Выбор идеального материала для HDI-ПП: Практическое руководство

Технология высокоплотного монтажа (HDI) в последнее время завоевывает рынок: многие разработчики электроники стремятся ее применить. Стоит отметить, что продажи HDI удваивают продажи традиционных линий, если судить по последним рыночным трендам.

Обычно любой разработчик электроники должен выбирать правильные материалы для HDI-ПП независимо от их применения. Но с HDI выбор правильного оборудования особенно важен, потому что вы работаете с легкими, компактными и мощными платами. Шаг часто ниже 8 милов (эквивалент 200 мкм), а диаметр отверстий обычно ниже 10 милов (эквивалент 250 мкм).

1. HDI-ПП — что такое стек HDI (stack-up)?

HDI-ПП имеют уникальные конструктивные требования, которым производители должны следовать для максимального результата. Вам нужны правильные материалы с высокой температурой разложения (Td) и общепризнанного хорошего качества. Аналогично, вы будете использовать безоловянный припой.

Стек HDI содержит смоляную матрицу, которая обеспечивает сопротивление и диэлектрические свойства, необходимые для разделения слоев медной фольги, обладающей высокой проводимостью.

Какую роль играет стек HDI в определении их производительности?

Стек HDI содержит смоляную матрицу, определяющую производительность HDI-приложений. Правильный выбор стека (а по сути — смоляной матрицы) поможет оптимизировать качество формы, которую хотят создать разработчики.

2. HDI-ПП — свойства диэлектрических материалов для выбора

Оптимальная производительность HDI зависит от правильного выбора диэлектрического материала. Чем выше качество, тем лучше производительность. В общем, качество выбираемого диэлектрического материала должно превышать то, что доступно в традиционных многослойных материалах ПП. Однако нужно знать, что высококачественные диэлектрические материалы могут быть дорогими. Тем не менее, определенные свойства необходимы для оценки качества диэлектрического материала; проверьте их ниже.

2.1: Температура разложения (Td)

Это температура, при которой диэлектрический материал термически разлагается. При этой температуре становится очевидно, что диэлектрический материал начинает менять состояние. Связи, присутствующие в молекулах веществ, часто отвечают за их температуру разложения. Отличный диэлектрический материал для стека HDI должен иметь высокую температуру разложения (Td) для высокотемпературной многофункциональности.

2.2: Стекловидная температура перехода (Tg)

Температура стекловидного перехода (Tg) диэлектрического материала относится к переходу из жесткого аморфного состояния в гибкое. Это свойство является уникальной особенностью смолы или матрицы в диэлектрике. Основная информация, которую это дает о материале — раскрытие его состояния при рабочей температуре.

Другими словами, Tg объясняет, остается ли материал стекловидным и жестким или резиноподобным и гибким. Для стека HDI природа дизайна определит, что вы здесь ищете. Но в общем, высокая Tg означает, что диэлектрик останется жестким при заданной температуре, что хорошо.

2.3: Коэффициент теплового расширения (CTE)

Коэффициент теплового расширения — это относительное увеличение диэлектрического материала на градус повышения температуры. Это расширение может быть объемным, площадным или линейным, но наиболее вероятным является линейное расширение. Если небольшое изменение температуры приводит к значительной разнице в размере, диэлектрик может не подойти для HDI-ПП.

2.4: Время расслоения

Это также называется временем расслоения. Это способ измерения, используемый в анализе производительности диэлектрического материала. Он учитывает общее время, которое диэлектрическая смола тратит на расслоение. В общем, для стека HDI чем больше времени требуется на расслоение, тем лучше.

3. HDI-ПП — требования к материалам для гибких HDI-ПП

С растущей популярностью HDI-технологии на рынке сейчас возникает необходимость знать, на что обратить внимание при покупке материалов для гибких ПП. Приложения, работающие на HDI, требуют более тонких проводников и металлизированных отверстий, значительно меньших, чем у обычных ПП. Это означает, что нужны очень тонкие слои проводников и подложек. К сожалению, большинство производителей учитывают только эти физические свойства и пренебрегают техническими. Подразделы ниже перечисляют технические требования к материалам для гибких HDI-ПП.

3.1: Размерная стабильность гибких материалов

Ранее разработчики скептически относились к использованию жестких подложек и гибких материалов, потому что замечали, что эти материалы колеблются при fabricaciónе. Конечно, теперь мы знаем, что популярная подложка того времени — ПИ-пленка — усаживается во время производства. Это усадка возникает из-за огромных напряжений, возникающих в процессе ламинирования.

Выход и производительность ГПП значительно зависят от использования тонких материалов. Но выход ГПП определяется тем, насколько размерно стабильны используемые материалы. Для получения высокоплотных цепей используемые материалы должны быть размерно и структурно стабильными.

3.2 Контроль текучести клеевого покрытия

Основная причина использования покрывающей пленки в HDI-схемах — достижение малого окна. Таким образом, обеспечивается, чтобы клеи не заполняли его во время ламинирования. Только этот подход может гарантировать, что фольга не покрыта, и именно поэтому необходимо контролировать скорость текучести HDI-покрывающих материалов.

Слишком большая текучесть, с другой стороны, может затенить окно. Например, если текучесть слишком мала, это может привести к тому, что тонкие линии будут иметь много отверстий, что нарушит электрическую изоляцию. Поскольку большинство гибких материалов не всегда обладают этой функцией, правильная покрывающая пленка на основе свойств текучести связующего остается лучшим выбором.

3.3 Тонкие и низкопрофильные медные фольги

Отличный способ получения гибких цепей HDI — использование мелкозернистой, тонкой и низкопрофильной медной фольги. Толщина такой медной фольги должна находиться в диапазоне обычных гибких цепей, то есть 1 унция (oz). Если целью является средняя плотность графики, медная фольга 1 унции способна обеспечить требуемую производительность. Однако для HDI-приложений производители могут использовать любую из 1/3, 1/2 или 1/4 унции медной фольги.

3.4 Сопротивление материалов электронной миграции связующих

Для гибких цепей электронная миграция является недостатком, так как приводит к их разрушению. Определенные связующие гибких цепей позволяют медным ионам перемещаться через них, когда они становятся восприимчивыми к смещенному напряжению, высокой температуре или влаге. Этот эффект образует линию, формирующую отрицательные и положительные полюса.

Теперь, когда плотность линий и напряжение увеличиваются, надежность цепей постоянно находится под угрозой электронной миграции. И из всех приложений HDI, кажется, наиболее подвержены риску. Именно поэтому производителям цепей нужно стать чувствительными к этой проблеме и принять правильные меры для борьбы с ней.

4. HDI-ПП — разные HDI-материалы для разных нужд

Материалы ПП с низким фактором диссипации (Df) или тангенсом диэлектрических потерь лучше всего подходят для снижения потерь энергии на высоких частотах. Для достижения этого подходят как минимум четыре категории HDI-материалов. Проверьте их в подразделах ниже.

4.1: Средняя скорость и потери

Это самые популярные материалы ПП; они принадлежат семейству FR-4. Соотношение их диэлектрической постоянной к частотному отклику не является плоским, поэтому они испытывают большие диэлектрические потери. Из-за этого они могут быть полезны только для аналоговых или цифровых приложений с малыми требованиями к ГГц.

4.2: Высокая скорость, низкие потери

Эта категория HDI-материалов имеет более плоскую кривую Dk по частоте. Результат — значительно низкие диэлектрические потери, до половины того, что получается со среднескоростными материалами. Приложения с требованиями примерно 0 ГГц найдут их наиболее полезными.

4.3: Высокая скорость, низкие потери, высокая целостность сигнала

Кривые Dk по частоте также плоские, и диэлектрические потери аналогично значительно низкие. Еще один плюс — они устраняют лишние электрические шумы, свойственные другим категориям материалов.

4.4: Высокая скорость, очень низкие потери, высокая целостность сигнала, РЧ и микроволны

Из всех обсуждаемых HDI-материалов кривая Dk по частоте этой категории самая плоская. Они также имеют самые низкие диэлектрические потери. Для приложений с требованиями до 20 ГГц эта категория материалов наиболее подходит.

5. HDI-ПП — стоимость HDI-материалов относительно их функций

В принципе, материалы с более низкими значениями Dk и Df с отличными характеристиками SI — лучшие для получения превосходной HDI-производительности. Тем не менее, элементы, выделенные в главе 5 выше, часто трудно обрабатывать и не всегда применимы для всех HDI-стеков. К тому же, чем выше качество материалов, которые вам нужны, тем больше денег вы должны быть готовы потратить. Обычно материалы категории «Высокая скорость, очень низкие потери, высокая целостность сигнала, РЧ и микроволны» — самые дорогие.

6. HDI-ПП — где получить правильный материал для HDI

В зависимости от вашего местоположения, вы можете получить HDI-материалы у нескольких производителей HDI-ПП рядом с вами. Однако, если вам трудно найти надежного, вы можете заказать напрямую на Amazon, и он будет доставлен к вашей двери.

7. Будущее HDI-ПП на основе недавних рыночных трендов

Учитывая популярность, которую HDI-технология пользуется в современном мире электроники, будущее далеко от мрачного. Хотя верно, что HDI все еще может быть улучшена, ее преимущества и применения достаточно многочисленны, чтобы их игнорировать. Почти все сектора, включая военный, принимают HDI-ПП, что еще больше повысило их приемлемость.

8. Заключение

HDI-технология быстро завоевывает рынок глобально, и несколько приложений теперь работают на ней. Тем не менее, выбор правильного диэлектрического материала для нее может быть пугающей задачей. Вам нужно учитывать некоторые факторы перед выбором, и это именно то, чему мы пытались помочь в этой статье. Надеемся, вы найдете эту информацию полезной.