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南京pcb电路板|高端PCB覆铜板用三大主要原材料现况与功能需求

  • 发布时间:2022-08-13 09:45:07
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2020 年终以来,全球新冠疫情延伸,形成了本国覆铜板原资料供求链格式,发作了重大变迁。5G 展开以来,高频高速通路用覆铜板、高低HDI 及IC 封装载板用基板资料正在技能、功能、种类上也涌现了很大的演化。面对于这两大主要变迁,深化钻研新式、高端的基板资料所用的电子铜箔、特种树脂以及特种玻纤布的供给链格式,以及对于三大资料的新式功能需要,被看成是无比主要、急需停止的任务。白文正在这两范围,作一些议论。

1.电解铜箔

1.1 各族低轮廓电解铜箔供应现况及其市面格式的新特性

寰球的低轮廓铜箔产销量(即市面范围)2019 年测评增多49.8%,到达5.3 万吨。测评占寰球电解铜箔总量的7.6%。2019 年寰球高频高速电解铜箔产销量中,RTF 与VLP+HVLP 产销量对比约为:77:23。但将来多少年VLP+HVLP 所占对比数有增加的趋向。

正在2019 年,正在北部湾洋内资及游资铜箔企业产出各类低轮廓铜箔合计为7580 吨,内中内资企业产量占51.2%(3880 吨)。内资企业低轮廓电解铜箔产销量,占整个内资企业电子通路铜箔产量(14.4 万吨)的2.7%。正在2019 年国际内资企业完成VLP+HVLP 种类完成能够量产的新打破,但消费及出售该类低轮廓铜箔的量甚少,仅占寰球该类电解铜箔产销总量的2.3%。

1.2 高频高速通路用低轮廓电解铜箔种类及功能需要的差同化新特性

1.2.1 对于应没有同传输消耗头衔高频高速覆铜板的电解铜箔种类及低轮廓度性

为了谋求高频高速通路存正在更好信号完好性(Signal Integrity,缩写SI),覆铜板要完成(尤其正在高频下完成)更低的信号传输消耗功能。这需求覆铜板正在打造中所采纳的超导体资料--铜箔,存正在低轮廓度的特点。即覆铜板打造中采纳铜箔是低Rz、低Rq 等种类。

能够按四个信号传输消耗的头衔,对于应采纳的各族低轮廓铜箔种类、Rz 请求及其次要厂家牌号状况,见表2 所示。表2 中还所列出了各族类低轮廓铜箔正在基材传输消耗头衔覆铜板中需求量的排名。

表2、对于应没有同传输消耗头衔高频高速覆铜板的多少种电解铜箔Rz 目标范畴

1.2.2 没有同使用畛域下的低轮廓电解铜箔功能的差同化

高频高速通路用低轮廓电解铜箔的种类种类,按使用畛域区分为五大类。即刚刚性射频/微波通路用低轮廓电解铜箔;高速数目字通路用低轮廓电解铜箔;挠性PCB 用低轮廓电解铜箔;封装载板用低轮廓电解铜箔;厚铜PCB 用低轮廓电解铜箔。这五公使用畛域,对于高频高速通路用低轮廓电解铜箔,正在功能请求上有着没有同的特性,即体现正在功能名目上有所偏偏重、功能目标上有所差别等。

五公使用畛域用低轮廓电解铜箔种类正在功能需要及其差别,体现正在如次多少范围:

(1)刚刚性射频/微波通路用低轮廓电解铜箔

刚刚性射频/微波通路用低轮廓电解铜箔,正在没有同使用频次环境下的绝对于差异更显然。正在铜箔功能对于基板的Dk 匀称分歧性、信号传输丧失性、解决层无铁磁性元素具有,PIM(Passive Inter- modulation,无源互调)等反应要素范围,请求更为严厉。

为此,低档的射频-微波通路基板(如毫米波车载警报器用基板)所用的铜箔,正常请求名义解决需采纳纯铜解决工艺,以支撑缩小无源互调(PIM),完成覆铜板的低PIM性,参考目标:到达- 158dBc~- 160dBc 以次。铜箔解决层完成无砷化。

同声,这类铜箔因为树脂基材的没有同,正在取舍没有同Rz 铜箔种类范围,差同性很大。

刚刚性射频/微波通路用低轮廓电解铜箔正在铜箔的薄厚规格范围,正常多采纳 :18μm、35μm、70μm ,而高端极低或者超低轮廓铜箔,薄厚规格多用:9μm、12μm、18μm种类。

(2)高速数目字通路用低轮廓电解铜箔

高速数目字通路用低轮廓铜箔的使用市面,绝大少数定位正在频次正常正在厘米波(3~30GHz)范畴。它的次要使用终端是高中端效劳器等。这类铜箔的功能,对于基板的插损、基板加工性等有着更主要的反应,为此有偏偏重的严厉请求。同声,铜箔的薄形规格、低利润化也是主要的请求。高速数目字通路用低轮廓电解铜箔正在铜箔的薄厚规格范围,正常多采纳:18μm、35μm、70μm , 而高端极低或者超低轮廓铜箔,薄厚规格多用:9μm、12μm、18μm 种类。

作者对于许多低Rz 的各类铜箔种类(囊括HVLP、VLP、RTF 等种类)的非压合面的轮廓度状况作了考察、比对于,所得导的论断是:正在同头等位种类牌号中,但凡是正在SI 性体现得比较更好的种类,它的非压合面轮廓度(以Rz或者Ra 示意)正常都是较低的。相似,某游资企业的一款RTF 铜箔货物,它的Rz=3.0μm(垂范值),而非压合面为Rz=3.5μm。因而,没有管是射频/微波通路基板,还是高速数目字通路基板,它们为谋求更好的SI 性,也需要所用的第轮廓度铜箔的非压合面的Rz(或者Ra、Rq),也存正在很低的轮廓度。

以后,高速数目字通路用低轮廓铜箔一大主要种类,是反转铜箔(RTF)。近年树脂阿曼、中国台湾等铜箔企业正在RTF 铜箔技能上的退步,它的Rz 小于2.5μm 的许多种类曾经出版,以至Rz 小于2.0μm 的种类也曾经涌现。那样也使得它的使用市面,以及寰球高速数目字通路用低轮廓铜箔市面范围的种类对比,也失去疾速的扩展。

以后,寰球铜箔低轮廓电解铜箔打造建筑界,正在刚刚性射频/微波通路用铜箔与高速数目字通路用铜箔种类范围,更趋向功能的同一化。相似,卢森堡通路铜箔无限公司(CircuitFoil)正在2019 年间完成大消费的超低轮廓铜箔BF- NN/BF- NN- HT。此种类完成了“两兼容”:其一,由原部分BF- ANP 铜箔只用来PTFE 树脂类型基材,停滞到“囊括聚苯醚(PPE/PPO)基树脂零碎。也实用于纯或者改性氟集合物(PTFE)树脂零碎。”其二,完成即可正在射频微波通路基板上使用,也适于高速数目字通路基板中采纳。

(3)挠性PCB 用低轮廓电解铜箔

挠性PCB 用低轮廓电解铜箔,因为打造微细路线的需求,多采纳极薄铜箔(无载体)。这类种类的眼前最低薄厚规格曾经到达6μm,相似福田非金属箔粉株式会社的CF- T4X- SV6、CF- T49A- DS- HD2;以及三井非金属株式会社的3EC- MLS- VLP (薄厚最低7μm)。

挠性PCB 用低轮廓电解铜箔还请求铜箔存正在高的抗拉强度,较高的蔓延率。篆刻后基膜优异通明性,也是此铜箔市面的主要需要名目。

高频化挠性PCB 用低轮廓电解铜箔近年开端动向低轮廓度化。现建筑界中曾经涌现没有少Rz 小于1.0um 种类。相似,三井非金属TQ- M4- VSP Rz≤0.6 (垂范值);福田非金属CF- T4X- SV Rz=1.0(垂范值,规格9/12/18);福田非金属CF- T49A- DS- HD2,Rz=1.0 μm(垂范值)(规格6/9/12/18);日进ISP,Rz≤0.55(垂范值)。

(4)IC 封装载板用低轮廓电解铜箔

封装载板(囊括模块基板)请求的低轮廓电解铜箔应存正在低温下(210℃/1h 解决后)的高抗拉强度性、高烧稳固性、高惯性模量、高剥离强度。它的薄厚规格为5.0μm~12μm。况且近年高端IC 封装载板用铜箔的薄厚规格正向着更极薄化停滞,即薄厚到达1.5μm~3μm。

封装载板(囊括模块基板)近年也涌现高频高速化的需要。因而,近年涌现了更多的封装载板用低轮廓电解铜箔种类。相似:三井非金属的3EC- M2S- VLP (无载体),Rz≤1.8 μm (垂范值);210℃/1h 后的抗拉强度51kgf/mm2 ;蔓延率4.6%;铜箔最薄规格9μm。三井非金属的MT18FL(有载体),Rz≤1.3μm ,构成通路铜箔的规格1.5、2、3μm。日进资料无限公司的LPF(无载体),Rz≤1.72(垂范值),210℃/1h 后的抗拉强度52.3kgf/mm2 ;蔓延率3.7%;铜箔最薄规格9μm。

(5)大直流电厚铜PCB用低轮廓电解铜箔

薄厚规格≥105um (3oz) 的大直流电厚铜PCB 用低轮廓电解铜箔,罕用规格 :105、140、175、210μm。再有特别薄厚请求的超厚电解铜箔,薄厚规格到达350μm(10oz)、400μm(11.5oz)。

大直流电厚铜PCB 用低轮廓电解铜箔,次要用来大直流电、电源基板、高散热通路板的打造。所制出的厚铜PCB 次要使用于公共汽车电子、电源供给器、大功率轻工业掌握设施、月亮能设施等。近年来PCB 的导电功能,越来越变化广泛的主要的性能之一。超厚铜箔的市面需要正在一直扩展。同声因为厚铜PCB 的微细路线打造技能及使用也失去停滞,它需要所采纳的超厚铜箔也兼备低轮廓度特点。相似,三井非金属RTF 型低轮廓厚铜箔:MLS- G(Ⅱ型),Rz=2.5μm (货物垂范值)。卢森堡TW- B,Rz≤4.2μm(货物目标)。

1.3 IC 封装载板用超薄电解铜箔的使用市面扩展与功能需要

近期一篇来自海内PCB 内行撰写的舆论,对于超薄、低轮廓铜箔的使用市面及使用功能请求作了较精辟的论述。文中提出:“自2017 年后,HDI 板开端少量采纳正在IC 载板货物上曾经是广泛使用的路线镀银工艺。这种工艺被称为半加成法工艺(SAP),是应用路线镀银技能,以满意IC 载板小于15 μm 的路线构造需要,这种工艺正在正常HDI 板尚未采纳,没有 过应用超薄铜皮做半加成技能(mSAP)的调动后,曾经变化HDI 打造的支流工艺。”

“IC 载板使用的半加成法(SAP)与类载板(SLP)的带铜箔半加成法(mSAP)的差别正在于加工的板材能否是预压超薄铜箔。眼前市面一般状况下,幼稚的SAP 工艺加工的都是ABF 地膜资料,采纳全板沉铜工艺,这并没有适宜现存少数消费设施的安装;因而就催产了改进型计划,即带超薄铜箔的半加成工艺技能。”

该文提出:“带铜箔半加成法工艺的要害就是运用了载体铜,这无助于于铜箔的抗剥离强度稳固且增强纤维的支持。”然而,文中也同声谈到了采纳压非法覆正在基材上的超薄铜箔,正在微细通路、微孔激光加工中所应到达的多少项主要功能。它次要囊括:较高的并稳固的铜箔抗剥离强度、超薄铜箔的薄厚匀称性、低名义毛糙度、铜箔杂面上适合的抗氧化绝缘层、微细路线的篆刻性等。内中,铜箔抗剥离强度是最主要的功能名目。

二、特种树脂

2.1 覆铜板对于特种树脂有共异性与差同性请求

覆铜板打造业对于特种树脂种类、功能的需要,有共异性范围的请求,也有没有同使用畛域板型对于树脂功能请求的差同性。

高端覆铜板对于特点树脂的个性范围功能请求,囊括了:树脂功能目标的均一性、高性价比性、停止改性及功能掌握的高自正在度性等。

依照没有同的基板资料大种类,区分为刚刚性覆铜板、挠性覆铜板、封装载板用覆铜板等多个使用畛域。各畛域正在种类、功能的需要上,有正在没有同型基材上使用的要害树脂功能名目与目标的差同性。即便是一类的板材,也因为有没有异性能的头衔,对于树脂的请求规范也有所没有同。

树脂打造厂商认清、识透覆铜板对于特种树脂的差同性请求,就能掌握好本企业的树脂货物的共性化、客制化,停滞货物系列化、特点化,扩展货物的市面深浅与广度。

2.2 高频高速覆铜板用特种树脂需要现况的请求

Low Loss(低消耗)头衔之上(基材Df≤0.008)的高频高速通路用覆铜板,所用的支流树脂组成工艺道路有两条:一条是PTFE为专人的热塑性树脂系统形成的工艺道路;另一条是以碳氢树脂或者许改性聚苯醚树脂为专人的热固性树脂系统形成的工艺道路。

正在热固性树脂系统形成的第二条工艺道路中,眼前是以“PPO 为主体+ 交联剂[交联剂可为双马酰亚胺树脂、三烯丙基三异氰酸脂(TAIC)、碳氢树脂等]”占为支流道路。同声,高频高速通路用覆铜板用树脂组成设想技能近多少年还一直促进,更停滞成多样化。涌现了以改性马来酰亚胺(双、多官能团型)为主树脂的工艺道路;以特种环氧树脂(双环戊二烯型、联苯醚型等)+ 苯并噁嗪树脂的工艺道路等形成的极低消耗(Very Low Loss)头衔,以及正在极低消耗头衔以次的高频高速通路用基材的覆铜板种类。

本国正在PTFE 型覆铜板用的PTFE 原液消费厂家有晨曦(四川)、东岳、巨化、晨曦科慕氟资料(上海)公司(晨曦和杜邦的合资公司)、三爱富等。此外,江西中氟也正在建立中。国际的覆铜板用PTFE 液产量约莫占寰球总量的60%之上。

改性聚苯醚树脂(PPO/PPE)作主树脂打造的基板资料,正在5G 通信设施对于应的Very low loss 使用畛域,眼前有着没有可代替的作用。它大全体的终端货物是基站设备的效劳器等。5G 通信的深化展开,对于PPO/PPE 需要也有着疾速的扩展。本国广东同宇已批量产,山东圣泉、东材高科技已进入存户试用、评估阶段。

碳氢树脂正在高频高速覆铜板停滞中,没有管是正在种类、技能上,还是使用的广度、范围量上,都正在基板资料业中失去快捷的停滞。碳氢树脂、马来酰亚胺(长链)等还正在半减法所制的高端HDI 板、封装载板、模块基板中采纳的树脂膜打造中失去使用。本国正在碳氢树脂范围的翻新研发、量产及使用上,仍是短板需求踌躇没有前。

该当看到,寰球挠性基板资料,以及近年崛起的PCB 用树脂膜,都正在树脂资料上有严重改观。为覆铜板业配系的国际树脂企业,应顺应这两大类基板资料新需要,正在LCP晶高聚物、MPI(改性聚酰亚胺)树脂、新式TPI 树脂、改性双马来酰亚胺树脂 (改性BMI)、特种环氧树脂(苯氧树脂等)。

2.3 将来高频高速覆铜板用新式树脂的停滞瞻望

新一代高频高速覆铜板用树脂资料,正在次要功能需要上有哪些?它的支流需要树脂种类都有哪些?阿曼内行(来自新日铁住金化学株式会社分析钻研所环氧树脂资料核心的川辺耿直)曾宣布的长篇教案对于上述提及的成绩,做了较深化的论述。其要端归纳如次:

(1)运用于高频高速基板的覆铜板资料,依据高频化使用环境与PCB 的加工、装联的需要,它次要具有以次多少范围的功能:① 低介电丧失;②高耐热性;③优质的粘接性(次要指基材树脂与铜箔的粘接性);④低线性收缩系数;⑤低吸医道;⑥好的成型加工性;⑦阻燃性;⑧牢靠性。正在之上的各次要特点请求中,升高高频信号的介电丧失,是最为主要的名目。

(2)正在高频高速基板资料的树脂系统的设想、取舍的最后阶段,是取舍了易于完成低介电丧失性的PTFE 热塑性树脂。像过来PCB 基材罕用环氧树脂、聚酰亚胺(PI)树脂,因为它们都有构成网状成型所必须的极性基团,更低的介电丧失性是难以到达的。然而,随着高频高速基板资料的使用提高,它PTFE 树脂型基板资料的完成轻工业化消费的重利润性,制约了它的使用畛域的扩展。而极性低的化学构造与高耐热性同声兼备的含乙烯基固化型树脂,则越来越表演了新一代高频高速基板资料所用树脂的主要(但没有是独一的)角色。

(3)正在高频高速基板资料的树脂系统设想中取舍的树脂种类,除非优先思忖它的低介电丧失性外,还需思忖到PCB 打造工艺和加工性的功能需要,思忖正在树脂分解中的树脂端基高低反响性、多项功能可控性、与其余树脂合作的溶剂溶化性的请求。而正在此范围,含乙烯基固化型树脂,具有了可完成低集合物化的集合官能基,以及可构成网状构造的交联基的同一构造环境。

(4)该教案提出了将来力点需要的低介电丧失的含乙烯基固化型树脂的三品种别种类:①双马来酰亚胺树脂(BMI)。它存正在刚刚直的酰亚胺环,从而比环氧树脂更高的耐热性,更低的CTE 性,成形时没有发作蒸发性气体。它曾经正在高频高速基板资料中失去使用(文中罗列了日立化成等使用范例)。② 环烯烃树脂(Cyclo Olefin Polymers,COP,或者称:Cyclo Olefin Copoly- mers,COC)。它是由环磷烃类单体所分解的,主链为脂环结构碳氢系的非极性集合物。它是一种通明性、介电特点、耐热性很优良的高成员资料。眼前正在进一步处理它的粘接性较低的成绩后,很无望正在PCB 用基板资料中失去更多的使用(作者注:台湾某CCL 厂正在2014 年已提出正在高频高速覆铜板中使用COC的创造专利,如CN103772957A )。③聚二乙烯基苯(Polydivinylben-zene,PDVB)。近多少年来涌现的一类新式树枝状大成员。可经过它的多支化基元与其余集合物因素停止分解为固化型树脂资料。建筑界已正在存正在多支化基元构造、可溶性聚二乙烯基苯(PDVB)失掉很大的钻研停顿。PDVB 有着与环烯烃集合物等同优良的介电特点,同声它因为与其余高聚物树脂有很好的相溶性,因而更存正在很好的将来基板资料树脂处方设想的自正在度。原笔者自己及他所任职的新日铁住金化学株式会社,正在近年宣布了多篇采纳这类聚二乙烯基苯树脂打造的PCB基板资料的专利。

三、特种玻纤布

寰球及本国覆铜板业,以后关于作为补强资料的玻纤布,涌现两大需要抢手。其一,是超薄或者极薄型玻纤布;其二,低Dk 电子玻纤布。那样两范围抢手种类,次要市面正在高频高速覆铜板范围。

3.1 对于超薄或者极薄型玻纤布功能需要

采纳极薄玻纤布变化一种趋向:现正在像1067#(0.035mm)、106# (0.033mm)、1037#(0.027mm)电子布已得较宽泛的运用。而用来封装载板、高端HDI 板、光模块基板、高速通路基板、射频-微波通路基板用的覆铜板及其半固化片资料打造中,开端急迫需要选用极薄玻纤布。极薄玻纤布的次要型号为:1027#(0.019mm);1017#(0.014mm)。

采纳极薄玻纤布的基板资料,眼前更多的是使用正在两大畛域:一是5G 通讯誉的新式光模块基板(归于高速通路基板范围),再有就是薄型化SiP 封装基板中。

对于极薄玻纤布的需要及其所一般奉献的功能效用,咱们可举台湾某覆铜板企业新出版的某牌号覆铜板为例。(注此货物,辨别归正在该公司“高速基板”及“封装载板”两类基板资料种类中。)该覆铜板货物及半固化片强调采纳极薄玻纤布(1017#、1027# 等)有着适于制造薄型化基板的特性。面板及预浸料的货物薄厚最薄可做到0.0012 英寸(0.03 毫米)。用来高牢靠性多层基板,或者适于SiP 封装、射频和超薄HDI 板的设想和使用。内中,一般的基材功能特性是:存正在高惯性模量、高牢靠性和低Dk/Df、低消耗的电气功能。完成PCB 基板的严厉X,Y 分寸稳固性,低的板变形,可禁受历适度刻薄的条件任务。

由此可见,超薄玻纤布及极薄玻纤布,没有只要承当没有可代替的基材“薄型化”的重担,还因为它的“薄”、“密”的本身特性,正在升高信号传输丧失(缩小导线之间的时钟偏偏移、导线阻抗面散布精密度、进步PP 的树脂含量等)、进步惯性模量(以完成分寸稳固性、缩小板材热加工中的翘曲度等)、进步基板牢靠性等基板功能上施展效用。

3.2 对于低Dk 玻纤布使用成效的考察和议论

对于低Dk 电子玻纤布(以次职称LD 布)使用现况的考察统计(见表4)标明,寰球大小型高频高速覆铜板市面企业中,现已提出了约共有二十多个种类的采纳了LD 布的该类覆铜板产种类类。表4 中搜集了17 对于的树脂处方同一的采纳E 布、LD 布“双伴”种类。以及为到达更低的Df 及低传输丧失所共同开拓的三种LD 布种类。

从海外次要低Dk 玻纤布消费厂商的LD布的Df 绝对于降落率看:LD 布与通例E 布相比 ,LD 布比E 布的Dk 与Df 辨别降落了28.8%(Dk)、47.0%(Df)(见表5)。上面,咱们钻研下正在LD 布上涂布树脂胶后,制造的各族类牌号的LD 布的Df 绝对于降落率的成绩。

可用以表4 中的17 对于的同一树脂组成处方制的E 布CCL 与LD 布CCL 的Df 值,作下采纳LD 布交换 E 布对于升高Df 值成效的比照。这种比照是以LD 布CCL 的Df 值(B)绝对于E 布CCL 的Df 值(A)的升高率来评价示意,即用“[(B- A)/A)] ×100%”打算公式失去的升高率。

若以E 布CCL的Df 值(A)作为比对于的“规范线”,其能够失去:(1)采纳LD 布CCL 的Df(B)的降落率,正在E 布CCL 的Df 值(A)没有同品位中,没有显然的对于应联系,即没有Df 值(A)越大,降落率越大(或者越小)的联系。(2)从各厂家LD 布CCL 的Df 降落率的散布范畴(疏散性)的变迁趋向看,当E 布CCL 的Df 值(A)越小,各厂家种类的降落率散布范畴越大 (如对于应E布CCL 的Df 为0.003~0.0029 品位中,降落率散布范畴为52~17%,各厂家的降落率相差甚大)。(3)正在对于应E 布CCL 的Df 值(A)的各品位中,各厂家LD 布CCL 的Df 降落率,相差很大。之上后果,都体现了没有同厂家正在高频高速CCL 的树脂组成处方的没有同、取舍LD 布种类与运用形式、半固化片及CCL打造工艺程度等的没有同,也形成了运用低Dk玻纤布上的升高Df 成效(实在还囊括打造利润的成效)的差别。

THE END

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