جیسا کہ ہم سب جانتے ہیں، کی بنیادی خصوصیات پی سی بی (مطبوعہ سرکٹ بورڈ) اس کے سبسٹریٹ مواد کی کارکردگی پر منحصر ہے۔ لہذا، سرکٹ بورڈ کی کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے، سبسٹریٹ میٹریل کی کارکردگی کو سب سے پہلے بہتر بنایا جانا چاہیے۔ اب تک، نئی ٹیکنالوجیز اور مارکیٹ کے رجحانات کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے مختلف نئے مواد تیار اور لاگو کیے جا رہے ہیں۔

حالیہ برسوں میں، پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز میں تبدیلی آئی ہے۔ مارکیٹ بنیادی طور پر روایتی ہارڈویئر مصنوعات جیسے ڈیسک ٹاپ کمپیوٹرز سے وائرلیس مواصلات جیسے سرورز اور موبائل ٹرمینلز کی طرف منتقل ہو گئی ہے۔ سمارٹ فونز کی طرف سے نمائندگی کرنے والے موبائل مواصلاتی آلات نے اعلی کثافت، ہلکے وزن اور ملٹی فنکشنل PCBs کی ترقی کو فروغ دیا ہے۔ اگر کوئی سبسٹریٹ مواد نہیں ہے، اور اس کے عمل کی ضروریات کا پی سی بی کی کارکردگی سے گہرا تعلق ہے، تو پرنٹ شدہ سرکٹ ٹیکنالوجی کا کبھی ادراک نہیں ہوگا۔ لہذا، سبسٹریٹ مواد کا انتخاب پی سی بی اور حتمی مصنوعات کے معیار اور وشوسنییتا فراہم کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔

اعلی کثافت اور ٹھیک لائنوں کی ضروریات کو پورا کریں۔

• تانبے کے ورق کے لیے تقاضے

تمام پی سی بی بورڈز زیادہ کثافت اور بہتر سرکٹس کی طرف بڑھ رہے ہیں، خاص طور پر ایچ ڈی آئی پی سی بی (ہائی ڈینسیٹی انٹرکنیکٹ پی سی بی)۔ دس سال پہلے، ایچ ڈی آئی پی سی بی کو پی سی بی کے طور پر بیان کیا گیا تھا، اور اس کی لائن چوڑائی (L) اور لائن اسپیسنگ (S) 0.1 ملی میٹر یا اس سے کم تھی۔ تاہم، الیکٹرانکس انڈسٹری میں L اور S کی موجودہ معیاری قدریں 60 μm تک چھوٹی ہو سکتی ہیں، اور جدید صورتوں میں، ان کی قدریں 40 μm تک کم ہو سکتی ہیں۔

اپنے پی سی بی سبسٹریٹ میٹریل کا تعین کیسے کریں۔

سرکٹ ڈایاگرام کی تشکیل کا روایتی طریقہ امیجنگ اور اینچنگ کے عمل میں ہے۔ پتلی تانبے کے ورق کے ذیلی ذخیرے (9μm سے 12μm کی حد میں موٹائی کے ساتھ) کے استعمال سے، L اور S کی سب سے کم قیمت 30μm تک پہنچ جاتی ہے۔

پتلی تانبے کے ورق CCL (کاپر کلیڈ لیمینیٹ) کی زیادہ قیمت اور اسٹیک میں بہت سے نقائص کی وجہ سے، بہت سے PCB مینوفیکچررز اینچنگ-کاپر فوائل کا طریقہ استعمال کرتے ہیں، اور تانبے کے ورق کی موٹائی 18μm پر رکھی گئی ہے۔ درحقیقت، اس طریقہ کی سفارش نہیں کی جاتی ہے کیونکہ اس میں بہت سارے طریقہ کار ہوتے ہیں، موٹائی کو کنٹرول کرنا مشکل ہوتا ہے اور اس سے زیادہ لاگت آتی ہے۔ نتیجے کے طور پر، پتلی تانبے کی ورق بہتر ہے. اس کے علاوہ، جب بورڈ کی L اور S قدریں 20μm سے کم ہوں تو معیاری تانبے کا ورق کام نہیں کرتا ہے۔ آخر میں، انتہائی پتلی تانبے کے ورق کو استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے، کیونکہ اس کی تانبے کی موٹائی 3μm سے 5μm کی حد میں ایڈجسٹ کی جا سکتی ہے۔

تانبے کے ورق کی موٹائی کے علاوہ، موجودہ درستگی کے سرکٹس کو کم کھردری کے ساتھ تانبے کے ورق کی سطح کی بھی ضرورت ہوتی ہے۔ تانبے کے ورق اور سبسٹریٹ مواد کے درمیان بانڈنگ کی صلاحیت کو بہتر بنانے اور کنڈکٹر کے چھلکے کی مضبوطی کو یقینی بنانے کے لیے، تانبے کے ورق کے جہاز پر کھردری پروسیسنگ کی جاتی ہے، اور تانبے کے ورق کی عمومی کھردری 5μm سے زیادہ ہوتی ہے۔

ہمپ تانبے کے ورق کو بنیادی مواد کے طور پر سرایت کرنے کا مقصد اس کے چھلکے کی طاقت کو بہتر بنانا ہے۔ تاہم، سرکٹ اینچنگ کے دوران زیادہ اینچنگ سے دور لیڈ کی درستگی کو کنٹرول کرنے کے لیے، یہ کوبڑ کے آلودگی کا باعث بنتا ہے، جو لائنوں کے درمیان شارٹ سرکٹ یا موصلیت کی صلاحیت میں کمی کا سبب بن سکتا ہے، جو خاص طور پر ٹھیک سرکٹس کو متاثر کرتا ہے۔ لہذا، کم کھردری (3 μm یا اس سے بھی کم 1.5 μm) کے ساتھ تانبے کے ورق کی ضرورت ہے۔

اگرچہ تانبے کے ورق کی کھردری پن کو کم کر دیا گیا ہے، پھر بھی کنڈکٹر کے چھلکے کی مضبوطی کو برقرار رکھنا ضروری ہے، جس کی وجہ سے تانبے کے ورق کی سطح اور سبسٹریٹ مواد کی سطح پر ایک خاص ٹریٹمنٹ ہوتی ہے، جس سے چھلکے کی مضبوطی کو یقینی بنانے میں مدد ملتی ہے۔ موصل.

• ڈائی الیکٹرک لیمینیٹ کی موصلیت کے لیے تقاضے

ایچ ڈی آئی پی سی بی کی اہم تکنیکی خصوصیات میں سے ایک تعمیراتی عمل میں مضمر ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والے آر سی سی (رال لیپت کاپر) یا پری پریگ ایپوکسی گلاس کپڑا اور کاپر فوائل لیمینیشن شاذ و نادر ہی باریک سرکٹس کا باعث بنتے ہیں۔ اب یہ SAP اور MSPA استعمال کرنے کی طرف مائل ہے، جس کا مطلب ہے کہ تانبے کے کنڈکٹیو طیاروں کو تیار کرنے کے لیے ڈائی الیکٹرک فلم لیمینیٹڈ الیکٹرولیس کاپر پلیٹنگ کا استعمال۔ چونکہ تانبے کا طیارہ پتلا ہے، اس لیے باریک سرکٹس پیدا کیے جا سکتے ہیں۔

ایس اے پی کے اہم نکات میں سے ایک ڈائی الیکٹرک مواد کو ٹکڑے ٹکڑے کرنا ہے۔ اعلی کثافت درستگی والے سرکٹس کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، کچھ تقاضوں کو ٹکڑے ٹکڑے کرنے والے مواد کے لیے پیش کیا جانا چاہیے، بشمول ڈائی الیکٹرک خصوصیات، موصلیت، حرارت کی مزاحمت اور بانڈنگ، نیز HDI PCB کے ساتھ ہم آہنگ تکنیکی موافقت۔

عالمی سیمی کنڈکٹر پیکیجنگ میں، IC پیکیجنگ سبسٹریٹس کو سیرامک ​​سبسٹریٹس سے نامیاتی سبسٹریٹس میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ FC پیکیج سبسٹریٹس کی پچ چھوٹی سے چھوٹی ہوتی جا رہی ہے، لہذا L اور S کی موجودہ عام قدر 15 μm ہے، اور یہ چھوٹی ہو گی۔

ملٹی لیئر سبسٹریٹس کی کارکردگی میں کم ڈائی الیکٹرک خصوصیات، کم کوفیشینٹ تھرمل ایکسپینشن (سی ٹی ای) اور ہائی ہیٹ ریزسٹنس پر زور دینا چاہیے، جس سے مراد کم لاگت والے سبسٹریٹس ہیں جو کارکردگی کے اہداف کو پورا کرتے ہیں۔ آج کل، MSPA موصلیت ڈائی الیکٹرک اسٹیکنگ ٹیکنالوجی کو پتلی تانبے کے ورق کے ساتھ ملایا جاتا ہے تاکہ درست سرکٹس کی بڑے پیمانے پر پیداوار میں استعمال کیا جا سکے۔ SAP کا استعمال L اور S دونوں قدروں کے ساتھ 10 μm سے کم سرکٹ پیٹرن بنانے کے لیے کیا جاتا ہے۔

پی سی بی کی اعلی کثافت اور پتلی پن نے ایچ ڈی آئی پی سی بی کو لیمینیشن سے کسی بھی تہہ کے کور میں منتقل کیا ہے۔ اسی فنکشن والے HDI PCBs کے لیے، کسی بھی پرت پر ایک دوسرے سے جڑے ہوئے PCBs کا رقبہ اور موٹائی کور لیمینیٹ کے مقابلے میں 25% کم ہو جاتی ہے۔ ان دو HDI PCBs میں بہتر برقی خصوصیات کے ساتھ پتلی ڈائی الیکٹرک تہہ لگانا ضروری ہے۔

اعلی تعدد اور تیز رفتار سے برآمد کی ضرورت ہے۔

الیکٹرانک مواصلاتی ٹیکنالوجی وائرڈ سے وائرلیس تک، کم تعدد اور کم رفتار سے ہائی فریکوئنسی اور تیز رفتار تک ہوتی ہے۔ اسمارٹ فونز کی کارکردگی 4G سے 5G میں تبدیل ہوئی ہے، جس کے لیے تیز تر ٹرانسمیشن کی رفتار اور زیادہ ٹرانسمیشن والیوم کی ضرورت ہوتی ہے۔

عالمی کلاؤڈ کمپیوٹنگ کے دور کی آمد نے ڈیٹا ٹریفک میں متعدد اضافہ کیا ہے، اور تیز تعدد اور تیز رفتار مواصلاتی آلات کا واضح رجحان ہے۔ ہائی فریکوئینسی اور تیز رفتار ٹرانسمیشن کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، سگنل کی مداخلت اور کھپت کو کم کرنے کے علاوہ، سگنل کی سالمیت اور مینوفیکچرنگ پی سی بی ڈیزائن کی ڈیزائن کی ضروریات کے ساتھ مطابقت رکھتی ہے، اعلی کارکردگی والے مواد سب سے اہم عنصر ہیں۔

انجینئر کا بنیادی کام پی سی بی کی رفتار کو بڑھانے اور سگنل کی سالمیت کے مسائل کو حل کرنے کے لیے برقی سگنل کے نقصان کی خصوصیات کو کم کرنا ہے۔ PCBCart کی دس سال سے زیادہ کی مینوفیکچرنگ خدمات کی بنیاد پر، سبسٹریٹ مواد کے انتخاب کو متاثر کرنے والے ایک اہم عنصر کے طور پر، جب ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ (Dk) 4 سے کم ہو اور ڈائی الیکٹرک نقصان (Df) 0.010 سے کم ہو، تو اسے ایک اہم عنصر سمجھا جاتا ہے۔ انٹرمیڈیٹ Dk/Df لیمینیٹ جب Dk 3.7 سے کم ہو اور Df 0.005 سے کم ہو تو اسے کم Dk/Df لیمینیٹ سمجھا جاتا ہے۔ فی الحال، مارکیٹ میں مختلف قسم کے سبسٹریٹ مواد دستیاب ہیں۔

اب تک، عام طور پر استعمال ہونے والے ہائی فریکوئنسی سرکٹ بورڈ سبسٹریٹ مواد کی بنیادی طور پر تین اقسام ہیں: فلورین پر مبنی ریزنز، پی پی او یا پی پی ای ریزنز اور ترمیم شدہ ایپوکسی ریزن۔ فلورین سیریز کے ڈائی الیکٹرک سبسٹریٹس، جیسے PTFE، سب سے کم ڈائی الیکٹرک خصوصیات کے حامل ہوتے ہیں اور عام طور پر 5 GHz یا اس سے زیادہ فریکوئنسی والی مصنوعات کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ ترمیم شدہ epoxy رال FR-4 یا PPO سبسٹریٹ 1GHz سے 10GHz کی فریکوئنسی رینج والی مصنوعات کے لیے موزوں ہے۔

تین اعلی تعدد سبسٹریٹ مواد کا موازنہ کرتے ہوئے، ایپوکسی رال کی قیمت سب سے کم ہے، حالانکہ فلورین رال کی قیمت سب سے زیادہ ہے۔ ڈائی الیکٹرک مستقل، ڈائی الیکٹرک نقصان، پانی جذب، اور فریکوئنسی خصوصیات کے لحاظ سے، فلورین پر مبنی رال بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے، جبکہ ایپوکسی رال بدتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے۔ جب پروڈکٹ کے ذریعے لگائی جانے والی فریکوئنسی 10GHz سے زیادہ ہوتی ہے، تو صرف فلورین پر مبنی رال کام کرے گی۔ PTFE کے نقصانات میں زیادہ لاگت، ناقص سختی، اور ہائی تھرمل ایکسپینشن گتانک شامل ہیں۔

PTFE کے لیے، بلک غیر نامیاتی مادوں (جیسے سیلیکا) کو فلر میٹریل یا شیشے کے کپڑے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ سبسٹریٹ مواد کی سختی کو بڑھایا جا سکے اور تھرمل توسیع کے گتانک کو کم کیا جا سکے۔ اس کے علاوہ، PTFE مالیکیولز کی جڑی پن کی وجہ سے، PTFE مالیکیولز کا تانبے کے ورق کے ساتھ جڑنا مشکل ہے، اس لیے تانبے کے ورق کے ساتھ ہم آہنگ ایک خاص سطحی علاج کا احساس ہونا چاہیے۔ علاج کا طریقہ یہ ہے کہ سطح کی کھردری کو بڑھانے کے لیے پولیٹیٹرا فلوروتھیلین کی سطح پر کیمیکل اینچنگ کی جائے یا چپکنے کی صلاحیت کو بڑھانے کے لیے چپکنے والی فلم شامل کی جائے۔ اس طریقہ کار کے استعمال سے، ڈائی الیکٹرک خصوصیات متاثر ہو سکتی ہیں، اور پورے فلورین پر مبنی ہائی فریکوئنسی سرکٹ کو مزید تیار کرنا ضروری ہے۔

ترمیم شدہ ایپوکسی رال یا PPE اور TMA، MDI اور BMI کے علاوہ شیشے کے کپڑے پر مشتمل منفرد موصل رال۔ FR-4 CCL کی طرح، اس میں بہترین گرمی مزاحمت اور ڈائی الیکٹرک خصوصیات، مکینیکل طاقت، اور PCB مینوفیکچریبلٹی بھی ہے، یہ سب اسے PTFE پر مبنی سبسٹریٹس سے زیادہ مقبول بناتے ہیں۔

ریزن جیسے موصل مواد کی کارکردگی کی ضروریات کے علاوہ، ایک کنڈکٹر کے طور پر تانبے کی سطح کا کھردرا ہونا بھی سگنل ٹرانسمیشن کے نقصان کو متاثر کرنے والا ایک اہم عنصر ہے، جو جلد کے اثر کا نتیجہ ہے۔ بنیادی طور پر، جلد کا اثر یہ ہوتا ہے کہ ہائی فریکوئنسی سگنل ٹرانسمیشن پر پیدا ہونے والا برقی مقناطیسی انڈکشن اور انڈکٹو لیڈ لیڈ کے کراس سیکشنل ایریا کے بیچ میں اتنا مرتکز ہو جاتا ہے، اور ڈرائیونگ کرنٹ یا سگنل اس پر مرکوز ہوتا ہے۔ لیڈ کی سطح. کنڈکٹر کی سطح کی کھردری ٹرانسمیشن سگنل کے نقصان کو متاثر کرنے میں کلیدی کردار ادا کرتی ہے، اور کم کھردری بہت کم نقصان کا باعث بنتی ہے۔

اسی فریکوئنسی پر، تانبے کی اونچی سطح کا کھردرا پن زیادہ سگنل نقصان کا سبب بنے گا۔ لہذا، سطحی تانبے کی کھردری کو حقیقی مینوفیکچرنگ میں کنٹرول کیا جانا چاہیے، اور اسے آسنجن کو متاثر کیے بغیر ہر ممکن حد تک کم ہونا چاہیے۔ 10 GHz یا اس سے زیادہ کی فریکوئنسی رینج میں سگنلز پر بہت زیادہ توجہ دی جانی چاہیے۔ تانبے کے ورق کا کھردرا پن 1μm سے کم ہونا ضروری ہے، اور 0.04μm کی کھردری کے ساتھ انتہائی سطحی تانبے کے ورق کا استعمال کرنا بہتر ہے۔ تانبے کے ورق کی سطح کی کھردری کو مناسب آکسیڈیشن ٹریٹمنٹ اور بانڈنگ رال سسٹم کے ساتھ ملایا جانا چاہیے۔ مستقبل قریب میں، کوئی پروفائل لیپت رال کے ساتھ ایک تانبے کا ورق ہو سکتا ہے، جس کے چھلکے کی طاقت زیادہ ہوتی ہے تاکہ ڈائی الیکٹرک نقصان کو متاثر ہونے سے روکا جا سکے۔

اعلی تھرمل مزاحمت اور اعلی کھپت کی ضرورت ہوتی ہے

منیٹورائزیشن اور اعلی فعالیت کے ترقی کے رجحان کے ساتھ، الیکٹرانک آلات زیادہ گرمی پیدا کرتے ہیں، لہذا الیکٹرانک آلات کے تھرمل مینجمنٹ کی ضروریات زیادہ سے زیادہ مطالبہ کرتی جا رہی ہیں. اس مسئلے کا ایک حل تھرمل طور پر conductive PCBs کی تحقیق اور ترقی میں مضمر ہے۔ پی سی بی کے لیے گرمی کی مزاحمت اور کھپت کے لحاظ سے اچھی کارکردگی دکھانے کی بنیادی شرط سبسٹریٹ کی حرارت کی مزاحمت اور کھپت کی صلاحیت ہے۔ پی سی بی کی تھرمل چالکتا میں موجودہ بہتری رال اور بھرنے کے اضافے میں مضمر ہے، لیکن یہ صرف ایک محدود زمرے میں کام کرتا ہے۔ عام طریقہ یہ ہے کہ آئی ایم ایس یا میٹل کور پی سی بی کا استعمال کیا جائے، جو حرارتی عناصر کے طور پر کام کرتے ہیں۔ روایتی ریڈی ایٹرز اور پرستاروں کے مقابلے میں، اس طریقہ میں چھوٹے سائز اور کم قیمت کے فوائد ہیں۔

ایلومینیم ایک بہت پرکشش مواد ہے جس میں وافر وسائل، کم قیمت اور اچھی تھرمل چالکتا کے فوائد ہیں۔ اور شدت۔ اس کے علاوہ، یہ اتنا ماحول دوست ہے کہ اسے زیادہ تر دھاتی ذیلی جگہوں یا دھاتی کور کے ذریعے استعمال کیا جاتا ہے۔ معیشت کے فوائد کی وجہ سے، قابل اعتماد برقی کنکشن، تھرمل چالکتا اور اعلی طاقت، سولڈر فری اور لیڈ فری، ایلومینیم پر مبنی سرکٹ بورڈ صارفین کی مصنوعات، آٹوموبائل، ملٹری سپلائیز اور ایرو اسپیس مصنوعات میں استعمال کیے گئے ہیں۔ اس میں کوئی شک نہیں ہے کہ دھاتی سبسٹریٹ کی حرارت کی مزاحمت اور کھپت کی کارکردگی کی کلید دھاتی پلیٹ اور سرکٹ ہوائی جہاز کے درمیان چپکنے میں مضمر ہے۔

اپنے پی سی بی کے سبسٹریٹ میٹریل کا تعین کیسے کریں؟

جدید الیکٹرونک دور میں، الیکٹرانک ڈیوائسز کا چھوٹا ہونا اور پتلا پن سخت PCBs اور لچکدار/سخت PCBs کے ظہور کا باعث بنا ہے۔ تو ان کے لیے کس قسم کا سبسٹریٹ مواد موزوں ہے؟

سخت PCBs اور لچکدار/سخت PCBs کے اطلاق کے بڑھتے ہوئے علاقوں نے مقدار اور کارکردگی کے لحاظ سے نئی ضروریات کو جنم دیا ہے۔ مثال کے طور پر، پولیمائیڈ فلموں کو مختلف قسموں میں درجہ بندی کیا جا سکتا ہے، بشمول شفاف، سفید، سیاہ اور پیلا، زیادہ گرمی کی مزاحمت اور مختلف حالات میں اطلاق کے لیے تھرمل توسیع کے کم گتانک کے ساتھ۔ اسی طرح، صارفین کی بدلتی ہوئی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے، لاگت سے موثر پولیسٹر فلم سبسٹریٹ کو اس کی اعلی لچک، جہتی استحکام، فلم کی سطح کے معیار، فوٹو الیکٹرک کپلنگ اور ماحولیاتی مزاحمت کی وجہ سے مارکیٹ میں قبول کیا جائے گا۔

سخت HDI پی سی بی کی طرح، لچکدار پی سی بی کو تیز رفتار اور ہائی فریکوئنسی سگنل ٹرانسمیشن کی ضروریات کو پورا کرنا چاہیے، اور لچکدار سبسٹریٹ مواد کے ڈائی الیکٹرک مستقل اور ڈائی الیکٹرک نقصان پر توجہ دی جانی چاہیے۔ لچکدار سرکٹ polytetrafluoroethylene اور اعلی درجے کی پولیمائڈ سبسٹریٹ پر مشتمل ہو سکتا ہے۔ غیر نامیاتی دھول اور کاربن فائبر کو پولیمائیڈ رال میں شامل کیا جا سکتا ہے جس کے نتیجے میں تھرمل طور پر کنڈکٹیو سبسٹریٹ تین پرتوں کا لچکدار بنتا ہے۔ غیر نامیاتی فلر مواد ایلومینیم نائٹرائڈ، ایلومینیم آکسائیڈ یا ہیکساگونل بوران نائٹرائیڈ ہو سکتا ہے۔ اس قسم کے سبسٹریٹ مواد میں تھرمل چالکتا 1.51W/mK ہے، یہ 2.5kV کے وولٹیج اور 180 ڈگری کے گھماؤ کے خلاف مزاحمت کر سکتا ہے۔