कार्यक्षम PCBs च्या विकासास प्रोत्साहन दिले आहे. जर तेथे सब्सट्रेट सामग्री नसेल आणि त्याची प्रक्रिया आवश्यकता पीसीबीच्या कार्यक्षमतेशी जवळून संबंधित असेल, तर मुद्रित सर्किट तंत्रज्ञान कधीही साकार होणार नाही. म्हणून, पीसीबी आणि अंतिम उत्पादनाची गुणवत्ता आणि विश्वासार्हता प्रदान करण्यात सब्सट्रेट सामग्रीची निवड महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते.

उच्च घनता आणि बारीक रेषांच्या गरजा पूर्ण करा

• तांबे फॉइलसाठी आवश्यकता

सर्व पीसीबी बोर्ड उच्च घनता आणि बारीक सर्किट्सकडे जात आहेत, विशेषत: एचडीआय पीसीबी (हाय डेन्सिटी इंटरकनेक्ट पीसीबी). दहा वर्षांपूर्वी, HDI PCB ची व्याख्या PCB अशी करण्यात आली होती आणि त्याची रेषेची रुंदी (L) आणि रेषेतील अंतर (S) 0.1mm किंवा त्याहून कमी होते. तथापि, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगातील L आणि S ची वर्तमान मानक मूल्ये 60 μm इतकी लहान असू शकतात आणि प्रगत प्रकरणांमध्ये, त्यांची मूल्ये 40 μm इतकी कमी असू शकतात.

तुमची पीसीबी सब्सट्रेट सामग्री कशी ठरवायची

सर्किट डायग्राम बनवण्याची पारंपारिक पद्धत इमेजिंग आणि एचिंग प्रक्रियेत आहे. पातळ तांबे फॉइल सब्सट्रेट्स (9μm ते 12μm च्या श्रेणीतील जाडीसह) लागू केल्याने, L आणि S चे सर्वात कमी मूल्य 30μm पर्यंत पोहोचते.

पातळ कॉपर फॉइल CCL (कॉपर क्लॅड लॅमिनेट) ची उच्च किंमत आणि स्टॅकमधील अनेक दोषांमुळे, अनेक PCB उत्पादक एचिंग-कॉपर फॉइल पद्धत वापरतात आणि कॉपर फॉइलची जाडी 18μm वर सेट केली जाते. खरं तर, या पद्धतीची शिफारस केलेली नाही कारण त्यात बर्याच प्रक्रिया आहेत, जाडी नियंत्रित करणे कठीण आहे आणि जास्त खर्च येतो. परिणामी, पातळ तांबे फॉइल चांगले आहे. याव्यतिरिक्त, जेव्हा बोर्डची L आणि S मूल्ये 20μm पेक्षा कमी असतात, तेव्हा मानक कॉपर फॉइल कार्य करत नाही. शेवटी, अति-पातळ कॉपर फॉइल वापरण्याची शिफारस केली जाते, कारण त्याची तांब्याची जाडी 3μm ते 5μm च्या श्रेणीमध्ये समायोजित केली जाऊ शकते.

तांबे फॉइलच्या जाडीव्यतिरिक्त, वर्तमान अचूक सर्किट्ससाठी कमी खडबडीत तांबे फॉइल पृष्ठभाग देखील आवश्यक आहे. कॉपर फॉइल आणि सब्सट्रेट मटेरियलमधील बाँडिंग क्षमता सुधारण्यासाठी आणि कंडक्टरची साल मजबूती सुनिश्चित करण्यासाठी, कॉपर फॉइल प्लेनवर रफ प्रक्रिया केली जाते आणि कॉपर फॉइलची सामान्य उग्रता 5μm पेक्षा जास्त असते.

बेस मटेरियल म्हणून हंप कॉपर फॉइल एम्बेड करणे हे त्याची सालाची ताकद सुधारण्याचे उद्दिष्ट आहे. तथापि, सर्किट एचिंगच्या वेळी ओव्हर-एचिंगपासून दूर लीडची अचूकता नियंत्रित करण्यासाठी, हे कुबड प्रदूषकांना कारणीभूत ठरते, ज्यामुळे रेषांमध्ये शॉर्ट सर्किट होऊ शकते किंवा इन्सुलेशन क्षमता कमी होऊ शकते, ज्याचा विशेषतः बारीक सर्किट्सवर परिणाम होतो. म्हणून, कमी खडबडीत (3 μm किंवा अगदी 1.5 μm) कॉपर फॉइल आवश्यक आहे.

जरी कॉपर फॉइलचा खडबडीतपणा कमी झाला असला तरी, कंडक्टरची सालाची ताकद टिकवून ठेवणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे कॉपर फॉइल आणि सब्सट्रेट सामग्रीच्या पृष्ठभागावर विशेष पृष्ठभाग उपचार केले जातात, ज्यामुळे सोलची ताकद सुनिश्चित करण्यात मदत होते. कंडक्टर

• डायलेक्ट्रिक लॅमिनेट इन्सुलेट करण्यासाठी आवश्यकता

एचडीआय पीसीबीच्या मुख्य तांत्रिक वैशिष्ट्यांपैकी एक बांधकाम प्रक्रियेत आहे. सामान्यतः वापरले जाणारे RCC (रेझिन कोटेड कॉपर) किंवा प्रीप्रेग इपॉक्सी काचेचे कापड आणि कॉपर फॉइल लॅमिनेशन क्वचितच बारीक सर्किट्स बनवतात. ते आता एसएपी आणि एमएसपीए वापरण्याकडे कल आहे, म्हणजे तांबे प्रवाहकीय विमाने तयार करण्यासाठी इन्सुलेट डायलेक्ट्रिक फिल्म लॅमिनेटेड इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंगचा वापर. कॉपर प्लेन पातळ असल्यामुळे बारीक सर्किट्स तयार करता येतात.

एसएपीचा एक महत्त्वाचा मुद्दा म्हणजे डायलेक्ट्रिक मटेरियल लॅमिनेट करणे. उच्च-घनता अचूक सर्किट्सच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, लॅमिनेट सामग्रीसाठी काही आवश्यकता पुढे ठेवल्या पाहिजेत, ज्यामध्ये डायलेक्ट्रिक गुणधर्म, इन्सुलेशन, उष्णता प्रतिरोध आणि बाँडिंग, तसेच एचडीआय पीसीबीशी सुसंगत तांत्रिक अनुकूलता यांचा समावेश आहे.

ग्लोबल सेमीकंडक्टर पॅकेजिंगमध्ये, IC पॅकेजिंग सब्सट्रेट्स सिरेमिक सब्सट्रेट्समधून सेंद्रिय सब्सट्रेट्समध्ये रूपांतरित केले जातात. FC पॅकेज सब्सट्रेट्सची खेळपट्टी लहान आणि लहान होत चालली आहे, त्यामुळे L आणि S चे सध्याचे वैशिष्ट्यपूर्ण मूल्य 15 μm आहे आणि ते लहान असेल.

मल्टी-लेयर सब्सट्रेट्सच्या कार्यक्षमतेमध्ये कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म, कमी गुणांक थर्मल विस्तार (CTE) आणि उच्च उष्णता प्रतिरोध यावर जोर दिला पाहिजे, जे कमी किमतीच्या सब्सट्रेट्सचा संदर्भ देते जे कार्यप्रदर्शन लक्ष्य पूर्ण करतात. आजकाल, एमएसपीए इन्सुलेशन डायलेक्ट्रिक स्टॅकिंग तंत्रज्ञान पातळ तांबे फॉइलसह एकत्रित केले जाते जेणेकरुन अचूक सर्किट्सच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनात वापरला जाईल. 10 μm पेक्षा कमी L आणि S दोन्ही मूल्यांसह सर्किट पॅटर्न तयार करण्यासाठी SAP चा वापर केला जातो.

PCBs ची उच्च घनता आणि पातळपणा यामुळे HDI PCBs कोर असलेल्या लॅमिनेशनपासून कोणत्याही थराच्या कोरमध्ये संक्रमण करतात. समान कार्य असलेल्या HDI PCB साठी, कोणत्याही स्तरावर परस्पर जोडलेल्या PCBs चे क्षेत्रफळ आणि जाडी कोर लॅमिनेटच्या तुलनेत 25% ने कमी होते. या दोन HDI PCB मध्ये चांगल्या विद्युत गुणधर्मांसह पातळ डायलेक्ट्रिक थर लावणे आवश्यक आहे.

उच्च वारंवारता आणि उच्च गती पासून निर्यात आवश्यक आहे

इलेक्ट्रॉनिक संप्रेषण तंत्रज्ञान वायर्ड ते वायरलेस पर्यंत, कमी वारंवारता आणि कमी गतीपासून उच्च वारंवारता आणि उच्च गतीपर्यंत आहे. स्मार्टफोन्सचे कार्यप्रदर्शन 4G ते 5G पर्यंत विकसित झाले आहे, ज्यासाठी वेगवान ट्रान्समिशन वेग आणि जास्त ट्रान्समिशन व्हॉल्यूम आवश्यक आहे.

जागतिक क्लाउड कंप्युटिंग युगाच्या आगमनामुळे डेटा ट्रॅफिकमध्ये एकापेक्षा जास्त वाढ झाली आहे, आणि उच्च-वारंवारता आणि उच्च-गती संप्रेषण उपकरणांसाठी एक स्पष्ट कल आहे. हाय-फ्रिक्वेंसी आणि हाय-स्पीड ट्रान्समिशनच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी, सिग्नल हस्तक्षेप आणि वापर कमी करण्याव्यतिरिक्त, सिग्नल अखंडता आणि उत्पादन पीसीबी डिझाइनच्या डिझाइन आवश्यकतांशी सुसंगत आहे, उच्च-कार्यक्षमता सामग्री हे सर्वात महत्वाचे घटक आहेत.

पीसीबीचा वेग वाढवण्यासाठी आणि सिग्नल अखंडतेच्या समस्या सोडवण्यासाठी इलेक्ट्रिकल सिग्नल लॉसचे गुणधर्म कमी करणे हे इंजिनिअरचे मुख्य काम आहे. PCBCart च्या दहा वर्षांपेक्षा जास्त उत्पादन सेवांवर आधारित, सब्सट्रेट सामग्रीच्या निवडीवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा घटक म्हणून, जेव्हा डायलेक्ट्रिक स्थिरांक (Dk) 4 पेक्षा कमी असतो आणि डायलेक्ट्रिक लॉस (Df) 0.010 पेक्षा कमी असतो, तेव्हा ते एक म्हणून मानले जाते. इंटरमीडिएट Dk/Df लॅमिनेट जेव्हा Dk 3.7 पेक्षा कमी आणि Df 0.005 पेक्षा कमी असेल, तेव्हा ते कमी Dk/Df लॅमिनेट मानले जाते. सध्या बाजारात विविध प्रकारचे सब्सट्रेट साहित्य उपलब्ध आहे.

आत्तापर्यंत, मुख्यतः तीन प्रकारचे सामान्यतः वापरले जाणारे उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट बोर्ड सब्सट्रेट मटेरियल आहेत: फ्लोरिन-आधारित रेजिन, पीपीओ किंवा पीपीई रेजिन्स आणि सुधारित इपॉक्सी रेजिन्स. फ्लोरिन सीरीज डायलेक्ट्रिक सब्सट्रेट्स, जसे की PTFE, मध्ये सर्वात कमी डायलेक्ट्रिक गुणधर्म असतात आणि ते सहसा 5 GHz किंवा त्याहून अधिक वारंवारता असलेल्या उत्पादनांसाठी वापरले जातात. सुधारित इपॉक्सी रेझिन FR-4 किंवा PPO सब्सट्रेट 1GHz ते 10GHz वारंवारता श्रेणी असलेल्या उत्पादनांसाठी योग्य आहे.

तीन उच्च-फ्रिक्वेंसी सब्सट्रेट सामग्रीची तुलना करताना, इपॉक्सी रेझिनची सर्वात कमी किंमत आहे, जरी फ्लोरिन राळची किंमत सर्वात जास्त आहे. डायलेक्ट्रिक स्थिरता, डायलेक्ट्रिक नुकसान, पाणी शोषण आणि वारंवारता वैशिष्ट्यांच्या बाबतीत, फ्लोरिन-आधारित रेजिन सर्वोत्तम कामगिरी करतात, तर इपॉक्सी रेजिन वाईट कामगिरी करतात. जेव्हा उत्पादनाद्वारे लागू केलेली वारंवारता 10GHz पेक्षा जास्त असते, तेव्हा फक्त फ्लोरिन-आधारित राळ कार्य करेल. PTFE च्या तोट्यांमध्ये उच्च किंमत, खराब कडकपणा आणि उच्च थर्मल विस्तार गुणांक यांचा समावेश होतो.

PTFE साठी, मोठ्या प्रमाणात अजैविक पदार्थ (जसे की सिलिका) फिलर मटेरियल किंवा काचेचे कापड म्हणून वापरले जाऊ शकतात जेणेकरून सब्सट्रेट सामग्रीची कडकपणा वाढेल आणि थर्मल विस्ताराचे गुणांक कमी होईल. याव्यतिरिक्त, PTFE रेणूंच्या जडत्वामुळे, PTFE रेणूंना कॉपर फॉइलशी जोडणे कठीण आहे, म्हणून तांबे फॉइलशी सुसंगत पृष्ठभागावर विशेष उपचार करणे आवश्यक आहे. पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा वाढवण्यासाठी पॉलिटेट्राफ्लुरोइथिलीनच्या पृष्ठभागावर रासायनिक नक्षीकाम करणे किंवा चिकटपणाची क्षमता वाढवण्यासाठी चिकट फिल्म जोडणे ही उपचार पद्धती आहे. या पद्धतीच्या वापरासह, डायलेक्ट्रिक गुणधर्मांवर परिणाम होऊ शकतो आणि संपूर्ण फ्लोरिन-आधारित उच्च-फ्रिक्वेंसी सर्किट आणखी विकसित करणे आवश्यक आहे.

सुधारित इपॉक्सी राळ किंवा PPE आणि TMA, MDI आणि BMI, तसेच काचेच्या कापडाने बनलेले अद्वितीय इन्सुलेटिंग राळ. FR-4 CCL प्रमाणेच, यात उत्कृष्ट उष्णता प्रतिरोधक क्षमता आणि डायलेक्ट्रिक गुणधर्म, यांत्रिक सामर्थ्य आणि PCB उत्पादनक्षमता देखील आहे, या सर्वांमुळे ते PTFE-आधारित सब्सट्रेट्सपेक्षा अधिक लोकप्रिय आहे.

रेजिन्ससारख्या इन्सुलेट सामग्रीच्या कार्यक्षमतेच्या आवश्यकतांव्यतिरिक्त, कंडक्टर म्हणून तांबेचा पृष्ठभाग खडबडीतपणा देखील सिग्नल ट्रान्समिशन हानीवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा घटक आहे, जो त्वचेच्या परिणामाचा परिणाम आहे. मूलभूतपणे, त्वचेचा प्रभाव असा आहे की उच्च-फ्रिक्वेंसी सिग्नल ट्रान्समिशनवर व्युत्पन्न होणारे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंडक्शन आणि इंडक्टिव्ह लीड लीडच्या क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्राच्या मध्यभागी इतके केंद्रित होते आणि ड्रायव्हिंग करंट किंवा सिग्नल यावर केंद्रित होते. शिशाची पृष्ठभाग. ट्रान्समिशन सिग्नलच्या तोट्यावर परिणाम करण्यात कंडक्टरच्या पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा महत्त्वाची भूमिका बजावते आणि कमी खडबडीमुळे खूप कमी नुकसान होते.

त्याच वारंवारतेवर, तांब्याच्या उच्च पृष्ठभागाच्या खडबडीमुळे उच्च सिग्नल नुकसान होईल. त्यामुळे, पृष्ठभागावरील तांब्याचा खडबडीतपणा वास्तविक उत्पादनात नियंत्रित केला पाहिजे आणि चिकटपणावर परिणाम न करता ते शक्य तितके कमी असावे. 10 गीगाहर्ट्झ किंवा त्याहून अधिक फ्रिक्वेंसी रेंजमधील सिग्नलकडे खूप लक्ष दिले पाहिजे. कॉपर फॉइलचा उग्रपणा 1μm पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे आणि 0.04μm च्या उग्रपणासह अल्ट्रा-सरफेस कॉपर फॉइल वापरणे चांगले आहे. कॉपर फॉइलच्या पृष्ठभागावरील खडबडीतपणा योग्य ऑक्सिडेशन उपचार आणि बाँडिंग राळ प्रणालीसह एकत्र करणे आवश्यक आहे. नजीकच्या भविष्यात, प्रोफाइल-लेपित राळ नसलेले तांबे फॉइल असू शकते, ज्यामध्ये डाईलेक्ट्रिक नुकसान होण्यापासून रोखण्यासाठी सोलण्याची ताकद जास्त असते.

उच्च थर्मल प्रतिकार आणि उच्च अपव्यय आवश्यक आहे

सूक्ष्मीकरण आणि उच्च कार्यक्षमतेच्या विकासाच्या प्रवृत्तीसह, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे अधिक उष्णता निर्माण करतात, त्यामुळे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या थर्मल व्यवस्थापन आवश्यकता अधिकाधिक मागणी होत आहेत. थर्मली कंडक्टिव पीसीबीच्या संशोधन आणि विकासामध्ये या समस्येचे एक उपाय आहे. पीसीबीची उष्णता प्रतिरोधकता आणि अपव्यय या बाबतीत चांगली कामगिरी करण्यासाठी मूलभूत अट म्हणजे सब्सट्रेटची उष्णता प्रतिरोधकता आणि अपव्यय क्षमता. PCB च्या थर्मल चालकता मध्ये सध्याची सुधारणा रेझिन आणि फिलिंग अॅडिशनच्या सुधारणेमध्ये आहे, परंतु ते केवळ मर्यादित श्रेणीमध्ये कार्य करते. आयएमएस किंवा मेटल कोअर पीसीबी वापरणे ही ठराविक पद्धत आहे, जे गरम घटक म्हणून काम करतात. पारंपारिक रेडिएटर्स आणि चाहत्यांच्या तुलनेत, या पद्धतीमध्ये लहान आकाराचे आणि कमी किमतीचे फायदे आहेत.

मुबलक संसाधने, कमी किंमत आणि चांगली थर्मल चालकता या फायद्यांसह अॅल्युमिनियम ही एक अतिशय आकर्षक सामग्री आहे. आणि तीव्रता. याव्यतिरिक्त, ते इतके पर्यावरणास अनुकूल आहे की ते बहुतेक मेटल सब्सट्रेट्स किंवा मेटल कोरद्वारे वापरले जाते. अर्थव्यवस्थेच्या फायद्यांमुळे, विश्वसनीय विद्युत कनेक्शन, थर्मल चालकता आणि उच्च शक्ती, सोल्डर-फ्री आणि लीड-फ्री, अॅल्युमिनियम-आधारित सर्किट बोर्ड ग्राहक उत्पादने, ऑटोमोबाईल्स, लष्करी पुरवठा आणि एरोस्पेस उत्पादनांमध्ये वापरले गेले आहेत. मेटल सब्सट्रेटच्या उष्णतेच्या प्रतिकार आणि अपव्यय कार्यक्षमतेची गुरुकिल्ली मेटल प्लेट आणि सर्किट प्लेन यांच्यातील चिकटपणामध्ये आहे यात शंका नाही.

तुमच्या PCB चे सब्सट्रेट मटेरियल कसे ठरवायचे?

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक युगात, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांचे सूक्ष्मीकरण आणि पातळपणा यामुळे कठोर पीसीबी आणि लवचिक/कठोर पीसीबीचा उदय झाला आहे. मग त्यांच्यासाठी कोणत्या प्रकारची सब्सट्रेट सामग्री योग्य आहे?

कठोर PCBs आणि लवचिक/कठोर PCBs चे वाढलेले अनुप्रयोग क्षेत्र प्रमाण आणि कार्यक्षमतेच्या दृष्टीने नवीन आवश्यकता आणले आहेत. उदाहरणार्थ, पॉलिमाइड फिल्म्सचे विविध श्रेणींमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते, ज्यामध्ये पारदर्शक, पांढरा, काळा आणि पिवळा, उच्च उष्णता प्रतिरोधकता आणि वेगवेगळ्या परिस्थितींमध्ये वापरण्यासाठी थर्मल विस्ताराचे कमी गुणांक. त्याचप्रमाणे, वापरकर्त्यांच्या बदलत्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी उच्च लवचिकता, मितीय स्थिरता, फिल्म पृष्ठभागाची गुणवत्ता, फोटोइलेक्ट्रिक कपलिंग आणि पर्यावरणीय प्रतिकार यामुळे किफायतशीर पॉलिस्टर फिल्म सब्सट्रेट बाजाराद्वारे स्वीकारला जाईल.

कठोर HDI PCB प्रमाणेच, लवचिक PCB ने हाय-स्पीड आणि हाय-फ्रिक्वेंसी सिग्नल ट्रान्समिशनची आवश्यकता पूर्ण करणे आवश्यक आहे आणि लवचिक सब्सट्रेट सामग्रीच्या डायलेक्ट्रिक स्थिर आणि डायलेक्ट्रिक नुकसानाकडे लक्ष देणे आवश्यक आहे. लवचिक सर्किट पॉलिटेट्राफ्लुओरोइथिलीन आणि प्रगत पॉलिमाइड सब्सट्रेटने बनलेले असू शकते. पॉलीमाइड राळमध्ये अजैविक धूळ आणि कार्बन फायबर जोडले जाऊ शकतात ज्यामुळे तीन-स्तर लवचिक थर्मली प्रवाहकीय सब्सट्रेट बनते. अजैविक फिलर सामग्री अॅल्युमिनियम नायट्राइड, अॅल्युमिनियम ऑक्साईड किंवा हेक्सागोनल बोरॉन नायट्राइड असू शकते. या प्रकारच्या सब्सट्रेट सामग्रीची थर्मल चालकता 1.51W/mK असते, 2.5kV च्या व्होल्टेजला आणि 180 अंशांच्या वक्रतेला प्रतिकार करू शकते.