PCB-Technologie - Der aktuelle Status und die Leistungsanforderungen von drei Schlüsselrohstoffen für High-End-PCB-kupferplattierte Laminate

Leiterplattentechnologie copper clad laminate raw material
The supply chain pattern of special electrolytic copper foil, Spezialharz, und spezielles Glasfasergewebe verwendet in neuen und High-End Substratmaterialien, and the new Leistung requirements for these three major materials
This article describes the supply chain pattern of special electrolytic copper foil, Spezialharz, und spezielles Glasfasergewebe verwendet in neuen und High-End Substratmaterialien in den letzten Jahren, sowie die neuen Leistungsanforderungen dieser drei Werkstoffe.

Seit Anfang 2020 hat die weltweite Ausbreitung der neuen Kronenpidemie zu gravierenden Veränderungen in der Liefer- und Nachfragekette der kupferplattierten Laminatrohstoffe meines Landes geführt. Seit der Entwicklung von 5G, kupferplattierten Laminaten für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen haben sich Substratmaterialien für High HDI- und IC-Verpackungssubstrate auch in Technologie, Leistung und Vielfalt stark weiterentwickelt. Angesichts dieser beiden wichtigen Veränderungen wird eine eingehende Forschung zum Lieferkettenmuster von elektronischen Kupferfolien, speziellen Harzen und speziellen Glasfasergeweben, die in neuen und hochwertigen Substratmaterialien verwendet werden, sowie die neuen Leistungsanforderungen für die drei wichtigsten Materialien als sehr wichtige, dringend benötigte Arbeit angesehen. Dieser Artikel behandelt diese beiden Aspekte.

1. Elektrolytische Kupferfolie

1.1 The current supply of various low-profile electrolytic copper foils and the new characteristics of the market structure
The scale and pattern of the global high-frequency and high-speed electrolytic copper foil market in 2019 (market share of each country/region and major manufacturers) are shown in Figure 1 and Table 1.
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Figure 1 The scale and pattern of the global Kupferfolie mit niedrigem Profil market in 2019
Table 1 Statistics and forecast of the market structure of low-profile copper foil for high-frequency and high-speed circuits in 2018 and 2019
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From Figure 1 and Table 1, it is known that the global production and sales volume of low-profile copper foil (ie market size) is estimated to increase by 49.8% im 2019, bis 53,000 Tonnen. Es wird geschätzt, daß.6% der gesamten globalen elektrolytischen Kupferfolie. Unter den globalen Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-elektrolytischen Kupferfolien Produktion und Vertrieb in 2019, the ratio of RTF to VLP+HVLP production and sales is approximately 77:23. Allerdings, the proportion of VLP+HVLP will increase in the next few years.
Im 2019, In- und ausländische finanzierte Kupferfolienunternehmen auf dem Festland China produziert 7,580 Tonnen flacher Kupferfolie, davon inländische Unternehmen ausgewiesen 51.2% (3880 tons). Die Produktion und der Vertrieb von elektrolytischen Flachkupferfolien durch inländische Unternehmen entfiel.7% of the total output (144,000 tons) of copper foil for electronic circuits in domestic-funded enterprises. Im 2019, domestic domestic-funded enterprises achieved new breakthroughs in mass production of VLP+HVLP varieties, aber die Produktion und der Vertrieb solcher Low-Profile-Kupferfolien sind sehr klein, nur 2.3% der weltweiten Produktion und Verkäufe solcher elektrolytischen Kupferfolien.
1.2 New characteristics of differentiation of low-profile electrolytic copper foil varieties and performance requirements for high-frequency and high-speed circuits
1.2.1 Corresponding to different transmission loss grades of high-frequency and high-speed copper-clad electrolytic copper foil varieties and low profile
In order to pursue better signal integrity (Signal Integrity, abbreviated SI) for high-frequency and high-speed circuits, copper clad laminates must achieve (especially at high frequencies) lower Signalübertragungsverlust performance. Dies erfordert das bei der Herstellung der kupferplattierten Laminat-Kupferfolie verwendete Leitermaterial, das die Eigenschaften von niedrigem Profil hat. Das ist, Die Kupferfolie, die bei der Herstellung von kupferplattierten Laminaten verwendet wird, ist von niedrigem Rz, niedrige Rq und andere Sorten.
Entsprechend den vier Ebenen der Signalübertragungsverluste, Entsprechend verschiedenen Low Profile Kupferfolien Sorten, Rz Anforderungen und Marken der großen Hersteller, wie in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 listet auch die Rangfolge verschiedener Arten von Low-Profile-Kupferfolien in der erforderlichen Menge an Substrat-Transmissionsverlusten Kupfer-beschichteten Laminaten auf.
Table 2 Rz index range of several electrolytic copper foils corresponding to different transmission loss grades of high-frequency and high-speed copper clad laminates

1.2.2 The performance difference of low profile electrolytic copper foil in different application fields
The varieties of low-profile electrolytic copper foils for high-frequency and high-speed circuits are divided into five categories according to application fields. Das ist, Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für starre Hochfrequenz/Mikrowellenkreisläufe; Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen; Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für flexible Leiterplatten; Low-Profile elektrolytische Kupferfolie zur Verpackung von Substraten; Low-Profile elektrolytische Kupferfolien für dickes Kupfer PCB s Kupferfolie. In diesen fünf Anwendungsbereichen, Low-Profile elektrolytische Kupferfolien für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitsschaltungen weisen unterschiedliche Leistungsmerkmale auf, das ist, Sie konzentrieren sich auf Leistungspositionen und unterscheiden sich in Leistungsindikatoren.
The performance requirements and differences of low-profile electrolytic copper foil varieties used in the five major application fields are shown in the following aspects:
(1) Low profile electrolytic copper foil for rigid RF/microwave circuits
Low-profile electrolytic copper foil for rigid RF/Mikrowellenschaltungen haben offensichtlichere relative Unterschiede unter verschiedenen Anwendungsfrequenzbedingungen. Die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Kupferfolie an die Dk-Gleichmäßigkeit des Substrats sind strenger, signal transmission loss, Keine ferromagnetischen Elemente in der Verarbeitungsschicht, and PIM (Passive Inter-modulation).
Aus diesem Grund, copper foil used in high-end RF-microwave circuit substrates (such as millimeter-wave automotive radar substrates) generally requires pure copper treatment to support the reduction of passive intermodulation (PIM) and realize the improvement of copper clad laminates. Geringe PIM-Leistung, Referenzindex: Reichweite unter -158dBc～-160dBc. Die Kupferfolienbehandlungsschicht ist arsenfrei.
Zur gleichen Zeit, Aufgrund der unterschiedlichen Harzsubstrate dieser Art von Kupferfolie, Es gibt große Unterschiede in der Auswahl der verschiedenen Rz Kupferfolien Sorten.
Flache elektrolytische Kupferfolie für starre Hochfrequenzen/Mikrowellen-Schaltkreise verwenden im Allgemeinen 18μm, 35μm, 70μm in Bezug auf die Dicke der Kupferfolie Spezifikationen, Während High-End-Ultra-Low- oder Ultra-Low-Profile-Kupferfolien in Dickenspezifikationen weit verbreitet sind: 9μm, 12μm, 18μm Sorten .
(2) Low-profile electrolytic copper foil for high-speed digital circuits
In the application market of low-profile copper foil for high-speed digital circuits, most of them are positioned at frequencies generally in the centimeter wave (3～30GHz) range. Sein Hauptanwendungsterminal ist High-End-Server und so weiter. Die Leistung dieser Art von Kupferfolie hat einen wichtigeren Einfluss auf den Einfügeverlust des Substrats und die Verarbeitbarkeit des Substrats, und es gibt strenge Anforderungen dafür. Zur gleichen Zeit, Dünne Spezifikationen und geringe Kosten für Kupferfolie sind auch wichtige Anforderungen. Low-Profile elektrolytische Kupferfolien für Hochgeschwindigkeits-Digitalschaltungen verwenden in der Regel 18μm, 35μm, 70μm in Bezug auf die Dicke der Kupferfolie Spezifikationen, Während High-End-Ultra-Low- oder Ultra-Low-Profile-Kupferfolien meist in Dickenspezifikationen verwendet werden: 9μm, 12μm, und 18μm.
The author has investigated and compared the contours of the non-pressing surface of many low-Rz copper foil varieties (including HVLP, VLP, RTF, etc.), und die daraus abgeleitete Schlussfolgerung ist: in der gleichen Klasse, Für Sorten, die in SI-Eigenschaften besser abschneiden, their non-compression surface profile (expressed in Rz or Ra) is generally low. Zum Beispiel, für ein RTF-Kupferfolienprodukt eines ausländischen Unternehmens, sein Rz=3.0μm (typical value), während die nicht drückende Oberfläche Rz=3 ist.5μm. Daher, ob es RF ist/Substrate für Mikrowellen-Schaltkreise oder Substrate für Hochgeschwindigkeits-digitale Schaltkreise, zur Verbesserung der SI-Leistung, they also need the Rz (or Ra, Rq) of the non-pressing surface of the first profile copper foil, die auch sehr niedriges Profil hat.
Derzeit, an important category of low-profile copper foil for high-speed digital circuits is reversed copper foil (RTF). In den letzten Jahren, Mit dem Fortschritt der RTF-Kupferfolientechnologie durch Kupferfolienunternehmen wie Japan und Taiwan, viele Sorten mit Rz weniger als 2.5μm sind herausgekommen, und sogar Sorten mit Rz weniger als 2.0μm sind erschienen. Auf diese Weise, Der Anwendungsmarkt und der Anteil des globalen Low-Profile-Kupferfolienmarktes für digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen wurden ebenfalls rasant ausgebaut.
Zur Zeit, Die globale Kupferfolie Low-Profile elektrolytische Kupferfolienherstellungsindustrie ist mehr in Richtung der gleichen Leistung in Bezug auf Kupferfolie für starre HF/Mikrowellenschaltungen und Kupferfolie für digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen. Zum Beispiel, CircuitFoil (CircuitFoil) realized mass production of ultra-low profile copper foil BF-NN/BF-NN-HT im 2019. Diese Sorte hat "zwei Kompatibilitäten" erreicht: Erstens, Die originale BF-ANP Kupferfolie wird nur für PTFE-Harzsubstrate verwendet, and it has developed to "including polyphenylene ether (PPE/PPO)-based resin systems. It is also suitable for pure Or modified fluoropolymer (PTFE) resin system."Zweite, Es kann auf Hochfrequenz-Mikrowellenkreissubstrate angewendet werden und auch für Hochgeschwindigkeits-Digitalkreissubstrate geeignet sein.
(3) Niedriges Profil elektrolytische Kupferfolie für flexible PCB
Niedriges Profil elektrolytische Kupferfolie wird für flexible Leiterplatten. Aufgrund der Notwendigkeit, feine Schaltkreise herzustellen, ultra-thin copper foil (without carrier) is often used. Die aktuellen Mindestdickenangaben dieser Art von Produkten haben 6μm erreicht, wie CF-T4X-SV6 und CF-T49A-DS-HD2 von Fukuda Metal Foil Co., Ltd....; und 3EC-MLS-VLP von Mitsui Metals Co., Ltd. ((Mindestdicke beträgt 7μm)) .
Low profile electrolytic copper foil for flexible PCB erfordert auch Kupferfolie, um hohe Zugfestigkeit und hohe Dehnung zu haben. Die hervorragende Transparenz der Basisfolie nach dem Ätzen ist auch ein wichtiger Nachfragestand für diesen Kupferfolienmarkt.
Hochfrequente Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für flexible Leiterplatten hat in den letzten Jahren begonnen, unauffällig zu werden. Viele Sorten mit Rz weniger als 1.In der Industrie erschienen. Zum Beispiel, Mitsui Metals TQ- M4- VSP Rzâ­0.6 (typical value); Foton Metals CF- T4X- SV Rz=1.0 (typical value, Spezifikation 9/12/18); Foton Metals CF- T49A- DS- HD2, Rz =1.0 μm (typical value) (specification 6/9/12/18); Nissin ISP, Rzâ­0.55 (typical value).
(4) Low profile electrolytic copper foil for IC package carrier board
The low-profile electrolytic copper foil required for the package carrier (including the module substrate) should have high tensile strength, hohe thermische Stabilität, hoher Elastizitätsmodul, and high peel strength at high temperatures (after 210°C/1h treatment). Seine Dickenspezifikation ist 5.0μm～12μm. Und in den letzten Jahren, Die Dickenspezifikationen von Kupferfolien für hochwertige IC-Verpackungssubstrate entwickeln sich zu noch dünneren, das ist, die Dicke erreicht 1.5 μm bis 3 μm.
Package carrier boards (including module substrates) have also seen demand for high frequency and high speed in den letzten Jahren. Daher, in recent years, Es sind mehr Varianten von Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für Paketträger erschienen. Zum Beispiel: Mitsui Metals' 3EC-M2S-VLP (without carrier), Rzâ­1.8 μm (typical value); after 210 degree Celsius/1h, die Zugfestigkeit ist 51kgf/mm 2, die Dehnungsrate ist 4.6%; Die dünnste Spezifikation der Kupferfolie ist 9μm. Mitsui Metals' MT18FL (with carrier), Rzâ­1.3μm, und die Spezifikationen der Schaltung Kupferfolie sind 1.5, 2, 3μm. The LPF (without carrier) of Nissin Material Co., Ltd., Rzâ­1.72 (typical value), die Zugfestigkeit nach 210 Grad Celsius/1h ist 52.3kgf/mm2; die Dehnung ist 3.7%; Die dünnste Spezifikation der Kupferfolie ist 9μm.
(5) Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für Hochstrom dickes Kupfer PCB

Low-profile electrolytic copper foil for Hochstrom dicke Kupfer-Leiterplatte with thickness specifications ≥105um (3oz). Gemeinsame Spezifikationen: 105, 140, 175, 210μm. Es gibt auch ultradicke elektrolytische Kupferfolien mit speziellen Dickenanforderungen, with thickness specifications up to 350μm (10oz) and 400μm (11.5oz).
Low-Profile elektrolytische Kupferfolie für Hochstrom dickes Kupfer Leiterplatten is mainly used for the manufacture of high-current, Stromversorgungssubstrate, Leiterplatten mit hoher Wärmeableitung. Das dicke Kupfer PCB wird hauptsächlich in der Automobilelektronik verwendet, Netzteile, Hochleistungs-industrielle Steuergeräte, Solaranlagen, etc. In den letzten Jahren, die Wärmeleitfähigkeit von PCB hat sich zu einer der häufigsten und wichtigsten Funktionen entwickelt. Die Marktnachfrage nach ultradicken Kupferfolien wächst stetig. Zur gleichen Zeit, aufgrund der Entwicklung der Mikrokreisfertigungstechnologie und Anwendung von dickem Kupfer PCB, Die ultradicke Kupferfolie, die sie verwenden muss, hat auch niedrige Profileigenschaften. For example, Mitsui Metals RTF type low profile thick copper foil: MLS-G (Type II), Rz=2.5μm (product typical value). Luxemburg TW-B, Rzâ­4.2μm (product index).
1.3 Application market expansion and performance requirements of ultra-thin electrolytic copper foil for IC package substrates
A recent paper written by an overseas PCB Experte gab eine genauere Erklärung über den Anwendungsmarkt und Anwendungsleistungsanforderungen von ultradünnen, low-profile copper foil. Der Artikel stellt vor: "Seit 2017, HDI-Platinen haben begonnen, eine große Anzahl von Schaltkreisegalvanikprozessen zu verwenden, die üblicherweise in IC-Substratprodukten verwendet wurden. This process is called semi-additive process (SAP), die Schaltkreisegalvanik verwendet. Um die Anforderungen der Schaltungsstruktur von IC-Trägerplatinen weniger als 15 μm zu erfüllen, Dieser Prozess wurde bei HDI-Boards im Allgemeinen nicht übernommen. Allerdings, after the adjustment of semi-additive technology (mSAP) with ultra-thin copper skin, Es ist zum Mainstream-Prozess der HDI-Herstellung geworden.