Као што сви знамо, основна својства ПЦБ- (штампана плоча) зависи од перформанси његовог материјала подлоге. Стога, да би се побољшале перформансе штампане плоче, перформансе материјала подлоге прво морају бити оптимизоване. До сада се развијају и примењују различити нови материјали који задовољавају захтеве нових технологија и тржишних трендова.

Последњих година штампане плоче су претрпеле трансформацију. Тржиште се углавном померило са традиционалних хардверских производа као што су десктоп рачунари на бежичне комуникације као што су сервери и мобилни терминали. Мобилни комуникациони уређаји које представљају паметни телефони су промовисали развој лаких и вишефункционалних ПЦБ-а високе густине. Ако нема материјала супстрата, а његови процесни захтеви су уско повезани са перформансама ПЦБ-а, технологија штампаних кола никада неће бити реализована. Стога, избор материјала подлоге игра виталну улогу у обезбеђивању квалитета и поузданости ПЦБ-а и финалног производа.

Задовољите потребе високе густине и финих линија

•Захтеви за бакарну фолију

Све ПЦБ плоче се крећу ка већој густини и финијим колима, посебно ХДИ ПЦБ (Хигх Денсити Интерцоннецт ПЦБ). Пре десет година, ХДИ ПЦБ је дефинисан као ПЦБ, а његова ширина линија (Л) и размак између линија (С) били су 0.1 мм или мање. Међутим, тренутне стандардне вредности Л и С у електронској индустрији могу бити и до 60 μм, ау напредним случајевима њихове вредности могу бити и до 40 μм.

Како одредити свој материјал ПЦБ подлоге

Традиционални метод формирања дијаграма кола је у процесу снимања и гравирања. Применом подлоге од танке бакарне фолије (дебљине у опсегу од 9μм до 12μм) најнижа вредност Л и С достиже 30μм.

Због високе цене танке бакарне фолије ЦЦЛ (Цоппер Цлад Ламинате) и многих дефеката у снопу, многи произвођачи ПЦБ-а имају тенденцију да користе метод бакарне фолије за јеткање, а дебљина бакарне фолије је подешена на 18 μм. У ствари, ова метода се не препоручује јер садржи превише процедура, дебљину је тешко контролисати и доводи до већих трошкова. Као резултат тога, танка бакарна фолија је боља. Поред тога, када су вредности Л и С плоче мање од 20 μм, стандардна бакарна фолија не ради. На крају, препоручује се употреба ултра танке бакарне фолије, јер се њена дебљина бакра може подесити у опсегу од 3 μм до 5 μм.

Поред дебљине бакарне фолије, струјна прецизна кола захтевају и површину бакарне фолије са малом храпавостом. Да би се побољшала способност везивања између бакарне фолије и материјала подлоге и обезбедила чврстоћа љуштења проводника, груба обрада се врши на равни бакарне фолије, а општа храпавост бакарне фолије је већа од 5 μм.

Уградња бакарне фолије као основног материјала има за циљ да побољша њену чврстоћу на љуштење. Међутим, да би се контролисала прецизност проводника од прекомерног нагризања током нагризања кола, оно има тенденцију да изазове загађиваче избочина, што може изазвати кратак спој између водова или смањење изолационог капацитета, што посебно утиче на фина кола. Због тога је потребна бакарна фолија мале храпавости (мање од 3 μм или чак 1.5 μм).

Иако је храпавост бакарне фолије смањена, ипак је неопходно задржати чврстоћу проводника на љуштење, што узрокује посебан површински третман на површини бакарне фолије и материјала подлоге, што помаже да се обезбеди чврстоћа љуштења проводника. кондуктер.

• Захтеви за изолацију диелектричних ламината

Једна од главних техничких карактеристика ХДИ ПЦБ-а лежи у процесу конструкције. Обично коришћени РЦЦ (бакар обложен смолом) или препрег епоксидна стаклена тканина и ламинација бакарне фолије ретко доводе до финих кола. Сада је склона коришћењу САП и МСПА, што значи примену изолационог диелектричног филма ламинираног електробез бакреног оплата за производњу бакарних проводних равни. Пошто је бакарна раван танка, могу се произвести фина кола.

Једна од кључних тачака САП-а је ламинирање диелектричних материјала. Да би се испунили захтеви прецизних кола високе густине, неки захтеви морају бити постављени за ламинатне материјале, укључујући диелектрична својства, изолацију, отпорност на топлоту и везивање, као и техничку прилагодљивост компатибилну са ХДИ ПЦБ-ом.

У глобалном паковању полупроводника, супстрати за ИЦ паковање се претварају из керамичких супстрата у органске супстрате. Корак супстрата ФЦ пакета постаје све мањи и мањи, тако да је тренутна типична вредност Л и С 15 μм, и биће све мања.

Перформансе вишеслојних супстрата треба да нагласе ниске диелектричне особине, низак коефицијент топлотног ширења (ЦТЕ) и високу отпорност на топлоту, што се односи на јефтине подлоге које испуњавају циљеве перформанси. Данас је МСПА изолациона диелектрична технологија комбинована са танком бакарном фолијом која се користи у масовној производњи прецизних кола. САП се користи за производњу узорака кола са вредностима Л и С мањим од 10 μм.

Велика густина и танкоћа ПЦБ-а довели су до преласка ХДИ ПЦБ-а са ламинације са језгром на језгра било ког слоја. За ХДИ ПЦБ са истом функцијом, површина и дебљина ПЦБ-а међусобно повезаних на било ком слоју су смањене за 25% у поређењу са онима са језгром ламината. У ова два ХДИ ПЦБ-а неопходно је нанети тањи диелектрични слој са бољим електричним својствима.

Захтева извоз са високе фреквенције и велике брзине

Електронска комуникациона технологија се креће од жичане до бежичне, од ниске фреквенције и мале брзине до високе фреквенције и велике брзине. Перформансе паметних телефона су еволуирале са 4Г на 5Г, што захтева веће брзине преноса и веће количине преноса.

Појава глобалне ере рачунарства у облаку довела је до вишеструког повећања промета података, а постоји јасан тренд за опрему за комуникацију високе фреквенције и велике брзине. Да би се испунили захтеви преноса високе фреквенције и велике брзине, поред смањења сметњи и потрошње сигнала, интегритет сигнала и производња су компатибилни са захтевима дизајна ПЦБ дизајна, материјали високих перформанси су најважнији елемент.

Главни посао инжењера је да смањи својства губитка електричног сигнала да повећа брзину ПЦБ-а и реши проблеме са интегритетом сигнала. На основу више од десет година производних услуга ПЦБЦарт-а, као кључног фактора који утиче на избор материјала подлоге, када је диелектрична константа (Дк) нижа од 4, а диелектрични губитак (Дф) мањи од 0.010, то се сматра средњи Дк/Дф ламинат Када је Дк нижи од 3.7 и Дф мањи од 0.005, сматра се ламинатом са ниским Дк/Дф. Тренутно су на тржишту доступни различити материјали за подлогу.

До сада постоје углавном три врсте материјала за подлогу за штампане плоче високе фреквенције: смоле на бази флуора, ППО или ППЕ смоле и модификоване епоксидне смоле. Диелектрични супстрати серије флуора, као што је ПТФЕ, имају најнижа диелектрична својства и обично се користе за производе са фреквенцијом од 5 ГХз или више. Модификована епоксидна смола ФР-4 или ППО супстрат је погодна за производе са фреквенцијским опсегом од 1 ГХз до 10 ГХз.

У поређењу са три високофреквентна супстратна материјала, епоксидна смола има најнижу цену, иако флуорна смола има највишу цену. Што се тиче диелектричне константе, диелектричног губитка, апсорпције воде и фреквенцијских карактеристика, смоле на бази флуора раде најбоље, док су епоксидне смоле лошије. Када је фреквенција коју примењује производ већа од 10 ГХз, радиће само смола на бази флуора. Недостаци ПТФЕ-а укључују високу цену, лошу крутост и висок коефицијент топлотног ширења.

За ПТФЕ, расуте неорганске супстанце (као што је силицијум) се могу користити као материјали за пуњење или стаклена тканина да би се побољшала крутост материјала подлоге и смањио коефицијент топлотног ширења. Поред тога, због инертности ПТФЕ молекула, тешко је да се ПТФЕ молекули вежу за бакарну фолију, тако да се мора реализовати посебна површинска обрада компатибилна са бакарном фолијом. Метода третмана је да се изврши хемијско нагризање на површини политетрафлуороетилена да би се повећала храпавост површине или да се дода лепљиви филм да би се повећала способност пријањања. Применом ове методе могу се утицати на диелектричне особине, а читаво коло високе фреквенције на бази флуора мора се даље развијати.

Јединствена изолациона смола састављена од модификоване епоксидне смоле или ППЕ и ТМА, МДИ и БМИ, плус стаклена тканина. Слично ФР-4 ЦЦЛ, такође има одличну отпорност на топлоту и диелектрична својства, механичку чврстоћу и могућност израде ПЦБ-а, што га све чини популарнијим од подлога на бази ПТФЕ.

Поред захтева за перформансама изолационих материјала као што су смоле, храпавост површине бакра као проводника је такође важан фактор који утиче на губитак преноса сигнала, што је резултат скин ефекта. У основи, ефекат коже је да електромагнетна индукција генерисана при преносу високофреквентног сигнала и индуктивни вод постаје толико концентрисан у центру површине попречног пресека електроде, а струја покретања или сигнал је фокусиран на површина олова. Храпавост површине проводника игра кључну улогу у утицају на губитак преносног сигнала, а мала храпавост доводи до веома малих губитака.

На истој фреквенцији, велика храпавост површине бакра ће узроковати велики губитак сигнала. Стога, храпавост површине бакра мора да се контролише у стварној производњи, и треба да буде што је могуће нижа без утицаја на пријањање. Велика пажња се мора посветити сигналима у фреквенцијском опсегу од 10 ГХз или више. Потребно је да храпавост бакарне фолије буде мања од 1 μм, а најбоље је користити ултра-површинску бакарну фолију са храпавошћу од 0.04 μм. Површинска храпавост бакарне фолије мора бити комбинована са одговарајућим оксидационим третманом и системом смоле за везивање. У блиској будућности може постојати бакарна фолија без смоле обложене профилом, која има већу чврстоћу на љуштење како би спречила утицај диелектричног губитка.

Захтева високу топлотну отпорност и велику дисипацију

Са развојним трендом минијатуризације и високе функционалности, електронска опрема има тенденцију да генерише више топлоте, тако да захтеви за управљање топлотом електронске опреме постају све захтевнији. Једно од решења овог проблема лежи у истраживању и развоју топлотно проводљивих ПЦБ-а. Основни услов да ПЦБ ради добро у погледу отпорности на топлоту и дисипације је отпорност на топлоту и способност дисипације подлоге. Тренутно побољшање топлотне проводљивости ПЦБ-а лежи у побољшању додавања смоле и пуњења, али то функционише само у ограниченој категорији. Типичан метод је коришћење ИМС-а или ПЦБ-а са металним језгром, који делују као грејни елементи. У поређењу са традиционалним радијаторима и вентилаторима, ова метода има предности мале величине и ниске цене.

Алуминијум је веома атрактиван материјал са предностима богатих ресурса, ниске цене и добре топлотне проводљивости. И интензитет. Поред тога, толико је еколошки прихватљив да га користи већина металних подлога или металних језгара. Због предности економичности, поуздане електричне везе, топлотне проводљивости и велике чврстоће, плоче на бази алуминијума без лемљења и олова користе се у потрошачким производима, аутомобилима, војним потрепштинама и ваздухопловним производима. Нема сумње да кључ за отпорност на топлоту и перформансе дисипације металне подлоге лежи у адхезији између металне плоче и равни кола.

Како одредити материјал подлоге вашег ПЦБ-а?

У модерном електронском добу, минијатуризација и танкост електронских уређаја довела је до појаве крутих ПЦБ-а и флексибилних/крутих ПЦБ-а. Дакле, која врста материјала супстрата је погодна за њих?

Повећане области примене крутих ПЦБ-а и флексибилних/крутих ПЦБ-а донеле су нове захтеве у погледу количине и перформанси. На пример, полиимидни филмови се могу класификовати у различите категорије, укључујући провидне, беле, црне и жуте, са високом отпорношћу на топлоту и ниским коефицијентом топлотног ширења за примену у различитим ситуацијама. Слично томе, исплатива подлога од полиестерског филма ће бити прихваћена на тржишту због своје високе еластичности, стабилности димензија, квалитета површине филма, фотоелектричне спојнице и отпорности на животну средину, како би се задовољиле променљиве потребе корисника.

Слично крутом ХДИ ПЦБ-у, флексибилна штампана плоча мора испунити захтеве за брзи и високофреквентни пренос сигнала, а пажња се мора обратити на диелектричну константу и диелектричне губитке флексибилног материјала подлоге. Флексибилно коло може бити састављено од политетрафлуороетилена и напредног полиимидног супстрата. Полиимидној смоли се могу додати неорганска прашина и угљенична влакна да би се добила трослојна флексибилна топлотно проводљива подлога. Неоргански материјал за пуњење може бити алуминијум нитрид, алуминијум оксид или хексагонални бор нитрид. Ова врста материјала подлоге има топлотну проводљивост од 1.51В/мК, може издржати напон од 2.5кВ и закривљеност од 180 степени.