Высокопроизводительные покрытия. Часть 1.

автор Карл Дитц (Karl Dietz) |

В контексте данной статьи высокопроизводительные покрытия – это базовые материалы, которые в одном или многих аспектах превосходят производительность FR-4, CEM или бумажные/фенольные покрытия. Однако, сфокусируюсь я на CCL на основе смолы и препрегах с низкими потерями (Df) и низкой диэлектрической постоянной (Dk). Сюда включены покрытия, которые отличаются по более высокому Tg, лучшей химической стабильности, лучшей стабильностью размеров или какому-то иному фактору эффективности. Гибкие покрытия на основе полиимида затрагиваются вкратце. Требования для диэлектриков специальной разработанные для плат с высокой плотностью сборки или корпусов флип-чип, такие как диэлектрические пленки для встроенных слоев с микроотверстиями, препреги с лазерным сверлением и различные формы RCC для жестких основ, упоминаются вкратце для иллюстрации контраста между этими требованиями и высокопроизводительными CCL для второго уровня корпусирования.

Обзор рынка – Устройства

Применение высокопроизводительных покрытий достаточно разнообразно и растет в быстром темпе. Низкие Dk и/или Df – распространенные требования к производительности в добавок к многим другим, которые разделяют множество устройств. Устройства с высокопроизводительными покрытиями включают:

  • Инфраструктура сотовой базовой станции (например, усилители мощности базовой станции)
  • LNB (блок преобразователи с низким шумом)
  • Печатные платы с полостями
  • ВЧ-антенны
  • Высокоскоростные цифровые объединительные платы
  • Высокоскоростные маршрутизаторы
  • Высокоскоростные серверы
  • Высокоскоростные тестовые ПП
  • RF и HF микроволновые платы и модули
  • Высокоскоростные чип корпуса
  • Оптоэлектронные устройства
  • Инфраструктура спутникового телевидения
  • Автомобильные системы предотвращения столкновений

Автомобильные системы предотвращения столкновений появились как высокочастотные устройства на 40 ГГц и выше (сегодняшняя самая современная радарная система на 77 ГГц), и этот сегмент очень быстро растет. Он также требует диэлектриков с очень низкими потерями.

Далее я привожу список коммерческих составов/конструкций высокопроизводительных покрытий, предлагаемых производителями:

•         Тканное Е-стекло/ PPO

•         ВТ/эпоксид

•         Тканное Е-стекло/высокоскоростной эпоксид с низкими потерями

•         Тканное SI-стекло, APPE термоотверждаемая смола

•         Тканное E-стекло, керамически наполненные термоотверждаемый углеводород (полибутадиен)

•         Тканное SI-стекло/ высокоскоростной эпоксид с низкими потерями

•         Тканное стекло, керамически наполненный PTFE

•         Тканное стекло, керамически наполненный термоотверждаемый материал

Второй уровень корпусирования: Требования к материалам и процессам и сравнение с первым уровнем корпусирования

Существует множество электрических, механических требований, требований по безопасности и охране окружающей среды для печатных плат, которые переходят в особые требования для диэлектриков, которые являются главной темой данной статьи в форма высокопроизводительных диэлектриков. Так же существуют, конечно, спецификации для проводников, обычно медных, такие как прочность на растяжение, удлинение, равномерность размеров (высота, ширина) и прочность на отрыв (адгезия к окружающему диэлектрическому материалу). Прочность на отрыв, конечно, зависит от природы химического и механического взаимодействия между медью и диэлектриком, и поэтому это влияет на медь, также, как и на диэлектрик, и на подготовку таких поверхностей для достижения желаемой прочности на отрыв.

По сравнению с требованиями первого уровня корпусирования, требования второго уровня корпусирования обычно не включают в себя технологичность посредством так называемого процесса полу аддиционной циркуляции, и они менее жесткие в отношении низких КТЭ, высокой химической и размерной стабильности. Требования, возникшие из производства печатных плат, включают совместимость по очистке от химических веществ (например, удаление наноса смолы с внутренних слоев меди с использованием перманганата калия) и совместимость с обычным механическим сверлением, а также с лазерным сверлением. Необходимо отметить, что в отрасли есть серьезное сопротивление существенному изменению процесса для принятия нового материала. Также критичными являются компромиссы между ценой и производительностью. Производитель печатных плат испробует все, чтобы избежать замены FR-4 на более дорогой высокопроизводительный ламинат, включая электрический редизайн платы, и перейдет на новое высокопроизводительное покрытие только в крайнем случае, особенно если существуют проблемы с обработкой.

Нет единого параметра качества высокопроизводительных материалов печатных плат. Параметры производительности возникают из требований конечного потребителя, нужд производства, и требований, вырастающих из характеристик полупроводника, определенных контрактным производителем. В зависимости от сложности и производительности схемы и в зависимости от конечного продукта складывается «наиболее критичный» список различных параметров производительности.

Источник: журнал The PCB Magazine Январь 2016

Назад