Tulad ng alam nating lahat, ang mga pangunahing katangian ng PCB (naka-print na circuit board) ay nakasalalay sa pagganap ng materyal na substrate nito. Samakatuwid, upang mapabuti ang pagganap ng circuit board, ang pagganap ng materyal na substrate ay dapat munang ma-optimize. Sa ngayon, ang iba’t ibang mga bagong materyales ay binuo at inilalapat upang matugunan ang mga kinakailangan ng mga bagong teknolohiya at mga uso sa merkado.

Sa mga nagdaang taon, ang mga naka-print na circuit board ay sumailalim sa isang pagbabago. Ang merkado ay pangunahing lumipat mula sa tradisyonal na mga produkto ng hardware tulad ng mga desktop computer patungo sa mga wireless na komunikasyon tulad ng mga server at mga mobile terminal. Ang mga mobile communication device na kinakatawan ng mga smart phone ay nagsulong ng pagbuo ng mga high-density, light-weight at multi-functional na PCB. Kung walang materyal na substrate, at ang mga kinakailangan sa proseso nito ay malapit na nauugnay sa pagganap ng PCB, ang teknolohiya ng naka-print na circuit ay hindi kailanman maisasakatuparan. Samakatuwid, ang pagpili ng materyal na substrate ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagbibigay ng kalidad at pagiging maaasahan ng PCB at ang huling produkto.

Matugunan ang mga pangangailangan ng mataas na density at pinong linya

• Mga kinakailangan para sa copper foil

Ang lahat ng mga PCB board ay lumilipat patungo sa mas mataas na density at mas pinong mga circuit, lalo na ang HDI PCB (High Density Interconnect PCB). Sampung taon na ang nakalilipas, ang HDI PCB ay tinukoy bilang PCB, at ang lapad ng linya nito (L) at line spacing (S) ay 0.1mm o mas kaunti. Gayunpaman, ang kasalukuyang karaniwang mga halaga ng L at S sa industriya ng electronics ay maaaring kasing liit ng 60 μm, at sa mga advanced na kaso, ang kanilang mga halaga ay maaaring kasing baba ng 40 μm.

Paano matukoy ang iyong PCB substrate material

Ang tradisyonal na paraan ng pagbuo ng circuit diagram ay nasa proseso ng imaging at etching. Sa paggamit ng manipis na mga substrate ng tanso na foil (na may kapal sa hanay na 9μm hanggang 12μm), ang pinakamababang halaga ng L at S ay umabot sa 30μm.

Dahil sa mataas na halaga ng manipis na copper foil CCL (Copper Clad Laminate) at maraming mga depekto sa stack, maraming mga PCB manufacturer ang may posibilidad na gumamit ng etching-copper foil method, at ang kapal ng copper foil ay nakatakda sa 18μm. Sa katunayan, ang pamamaraang ito ay hindi inirerekomenda dahil naglalaman ito ng napakaraming mga pamamaraan, ang kapal ay mahirap kontrolin at humahantong sa mas mataas na mga gastos. Bilang isang resulta, ang manipis na copper foil ay mas mahusay. Bilang karagdagan, kapag ang mga halaga ng L at S ng board ay mas mababa sa 20μm, ang karaniwang copper foil ay hindi gumagana. Sa wakas, inirerekumenda na gumamit ng ultra-manipis na copper foil, dahil ang kapal ng tanso nito ay maaaring iakma sa hanay na 3μm hanggang 5μm.

Bilang karagdagan sa kapal ng copper foil, ang kasalukuyang precision circuits ay nangangailangan din ng tansong foil na ibabaw na may mababang pagkamagaspang. Upang mapabuti ang kakayahang mag-bonding sa pagitan ng copper foil at substrate material at matiyak ang lakas ng peel ng conductor, ang magaspang na pagproseso ay isinasagawa sa copper foil plane, at ang pangkalahatang pagkamagaspang ng copper foil ay higit sa 5μm.

Ang pag-embed ng hump copper foil bilang batayang materyal ay naglalayong pahusayin ang lakas ng balat nito. Gayunpaman, upang makontrol ang katumpakan ng lead mula sa sobrang pag-ukit sa panahon ng pag-ukit ng circuit, malamang na magdulot ito ng mga pollutant ng umbok, na maaaring magdulot ng maikling circuit sa pagitan ng mga linya o pagbaba ng kapasidad ng pagkakabukod, na partikular na nakakaapekto sa mga pinong circuit. Samakatuwid, ang copper foil na may mababang pagkamagaspang (mas mababa sa 3 μm o kahit 1.5 μm) ay kinakailangan.

Bagama’t nababawasan ang pagkamagaspang ng copper foil, kinakailangan pa ring panatilihin ang lakas ng alisan ng balat ng konduktor, na nagiging sanhi ng isang espesyal na paggamot sa ibabaw sa ibabaw ng copper foil at ang substrate na materyal, na tumutulong upang matiyak ang lakas ng balat ng konduktor.

• Mga kinakailangan para sa insulating dielectric laminates

Ang isa sa mga pangunahing teknikal na katangian ng HDI PCB ay nasa proseso ng konstruksyon. Ang karaniwang ginagamit na RCC (resin coated copper) o prepreg epoxy glass cloth at copper foil lamination ay bihirang humantong sa fine circuits. Ngayon ay hilig na gumamit ng SAP at MSPA, na nangangahulugang ang paglalapat ng insulating dielectric film laminated electroless copper plating upang makabuo ng copper conductive planes. Dahil manipis ang eroplanong tanso, maaaring makagawa ng mga pinong circuit.

Ang isa sa mga pangunahing punto ng SAP ay ang pag-laminate ng mga dielectric na materyales. Upang matugunan ang mga kinakailangan ng mga high-density precision circuit, ang ilang mga kinakailangan ay dapat ilagay sa harap para sa mga laminate na materyales, kabilang ang mga katangian ng dielectric, pagkakabukod, paglaban sa init at pagbubuklod, pati na rin ang teknikal na kakayahang umangkop na katugma sa HDI PCB.

Sa pandaigdigang packaging ng semiconductor, ang mga substrate ng IC packaging ay kino-convert mula sa mga ceramic na substrate patungo sa mga organikong substrate. Ang pitch ng mga substrate ng FC package ay nagiging mas maliit at mas maliit, kaya ang kasalukuyang karaniwang halaga ng L at S ay 15 μm, at ito ay magiging mas maliit.

Ang pagganap ng mga multi-layer na substrate ay dapat na bigyang-diin ang mababang dielectric na katangian, mababang koepisyent na thermal expansion (CTE) at mataas na paglaban sa init, na tumutukoy sa mga murang substrate na nakakatugon sa mga target sa pagganap. Sa ngayon, ang MSPA insulation dielectric stacking technology ay pinagsama sa manipis na copper foil na gagamitin sa mass production ng precision circuits. Ginagamit ang SAP sa paggawa ng mga pattern ng circuit na may parehong halaga ng L at S na mas mababa sa 10 μm.

Ang mataas na density at manipis ng mga PCB ay naging sanhi ng paglipat ng mga HDI PCB mula sa lamination na may mga core patungo sa mga core ng anumang layer. Para sa mga HDI PCB na may parehong function, ang lugar at kapal ng mga PCB na magkakaugnay sa anumang layer ay nababawasan ng 25% kumpara sa mga may core laminates. Kinakailangang maglapat ng mas manipis na dielectric layer na may mas mahusay na mga katangian ng kuryente sa dalawang HDI PCB na ito.

Nangangailangan ng pag-export mula sa mataas na dalas at mataas na bilis

Ang teknolohiya ng elektronikong komunikasyon ay mula sa wired hanggang wireless, mula sa mababang dalas at mababang bilis hanggang sa mataas na dalas at mataas na bilis. Nag-evolve ang performance ng mga smartphone mula 4G hanggang 5G, na nangangailangan ng mas mabilis na bilis ng transmission at mas malaking volume ng transmission.

Ang pagdating ng pandaigdigang panahon ng cloud computing ay humantong sa maraming pagtaas sa trapiko ng data, at mayroong isang malinaw na kalakaran para sa high-frequency at high-speed na kagamitan sa komunikasyon. Upang matugunan ang mga kinakailangan ng high-frequency at high-speed transmission, bilang karagdagan sa pagbabawas ng pagkagambala at pagkonsumo ng signal, ang integridad ng signal at pagmamanupaktura ay katugma sa mga kinakailangan sa disenyo ng disenyo ng PCB, ang mga materyales na may mataas na pagganap ay ang pinakamahalagang elemento.

Ang pangunahing trabaho ng isang inhinyero ay upang bawasan ang mga katangian ng pagkawala ng signal ng kuryente upang mapataas ang bilis ng PCB at malutas ang mga problema sa integridad ng signal. Batay sa higit sa sampung taon ng mga serbisyo ng pagmamanupaktura ng PCBCart, bilang isang pangunahing salik na nakakaapekto sa pagpili ng materyal na substrate, kapag ang dielectric constant (Dk) ay mas mababa sa 4 at ang dielectric loss (Df) ay mas mababa sa 0.010, ito ay itinuturing na isang intermediate Dk/Df laminate Kapag ang Dk ay mas mababa sa 3.7 at Df ay mas mababa sa 0.005, ito ay itinuturing na isang mababang Dk/Df laminate. Sa kasalukuyan, ang iba’t ibang mga substrate na materyales ay magagamit sa merkado.

Sa ngayon, higit sa lahat ay may tatlong uri ng karaniwang ginagamit na high-frequency circuit board substrate materials: fluorine-based resins, PPO o PPE resins at modified epoxy resins. Ang mga fluorine series na dielectric substrate, gaya ng PTFE, ay may pinakamababang dielectric na katangian at kadalasang ginagamit para sa mga produktong may frequency na 5 GHz o mas mataas. Ang binagong epoxy resin FR-4 o PPO substrate ay angkop para sa mga produktong may frequency range na 1GHz hanggang 10GHz.

Ang paghahambing ng tatlong materyal na substrate na may mataas na dalas, ang epoxy resin ay may pinakamababang presyo, bagaman ang fluorine resin ay may pinakamataas na presyo. Sa mga tuntunin ng dielectric constant, pagkawala ng dielectric, pagsipsip ng tubig, at mga katangian ng dalas, ang mga resin na nakabatay sa fluorine ay pinakamahusay na gumaganap, habang ang mga epoxy resin ay mas malala ang pagganap. Kapag ang dalas na inilapat ng produkto ay mas mataas sa 10GHz, tanging ang fluorine-based na resin ang gagana. Ang mga disadvantage ng PTFE ay kinabibilangan ng mataas na gastos, mahinang rigidity, at mataas na thermal expansion coefficient.

Para sa PTFE, ang mga bulk inorganic substance (tulad ng silica) ay maaaring gamitin bilang filler materials o glass cloth para mapahusay ang higpit ng substrate material at bawasan ang koepisyent ng thermal expansion. Bilang karagdagan, dahil sa inertness ng mga molekula ng PTFE, mahirap para sa mga molekula ng PTFE na mag-bonding sa copper foil, kaya dapat na maisakatuparan ang isang espesyal na paggamot sa ibabaw na katugma sa copper foil. Ang paraan ng paggamot ay upang magsagawa ng chemical etching sa ibabaw ng polytetrafluoroethylene upang madagdagan ang pagkamagaspang sa ibabaw o magdagdag ng isang malagkit na pelikula upang madagdagan ang kakayahan sa pagdirikit. Sa paggamit ng pamamaraang ito, ang mga katangian ng dielectric ay maaaring maapektuhan, at ang buong fluorine-based na high-frequency circuit ay dapat na higit pang mabuo.

Natatanging insulating resin na binubuo ng binagong epoxy resin o PPE at TMA, MDI at BMI, kasama ang glass cloth. Katulad ng FR-4 CCL, mayroon din itong mahusay na paglaban sa init at mga katangian ng dielectric, lakas ng makina, at kakayahang gumawa ng PCB, na lahat ay ginagawa itong mas popular kaysa sa mga substrate na nakabase sa PTFE.

Bilang karagdagan sa mga kinakailangan sa pagganap ng mga materyales sa insulating tulad ng mga resin, ang pagkamagaspang sa ibabaw ng tanso bilang isang konduktor ay isa ring mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa pagkawala ng paghahatid ng signal, na resulta ng epekto ng balat. Karaniwan, ang epekto sa balat ay ang electromagnetic induction na nabuo sa high-frequency signal transmission at ang inductive lead ay nagiging sobrang puro sa gitna ng cross-sectional area ng lead, at ang driving current o signal ay nakatuon sa ibabaw ng tingga. Ang pagkamagaspang sa ibabaw ng konduktor ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pag-impluwensya sa pagkawala ng signal ng paghahatid, at ang mababang pagkamagaspang ay humahantong sa napakaliit na pagkawala.

Sa parehong dalas, ang mataas na pagkamagaspang ng ibabaw ng tanso ay magdudulot ng mataas na pagkawala ng signal. Samakatuwid, ang pagkamagaspang ng tanso sa ibabaw ay dapat na kontrolin sa aktwal na pagmamanupaktura, at ito ay dapat na mas mababa hangga’t maaari nang hindi naaapektuhan ang pagdirikit. Dapat bigyan ng malaking pansin ang mga signal sa hanay ng dalas na 10 GHz o mas mataas. Ang pagkamagaspang ng copper foil ay kinakailangang mas mababa sa 1μm, at pinakamahusay na gumamit ng ultra-surface copper foil na may kagaspangan na 0.04μm. Ang pagkamagaspang sa ibabaw ng copper foil ay dapat isama sa isang angkop na oxidation treatment at bonding resin system. Sa malapit na hinaharap, maaaring mayroong isang copper foil na walang profile-coated resin, na may mas mataas na lakas ng balat upang maiwasan ang pagkawala ng dielectric na maapektuhan.

Nangangailangan ng mataas na thermal resistance at mataas na dissipation

Sa pag-unlad ng trend ng miniaturization at mataas na pag-andar, ang mga elektronikong kagamitan ay may posibilidad na makabuo ng mas maraming init, kaya ang mga kinakailangan sa thermal management ng mga elektronikong kagamitan ay nagiging mas at higit na hinihingi. Isa sa mga solusyon sa problemang ito ay nakasalalay sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng mga thermally conductive na PCB. Ang pangunahing kondisyon para sa PCB na gumanap nang maayos sa mga tuntunin ng paglaban sa init at pagwawaldas ay ang paglaban sa init at kakayahan sa pagwawaldas ng substrate. Ang kasalukuyang pagpapabuti sa thermal conductivity ng PCB ay nakasalalay sa pagpapabuti ng dagta at pagdaragdag ng pagpuno, ngunit ito ay gumagana lamang sa isang limitadong kategorya. Ang karaniwang paraan ay ang paggamit ng IMS o metal core PCB, na kumikilos bilang mga elemento ng pag-init. Kung ikukumpara sa mga tradisyunal na radiator at tagahanga, ang pamamaraang ito ay may mga pakinabang ng maliit na sukat at mababang gastos.

Ang aluminyo ay isang napaka-kaakit-akit na materyal na may mga pakinabang ng masaganang mapagkukunan, mababang gastos at mahusay na thermal conductivity. At intensity. Bilang karagdagan, ito ay napaka-friendly sa kapaligiran na ginagamit ito ng karamihan sa mga substrate ng metal o mga core ng metal. Dahil sa mga bentahe ng ekonomiya, ang maaasahang koneksyon sa kuryente, thermal conductivity at mataas na lakas, walang solder at lead-free, aluminum-based na mga circuit board ay ginamit sa mga produkto ng consumer, mga sasakyan, mga supply ng militar at mga produkto ng aerospace. Walang alinlangan na ang susi sa paglaban sa init at pagganap ng pagwawaldas ng substrate ng metal ay nakasalalay sa pagdirikit sa pagitan ng metal plate at ng circuit plane.

Paano matukoy ang materyal na substrate ng iyong PCB?

Sa modernong panahon ng elektroniko, ang miniaturization at pagiging manipis ng mga elektronikong aparato ay humantong sa paglitaw ng mga matibay na PCB at nababaluktot/matibay na mga PCB. Kaya anong uri ng materyal na substrate ang angkop para sa kanila?

Ang nadagdagang mga lugar ng aplikasyon ng mga matibay na PCB at nababaluktot/matibay na mga PCB ay nagdala ng mga bagong kinakailangan sa mga tuntunin ng dami at pagganap. Halimbawa, ang mga polyimide film ay maaaring iuri sa iba’t ibang kategorya, kabilang ang transparent, puti, itim at dilaw, na may mataas na paglaban sa init at mababang koepisyent ng thermal expansion para sa aplikasyon sa iba’t ibang sitwasyon. Katulad nito, ang cost-effective na polyester film substrate ay tatanggapin ng merkado dahil sa mataas na elasticity, dimensional stability, film surface quality, photoelectric coupling at environmental resistance, upang matugunan ang nagbabagong pangangailangan ng mga user.

Katulad ng matibay na HDI PCB, ang nababaluktot na PCB ay dapat matugunan ang mga kinakailangan ng high-speed at high-frequency signal transmission, at dapat bigyan ng pansin ang dielectric constant at dielectric na pagkawala ng flexible substrate material. Ang flexible circuit ay maaaring binubuo ng polytetrafluoroethylene at advanced polyimide substrate. Ang inorganic na alikabok at carbon fiber ay maaaring idagdag sa polyimide resin upang magresulta sa isang three-layer flexible thermally conductive substrate. Ang inorganikong filler na materyal ay maaaring aluminum nitride, aluminum oxide o hexagonal boron nitride. Ang ganitong uri ng materyal na substrate ay may thermal conductivity na 1.51W/mK, maaaring labanan ang boltahe ng 2.5kV at isang curvature na 180 degrees.