Chất nền IC - Phân tích chất nền bảng mạch PCB phổ biến

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp thông tin điện tử đã làm cho các sản phẩm điện tử theo hướng thu nhỏ, chức năng, hiệu suất cao và độ tin cậy cao. Từ công nghệ lắp đặt bề mặt chung (SMT) vào giữa những năm 1970 đến công nghệ lắp đặt bề mặt kết nối mật độ cao vào những năm 1990 và các ứng dụng khác nhau của công nghệ đóng gói mới như đóng gói chất bán dẫn, đóng gói IC đã xuất hiện trong những năm gần đây, công nghệ lắp đặt điện tử liên tục phát triển theo hướng mật độ cao. Đồng thời, sự phát triển của công nghệ kết nối mật độ cao đã thúc đẩy sự phát triển của PCB theo hướng mật độ cao. Với sự phát triển của công nghệ lắp đặt và công nghệ PCB, công nghệ của tấm ốp đồng làm vật liệu cơ sở PCB cũng đang được cải thiện. Các chuyên gia dự đoán rằng ngành công nghiệp thông tin điện tử toàn cầu sẽ tăng trưởng với tốc độ trung bình hàng năm là 7,4% trong 10 năm tới. Đến năm 2010, thị trường công nghiệp thông tin điện tử toàn cầu sẽ đạt 3,4 nghìn tỷ USD, trong đó toàn bộ máy điện tử sẽ đạt 1,2 nghìn tỷ USD, thiết bị truyền thông và máy tính sẽ chiếm hơn 70% trong số đó, đạt 0,86 nghìn tỷ USD. Do đó, thị trường khổng lồ của tấm ốp đồng làm vật liệu cơ bản cho điện tử sẽ không chỉ tiếp tục tồn tại mà còn tiếp tục phát triển với tốc độ tăng trưởng 15%. Thông tin liên quan được công bố bởi Hiệp hội Công nghiệp Tấm ốp đồng cho thấy trong năm năm tới, tỷ lệ FR-4 mỏng hiệu suất cao và chất nền nhựa hiệu suất cao sẽ tăng lên để phù hợp với xu hướng phát triển của công nghệ BGA mật độ cao và công nghệ đóng gói chất bán dẫn.

Là vật liệu cơ bản trong sản xuất PCB, tấm đồng phủ chủ yếu đóng vai trò kết nối, cách nhiệt và hỗ trợ PCB. Nó có ảnh hưởng lớn đến tốc độ truyền tín hiệu trong mạch, tổn thất năng lượng và trở kháng đặc trưng. Do đó, hiệu suất, chất lượng, khả năng gia công trong quá trình sản xuất, mức độ sản xuất, chi phí sản xuất và độ tin cậy và ổn định lâu dài của tấm ốp PCB phụ thuộc rất nhiều vào vật liệu của tấm ốp.

Công nghệ và sản xuất tấm ốp đồng đã trải qua hơn nửa thế kỷ phát triển. Hiện nay, sản lượng CCL toàn cầu hàng năm đã vượt quá 300 triệu mét vuông, CCL đã trở thành một phần quan trọng của vật liệu cơ bản cho các sản phẩm thông tin điện tử. Ngành chế tạo đồng thau là một ngành công nghiệp mặt trời mọc. Với sự phát triển của ngành công nghiệp thông tin và truyền thông điện tử, nó có triển vọng rộng lớn. Công nghệ sản xuất của nó là một công nghệ cao giao thoa, thâm nhập và thúc đẩy sự phát triển đa ngành. Lịch sử phát triển của công nghệ thông tin điện tử cho thấy công nghệ tấm đồng là một trong những công nghệ quan trọng thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp điện tử.

Nhiệm vụ trọng tâm của chiến lược phát triển tương lai của ngành công nghiệp tấm đồng phủ (CCL). Về mặt sản phẩm, để bỏ công sức vào năm loại vật liệu cơ sở PCB mới, đó là thông qua năm loại vật liệu cơ sở mới được phát triển và đột phá công nghệ. Do đó cải thiện công nghệ tiên tiến của CCL ở nước ta. Sự phát triển của năm sản phẩm tấm đồng hiệu suất cao mới được liệt kê dưới đây là một chủ đề chính mà các kỹ sư và kỹ thuật viên của ngành công nghiệp tấm đồng của Trung Quốc nên quan tâm trong nghiên cứu và phát triển trong tương lai.

1. Tấm ốp đồng tương thích không chì

Tại cuộc họp của Liên minh châu Âu ngày 11 tháng 10 năm 2002, hai "Chỉ thị châu Âu" về nội dung bảo vệ môi trường đã được thông qua. Họ sẽ chính thức thực hiện nghị quyết vào ngày 1 tháng 7 năm 2006. Hai "Chỉ thị châu Âu" đề cập đến "Chỉ thị về chất thải điện và điện tử" (WEEE) và "Lệnh cấm sử dụng một số chất nguy hiểm" (RoH). Trong cả hai chỉ thị theo luật định, các yêu cầu này được đề cập rõ ràng. Vật liệu có chứa chì bị cấm. Do đó, cách tốt nhất để đáp ứng cả hai chỉ thị là phát triển các tấm ốp đồng không chì càng sớm càng tốt.

2. Tấm ốp đồng hiệu suất cao

Các tấm ốp đồng hiệu suất cao được đề cập ở đây bao gồm máy ép đồng phủ với hằng số điện môi thấp (Dk), tấm ốp đồng cho PCB tần số cao và tốc độ cao, tấm ốp đồng chịu nhiệt cao và các vật liệu lót khác nhau cho tấm cán nhiều lớp (nhựa tráng đồng lá, màng nhựa hữu cơ tạo thành lớp cách điện nhiều lớp, gia cố sợi thủy tinh hoặc gia cố sợi hữu cơ khác, v.v.). Trong những năm tới (đến năm 2010), trong sự phát triển của loại tấm ốp đồng hiệu suất cao này, theo dự báo phát triển tương lai của công nghệ lắp đặt điện tử, giá trị chỉ số hiệu suất tương ứng sẽ đạt được.

3. Vật liệu cơ bản cho tấm tải đóng gói IC

Phát triển vật liệu chất nền cho chất nền gói IC (còn được gọi là chất nền gói IC) là một chủ đề rất quan trọng hiện nay. Đây cũng là nhu cầu cấp thiết để phát triển bao bì mạch tích hợp và công nghệ vi điện tử ở Trung Quốc. Khi gói IC phát triển theo hướng tiêu thụ điện năng thấp tần số cao, lớp lót gói IC sẽ được cải thiện về hiệu suất quan trọng như hằng số điện môi thấp, yếu tố mất điện môi thấp và độ dẫn nhiệt cao. Phối hợp nhiệt hiệu quả và tích hợp tản nhiệt của công nghệ kết nối nhiệt cơ bản là một chủ đề quan trọng trong nghiên cứu và phát triển trong tương lai.

Để đảm bảo sự tự do của thiết kế bao bì IC và sự phát triển của công nghệ bao bì IC mới, việc thực hiện kiểm tra mô hình và kiểm tra mô phỏng là không thể thiếu. Cả hai nhiệm vụ đều có ý nghĩa quan trọng để làm chủ các yêu cầu đặc trưng của vật liệu cơ sở đóng gói IC, tức là hiểu và làm chủ các yêu cầu về tính chất điện, hiệu suất tản nhiệt, độ tin cậy, v.v. Ngoài ra, cần liên lạc thêm với ngành công nghiệp thiết kế bao bì IC để đạt được sự đồng thuận. Các tính chất của vật liệu cơ bản được phát triển sẽ được cung cấp kịp thời cho các nhà thiết kế của các thiết bị điện tử hoàn chỉnh để thiết lập một cơ sở dữ liệu tiên tiến, chính xác.

Các tàu sân bay đóng gói IC cũng cần phải giải quyết các vấn đề không phù hợp với hệ số giãn nở nhiệt của chip bán dẫn. Hệ số giãn nở nhiệt của chất nền cách điện thường là quá lớn (thường là 60ppm/° C) ngay cả với các tấm nhiều lớp tích lũy phù hợp để sản xuất vi mạch. Hệ số giãn nở nhiệt của chất nền đạt khoảng 6 ppm, gần với tốc độ giãn nở nhiệt của chip bán dẫn, đây thực sự là một "thách thức khó khăn" đối với công nghệ sản xuất chất nền.

Để thích ứng với sự phát triển tốc độ cao, hằng số điện môi của lớp nền phải đạt 2,0 và hệ số tổn thất điện môi có thể tiếp cận 0,001. Do đó, dự kiến vào khoảng năm 2005, một thế hệ bảng mạch in mới sẽ xuất hiện trên thế giới vượt qua ranh giới của vật liệu cơ bản truyền thống và quy trình sản xuất truyền thống. Đột phá về công nghệ, đầu tiên là đột phá trong việc sử dụng vật liệu cơ bản mới.

Để dự đoán sự phát triển trong tương lai của công nghệ thiết kế và sản xuất bao bì IC, có những yêu cầu khắt khe hơn đối với vật liệu lót được sử dụng. Điều này chủ yếu được thể hiện trong các khía cạnh sau: 1. Tg cao tương ứng với thông lượng không chì. 2. Đạt được yếu tố tổn thất điện môi thấp phù hợp với trở kháng đặc trưng. 3. Hằng số điện môi thấp tương ứng với tốc độ cao (nên gần 2). 4. Thấp cong vênh (cải thiện độ phẳng của bề mặt cơ sở). 5. Hấp thụ độ ẩm thấp. 6. Hệ số giãn nở nhiệt thấp, làm cho hệ số giãn nở nhiệt gần 6ppm. 7. Chi phí vận chuyển gói IC thấp. 8. Vật liệu chất nền chi phí thấp với các thành phần tích hợp. 9. Để cải thiện khả năng chống sốc nhiệt, độ bền cơ học cơ bản được cải thiện. Nó phù hợp cho các vật liệu lót không làm giảm hiệu suất theo chu kỳ thay đổi nhiệt độ từ cao đến thấp. 10. Một vật liệu chất nền màu xanh lá cây chi phí thấp phù hợp với nhiệt độ hàn hồi lưu cao.

Thứ tư, với các chức năng đặc biệt của tấm ốp đồng, ở đây nói đến tấm ốp đồng với các chức năng cụ thể chủ yếu đề cập đến: Kim thuộc về cơ sở (lõi) tấm ốp đồng, gốm dựa trên tấm ốp đồng, điện môi cao liên tục laminate board, nhúng loại thành phần thụ động loại nhiều lớp tấm ốp đồng (hoặc vật liệu cơ bản), tấm ốp đồng cho cơ sở mạch quang, vv Sự phát triển và sản xuất tấm ốp đồng này không chỉ là nhu cầu phát triển công nghệ mới của các sản phẩm thông tin điện tử, mà còn là nhu cầu phát triển của ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và quân sự của Trung Quốc.

Năm, hiệu suất cao linh hoạt tấm đồng đã trải qua hơn 30 năm phát triển kể từ khi sản xuất công nghiệp hóa quy mô lớn của bảng mạch in linh hoạt. Trong những năm 1970, FPC bắt đầu bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt của công nghiệp hóa thực sự. Phát triển đến cuối những năm 1980, FPC keo miễn phí FPC (thường được gọi là "Double Layer FPC") do sự xuất hiện và ứng dụng của một lớp vật liệu màng polyimide mới. Trong những năm 1990, thế giới đã phát triển một màng phủ nhạy sáng tương ứng với mạch mật độ cao, gây ra những thay đổi lớn trong thiết kế FPC. Khái niệm về hình thức sản phẩm của nó đã thay đổi rất nhiều do sự phát triển trong lĩnh vực ứng dụng mới và đã được mở rộng để bao gồm một loạt các chất nền TAB và COB. FPC mật độ cao xuất hiện trong nửa sau của những năm 1990 bắt đầu đi vào sản xuất công nghiệp quy mô lớn. Mô hình mạch của nó đã nhanh chóng phát triển đến một mức độ tinh tế hơn. Nhu cầu thị trường đối với FPC mật độ cao cũng đang tăng nhanh.

Hiện nay, sản lượng FPC sản xuất trên toàn thế giới đã đạt khoảng 3-3,5 tỷ USD mỗi năm. Sản lượng của FPC trên toàn thế giới đã tăng lên trong những năm gần đây. Tỷ lệ của nó trong PCB cũng đang tăng lên hàng năm. Ở các nước như Hoa Kỳ, FPC chiếm 13% -16% tổng sản lượng bảng mạch in. FPC đang trở thành một giống rất quan trọng và không thể thiếu trong PCB.

Về mặt tấm đồng linh hoạt, có một khoảng cách lớn giữa Trung Quốc và các nước và khu vực tiên tiến về quy mô sản xuất, trình độ công nghệ sản xuất và công nghệ sản xuất nguyên liệu thô. Khoảng cách này thậm chí còn lớn hơn tấm đồng cứng.

Tóm tắt

Sự phát triển của công nghệ và sản xuất tấm đồng và sự phát triển của ngành công nghiệp thông tin điện tử, đặc biệt là ngành công nghiệp PCB là đồng bộ và không thể tách rời. Đây là một quá trình không ngừng đổi mới, không ngừng theo đuổi. Sự tiến bộ và phát triển của tấm ốp đồng cũng được thúc đẩy bởi sự đổi mới và phát triển của các sản phẩm điện tử, công nghệ sản xuất chất bán dẫn, công nghệ lắp đặt điện tử và công nghệ sản xuất PCB. Trong trường hợp này, chúng ta sẽ cùng nhau đạt được tiến bộ. Phát triển đồng bộ là đặc biệt quan trọng.