我们通过喷墨印刷技术,实现了可将铜使用量削减70%至80%的创新型基板SustainaCircuits的量产。 然而,此前只能开发单面柔性基板这种相对小众类型的基板。单面柔性基板仅占市场的2%左右,尤其对于占市场八成以上的通用多层基板的应用,多年之后实现商业化应用。 此次,通过多项技术创新,比预期更早地成功开发出通用多层基板。
主要在(1)适应刚性基材 (2)适应多层方面取得成功,使得能够替换全球大部分的基板。 凭借这项技术,不仅能够大幅减少以二氧化碳排放为首的环境负荷,以削减通用多层基板成本结构中占较大比例的铜使用量70%为核心。

开发的通用多层基板照片(4层贯通基板)
1.基于面积。包括半导体基板。数值来自2023年富士奇美拉综合研究所的《FPC的重点应用与前沿技术》以及《电子封装新型材料手册》。
2.将所谓的被称为低多层RPCB的1、2、4、6层通用刚性基板定义为通用多层基板。无论层数多少,均不包括积层电路板。
3.虽然取决于布线图案,但作为典型值大致如此。
开发成功的内容
支持刚性基材
我们开发了一种底漆和铜纳米粒子墨水,它们能与包括FR-4在内的多种硬质基材紧密贴合。由于本公司所采用的印刷方式必须在光滑表面进行印刷,以获得较高的附着力,从实现附着力的角度来看,这种方式存在劣势,此前一直无法实现足够的附着力,这是应对刚性基材的最大难题。 此次,针对FR-4(玻璃环氧树脂基材,用于通用多层电路板)新开发的底漆和铜纳米粒子墨水,对FR-4具有很强的附着力。特别是此前难以实现的耐高温性能也得到了提高,在150℃、240小时的测试后,附着力达到1.0N/mm以上,已达到可作为刚性基板使用的水平。
断面构造
多層化
通过在导孔内涂布油墨的技术以及底漆的改良,得以实现多层板和导孔的形成。
四层基板
4层基板的截面 8层基板的断面
微细化
通过改进底漆与墨水的组合以及提高印刷机的精度,实现了线宽/间距(L/S)为50/50μm的布线形成。与之前的L/S=100/100μm相比,有了显著提升。要实现精细化,底漆表面的墨水不能扩散,但对于能防止墨水扩散并将其弹开的底漆,存在绘图和附着困难的问题。通过此次开发的底漆,在确保绘图性和附着性的同时,成功地最大程度抑制了墨水扩散。
L/S=50/50μm时的绘图比较
对应大电流
通过开发具有高附着力和镀覆耐受性的底漆和油墨,现已能够制造铜膜厚度达100μm级别的基板。 从历史上看,在可印刷电子领域,能够通过的电流量存在限制,这一直是其广泛应用的重大难题。因此,我们提出了一种将印刷工艺与镀覆工艺相结合的工艺,但一直局限于应对10μm左右的铜膜厚度。虽然这对于信号线来说足够了,但对于功率电子器件而言却并不够。 此次,通过新开发的工艺,利用电镀工艺现已能够应对100μm级别的铜膜厚度。在铜价稳步上涨的情况下,仅在必要部分通过镀覆形成铜的工艺,其经济合理性会随着铜厚度的增加而提高。
厚度超过100μm的布线