Подложка ИС - Общий анализ базы PCB

Стремительное развитие электронной информационной индустрии позволило электронным изделиям развиваться в направлении миниатюризации, функционализации, высокой производительности и надежности. Начиная с общей технологии поверхностного монтажа (SMT) в середине 1970-х годов и заканчивая технологией поверхностного монтажа межсоединений высокой плотности (HDI) в 1990-х годах, а также применением различных новых технологий упаковки, таких как технология упаковки полупроводников и технология упаковки ИС, появившихся в последние годы, технология электронного монтажа продолжает развиваться в направлении высокой плотности. В то же время развитие технологии межсоединений высокой плотности способствует развитию печатных плат в направлении высокой плотности. С развитием технологии монтажа и технологии производства печатных плат постоянно совершенствуется и технология использования медного плакированного ламината в качестве материала подложки печатных плат.

По прогнозам экспертов, в ближайшие 10 лет среднегодовой темп роста мировой электронной информационной индустрии составит 7,4%. К 2010 году объем мирового рынка электронной информационной индустрии достигнет 3,4 трлн. долларов США, из которых на электронную комплектную технику придется 1,2 трлн. долларов США, а на оборудование связи и компьютеры - более 70%, что составит 0,86 трлн. долларов США. Как видно, огромный рынок медных плакированных ламинатов как базовых материалов для электроники не только сохранится, но и продолжит развиваться с темпом роста 15%. Соответствующая информация, опубликованная Ассоциацией индустрии медных плакированных ламинатов, показывает, что в ближайшие пять лет, с целью адаптации к тенденциям развития технологии BGA высокой плотности и технологии упаковки полупроводников, доля высокоэффективных тонких подложек FR-4 и высокоэффективных смоляных подложек будет увеличиваться.

Медный плакированный ламинат (CCL), являясь материалом подложки при производстве печатных плат, в основном играет роль межсоединения, изоляции и опоры для печатной платы и оказывает большое влияние на скорость передачи, потери энергии и характеристический импеданс сигнала в цепи. Поэтому характеристики печатной платы, качество, технологичность изготовления, уровень производства, стоимость изготовления, а также долговременная надежность и стабильность работы CCL в значительной степени зависят от материала плакированного медью ламината.

Технология и производство CCL прошли более чем полувековой путь развития. В настоящее время мировой годовой объем производства CCL превысил 300 млн. кв. м, а CCL стал важной частью основных материалов в электронных информационных продуктах. Индустрия производства медных плакированных ламинатов - это отрасль восходящего солнца. Она имеет широкие перспективы в связи с развитием электронной информационно-коммуникационной промышленности. Технология ее производства - это высокая технология, которая пересекается, проникает и продвигает множество дисциплин. История развития электронных информационных технологий показывает, что технология медных плакированных ламинатов является одной из ключевых технологий, способствующих быстрому развитию электронной промышленности.

Основные задачи отрасли медных плакированных ламинатов (CCL) нашей страны в стратегии будущего развития. С точки зрения продукции, усилия должны быть направлены на пять типов новых материалов подложки печатных плат, то есть на разработку пяти типов новых материалов подложки и технологические прорывы, чтобы передовые технологии CCL в моей стране были улучшены. Разработка пяти типов новых высокопроизводительных продуктов CCL, перечисленных ниже, является ключевой темой, которой инженеры и техники в отрасли производства медных плакированных слоистых пластиков в нашей стране должны уделять внимание в будущих исследованиях и разработках.

1. Несвинцовый совместимый медный плакированный ламинат

На заседании Европейского Союза 11 октября 2002 года были приняты две "Европейские директивы" по содержанию экологической защиты. Они официально вступят в силу 1 июля 2006 года. Под двумя "европейскими директивами" подразумеваются "Директива об отходах электрических и электронных изделий" (далее WEEE) и "Приказ об ограничении использования некоторых опасных веществ" (далее RoHs). В этих двух законодательных директивах четко прописаны требования. Использование свинецсодержащих материалов запрещено. Поэтому наилучшим способом реагирования на эти две директивы является скорейшая разработка бессвинцовых медных плакированных ламинатов.

2. Высокоэффективный медный плакированный ламинат

К высокоэффективным медным плакированным слоям относятся медные плакированные слои с низкой диэлектрической проницаемостью (Dk), медные плакированные слои для высокочастотных и высокоскоростных печатных плат, медные плакированные слои с высокой теплостойкостью, а также различные материалы подложки для многослойных слоев (медная фольга со смоляным покрытием, пленка из органических смол, составляющая изолирующий слой многослойной платы, препрег, армированный стекловолокном или другими органическими волокнами, и т.д.). В ближайшие несколько лет (до 2010 года) при разработке этого типа высокоэффективных ламинатов с медными плакированными слоями, согласно прогнозируемому будущему развитию технологии электронных установок, должны быть достигнуты соответствующие значения индекса эффективности.

3. Материал подложки для несущей платы упаковки ИС

Разработка материалов подложек для плат-носителей упаковок ИС (также известных как подложки для упаковок ИС) в настоящее время является очень важной темой. Она также является насущной необходимостью для развития в нашей стране технологии упаковки ИС и микроэлектроники. С развитием упаковки ИС в направлении высоких частот и низкого энергопотребления подложки для упаковки ИС будут совершенствоваться в таких важных свойствах, как низкая диэлектрическая проницаемость, низкий коэффициент диэлектрических потерь и высокая теплопроводность. Важным предметом будущих исследований и разработок является эффективная тепловая координация и интеграция технологии теплового соединения подложек - теплоотвода.

Для обеспечения свободы проектирования упаковки ИС и разработки новых технологий упаковки ИС необходимо проведение модельных и имитационных испытаний. Эти две задачи очень важны для освоения требований к характеристикам материалов подложек для упаковки ИС, т.е. понимания и освоения их электрических характеристик, тепловых и теплоотводящих характеристик, надежности и других требований. Кроме того, необходимо продолжить взаимодействие с представителями индустрии разработки упаковок ИС для достижения консенсуса. Характеристики разработанного материала подложки будут своевременно предоставляться разработчику готового электронного изделия, чтобы он мог создать точную и передовую базу данных.

Носитель корпуса ИС также должен решить проблему несоответствия коэффициента теплового расширения полупроводниковой микросхемы. Даже при изготовлении многослойной платы, пригодной для производства микросхем, коэффициент теплового расширения изолирующей подложки, как правило, слишком велик (обычно коэффициент теплового расширения составляет 60ppm/°C). Коэффициент теплового расширения подложки достигает примерно 6 ppm, что близко к коэффициенту теплового расширения полупроводниковой микросхемы, и это действительно является "трудным вызовом" для технологии изготовления подложки.

Для того чтобы адаптироваться к развитию высоких скоростей, диэлектрическая проницаемость подложки должна достигать 2,0, а коэффициент диэлектрических потерь может быть близок к 0,001. По этой причине прогнозируется, что примерно в 2005 году в мире появится новое поколение печатных плат, выходящее за рамки традиционных материалов подложки и традиционных технологических процессов. Технологический прорыв - это, прежде всего, прорыв в использовании новых материалов подложек.

Прогнозируя будущее развитие технологии разработки и производства упаковок ИС, можно сказать, что к используемым в них материалам подложек предъявляются более жесткие требования. В основном это проявляется в следующих аспектах: 1. Высокая Tg, соответствующая бессвинцовому флюсу. 2. Достижение низкого коэффициента диэлектрических потерь, соответствующего характеристическому импедансу. 3. Низкая диэлектрическая проницаемость, соответствующая высокой скорости (ε должно быть близко к 2). 4. Низкое коробление (улучшение плоскостности поверхности подложки). 5. Низкая скорость поглощения влаги. 6. Низкий коэффициент теплового расширения, так что коэффициент теплового расширения близок к 6ppm. 7. Низкая стоимость носителя упаковки ИС. 8. Недорогой материал подложки со встроенными компонентами. 9. Для повышения стойкости к термоударам улучшена базовая механическая прочность. Подходит материал подложки, который не снижает характеристик при цикле изменения температуры от высокой до низкой. 10. Недорогой "зеленый" материал подложки, пригодный для работы при высокой температуре пайки оплавлением.

4. Медные плакированные слоистые пластики со специальными функциями

К медным плакированным слоистым материалам со специальными функциями, о которых здесь идет речь, относятся: медные плакированные слоистые материалы на металлической (стержневой) основе, медные плакированные слоистые материалы на керамической основе, слоистые материалы с высокой диэлектрической проницаемостью, медные плакированные слоистые материалы (или материалы подложки) для встраиваемых пассивных компонентов многослойных плат, медные плакированные слоистые материалы для подложек оптико-электрических схем и др. Разработка и производство такого типа медных плакированных ламинатов необходимы не только для развития новых технологий производства электронной информационной продукции, но и для развития аэрокосмической и военной промышленности нашей страны.

5. высокопроизводительный гибкий медный плакированный ламинат

С момента начала широкомасштабного промышленного производства гибких печатных плат (ГПП) прошло более 30 лет их развития. В 1970-х годах FPC начала входить в массовое производство в рамках реальной индустриализации. Развитие до конца 1980-х годов связано с появлением и применением нового класса полиимидных пленочных материалов, FPC без клеевого типа FPC (обычно называемых "двухслойными FPC"). В 1990-х годах в мире была разработана фоточувствительная покровная пленка, соответствующая схемам высокой плотности, что привело к существенному изменению конструкции FPC. В связи с развитием новых областей применения концепция формы его изделия претерпела значительные изменения и была расширена за счет включения в нее более широкого спектра подложек для TAB и COB. Появившиеся во второй половине 1990-х годов высокоплотные FPC начали поступать в крупносерийное промышленное производство. Его схемотехника быстро перешла на более тонкий уровень. Рыночный спрос на ФПК высокой плотности также быстро растет.

В настоящее время годовая стоимость выпускаемых в мире ФПК достигла примерно 3-3,5 млрд. долл. В последние годы объем производства ФПК в мире увеличивается. С каждым годом увеличивается и его доля в структуре печатных плат. В США и других странах на долю FPC приходится 13%-16% от стоимости всей печатной платы. FPC становится очень важной и незаменимой разновидностью печатных плат.

Что касается гибких медных планок, то между Китаем и передовыми странами и регионами существует большой разрыв в масштабах производства, уровне технологии изготовления и технологии производства сырья, причем этот разрыв даже больше, чем в случае жестких медных планок.

Резюме

Развитие технологии и производства медных плакированных ламинатов и электронно-информационная промышленность, особенно развитие индустрии печатных плат, синхронизированы и неразделимы. Это процесс непрерывных инноваций и постоянного стремления. Прогресс и развитие медных плакированных ламинатов также определяются инновациями и развитием электронной продукции, технологией производства полупроводников, технологией монтажа электроники и технологией производства печатных плат. В этом случае мы будем добиваться прогресса вместе. Синхронное развитие особенно важно. печатных плат