Hepimizin bildiği gibi, temel özellikleri PCB (baskılı devre kartı), alt tabaka malzemesinin performansına bağlıdır. Bu nedenle, devre kartının performansını iyileştirmek için öncelikle alt tabaka malzemesinin performansının optimize edilmesi gerekir. Şimdiye kadar, yeni teknolojilerin ve pazar trendlerinin gereksinimlerini karşılamak için çeşitli yeni malzemeler geliştirilmekte ve uygulanmaktadır.

Son yıllarda baskılı devre kartları bir dönüşüm geçirdi. Pazar, temel olarak masaüstü bilgisayarlar gibi geleneksel donanım ürünlerinden sunucular ve mobil terminaller gibi kablosuz iletişimlere kaymıştır. Akıllı telefonlar tarafından temsil edilen mobil iletişim cihazları, yüksek yoğunluklu, hafif ve çok işlevli PCB’lerin gelişimini desteklemiştir. Alt tabaka malzemesi yoksa ve işlem gereksinimleri PCB’nin performansıyla yakından ilgiliyse, baskı devre teknolojisi asla gerçekleştirilemez. Bu nedenle, alt tabaka malzemesinin seçimi, PCB’nin ve nihai ürünün kalite ve güvenilirliğini sağlamada hayati bir rol oynar.

Yüksek yoğunluklu ve ince çizgilerin ihtiyaçlarını karşılayın

• Bakır folyo için gereklilikler

Tüm PCB kartları, özellikle HDI PCB (Yüksek Yoğunluklu Ara Bağlantılı PCB) olmak üzere daha yüksek yoğunluklu ve daha ince devrelere doğru ilerliyor. On yıl önce HDI PCB, PCB olarak tanımlandı ve çizgi genişliği (L) ve satır aralığı (S) 0.1 mm veya daha azdı. Ancak elektronik endüstrisinde L ve S’nin mevcut standart değerleri 60 μm kadar küçük olabilir ve ileri durumlarda değerleri 40 μm kadar düşük olabilir.

PCB alt tabaka malzemeniz nasıl belirlenir

Geleneksel devre şeması oluşturma yöntemi, görüntüleme ve dağlama işlemindedir. İnce bakır folyo substratların uygulanmasıyla (9μm ila 12μm aralığında bir kalınlığa sahip), L ve S’nin en düşük değeri 30μm’ye ulaşır.

İnce bakır folyo CCL’nin (Bakır Kaplı Laminat) yüksek maliyeti ve yığındaki birçok kusur nedeniyle, birçok PCB üreticisi aşındırma-bakır folyo yöntemini kullanma eğilimindedir ve bakır folyo kalınlığı 18μm’ye ayarlanmıştır. Aslında bu yöntem çok fazla prosedür içerdiğinden, kalınlığın kontrol edilmesi zor olduğundan ve daha yüksek maliyetlere yol açtığından tavsiye edilmiyor. Sonuç olarak, ince bakır folyo daha iyidir. Ayrıca kartın L ve S değerleri 20μm’den küçük olduğunda standart bakır folyo çalışmaz. Son olarak, bakır kalınlığı 3μm ila 5μm aralığında ayarlanabildiği için ultra ince bakır folyo kullanılması tavsiye edilir.

Bakır folyonun kalınlığına ek olarak, akım hassas devreleri ayrıca düşük pürüzlü bir bakır folyo yüzey gerektirir. Bakır folyo ile altlık malzemesi arasındaki bağlanma kabiliyetini geliştirmek ve iletkenin soyulma mukavemetini sağlamak için bakır folyo düzleminde kaba işleme yapılır ve bakır folyonun genel pürüzlülüğü 5μm’den fazladır.

Temel malzeme olarak tümsek bakır folyoyu gömmek, soyulma mukavemetini artırmayı amaçlar. Bununla birlikte, devre aşındırma sırasında kurşun hassasiyetini aşırı aşındırmadan uzak tutmak için, hatlar arasında kısa devreye veya yalıtım kapasitesinde azalmaya neden olabilecek, özellikle ince devreleri etkileyen tümsek kirleticilere neden olma eğilimindedir. Bu nedenle, düşük pürüzlülükte (3 μm’den az, hatta 1.5 μm’den daha az) bakır folyo gereklidir.

Bakır folyonun pürüzlülüğü azaltılsa da, bakır folyo ve altlık malzemesinin yüzeyinde özel bir yüzey işlemine neden olan iletkenin soyulma dayanımını korumak hala gereklidir, bu da bakır folyonun soyulma dayanımını sağlamaya yardımcı olur. orkestra şefi.

• Yalıtkan dielektrik laminatlar için gereklilikler

HDI PCB’nin ana teknik özelliklerinden biri yapım sürecinde yatmaktadır. Yaygın olarak kullanılan RCC (reçine kaplı bakır) veya önceden emprenye edilmiş epoksi cam kumaş ve bakır folyo laminasyonu nadiren ince devrelere yol açar. Artık, bakır iletken düzlemler üretmek için yalıtkan dielektrik film lamine akımsız bakır kaplama uygulaması anlamına gelen SAP ve MSPA’yı kullanmaya meyillidir. Bakır düzlem ince olduğu için ince devreler üretilebilir.

SAP’nin kilit noktalarından biri, dielektrik malzemeleri lamine etmektir. Yüksek yoğunluklu hassas devrelerin gereksinimlerini karşılamak için, HDI PCB ile uyumlu teknik uyarlanabilirliğin yanı sıra dielektrik özellikler, yalıtım, ısı direnci ve yapıştırma dahil olmak üzere laminat malzemeler için bazı gereksinimler ortaya konmalıdır.

Küresel yarı iletken paketlemede, IC paketleme alt tabakaları seramik alt tabakalardan organik alt tabakalara dönüştürülür. FC paketi alt tabakalarının aralığı gittikçe küçülüyor, bu nedenle L ve S’nin mevcut tipik değeri 15 μm’dir ve daha küçük olacaktır.

Çok katmanlı alt tabakaların performansı, düşük dielektrik özellikleri, düşük katsayılı termal genleşmeyi (CTE) ve performans hedeflerini karşılayan düşük maliyetli alt tabakaları ifade eden yüksek ısı direncini vurgulamalıdır. Günümüzde MSPA izolasyon dielektrik istifleme teknolojisi, hassas devrelerin seri üretiminde kullanılmak üzere ince bakır folyo ile birleştirilmiştir. SAP, hem L hem de S değerleri 10 μm’nin altında olan devre kalıpları üretmek için kullanılır.

PCB’lerin yüksek yoğunluğu ve inceliği, HDI PCB’lerin çekirdekli laminasyondan herhangi bir katmanın çekirdeğine geçişine neden olmuştur. Aynı işleve sahip HDI PCB’ler için, herhangi bir katmanda birbirine bağlanan PCB’lerin alanı ve kalınlığı, çekirdek laminatlara kıyasla %25 oranında azaltılır. Bu iki HDI PCB’de daha iyi elektriksel özelliklere sahip daha ince bir dielektrik katman uygulamak gereklidir.

Requires export from high frequency and high speed

Elektronik iletişim teknolojisi, kabloludan kablosuza, düşük frekans ve düşük hızdan yüksek frekans ve yüksek hıza kadar çeşitlilik gösterir. Akıllı telefonların performansı 4G’den 5G’ye evrildi ve daha yüksek aktarım hızları ve daha büyük aktarım hacimleri gerektirdi.

Küresel bulut bilişim çağının ortaya çıkışı, veri trafiğinde birden fazla artışa yol açtı ve yüksek frekanslı ve yüksek hızlı iletişim ekipmanı için açık bir eğilim var. Yüksek frekanslı ve yüksek hızlı iletim gereksinimlerini karşılamak için sinyal parazitini ve tüketimini azaltmanın yanı sıra, sinyal bütünlüğü ve üretimi PCB tasarımının tasarım gereksinimleriyle uyumludur, yüksek performanslı malzemeler en önemli unsurdur.

Bir mühendisin asıl işi, PCB hızını artırmak ve sinyal bütünlüğü problemlerini çözmek için elektriksel sinyal kaybının özelliklerini azaltmaktır. PCBCart’ın on yıldan fazla üretim hizmetlerine dayanarak, dielektrik sabiti (Dk) 4’ten düşük ve dielektrik kaybı (Df) 0.010’dan düşük olduğunda, alt tabaka malzemesi seçimini etkileyen önemli bir faktör olarak kabul edilir. orta Dk/Df laminat Dk 3.7’den düşük ve Df 0.005’ten düşük olduğunda, düşük Dk/Df laminat olarak kabul edilir. Şu anda, piyasada çeşitli alt tabaka malzemeleri mevcuttur.

Şimdiye kadar, yaygın olarak kullanılan üç tip yüksek frekanslı devre kartı substrat malzemesi vardır: flor bazlı reçineler, PPO veya PPE reçineleri ve modifiye epoksi reçineleri. PTFE gibi flor serisi dielektrik substratlar en düşük dielektrik özelliklere sahiptir ve genellikle 5 GHz veya daha yüksek frekanslı ürünler için kullanılır. Modifiye edilmiş epoksi reçine FR-4 veya PPO substratı, 1GHz ila 10GHz frekans aralığına sahip ürünler için uygundur.

Üç yüksek frekanslı substrat malzemesini karşılaştırıldığında, flor reçinesi en yüksek fiyata sahip olmasına rağmen, epoksi reçinesi en düşük fiyata sahiptir. Dielektrik sabiti, dielektrik kaybı, su emme ve frekans özellikleri açısından flor bazlı reçineler en iyi performansı gösterirken epoksi reçineler daha kötü performans gösterir. Ürün tarafından uygulanan frekans 10GHz’den yüksek olduğunda, yalnızca flor bazlı reçine çalışacaktır. PTFE’nin dezavantajları arasında yüksek maliyet, zayıf sertlik ve yüksek termal genleşme katsayısı bulunur.

PTFE için, alt tabaka malzemesinin sertliğini arttırmak ve termal genleşme katsayısını azaltmak için dolgu malzemeleri veya cam kumaş olarak toplu inorganik maddeler (silika gibi) kullanılabilir. Ayrıca PTFE moleküllerinin inertliğinden dolayı PTFE moleküllerinin bakır folyoya bağlanması zor olduğundan bakır folyo ile uyumlu özel bir yüzey işlemi gerçekleştirilmelidir. İşleme yöntemi, yüzey pürüzlülüğünü artırmak için politetrafloroetilen yüzeyine kimyasal aşındırma yapmak veya yapışma kabiliyetini artırmak için bir yapışkan film eklemektir. Bu yöntemin uygulanmasıyla, dielektrik özellikler etkilenebilir ve tüm flor bazlı yüksek frekans devresi daha da geliştirilmelidir.

Unique insulating resin composed of modified epoxy resin or PPE and TMA, MDI and BMI, plus glass cloth. Similar to FR-4 CCL, it also has excellent heat resistance and dielectric properties, mechanical strength, and PCB manufacturability, all of which make it more popular than PTFE-based substrates.

Reçineler gibi yalıtım malzemelerinin performans gereksinimlerine ek olarak, iletken olarak bakırın yüzey pürüzlülüğü de deri etkisinin sonucu olan sinyal iletim kaybını etkileyen önemli bir faktördür. Temel olarak, cilt etkisi, yüksek frekanslı sinyal iletimi ve endüktif kurşun üzerinde üretilen elektromanyetik indüksiyonun, kurşunun kesit alanının merkezinde çok yoğunlaşması ve sürüş akımının veya sinyalinin odaklanmasıdır. kurşun yüzeyi. İletkenin yüzey pürüzlülüğü, iletim sinyali kaybını etkilemede önemli bir rol oynar ve düşük pürüzlülük çok küçük kayıplara yol açar.

Aynı frekansta bakırın yüksek yüzey pürüzlülüğü yüksek sinyal kaybına neden olacaktır. Bu nedenle, gerçek imalatta yüzey bakırının pürüzlülüğü kontrol edilmeli ve yapışmayı etkilemeden mümkün olduğunca düşük olmalıdır. 10 GHz veya daha yüksek frekans aralığındaki sinyallere çok dikkat edilmelidir. Bakır folyonun pürüzlülüğünün 1μm’den az olması gerekir ve pürüzlülüğü 0.04μm olan ultra yüzey bakır folyo kullanmak en iyisidir. Bakır folyonun yüzey pürüzlülüğü, uygun bir oksidasyon işlemi ve bağlayıcı reçine sistemi ile birleştirilmelidir. Yakın gelecekte, dielektrik kaybının etkilenmesini önlemek için daha yüksek soyulma mukavemetine sahip, profil kaplı reçinesi olmayan bir bakır folyo olabilir.

Yüksek termal direnç ve yüksek dağılım gerektirir

Minyatürleştirme ve yüksek işlevsellik geliştirme eğilimi ile elektronik ekipman daha fazla ısı üretme eğilimindedir, bu nedenle elektronik ekipmanın termal yönetim gereksinimleri giderek daha talepkar hale gelmektedir. Bu sorunun çözümlerinden biri, termal olarak iletken PCB’lerin araştırılması ve geliştirilmesinde yatmaktadır. PCB’nin ısı direnci ve dağılımı açısından iyi performans göstermesinin temel koşulu, alt tabakanın ısı direnci ve dağıtma kabiliyetidir. PCB’nin termal iletkenliğindeki mevcut iyileştirme, reçine ve dolgu ilavesinin iyileştirilmesinde yatmaktadır, ancak yalnızca sınırlı bir kategoride çalışmaktadır. Tipik yöntem, ısıtma elemanları olarak işlev gören IMS veya metal çekirdekli PCB kullanmaktır. Geleneksel radyatörler ve fanlar ile karşılaştırıldığında, bu yöntemin küçük boyutlu ve düşük maliyetli avantajları vardır.

Alüminyum, bol kaynak, düşük maliyet ve iyi termal iletkenlik avantajları ile çok çekici bir malzemedir. Ve yoğunluk. Ayrıca, o kadar çevre dostudur ki çoğu metal alt tabaka veya metal çekirdek tarafından kullanılır. Ekonomi, güvenilir elektrik bağlantısı, termal iletkenlik ve yüksek mukavemet, lehimsiz ve kurşunsuz avantajları nedeniyle, tüketici ürünlerinde, otomobillerde, askeri malzemelerde ve havacılık ürünlerinde alüminyum bazlı devre kartları kullanılmıştır. Metal alt tabakanın ısı direnci ve dağılma performansının anahtarının, metal plaka ile devre düzlemi arasındaki yapışmada yattığına şüphe yoktur.

PCB’nizin alt tabaka malzemesi nasıl belirlenir?

Modern elektronik çağında, elektronik cihazların minyatürleşmesi ve inceliği, sert PCB’lerin ve esnek/sert PCB’lerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Peki onlar için ne tür bir alt tabaka malzemesi uygundur?

Sert PCB’lerin ve esnek/sert PCB’lerin artan uygulama alanları, miktar ve performans açısından yeni gereksinimleri beraberinde getirmiştir. Örneğin, poliimid filmler, farklı durumlarda uygulama için yüksek ısı direnci ve düşük termal genleşme katsayısı ile şeffaf, beyaz, siyah ve sarı dahil olmak üzere çeşitli kategorilerde sınıflandırılabilir. Benzer şekilde, uygun maliyetli polyester film substratı, kullanıcıların değişen ihtiyaçlarını karşılamak için yüksek elastikiyeti, boyutsal kararlılığı, film yüzey kalitesi, fotoelektrik bağlantısı ve çevresel direnci nedeniyle pazar tarafından kabul edilecektir.

Sert HDI PCB’ye benzer şekilde, esnek PCB, yüksek hızlı ve yüksek frekanslı sinyal iletimi gereksinimlerini karşılamalıdır ve esnek alt tabaka malzemesinin dielektrik sabitine ve dielektrik kaybına dikkat edilmelidir. Esnek devre, politetrafloroetilen ve gelişmiş poliimid substrattan oluşabilir. Üç katmanlı esnek termal iletken bir alt tabaka elde etmek için poliimid reçineye inorganik toz ve karbon fiber eklenebilir. İnorganik dolgu malzemesi alüminyum nitrür, alüminyum oksit veya altıgen bor nitrür olabilir. Bu tip alt tabaka malzemesi 1.51W/mK’lık bir termal iletkenliğe sahiptir, 2.5kV’luk bir gerilime ve 180 derecelik bir eğriliğe dayanabilir.