Kama sisi sote tunajua, mali ya msingi ya PCB (bodi ya mzunguko iliyochapishwa) inategemea utendaji wa nyenzo zake za substrate. Kwa hiyo, ili kuboresha utendaji wa bodi ya mzunguko, utendaji wa nyenzo za substrate lazima kwanza uboreshwe. Hadi sasa, nyenzo mbalimbali mpya zinatengenezwa na kutumika ili kukidhi mahitaji ya teknolojia mpya na mwenendo wa soko.

Katika miaka ya hivi karibuni, bodi za mzunguko zilizochapishwa zimepata mabadiliko. Soko limehama zaidi kutoka kwa bidhaa za vifaa vya kitamaduni kama vile kompyuta za mezani hadi mawasiliano yasiyotumia waya kama vile seva na vituo vya rununu. Vifaa vya mawasiliano vya rununu vinavyowakilishwa na simu mahiri vimekuza ukuzaji wa PCB zenye msongamano mkubwa, uzani mwepesi na zinazofanya kazi nyingi. Ikiwa hakuna nyenzo za substrate, na mahitaji yake ya mchakato yanahusiana kwa karibu na utendaji wa PCB, teknolojia ya mzunguko iliyochapishwa haitafikiwa kamwe. Kwa hiyo, uchaguzi wa nyenzo za substrate una jukumu muhimu katika kutoa ubora na uaminifu wa PCB na bidhaa ya mwisho.

Kukidhi mahitaji ya msongamano mkubwa na mistari laini

•Mahitaji ya foil ya shaba

Bodi zote za PCB zinaelekea kwenye msongamano wa juu zaidi na saketi bora zaidi, hasa HDI PCB (PCB ya Muunganisho wa Juu Msongamano wa Juu). Miaka kumi iliyopita, HDI PCB ilifafanuliwa kuwa PCB, na upana wake wa laini (L) na nafasi ya mstari (S) ilikuwa 0.1mm au chini ya hapo. Walakini, viwango vya sasa vya L na S katika tasnia ya elektroniki vinaweza kuwa ndogo kama 60 μm, na katika hali ya juu, maadili yao yanaweza kuwa chini ya 40 μm.

Jinsi ya kuamua nyenzo yako ya substrate ya PCB

Njia ya jadi ya kuunda mchoro wa mzunguko ni katika mchakato wa kupiga picha na etching. Kwa matumizi ya substrates nyembamba za foil ya shaba (yenye unene katika safu ya 9μm hadi 12μm), thamani ya chini kabisa ya L na S hufikia 30μm.

Kutokana na gharama kubwa ya foil nyembamba ya shaba CCL (Copper Clad Laminate) na kasoro nyingi katika stack, wazalishaji wengi wa PCB huwa wanatumia njia ya etching-copper foil, na unene wa shaba ya shaba huwekwa 18μm. Kwa kweli, njia hii haipendekezi kwa sababu ina taratibu nyingi, unene ni vigumu kudhibiti na husababisha gharama kubwa. Matokeo yake, foil nyembamba ya shaba ni bora zaidi. Kwa kuongeza, wakati maadili ya L na S ya bodi ni chini ya 20μm, foil ya shaba ya kawaida haifanyi kazi. Hatimaye, inashauriwa kutumia foil ya shaba ya ultra-thin, kwa sababu unene wake wa shaba unaweza kubadilishwa katika aina mbalimbali za 3μm hadi 5μm.

Mbali na unene wa foil ya shaba, nyaya za sasa za usahihi pia zinahitaji uso wa shaba wa shaba na ukali mdogo. Ili kuboresha uwezo wa kuunganisha kati ya foil ya shaba na nyenzo za substrate na kuhakikisha nguvu ya peel ya kondakta, usindikaji mbaya unafanywa kwenye ndege ya shaba ya shaba, na ukali wa jumla wa foil ya shaba ni kubwa kuliko 5μm.

Kupachika karatasi ya shaba ya nundu kwani nyenzo ya msingi inalenga kuboresha uimara wake wa maganda. Hata hivyo, ili kudhibiti usahihi wa risasi mbali na kuchomwa zaidi wakati wa etching ya mzunguko, huwa na kusababisha uchafuzi wa nundu, ambayo inaweza kusababisha mzunguko mfupi kati ya mistari au kupungua kwa uwezo wa insulation, ambayo huathiri hasa nyaya nzuri. Kwa hiyo, foil ya shaba yenye ukali mdogo (chini ya 3 μm au hata 1.5 μm) inahitajika.

Ingawa ukali wa foil ya shaba umepunguzwa, bado ni muhimu kuhifadhi nguvu ya peel ya kondakta, ambayo husababisha matibabu maalum ya uso kwenye uso wa foil ya shaba na nyenzo za substrate, ambayo husaidia kuhakikisha nguvu ya peel. kondakta.

• Mahitaji ya kuhami laminates dielectric

Moja ya sifa kuu za kiufundi za HDI PCB iko katika mchakato wa ujenzi. RCC inayotumika sana (shaba iliyopakwa resin) au kitambaa cha glasi cha epoxy na lamination ya shaba ya shaba mara chache husababisha saketi laini. Sasa ina mwelekeo wa kutumia SAP na MSPA, ambayo ina maana ya utumiaji wa filamu ya kuhami ya dielectric iliyochomwa na shaba isiyo na umeme ili kutoa ndege za conductive za shaba. Kwa sababu ndege ya shaba ni nyembamba, nyaya nzuri zinaweza kuzalishwa.

Moja ya pointi muhimu za SAP ni laminate vifaa vya dielectric. Ili kukidhi mahitaji ya nyaya za usahihi wa juu-wiani, mahitaji fulani lazima yawekwe mbele kwa vifaa vya laminate, ikiwa ni pamoja na mali ya dielectric, insulation, upinzani wa joto na kuunganisha, pamoja na kukabiliana na kiufundi sambamba na HDI PCB.

Katika vifungashio vya kimataifa vya semiconductor, vifungashio vya IC hubadilishwa kutoka substrates za kauri hadi substrates za kikaboni. Kiwango cha substrates za kifurushi cha FC kinazidi kuwa kidogo na kidogo, kwa hivyo thamani ya sasa ya L na S ni 15 μm, na itakuwa ndogo.

Utendaji wa substrates za tabaka nyingi unapaswa kusisitiza sifa za chini za dielectri, upanuzi wa chini wa mgawo wa joto (CTE) na upinzani wa juu wa joto, ambayo inahusu substrates za gharama nafuu zinazofikia malengo ya utendaji. Siku hizi, teknolojia ya insulation ya dielectric ya insulation ya MSPA imejumuishwa na foil nyembamba ya shaba ili kutumika katika uzalishaji wa wingi wa nyaya za usahihi. SAP hutumiwa kutengeneza mifumo ya mzunguko na thamani zote za L na S chini ya 10 μm.

Uzito wa juu na wembamba wa PCB umesababisha PCB za HDI kubadilika kutoka kwa ulainishaji na core hadi core za safu yoyote. Kwa HDI PCB zilizo na kazi sawa, eneo na unene wa PCB zilizounganishwa kwenye safu yoyote hupunguzwa kwa 25% ikilinganishwa na wale walio na laminates ya msingi. Ni muhimu kutumia safu nyembamba ya dielectri yenye sifa bora za umeme katika PCB hizi mbili za HDI.

Inahitaji usafirishaji kutoka kwa masafa ya juu na kasi ya juu

Teknolojia ya mawasiliano ya kielektroniki inatofautiana kutoka kwa waya hadi kwa waya, kutoka kwa masafa ya chini na kasi ya chini hadi masafa ya juu na kasi ya juu. Utendaji wa simu mahiri umebadilika kutoka 4G hadi 5G, na kuhitaji kasi ya upokezaji wa haraka na ujazo mkubwa wa upokezaji.

Ujio wa enzi ya kompyuta ya wingu ulimwenguni umesababisha ongezeko nyingi la trafiki ya data, na kuna mwelekeo wazi wa vifaa vya mawasiliano ya masafa ya juu na ya kasi. Ili kukidhi mahitaji ya maambukizi ya juu-frequency na kasi ya juu, pamoja na kupunguza kuingiliwa kwa ishara na matumizi, uadilifu wa ishara na utengenezaji ni sambamba na mahitaji ya kubuni ya muundo wa PCB, vifaa vya juu vya utendaji ni kipengele muhimu zaidi.

Kazi kuu ya mhandisi ni kupunguza sifa za upotezaji wa mawimbi ya umeme ili kuongeza kasi ya PCB na kutatua shida za uadilifu wa ishara. Kulingana na PCBCart zaidi ya miaka kumi ya huduma za utengenezaji, kama sababu kuu inayoathiri uchaguzi wa nyenzo za substrate, wakati dielectric constant (Dk) iko chini ya 4 na hasara ya dielectric (Df) ni chini ya 0.010, inachukuliwa kuwa Dk/Df laminate Wakati Dk iko chini kuliko 3.7 na Df iko chini ya 0.005, inachukuliwa kuwa laminate ya Dk/Df ya chini. Hivi sasa, aina mbalimbali za vifaa vya substrate zinapatikana kwenye soko.

Kufikia sasa, kuna aina tatu za nyenzo za substrate ya bodi ya mzunguko ya kawaida inayotumika: resini zenye msingi wa florini, resini za PPO au PPE na resini za epoxy zilizobadilishwa. Sehemu ndogo za dielectric za mfululizo wa fluorine, kama vile PTFE, zina sifa ya chini kabisa ya dielectri na kwa kawaida hutumiwa kwa bidhaa zenye mzunguko wa 5 GHz au zaidi. Resin epoxy iliyorekebishwa FR-4 au substrate ya PPO inafaa kwa bidhaa zilizo na masafa ya 1GHz hadi 10GHz.

Ikilinganisha nyenzo tatu za substrate ya juu-frequency, resin epoxy ina bei ya chini, ingawa resin ya florini ina bei ya juu zaidi. Kwa upande wa dielectric mara kwa mara, hasara ya dielectric, ngozi ya maji, na sifa za mzunguko, resini za fluorine hufanya vizuri zaidi, wakati resini za epoxy hufanya vibaya zaidi. Wakati mzunguko unaotumiwa na bidhaa ni wa juu kuliko 10GHz, resin ya msingi ya florini pekee ndiyo itafanya kazi. Hasara za PTFE ni pamoja na gharama ya juu, uthabiti duni, na mgawo wa upanuzi wa juu wa mafuta.

Kwa PTFE, vitu vingi vya isokaboni (kama vile silika) vinaweza kutumika kama nyenzo za kujaza au kitambaa cha glasi ili kuongeza uthabiti wa nyenzo ya mkatetaka na kupunguza mgawo wa upanuzi wa mafuta. Kwa kuongeza, kutokana na ajizi ya molekuli za PTFE, ni vigumu kwa molekuli za PTFE kushikamana na foil ya shaba, kwa hivyo matibabu maalum ya uso yanayoendana na foil ya shaba lazima ifanyike. Njia ya matibabu ni kufanya etching ya kemikali kwenye uso wa polytetrafluoroethilini ili kuongeza ukali wa uso au kuongeza filamu ya wambiso ili kuongeza uwezo wa kujitoa. Kwa matumizi ya njia hii, mali ya dielectri inaweza kuathiriwa, na mzunguko mzima wa fluorine-msingi wa mzunguko wa juu lazima uendelezwe zaidi.

Resini ya kipekee ya kuhami inayojumuisha resin ya epoxy iliyorekebishwa au PPE na TMA, MDI na BMI, pamoja na kitambaa cha kioo. Sawa na FR-4 CCL, pia ina upinzani bora wa joto na sifa za dielectric, nguvu za kimitambo, na uundaji wa PCB, yote haya yanaifanya kuwa maarufu zaidi kuliko substrates zenye msingi wa PTFE.

Mbali na mahitaji ya utendaji wa vifaa vya kuhami joto kama vile resini, ukali wa uso wa shaba kama kondakta pia ni jambo muhimu linaloathiri upotezaji wa maambukizi ya ishara, ambayo ni matokeo ya athari ya ngozi. Kimsingi, athari ya ngozi ni kwamba induction ya sumakuumeme inayotokana na upitishaji wa ishara ya masafa ya juu na risasi ya kufata inakuwa imejilimbikizia katikati ya sehemu ya sehemu ya risasi, na mkondo wa kuendesha gari au ishara inalenga uso wa risasi. Ukali wa uso wa kondakta una jukumu muhimu katika kuathiri kupoteza kwa ishara ya maambukizi, na ukali wa chini husababisha hasara ndogo sana.

Kwa mzunguko huo huo, ukali wa uso wa juu wa shaba utasababisha kupoteza kwa ishara kubwa. Kwa hiyo, ukali wa shaba ya uso lazima udhibiti katika utengenezaji halisi, na inapaswa kuwa chini iwezekanavyo bila kuathiri kujitoa. Uangalifu mkubwa lazima ulipwe kwa mawimbi katika masafa ya 10 GHz au zaidi. Ukali wa foil ya shaba unahitajika kuwa chini ya 1μm, na ni bora kutumia karatasi ya shaba ya ultra-uso na ukali wa 0.04μm. Ukali wa uso wa foil ya shaba lazima iwe pamoja na matibabu ya oxidation inayofaa na mfumo wa resin ya kuunganisha. Katika siku za usoni, kunaweza kuwa na foil ya shaba isiyo na resin iliyofunikwa na wasifu, ambayo ina nguvu ya juu ya peel ili kuzuia upotezaji wa dielectric usiathirike.

Inahitaji upinzani wa juu wa mafuta na uharibifu wa juu

Kwa mwenendo wa maendeleo ya miniaturization na utendaji wa juu, vifaa vya elektroniki huelekea kuzalisha joto zaidi, hivyo mahitaji ya usimamizi wa joto ya vifaa vya elektroniki yanazidi kuwa zaidi na zaidi. Mojawapo ya suluhisho la tatizo hili liko katika utafiti na maendeleo ya PCB zinazoendesha joto. Hali ya msingi kwa PCB kufanya vizuri katika suala la upinzani wa joto na uharibifu ni upinzani wa joto na uwezo wa kutoweka wa substrate. Uboreshaji wa sasa katika conductivity ya mafuta ya PCB iko katika uboreshaji wa resin na kuongeza kujaza, lakini inafanya kazi tu katika jamii ndogo. Njia ya kawaida ni kutumia IMS au PCB ya msingi ya chuma, ambayo hufanya kama vipengele vya kupokanzwa. Ikilinganishwa na radiators za jadi na mashabiki, njia hii ina faida ya ukubwa mdogo na gharama nafuu.

Alumini ni nyenzo ya kuvutia sana na faida za rasilimali nyingi, gharama nafuu na conductivity nzuri ya mafuta. Na ukali. Kwa kuongeza, ni rafiki wa mazingira kwamba hutumiwa na substrates nyingi za chuma au cores za chuma. Kutokana na faida za uchumi, uunganisho wa umeme wa kuaminika, conductivity ya mafuta na nguvu za juu, zisizo na solder na zisizo na risasi, bodi za mzunguko za alumini zimetumika katika bidhaa za walaji, magari, vifaa vya kijeshi na bidhaa za anga. Hakuna shaka kwamba ufunguo wa upinzani wa joto na utendaji wa uharibifu wa substrate ya chuma iko katika kushikamana kati ya sahani ya chuma na ndege ya mzunguko.

Jinsi ya kuamua nyenzo ya substrate ya PCB yako?

Katika enzi ya kisasa ya kielektroniki, uboreshaji mdogo na wembamba wa vifaa vya elektroniki umesababisha kuibuka kwa PCB ngumu na PCB zinazonyumbulika/imara. Kwa hivyo ni aina gani ya nyenzo za substrate zinazofaa kwao?

Kuongezeka kwa maeneo ya utumaji wa PCB ngumu na PCB zinazonyumbulika/imara zimeleta mahitaji mapya katika suala la wingi na utendakazi. Kwa mfano, filamu za polyimide zinaweza kuainishwa katika makundi mbalimbali, ikiwa ni pamoja na uwazi, nyeupe, nyeusi na njano, na upinzani wa juu wa joto na mgawo wa chini wa upanuzi wa joto kwa matumizi katika hali tofauti. Vile vile, sehemu ndogo ya filamu ya poliesta ya gharama nafuu itakubaliwa na soko kutokana na unyumbufu wake wa juu, uthabiti wa sura, ubora wa uso wa filamu, muunganisho wa picha za umeme na ukinzani wa mazingira, ili kukidhi mahitaji yanayobadilika ya watumiaji.

Sawa na ngumu ya HDI PCB, PCB inayoweza kunyumbulika lazima ikidhi mahitaji ya upitishaji wa mawimbi ya kasi ya juu na ya masafa ya juu, na umakini lazima ulipwe kwa upotevu wa dielectri na dielectric wa nyenzo inayoweza kunyumbulika ya substrate. Mzunguko unaonyumbulika unaweza kuwa na polytetrafluoroethilini na substrate ya juu ya polyimide. Vumbi isokaboni na nyuzinyuzi za kaboni vinaweza kuongezwa kwenye resini ya polyimide ili kusababisha safu-tatu inayoweza kunyumbulika inayopitisha joto. Nyenzo ya kujaza isokaboni inaweza kuwa nitridi ya alumini, oksidi ya alumini au nitridi ya boroni ya hexagonal. Aina hii ya nyenzo za substrate ina conductivity ya mafuta ya 1.51W/mK, inaweza kupinga voltage ya 2.5kV na curvature ya digrii 180.