Siç e dimë të gjithë, vetitë themelore të PCB (pllaka e qarkut të printuar) varen nga performanca e materialit të nënshtresës së tij. Prandaj, për të përmirësuar performancën e tabelës së qarkut, së pari duhet të optimizohet performanca e materialit të nënshtresës. Deri më tani, materiale të ndryshme të reja janë duke u zhvilluar dhe aplikuar për të përmbushur kërkesat e teknologjive të reja dhe tendencat e tregut.

Vitet e fundit, bordet e qarkut të printuar kanë pësuar një transformim. Tregu është zhvendosur kryesisht nga produktet tradicionale të harduerit si kompjuterët desktop në komunikimet me valë si serverët dhe terminalet celularë. Pajisjet e komunikimit celular të përfaqësuara nga telefonat inteligjentë kanë promovuar zhvillimin e PCB-ve me densitet të lartë, me peshë të lehtë dhe shumëfunksionale. Nëse nuk ka material nënshtresor dhe kërkesat e tij për procesin janë të lidhura ngushtë me performancën e PCB-së, teknologjia e qarkut të printuar nuk do të realizohet kurrë. Prandaj, zgjedhja e materialit të nënshtresës luan një rol jetik në sigurimin e cilësisë dhe besueshmërisë së PCB-së dhe produktit përfundimtar.

Plotësoni nevojat e densitetit të lartë dhe linjave të imta

•Kërkesat për fletë bakri

Të gjitha bordet PCB po lëvizin drejt qarqeve me densitet më të lartë dhe më të imët, veçanërisht HDI PCB (PCB Interconnect me densitet të lartë). Dhjetë vjet më parë, HDI PCB u përcaktua si PCB, dhe gjerësia e linjës (L) dhe hapësira e linjës (S) ishin 0.1 mm ose më pak. Sidoqoftë, vlerat aktuale standarde të L dhe S në industrinë elektronike mund të jenë deri në 60 μm, dhe në raste të avancuara, vlerat e tyre mund të jenë deri në 40 μm.

Si të përcaktoni materialin tuaj të nënshtresës PCB

Metoda tradicionale e formimit të diagramit të qarkut është në procesin e imazhit dhe gravurës. Me aplikimin e nënshtresave të hollë prej bakri (me trashësi nga 9μm deri në 12μm), vlera më e ulët e L dhe S arrin 30μm.

Për shkak të kostos së lartë të fletës së hollë të bakrit CCL (Laminat i veshur me bakër) dhe shumë defekteve në pirg, shumë prodhues të PCB-ve priren të përdorin metodën e fletës së bakrit me gravurë dhe trashësia e fletës së bakrit është vendosur në 18μm. Në fakt, kjo metodë nuk rekomandohet sepse përmban shumë procedura, trashësia është e vështirë për t’u kontrolluar dhe çon në kosto më të larta. Si rezultat, petë e hollë e bakrit është më e mirë. Përveç kësaj, kur vlerat L dhe S të tabelës janë më pak se 20μm, petë standarde e bakrit nuk funksionon. Së fundi, rekomandohet përdorimi i folisë bakri ultra të hollë, sepse trashësia e bakrit mund të rregullohet në intervalin nga 3μm deri në 5μm.

Përveç trashësisë së fletës së bakrit, qarqet e saktësisë aktuale kërkojnë gjithashtu një sipërfaqe fletë bakri me vrazhdësi të ulët. Për të përmirësuar aftësinë e lidhjes midis fletës së bakrit dhe materialit të nënshtresës dhe për të siguruar qëndrueshmërinë e lëvozhgës së përcjellësit, përpunimi i përafërt kryhet në rrafshin e fletës së bakrit dhe vrazhdësia e përgjithshme e fletës së bakrit është më e madhe se 5μm.

Futja e fletës së bakrit me gunga si material bazë synon të përmirësojë forcën e lëvores së saj. Megjithatë, për të kontrolluar saktësinë e plumbit larg nga mbi-gërvishtja gjatë gravimit të qarkut, ai tenton të shkaktojë ndotës të gungës, të cilët mund të shkaktojnë një qark të shkurtër midis linjave ose një ulje të kapacitetit izolues, gjë që ndikon veçanërisht në qarqet e imta. Prandaj, kërkohet fletë bakri me vrazhdësi të ulët (më pak se 3 μm ose edhe 1.5 μm).

Megjithëse vrazhdësia e fletës së bakrit është zvogëluar, është ende e nevojshme të ruhet forca e lëvozhgës së përcjellësit, e cila shkakton një trajtim të veçantë sipërfaqësor në sipërfaqen e fletës së bakrit dhe të materialit të nënshtresës, gjë që ndihmon në sigurimin e forcës së lëvores së dirigjent.

• Kërkesat për izolimin e laminateve dielektrike

Një nga karakteristikat kryesore teknike të HDI PCB qëndron në procesin e ndërtimit. RCC i përdorur zakonisht (bakër i veshur me rrëshirë) ose leckë qelqi epoksid parapreg dhe petëzim me fletë bakri rrallë çojnë në qarqe të imta. Tani është e prirur të përdorë SAP dhe MSPA, që do të thotë aplikimi i veshjes së bakrit pa elektrolek të laminuar me film izolues dielektrik për të prodhuar plane përçuese bakri. Për shkak se rrafshi i bakrit është i hollë, mund të prodhohen qarqe të imta.

Një nga pikat kryesore të SAP është laminimi i materialeve dielektrike. Për të përmbushur kërkesat e qarqeve me saktësi me densitet të lartë, duhet të parashtrohen disa kërkesa për materialet e laminuara, duke përfshirë vetitë dielektrike, izolimin, rezistencën ndaj nxehtësisë dhe lidhjen, si dhe përshtatshmërinë teknike të përputhshme me HDI PCB.

Në paketimin gjysmëpërçues global, nënshtresat e paketimit IC konvertohen nga nënshtresa qeramike në nënshtresa organike. Lartësia e nënshtresave të paketimit FC po bëhet gjithnjë e më e vogël, kështu që vlera aktuale tipike e L dhe S është 15 μm dhe do të jetë më e vogël.

Performanca e nënshtresave me shumë shtresa duhet të theksojë vetitë e ulëta dielektrike, zgjerimin termik me koeficient të ulët (CTE) dhe rezistencën e lartë ndaj nxehtësisë, që i referohet nënshtresave me kosto të ulët që përmbushin objektivat e performancës. Në ditët e sotme, teknologjia e stivimit dielektrik të izolimit MSPA kombinohet me fletë të hollë bakri për t’u përdorur në prodhimin masiv të qarqeve precize. SAP përdoret për të prodhuar modele qarku me vlera L dhe S më pak se 10 μm.

Dendësia e lartë dhe hollësia e PCB-ve kanë bërë që PCB-të HDI të kalojnë nga petëzimi me bërthama në bërthamat e çdo shtrese. Për PCB-të HDI me të njëjtin funksion, sipërfaqja dhe trashësia e PCB-ve të ndërlidhura në çdo shtresë zvogëlohet me 25% në krahasim me ato me laminat bërthamore. Është e nevojshme të aplikohet një shtresë dielektrike më e hollë me veti më të mira elektrike në këto dy PCB HDI.

Kërkon eksport nga frekuenca e lartë dhe shpejtësia e lartë

Teknologjia e komunikimit elektronik varion nga me tela në wireless, nga frekuenca e ulët dhe shpejtësia e ulët në frekuencë të lartë dhe shpejtësi të lartë. Performanca e telefonave inteligjentë ka evoluar nga 4G në 5G, duke kërkuar shpejtësi më të shpejta transmetimi dhe vëllime më të mëdha transmetimi.

Ardhja e epokës globale të kompjuterit cloud ka çuar në një rritje të shumëfishtë të trafikut të të dhënave dhe ka një prirje të qartë për pajisjet e komunikimit me frekuencë të lartë dhe me shpejtësi të lartë. Për të përmbushur kërkesat e transmetimit me frekuencë të lartë dhe shpejtësi të lartë, përveç reduktimit të ndërhyrjes dhe konsumit të sinjalit, integriteti dhe prodhimi i sinjalit janë në përputhje me kërkesat e projektimit të dizajnit të PCB-ve, materialet me performancë të lartë janë elementi më i rëndësishëm.

Detyra kryesore e një inxhinieri është të zvogëlojë vetitë e humbjes së sinjalit elektrik për të rritur shpejtësinë e PCB-së dhe për të zgjidhur problemet e integritetit të sinjalit. Bazuar në më shumë se dhjetë vjet shërbime të prodhimit të PCBCart, si një faktor kyç që ndikon në zgjedhjen e materialit të nënshtresës, kur konstanta dielektrike (Dk) është më e ulët se 4 dhe humbja dielektrike (Df) është më e ulët se 0.010, ajo konsiderohet si një laminat i ndërmjetëm Dk/Df Kur Dk është më i ulët se 3.7 dhe Df më i ulët se 0.005, ai konsiderohet një petëzuar me Dk/Df të ulët. Aktualisht, një shumëllojshmëri e materialeve të nënshtresës janë të disponueshme në treg.

Deri më tani, ekzistojnë kryesisht tre lloje të materialeve të substratit të bordit të qarkut me frekuencë të lartë të përdorura zakonisht: rrëshirat me bazë fluori, rrëshirat PPO ose PPE dhe rrëshirat epokside të modifikuara. Nënshtresat dielektrike të serisë së fluorit, të tilla si PTFE, kanë vetitë dielektrike më të ulëta dhe zakonisht përdoren për produkte me një frekuencë prej 5 GHz ose më të lartë. Substrati i modifikuar i rrëshirës epoksi FR-4 ose PPO është i përshtatshëm për produkte me një gamë frekuencash nga 1 GHz deri në 10 GHz.

Duke krahasuar tre materialet e nënshtresës me frekuencë të lartë, rrëshira epoksi ka çmimin më të ulët, megjithëse rrëshira e fluorit ka çmimin më të lartë. Për sa i përket konstantës dielektrike, humbjes dielektrike, përthithjes së ujit dhe karakteristikave të frekuencës, rrëshirat me bazë fluori performojnë më mirë, ndërsa rrëshirat epokside performojnë më keq. Kur frekuenca e aplikuar nga produkti është më e lartë se 10 GHz, vetëm rrëshira me bazë fluori do të funksionojë. Disavantazhet e PTFE përfshijnë koston e lartë, ngurtësinë e dobët dhe koeficientin e lartë të zgjerimit termik.

Për PTFE, substancat inorganike me shumicë (silicë) mund të përdoren si materiale mbushëse ose pëlhurë xhami për të rritur ngurtësinë e materialit të nënshtresës dhe për të zvogëluar koeficientin e zgjerimit termik. Përveç kësaj, për shkak të inertitetit të molekulave të PTFE, është e vështirë që molekulat e PTFE të lidhen me fletën e bakrit, kështu që duhet të realizohet një trajtim i veçantë sipërfaqësor i pajtueshëm me fletën e bakrit. Metoda e trajtimit është kryerja e gdhendjes kimike në sipërfaqen e politetrafluoroetilenit për të rritur vrazhdësinë e sipërfaqes ose shtimi i një filmi ngjitës për të rritur aftësinë ngjitëse. Me aplikimin e kësaj metode, vetitë dielektrike mund të preken dhe i gjithë qarku me frekuencë të lartë me bazë fluori duhet të zhvillohet më tej.

Rrëshirë izoluese unike e përbërë nga rrëshirë epokside të modifikuar ose PPE dhe TMA, MDI dhe BMI, plus pëlhurë xhami. Ngjashëm me FR-4 CCL, ai gjithashtu ka rezistencë të shkëlqyer ndaj nxehtësisë dhe veti dielektrike, forcë mekanike dhe prodhimtarinë e PCB-ve, të cilat e bëjnë atë më të popullarizuar se substratet me bazë PTFE.

Përveç kërkesave të performancës së materialeve izoluese si rrëshirat, vrazhdësia e sipërfaqes së bakrit si përçues është gjithashtu një faktor i rëndësishëm që ndikon në humbjen e transmetimit të sinjalit, i cili është rezultat i efektit të lëkurës. Në thelb, efekti i lëkurës është se induksioni elektromagnetik i gjeneruar në transmetimin e sinjalit me frekuencë të lartë dhe plumbi induktiv bëhet aq i përqendruar në qendër të zonës së prerjes tërthore të plumbit, dhe rryma ose sinjali i drejtimit fokusohet në sipërfaqja e plumbit. Vrazhdësia e sipërfaqes së përcjellësit luan një rol kyç në ndikimin e humbjes së sinjalit të transmetimit, dhe vrazhdësia e ulët çon në humbje shumë të vogla.

Në të njëjtën frekuencë, vrazhdësia e lartë e sipërfaqes së bakrit do të shkaktojë humbje të lartë të sinjalit. Prandaj, vrazhdësia e bakrit sipërfaqësor duhet të kontrollohet në prodhimin aktual dhe duhet të jetë sa më e ulët që të jetë e mundur pa ndikuar në ngjitjen. Vëmendje e madhe duhet t’i kushtohet sinjaleve në diapazonin e frekuencës prej 10 GHz ose më të lartë. Vrazhdësia e fletës së bakrit kërkohet të jetë më e vogël se 1μm, dhe është më mirë të përdoret fletë bakri ultra-sipërfaqësore me një vrazhdësi prej 0.04μm. Vrazhdësia e sipërfaqes së fletës së bakrit duhet të kombinohet me një sistem të përshtatshëm të trajtimit të oksidimit dhe rrëshirës ngjitëse. Në të ardhmen e afërt, mund të ketë një fletë bakri pa rrëshirë të veshur me profil, e cila ka një forcë më të lartë të lëvozhgës për të parandaluar dëmtimin e humbjes dielektrike.

Kërkon rezistencë të lartë termike dhe shpërndarje të lartë

Me trendin e zhvillimit të miniaturizimit dhe funksionalitetit të lartë, pajisjet elektronike tentojnë të gjenerojnë më shumë nxehtësi, kështu që kërkesat e menaxhimit termik të pajisjeve elektronike po bëhen gjithnjë e më kërkuese. Një nga zgjidhjet e këtij problemi qëndron në kërkimin dhe zhvillimin e PCB-ve që përçojnë termikisht. Kushti bazë që PCB të funksionojë mirë përsa i përket rezistencës ndaj nxehtësisë dhe shpërndarjes është rezistenca ndaj nxehtësisë dhe aftësia e shpërndarjes së nënshtresës. Përmirësimi aktual në përçueshmërinë termike të PCB-së qëndron në përmirësimin e rrëshirës dhe shtimit të mbushjes, por funksionon vetëm në një kategori të kufizuar. Metoda tipike është përdorimi i IMS ose PCB me bërthamë metalike, të cilat veprojnë si elementë ngrohës. Krahasuar me radiatorët dhe tifozët tradicionalë, kjo metodë ka përparësitë e madhësisë së vogël dhe kostos së ulët.

Alumini është një material shumë tërheqës me avantazhet e burimeve të bollshme, kosto të ulët dhe përçueshmëri të mirë termike. Dhe intensiteti. Përveç kësaj, është aq miqësore me mjedisin saqë përdoret nga shumica e nënshtresave metalike ose bërthamave metalike. Për shkak të avantazheve të ekonomisë, lidhjes së besueshme elektrike, përçueshmërisë termike dhe forcës së lartë, pllakat e qarkut pa saldim dhe pa plumb, janë përdorur në produktet e konsumit, automobilat, furnizimet ushtarake dhe produktet e hapësirës ajrore. Nuk ka dyshim se çelësi i rezistencës ndaj nxehtësisë dhe performancës së shpërndarjes së nënshtresës metalike qëndron në ngjitjen midis pllakës metalike dhe planit të qarkut.

Si të përcaktoni materialin e nënshtresës së PCB-së tuaj?

Në epokën moderne elektronike, miniaturizimi dhe hollësia e pajisjeve elektronike ka çuar në shfaqjen e PCB-ve të ngurtë dhe PCB-ve fleksibël/të ngurtë. Pra, çfarë lloji i materialit të nënshtresës është i përshtatshëm për ta?

Rritja e zonave të aplikimit të PCB-ve të ngurtë dhe PCB-ve fleksibël/të ngurtë kanë sjellë kërkesa të reja për sa i përket sasisë dhe performancës. Për shembull, filmat poliimid mund të klasifikohen në kategori të ndryshme, duke përfshirë transparent, të bardhë, të zi dhe të verdhë, me rezistencë të lartë ndaj nxehtësisë dhe koeficient të ulët të zgjerimit termik për aplikim në situata të ndryshme. Në mënyrë të ngjashme, substrati i filmit poliestër me kosto efektive do të pranohet nga tregu për shkak të elasticitetit të tij të lartë, stabilitetit dimensional, cilësisë së sipërfaqes së filmit, bashkimit fotoelektrik dhe rezistencës mjedisore, për të përmbushur nevojat në ndryshim të përdoruesve.

Ngjashëm me PCB-në e ngurtë HDI, PCB fleksibël duhet të plotësojë kërkesat e transmetimit të sinjalit me shpejtësi dhe frekuencë të lartë dhe vëmendje duhet t’i kushtohet konstantës dielektrike dhe humbjes dielektrike të materialit fleksibël të nënshtresës. Qarku fleksibël mund të përbëhet nga politetrafluoroetileni dhe një substrat i avancuar poliimid. Pluhuri inorganik dhe fibra karboni mund t’i shtohen rrëshirës poliimide për të rezultuar në një substrat fleksibël me tre shtresa termike përçuese. Materiali mbushës inorganik mund të jetë nitrid alumini, oksid alumini ose nitrid bori gjashtëkëndor. Ky lloj materiali i nënshtresës ka një përçueshmëri termike prej 1.51 W/mK, mund t’i rezistojë një tensioni prej 2.5 kV dhe një lakimi prej 180 gradë.