باعتبارها المكون الأساسي للمنتجات الإلكترونية، فإن اختيار المواد الخام للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) يؤثر بشكل مباشر على أداء اللوحة وموثوقيتها وتكاليف التصنيع.
المحدد الأساسي للأداء الميكانيكي والكهربائي للوحة الدوائر
تعمل الركيزة بمثابة العمود الفقري للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ويجب أن تمتلك خصائص أساسية مثل العزل الكهربائي، ومقاومة الحرارة، والقوة الميكانيكية، واستقرار الأبعاد. اعتمادًا على سيناريو التطبيق المحدد، يمكن تصنيف الركائز على نطاق واسع إلى نوعين: ركائز صلبة وركائز مرنة.
الركائز الصلبة: تشكل راتنجات الإيبوكسي المقواة بالألياف الزجاجية -(FR-4) الاتجاه السائد في هذه الفئة؛ تشتمل تركيبته على راتنجات الإيبوكسي وقماش من الألياف الزجاجية وعامل معالجة. يتميز FR-4 بخصائص عزل كهربائي ممتازة (ثابت العزل الكهربائي: 4.0–4.5)، ومقاومة الحرارة (قيمة Tg: 130–180 درجة)، والقوة الميكانيكية (قوة الانحناء: أكبر من أو تساوي 300 ميجا باسكال)، مما يجعله مستخدمًا على نطاق واسع في مجالات مثل الإلكترونيات الاستهلاكية ومعدات الاتصالات. علاوة على ذلك، يتم استخدام-الركائز عالية التردد (مثل PTFE والركائز-المملوءة بالسيراميك) في تطبيقات الترددات العالية- - مثل المحطات الأساسية 5G وأنظمة الرادار - نظرًا لانخفاض فقدان العزل الكهربائي (Df أقل من أو يساوي 0.002)؛ ومع ذلك، فإن تكلفتها أعلى بنسبة 30٪ إلى 50٪ من تكلفة FR-4.
طبقة أساسية مرنة: متمركزة على طبقة بوليميد (PI)، تتميز هذه المادة بمقاومة الحرارة (مع نطاق درجة حرارة تشغيل طويل الأمد- يتراوح من -200 درجة إلى 300 درجة )، ومرونة (مع نصف قطر انحناء أقل من أو يساوي 0.5 مم)، وثبات كيميائي يتفوق بشكل كبير على تلك الموجودة في أفلام PET التقليدية؛ وبالتالي، فهو بمثابة المادة المفضلة للوحات الدوائر المطبوعة المرنة (FPCs). على الرغم من أن تكلفة فيلم PI تبلغ ما يقرب من ضعفين إلى ثلاثة أضعاف تكلفة FR-4، إلا أنها تلبي بشكل فعال متطلبات تطبيقات الانحناء الديناميكي، مثل تلك الموجودة في الأجهزة القابلة للارتداء وشاشات السيارات.
المواد الموصلة: الوسيلة الأساسية لبناء الدوائر
يجب أن تمتلك المواد الموصلة موصلية عالية، ومقاومة للتآكل، وقابلية للمعالجة؛ يتم تصنيفها بشكل أساسي إلى نوعين: رقائق النحاس والمعاجين الموصلة.
رقائق النحاس: تمثل ما يقرب من 30% إلى 40% من التكلفة الإجمالية لثنائي الفينيل متعدد الكلور، ويتم تصنيف رقائق النحاس من خلال عملية التصنيع إلى رقائق النحاس كهربائيا (ED) ورقائق النحاس المدرفلة (RA). تتميز رقائق النحاس الإلكتروليتية بخشونة سطح منخفضة (Ra أقل من أو تساوي 0.5 ميكرومتر)، مما يجعلها مناسبة للوحات التوصيل البيني ذات الكثافة العالية - (HDI)؛ تُظهر رقائق النحاس المدرفلة ليونة ممتازة (استطالة أكبر من أو تساوي 15٪) وتستخدم بشكل متكرر في لوحات الدوائر المرنة. يؤثر سمك رقاقة النحاس بشكل مباشر على قدرتها الاستيعابية الحالية-؛ تشتمل السماكات القياسية على 18 ميكرومتر و35 ميكرومتر و70 ميكرومتر، في حين أن اللوحات ذات التردد العالي-قد تستخدم رقائق نحاسية رفيعة جدًا (3–12 ميكرومتر) لتقليل فقدان الإشارة.
مواد قناع اللحام: مفتاح حماية الدائرة وتعزيز الموثوقية
يجب أن تمتلك مواد قناع اللحام خصائص عازلة، ومقاومة لحام، وثبات كيميائي؛ ويتم تصنيفها بشكل أساسي إلى نوعين: الأحبار السائلة الحساسة للضوء وأقنعة اللحام الغشائية الجافة.
الحبر السائل الحساس للضوء: يعالج تحت الضوء فوق البنفسجي ليشكل طبقة قناع لحام. ويتميز بدقة عالية (عرض الخط/تباعد الخط أقل من أو يساوي 50 ميكرومتر) والتصاق قوي (قوة التقشير أكبر من أو تساوي 1.5 نيوتن/مم)، مما يجعله مناسبًا للوحات الدوائر عالية الدقة-. تبلغ تكلفتها حوالي 80-120 يوان صيني/كجم؛ ومع ذلك، فإنه يتطلب التعرض المصاحب وتطوير المعدات، مما يزيد من تعقيد العملية.
قناع لحام الفيلم الجاف: يستخدم فيلم PET كحامل ويشكل طبقة قناع اللحام من خلال التصفيح الحراري الذي يتبعه التطوير. إنه يوفر تشغيلًا بسيطًا (لا يتطلب أي معدات تطوير) ولكنه يتميز بدقة أقل (عرض/تباعد الخط أكبر من أو يساوي 100 ميكرومتر) ويستخدم بشكل أساسي للوحات الدوائر ذات الكثافة المنخفضة-.
