日立化成新PCB基板材料赏析——环境友好型应用于高速高频的MCL-HE-67

2024-07-28 作者:

日立化成新ＰＣＢ基板材料赏析　——环境友好型应用于高速／高频的ＭｃＬ—ＨＥ一６７９Ｇ　摘要Ｉ本文介绍了日立化成ＰＣＢ用基板材料的发展路线，简介了高频的发展和要求，综：￣ＴＭＣＬ—ＨＥ一　６７９Ｇ的性能特点。　关键词ｌ环境友好；覆铜板；高速／高频；高可靠性；发展　一文／南美覆铜板厂有限公司张家亮　一、刖吾　元，其中１３立化成３．６０亿美元，占５．３％，名列全球第　６位。２１世纪初，日立化成确定了无卤化、适应无铅　化、高速／高频的市场定位。ＰＣＢ用基板材料的无卤化　是Ｅｌ立化成基板材料非常突出的发展方向，在研发起　Ｅｔ立化成计划在２０１０年使高多层板用基板材料的　产值年增长率达到５０％。对应于不同的终端应用领　域，日立化成将积极推进市场的高多层板用基板材料　分为两个重点品种：其一，是对应于高端水平要求的　应用市场的“ＭＣＬ—ＦＸ一２”覆铜板产品。它具有高耐　热性、高频特性（基板的Ｄｋ为３．５）。其二，是对应于中　步的时间、产品系列化、产量等方面都有相当的特　色表现。　近来，日立化成开发出了适用于中端级的环境友　端水平要求的应用市场的覆铜板产品，其产品牌号为　“ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ”，它的Ｄｋ为３．９。这种基板材料主　好的低传输损失多层板材料ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ，该板材　具有好的介电性能，同时，环境友好、高Ｔｇ、高耐　热、适合无铅焊接３Ｈｑ２１１］。　要是对应于终端产品的无卤化要求。日立化成将　２０１０年中高多层板用基板材料产值年增长５０％中的很　大部分，寄托在无卤化型“ＭＣＬ—ＨＥ～６７９Ｇ”上，预　测它在２０１０年问的产值将有大幅度地增长。　根据世界著名市场分析公司Ｐｒｉｓｍａｒｋ在２０１０年的　统计（图１），２００９年全球刚性覆铜板总销售额６８亿美　二、日立化成高速／高频ＰＣＢ用基板材料　路线图　ＰＣＢ用基板材料的无卤化是日立化成基板材料非　常突出的发展方向，在研发起步的时间、产品系列　化、产量等方面都有相当的突出表现，日立化成　ＰＣＢ用基板材料路线图（见表１），Ｅｌ立化成高速／高频　ＰＣＢ用基板材料路线图（见表２）。图２为１３立化成高速　表１基板材料路线图　，　１９立化成　Ｓ３∞Ｍ　５　８％　合计：６８亿美元　图１　２００９年刚性覆铜板供应商产值　注：不包括多层板用内芯压合预制　而而　印制雷赂资钒　而　话　２Ｏｌｏ年１１月第６期８１　技术交流　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＥＸＣＨＡＮＧＥ－－Ｏ　盅编　｛　ｊ器　搿　ｉ　｜翱慷嘲魄钾怖　．嘲嘲　Ｉｌｈ捣辜　曩　～　～　＞　嘲　ｍｈ　甜讨漫矗Ｂ蛐ｔ－ｆＩ－“Ｉ　ｂｋ喇　・蛳。■　强。　ｌ、　商功麓　中墙　卫圳　ｉＩ＿－＿　－蠹（帅．￣　　ＳＯｊ．ｔ＿Ｉｍｌｈ）Ｉ　　ｊ＆髓　　一　…　。　、　～　，－－　－ｍＩ　ｆＲ－＾・ｄ　・Ｊ・ｒＩ．Ｉ埘ｈ　ｉｉ　ｈ　＾＇　｛　｛　南终　Ｕ‘五２　２Ｉ　ＤＩ‘　５　田．Ｏｏ５　Ｕ　珏０ｌ‘‘ａＳＤｒ；Ｏ，Ｏ０３　．、　、　毫麓／矗鞭　鲴圈　Ｕ薯皿１栅№　ｌ・Ｉ卜打眠０ｋ＜３，６　ｏ｝＜０．００６　嘲圈豳　Ｉ　一　一ＭＣＬ－．Ｆ］（９　Ｓ－！龇。Ｉ【魂４讲‘ｎ００２　｜　“　ｔ　１　’　，　表２日立化成高速／高频ＰＣＢ用基板材料路线图　＆■　．＇啪娜２００ｔ　２００２　２００３　２０Ｏ４　２００５　２Ｏ∞２Ｏ０７　２００８　在电子信息产品飞速发展的今天，ＰＣＢ的发展和　应用对基板材料提出了相应的要求［２，３，４】：　一＿嚣　相●鹰■■ｌ　ｍ嘲”３ｏｏ脚＃ＩＧｂｐ￥１　２５　２　５ＧＩ￣。¨　４Ｇｂｐ　２　４Ｋｂｐ・　●ｅ　ｔ－ｔ４４Ｋｉｌｏｓ　２Ｍｂｐｓ　ｔｌＯＧｂｐ　５Ｍｂｐｓ　３　８Ｍｂ￣ｓ　嘲　：．　……ＬＸ－６７／　ＬＸ．　６，７Ｙ。　Ｅ－６　７　ｇ　…ＢＥ－６７７ｇＦ　（Ｊ）　ＤＧ（ｆ０ｏＨ）　Ｅ　－６。删ＦＸ－　Ｉ　ＰＣＢ高速＆高频——要求基板材料低Ｄｋ＆低Ｄｆ；　一ＰＣＢ高可靠性——要求基板材料耐ＣＡＦ；　ＰＣＢ高层数——要求基板材料高Ｔｇ，低Ｚ—ＣＴＥ；　ＰＣＢ环境友好——要求基板材料无卤，适应无铅　一…，　一ｌ￣ｌｌｌｌ＿　：　ｏＩ‘　昙　。　ＦＸ　Ｄ－ｆＩｏＩ　焊接加工。　为减少传输损失，就要降低Ｄｋ＆Ｄｆ，当减少　５ｄＢ／ｍ（在５ＧＨｚ）损失时，要求Ｄｆ３Ｖ约减少０．００６，或者　Ｄｋ减少１．５～２．０（图４）。实现低传输损失的主要方法如　下：为减少ａｄ（导体损失），需采用低Ｄｋ＆Ｄｆ的树脂技术　ｆ低而且在频率、温度、湿度条件下稳定的Ｄｋ＆Ｄｆ）。为　减少ａｃ（介质损失），需采用无轮廓导体。环境友好　ＰＣＢ基板材料的设计是一个系统工程，牵涉到方方面　面的性能平衡，ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ￣够统筹兼顾。　／高频板材介电性能。　三、高频的发展和要求　随着信息技术的革命，数字电路逐渐步人信息处　理高速化、信号传输高频化阶段，为处理不断增加的　数据，电子设备的频率变得越来越高（图３），这时基板　的电性能将严重影响数字电路的特性，因此对ＰＣＢ基　板的性能提出了更新的要求。所应用的ＰＣＢ上的信号　四、ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ的特性　ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ的特点如下：　●介电性能Ｄｋ：３．９，Ｄｆ：Ｏ．００９（ＩＧＨｚ）　●高Ｔｇ：１８５％　必须采用高频，减少在ＰＣＢ上的传输损失和信号延时　成为高频线路的难题。　●高耐热（适应无铅焊接加工）　８２　ＮＯＶ２０１０ＮＯ．６　●高可靠（优秀的耐ＣＡＦ性能，低ｃＴＥ）　●环境友好，无卤无锑（ＵＬ一９４　Ｖ一０）　ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ主要应用在网络（服务器、路由　器１、基地站、高频设备。　ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ的基本性能（见表３），可见，ＭＣＬ—　ＨＥ一６７９Ｇ具有高可靠性、高耐热性、优秀介电性能。　介电性能对频率的依赖性（见图５），测试方法：三　盘布线共鸣器一ｔｒｉｐｌａｔｅ—ｌｉｎｅ　ｒｅｓｏｎａｔｏｒ（Ｓ２１）；测试条　件：２５￣（２／６０ＲＨ；厚度：０．８ｍｍ（信号层一地层：　０．８ｍｍ），铜箔：１８ｕｍ。　板材结构　Ｊ　…。　’。、…，　ＰＰ：ｔＯ．１　Ｘ　１层　｝芯：ｔＯ．４，３５／／ｍ　ＰＰ：ｔＯ．１　Ｘ　１层　铜箔：１８　ｍ（蚀刻）　项目　条件　单位　内层处理　ＢＦ（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）　ｃｚ｛蚀刻型）　３５ｕｍ　ＫＮ／ｍ　Ｏ．６一Ｏ　７　Ｏ６一Ｏ．７　．内层剥离　ＰＣＴ　４ｈ后。　强度　２６０￣Ｃ２０ｓ　Ｄｉｐ　ＰＣＴ处理　ＰＣＴ４ｈ后．　ＯＫ　ＯＫ　ＯＫ　０Ｋ　后耐焊　２６０￣Ｃ２０ｓ　Ｄｉｐ　注：１）ＰＣＴ（１２１￣Ｃ／０．２２ＭＰａ）　湿气处理对介电性能的影响（见图６），测试方法：　图７多层板性能　三盘布线共鸣器；测试条件：８５℃／８５ＲＨ；厚度：　０．８ｍｍ（信号层一地层：０．８ｒａｍ），铜箔：１８ｕｒｎ。图７为多　层板性能。　表３　ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ的基本性能　项目　介电性能　（ｔｒｉｐｌａｔｅ—ｌｉｎｅ　ｒｅｓｏｎａｔｏｒ　）　图８为多层板的耐热性测试，测试样品：３２层；　镀通孑Ｌ径：０．７ｍｍ；间距：１．３ｍｍ。图９为ＨＡＳＴ对绝缘　电阻的影响，测试条件：预处理一ＪＥＤＥＣ　３级＋２６０￣　条件　Ｄｋ（１ＧＨｚ）　Ｄｆ（１ＧＨｚ）　Ｔｇ　单位　ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ（无卤）　Ａ（含卤）　３　９－４　１　０．ＯＯ８～０　Ｏ１０　４＿２７　０　０１３　１９６　Ｂ（含卤）　３　９１　Ｏ０Ｏ８　．ｏｃ　１８Ｏ～１９Ｏ　２０５　（１０￣Ｃ／ｍｉｎ）　ＴＭＡ　ｆ５０—１　２０）Ｚ１一ＣＴＥ　Ｚ２一ＣＴＥ　ｐｐｍ／￣Ｃ　３５～４５　１９０—２２Ｏ　４４　２００　３４０　１．０　４０　２７７　３４０　１．４　Ｔｄ　ＴＧＡ　Ｌｏｓｓ　５％　ｏＣ　３７０—３９Ｏ　剥离强度（１８ｕｍ）　ＫＮ／ｍ　Ｏ８～１．Ｏ　．耐焊（有铜）　耐焊（吸水后）　２８８℃　２６０￣Ｃ／２０Ｓ　ｄｉｐｐｉｎｇ／ＰＣＴ　ｍＩｎ　ｈ　２２—２４　＞６　１Ｏ一１１　＞６　＜３　２８８￣Ｃ／２０Ｓ　ｄｉｐｐｉｎｇ／ＰＣＴ　Ｔ２８８　ＴＭＡ　循环　ｍＩｎ　＞４　＞２５　＞４　１３　＜２　３　耐ＣＡＦ　阻燃ＵＬ一９４　８５ｏｃＲＨ８５　ＤＣｌ００Ｖ　ＴＨ壁距０．３ｍｍ　厚度０．１ｍｍ　ｈ　＞１０００　Ｖ一０　＞１０００　Ｖ—Ｏ　＞７００　Ｖ一０　★备注：１）ＪＰＣＡ—ＴＭＯ０１—２００７印制线路板用覆铜板的介电常数和介质损耗角正切的测试方法（５（１（】ＭＨｚ￣１０　ＧＨｚ）　２）吸水处理条件：．ＰＣＴ（１２１￣Ｃ／０．２２ＭＰａ）　２０１　０￣ｒ－１　１，Ｅｌ第６期８３　技术变流　／Ｄ　Ｏ．－－ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ　ＥＸＣＨＡＮＧＥ－－Ｏ　再流３次，测试一１ＩＯ￣Ｃ／８５ＲＨ　ＤＣ　６Ｖ；规格：　０．０６ｍｍ　Ｘ　３层，内层铜厚１８ｕｒｎ，孑Ｌ径０．１，壁距５０ｕｒｎ。　图ｌ０为钻孔加工能力比较，结论：钻孔加工能力比　Ｂ材料好。　躲眭目　硅　日　铜：１８　ｋｔｍ　ｇ躐霹　ＰＰ：ｔＯ．０６　Ｘ１层　∞　豳隅　蛹蝌圈　辅　｝　芯：ｔＯ．１　ｆ全蚀刻）　豳圈　黼！黼豁魁　女瓣麓　赫　＿ｌ　目■一　醐鞫勰辅　※　芯：ｔＯ．１（全蚀刻）　＇　¨。　ＰＰ：ｔＯ。０６　Ｘ１层　．ｇ　Ｉ１　铜・１８　Ｉｌｍ　项目　ＨＥ－６７９Ｇ　Ｂ　结构　＃２１　１６芯ｘ１５层＆＃１０８ＯＰＰ　ｘ１６层　总厚度　ｍｍ　２．８Ｏ　２ｌ７５　ｇ　℃、　１８３　１９３　Ｚｌ－ＣＴＥ（３０－ＩＯＯ￣ＣＸｐｐ　℃）　４６　６４　ＴＭＡ　Ｚ２一ＣＴＥ　：ｐｐｍ／％　２８４　４１９　（３０—２５５％）热膨胀率％　２ｌ７２　３ｌ５Ｏ　Ｔ２８８　ｍ　ｎ）　１７　６　２５５℃３０ｓ　４循环　ＯＫ　ＮＧ　再流　８循环　ＯＫ　ＮＧ　耐　１循环　ＯＫ　ＮＧ　热　性　２８８℃１Ｏｓ　３循环　ＯＫ　ＮＧ　ｆＦＩＣＳ）具有更高填充量和更好的分散性，ＭＣＬ－ＨＥ一　浮焊　６循环　ＯＫ　ＮＧ　６７９Ｇ￣￣１．＜有好的介电性能，高Ｔｇ，高耐热ｃ适应无铅焊接加　１Ｏ循环　ＯＫ　ＮＧ　工），高可靠ｆｆ尤秀的耐ＣＡＦ＇￣能，低ＣＴＥ）和环境友好，无　图８多层板的耐热性测试　卤无锑　Ｌ＿９４　Ｖ－０）。ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ主要应用在网络（服　五、结束语　务器、路由器）、基地站、高频设备领域。ＰａＢＡ　计算机、移动通讯、网络等已逐渐渗透到社会和　人们生活中的每一个角落，人类生活正稳步朝着高度　信息化的方向发展，信息处理与信息通讯构成高度信　【１１］　ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｈｉｔａｃｈｉ－ｃｈｅｍ．ｃｏ．ｊｐ　息化科学技术领域发展中的两大技术支柱。以高水平　［２】Ｈｉｔａｃｈｉ　Ｈａｌｏｇｅｎ－Ｆｒｅｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｆｏｒ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　—的电子计算机为主体的信息处理技术追求信息处理的　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ＆：Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ［Ｃ］．Ｉｎｔｅｌ　Ｈａｌｏｇｅｎ　高速化、记忆容量的增大化和体积的小型化；以手　Ｆｒｅｅ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｓｐｏｎｓｏｒｅｄ　ｂｙ　１ＰＣ．Ｊａｎｕａｒｙ。１５－＊ｌ６＇～　机、卫星通讯及蓝牙技术等为代表的信息通讯技术追　２００８　一　＾　求多信道数、高性能化和多功能化，使得使用频率不　【３】祝大同．印制电路用覆铜箔层压板新技术　断提高，进入高频甚至超高频领域。它们的发展促进　ｆＭ】．中国水利水电出版社．２００５：１３７－１５１．　ｊ　了优异高频线路板覆铜板的更新及其相应材料（如树脂　［４］Ｈｉｒｏａｋｉ　Ｆｕｊｉｗａｒａ，ｅｔ　ａ１．Ｎｏｖｅｌ　Ｍ　ａｔｅ…ｉｒａ　ｌｈａｖｉｒｔｇ　Ｌｏｗ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｌｏｓｓ　ａｎｄ　Ｌｏｗ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，　基体）的发展。　—ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ　Ｐｒｉｎ　ｔ…ｅｄ¨¨　２０１０年６月，在ＪＰＣＡ　ＳＨＯＷ　２０１０上，日立化成工　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］．Ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｉｎ　ｍｅ　Ｅ　ＣＷ　Ｃ　业株式会社配线板材料开发部专任研究员清水浩作了　１０　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ａｔ　ＩＰＣ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ　Ｅｘｐｏ　Ｓ　，ＳＭＥＭ　Ａ　。关于介绍ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ的报告，ＭＣＬ—ＨＥ一６７９Ｇ的市　Ｃｏｕｎｃｉｌ　ＡＰＥＸ￣ａｎｄ　Ｄｅｓｉｎｇｅｒｓ　Ｓｕｍｍｉｔ　２００５　．　：　场定位在中端级的高频应用，新的填料界面控制系统　８４　ＮＯＶ２０１０ＮＯ．６