個股深度 · 高速 CCL 材料與製程 · ISSUE #274
CCL 從配方到 M9:高速材料如何同時做到低損耗、可加工與可靠
配方要和玻纖、銅箔、固化製程一起工作;看懂高速材料,從核對量測條件開始。
我的判斷是,高速銅箔基板的技術核心,在於讓樹脂、玻纖、銅箔與製程共同達標。因為更平滑的銅箔雖有利於降低高頻損耗,卻也削弱機械錨定;配方必須連同黏著和固化一起處理,才能把低損耗做成可用的板材。從配方一路讀到 M9,最有用的能力,是看懂每個數字背後的材料構造與測試條件。
一塊 CCL,先把不同材料結合成電路的基底
銅箔基板(CCL)可以先從它的組成理解。Isola 的材料教材把樹脂、玻璃纖維布與銅箔列為共同構成板材的材料:樹脂必須與玻纖及銅箔相容,玻纖構造與保留下來的樹脂比例,則會改變材料的介電性質。這些材料經過含浸、固化與壓合,才形成可供後續製作電路的基底。
「材料」在這裡包含不同層次。配好的樹脂系統、含浸後部分固化的預浸材,以及已與銅箔壓合的基板,不能只用同一個樹脂名稱描述。配方相同,也還要問用了什麼玻纖構造、保留多少樹脂,以及如何固化與控制尺寸。
封裝載板也有類似但必須分清的結構。Resonac 將封裝載板的核心層稱為銅箔基板,並研究其中樹脂、玻璃布等材料的熱膨脹配合;味之素所說的 ABF,則是增層載板使用的層間絕緣膜。味之素介紹的環氧樹脂、硬化劑與無機微粒分散技術,屬於該薄膜的材料設計,不能直接移作高速 CCL 的完整配方。
依這兩家公司的定義來看,閱讀「ABF 載板」時,應把核心銅箔基板與層間絕緣膜分開標記。如此才能知道一項材料進展究竟改變了載板的哪個部位,也避免把薄膜與板材的性能混在一起。
配方經過含浸與壓合,才能成為可用的板材
Isola 在公司申報文件中描述的玻纖增強熱固性 CCL 製程,可以沿著五個步驟理解。這份文件提供基本製程結構,適合用來認識板材如何成形。
1. 樹脂配製:準備適用的樹脂系統,作為含浸材料。 2. 玻纖含浸與部分固化:讓樹脂進入玻纖布,經含浸設備與烘箱處理,形成預浸材(prepreg)。 3. 潔淨環境疊合:把預浸材與銅箔按需要的構造疊在一起。 4. 真空熱壓合:在熱、壓力與真空條件下完成壓合。 5. 後處理與檢查:裁切、整理、檢查及包裝,形成交付的板材。
這條流程讓「配方重要」有了更具體的意思。Isola 的教材要求樹脂與玻纖、銅箔相容,也要求控制固化與尺寸。因此,配方能否發揮作用,和它進入哪種玻纖構造、經過什麼固化條件,屬於同一個工程問題。
Panasonic 對 MEGTRON 8 的技術說明,進一步呈現低損耗與黏著之間的取捨。公司把熱固性樹脂設計、低損耗玻纖與低輪廓銅箔共同納入開發;銅箔越平滑,越有利於降低高頻損耗,但表面的機械錨定作用也會減少,樹脂對銅箔的黏著便必須一起解決。
我會把這兩組資料讀成:值得研究的技術能力,是把互相牽動的要求做成同一塊合格板材。只知道樹脂家族或填料名稱,還無法判斷界面是否黏得住、固化是否適當,以及指定構造能否達到需要的性能。配方是重要起點,而含浸、界面與壓合把這個起點落實為成品。