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常見PCB板基材分析

文章來源: 智力創(chuàng)電路板     閱讀次數(shù):1488     發(fā)表時間:2022-11-28 09:46:32    

[導(dǎo)讀]:電子信息工業(yè)的飛速發(fā)展,使電子產(chǎn)品向小型化、功能化、高性能化、高可靠性方向發(fā)展。從20世紀(jì)70年代中期的一般表面安裝技術(shù)(SMT),到90年代的高密度互連表面安裝技術(shù)(HDI),以及近年來出現(xiàn)的半導(dǎo)體封裝、IC封裝技術(shù)等各種新型封裝技術(shù)的應(yīng)用,電子安裝技術(shù)不斷向高密度化方向發(fā)展。同時高密度互連技術(shù)的發(fā)展推動PCB也向高密度方向發(fā)展。安裝技術(shù)和PCB技術(shù)的發(fā)展,使作為PCB基板材料---覆銅板的技術(shù)也在不斷進步。

專家預(yù)測,世界電子信息產(chǎn)業(yè)未來10年年均增長率為7.4%,到2010年世界電子信息產(chǎn)業(yè)市場將達3.4萬億美元,其中電子整機為1.2萬億美元,而通信設(shè)備和計算機即占其中的70%以上,達0.86萬億美元。由此可見,作為電子基礎(chǔ)材料的覆銅板的巨大市場不但會繼續(xù)存在,而且正以15%的增長率在不斷發(fā)展。覆銅板行業(yè)協(xié)會發(fā)布的相關(guān)信息表明,今后五年,為了適應(yīng)高密度的BGA技術(shù)、半導(dǎo)體封裝技術(shù)等發(fā)展趨勢,高性能薄型化FR-4、高性能樹脂基板等的比例將越來越大。

  覆銅板(CCL)作為PCB制造中的基板材料,對PCB主要起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用,對電路中信號的傳輸速度、能量損失、特性阻抗等有很大的影響,因此PCB的性能、品質(zhì)、制造中的加工性、制造水平、制造成本以及長期的可靠性、穩(wěn)定性等在很大程度上取決于覆銅板材料。

  覆銅板技術(shù)與生產(chǎn)走過了半個多世紀(jì)的發(fā)展歷程,現(xiàn)在全世界覆銅板年產(chǎn)量已超過3億平方米,覆銅板已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品中基礎(chǔ)材料的一個重要組成部分。覆銅板制造行業(yè)是一個朝陽工業(yè),它伴隨著電子信息、通信業(yè)的發(fā)展,具有廣闊的前景,其制造技術(shù)是一項多學(xué)科相互交叉、相互滲透、相互促進的高新技術(shù)。電子信息技術(shù)發(fā)展的歷程表明,覆銅板技術(shù)是推動電子工業(yè)飛速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

  我國覆銅板(CCL)業(yè)在未來發(fā)展戰(zhàn)略中的重點任務(wù),具體到產(chǎn)品上講,應(yīng)在五大類新型PCB用基板材料上進行努力,即通過在五大類新型基板材料的開發(fā)與技術(shù)上的突破,使我國CCL的尖端技術(shù)有所提升。以下所列的這五大類新型高性能的CCL產(chǎn)品的開發(fā),是我國覆銅板業(yè)的工程技術(shù)人員在未來的研發(fā)中所要關(guān)注的重點課題。

  一、無鉛兼容覆銅板

  在歐盟的2002年10月11日會議上,通過了兩個環(huán)保內(nèi)容的"歐洲指令"。它們將于2006年7月1日起正式全面實施的決議。兩個"歐洲指令"是指"電氣、電子產(chǎn)品廢棄物指令"(簡稱WEEE)和"特定有害物質(zhì)使用限制令"(簡稱RoHs),在這兩個法規(guī)性的指令中,都明確提到了要禁止使用含鉛的材料,因此,盡快開發(fā)無鉛覆銅板是應(yīng)對這兩個指令的最好辦法。

  二、高性能覆銅板

  這里所指的高性能覆銅板,包括低介電常數(shù)(Dk)覆銅板、高頻高速PCB用覆銅板、高耐熱性覆銅板、積層法多層板用各種基板材料(涂樹脂銅箔、構(gòu)成積層法多層板絕緣層的有機樹脂薄膜、玻璃纖維增強或其他有機纖維增強的半固化片等)。今后幾年間(至2010年),在開發(fā)這一類高性能覆銅板方面,根據(jù)預(yù)測未來電子安裝技術(shù)的發(fā)展情況,應(yīng)該達到相應(yīng)的性能指標(biāo)值。

  三、IC封裝載板用基板材料

  開發(fā)IC封裝載板(又稱為IC封裝基板)所用的基板材料,是當(dāng)前十分重要的課題。也是發(fā)展我國IC封裝及微電子技術(shù)的迫切需要。伴隨著IC封裝向高頻化、低消耗電能化方向發(fā)展,IC封裝基板在低介電常數(shù)、低介質(zhì)損失因子、高熱傳導(dǎo)率等重要性能上將得到提高。今后研究開發(fā)的一個重要的課題是基板的熱連接技術(shù)-熱散出等的有效的熱協(xié)調(diào)整合。

  為確保IC封裝在設(shè)計上的自由度和新IC封裝技術(shù)的開發(fā),開展模型化試驗和模擬化試驗是必不可缺的。這兩項工作,對于掌握IC封裝用基板材料的特性要求,即對它的電氣性能、發(fā)熱與散熱的性能、可靠性等要求的了解、掌握是很有意義的。另外,還應(yīng)該與IC封裝的設(shè)計業(yè)進一步溝通,以達成共識。將所開發(fā)的基板材料的性能,及時提供給整機電子產(chǎn)品的設(shè)計者,以使設(shè)計者能夠建立準(zhǔn)確、先進的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

  IC封裝載板還需要解決與半導(dǎo)體芯片在熱膨脹系數(shù)上不一致的問題。即使是適于微細(xì)電路制作的積層法多層板,也存在著絕緣基板在熱膨脹系數(shù)上普遍過大(一般熱膨脹系數(shù)在60ppm/℃)的問題。而基板的熱膨脹系數(shù)達到與半導(dǎo)體芯片接近的6ppm左右,確實對基板的制造技術(shù)是個"艱難的挑戰(zhàn)"。

  為了適應(yīng)高速化的發(fā)展,基板的介電常數(shù)應(yīng)該達到2.0,介質(zhì)損失因數(shù)能夠接近0.001。為此,超越傳統(tǒng)的基板材料及傳統(tǒng)制造工藝界限的新一代印制電路板,預(yù)測在2005年左右會在世界上出現(xiàn)。而技術(shù)上的突破,首先是在使用新的基板材料上的突破。

  預(yù)測IC封裝設(shè)計、制造技術(shù)今后的發(fā)展,對它所用的基板材料有更嚴(yán)格的要求。這主要表現(xiàn)在以下諸方面:1.與無鉛焊劑所對應(yīng)的高Tg性。2.達到與特性阻抗所匹配的低介質(zhì)損失因子性。3.與高速化所對應(yīng)的低介電常數(shù)(ε應(yīng)接近2)。4.低的翹曲度性(對基板表面的平坦性的改善)。5.低吸濕率性。6.低熱膨脹系數(shù),使熱膨脹系數(shù)接近6ppm。7.IC封裝載板的低成本性。8.低成本性的內(nèi)藏元器件的基板材料。9.為了提高耐熱沖擊性,而在基本的機械強度上進行改善。適于溫度由高到低變化循環(huán)下而不降低性能的基板材料。10.達到低成本性、適于高再流焊溫度的綠色型基板材料。

  四、具有特殊功能的覆銅板

  這里所指的特殊功能的覆銅板,主要是指:金屬基(芯)覆銅板、陶瓷基覆銅板、高介電常數(shù)板、埋置無源元件型多層板用覆銅板(或基板材料)、光-電線路基板


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