電子工程網(wǎng)

標題: 高頻微波印制電路板的制造 [打印本頁(yè)]
作者: 瑞興諾PCB    時(shí)間: 2023-4-22 16:32
標題: 高頻微波印制電路板的制造
高頻微波印制電路板的制造

1、前言

    微波電路板（高頻板），是指在特定的微波基材覆銅板上，利用普通剛性印制線(xiàn)路板制造方法生產(chǎn)出來(lái)的微波器件。

    在印制線(xiàn)路板導線(xiàn)的高速信號傳輸線(xiàn)中，目前可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是高頻信號傳輸類(lèi)電子產(chǎn)品，這一類(lèi)產(chǎn)品是與無(wú)線(xiàn)電的電磁波有關(guān)，它是以正弦波來(lái)傳輸信號的產(chǎn)品，如雷達、廣播電視和通訊（移動(dòng)電話(huà)、微波通訊、光纖通訊等）；另一類(lèi)是高速邏輯信號傳輸類(lèi)的電子產(chǎn)品，這一類(lèi)產(chǎn)品是以數字信號傳輸的，同樣也與電磁波的方波傳輸有關(guān)，這一類(lèi)產(chǎn)品開(kāi)始主要在電腦，計算機等應用，現在已迅速推廣應用到家電和通訊的電子產(chǎn)品上了。

    為了達到高速傳送，對微波電路板基板材料在電氣特性上有明確的要求。在提高高速傳送方面，要實(shí)現傳輸信號的低損耗、低延遲，必須選用介電常數和介質(zhì)損耗角正切小的基板材料。

    高速傳送的基板材料，一般有陶瓷材料、玻纖布、聚四氟乙烯、其它熱固性樹(shù)脂等。

    在所有的樹(shù)脂中，聚四氟乙烯的介電常數（εr）和介質(zhì)耗角正切（tanδ）最小，而且耐高低溫性和耐老化性能好，最適合于作高頻基板材料，是目前采用量最大的微波電路板制造基板材料。

    本文針對微波電路板（高頻板）制造的特點(diǎn)，就微波印制板的選材、結構設計及制造工藝等方面進(jìn)行了較為全面的探討。

    2、微波電路板制造的特點(diǎn)

    微波電路板（高頻板）制造的特點(diǎn)，主要表現在以下幾方面：

    2.1、基材多樣化：

    長(cháng)期以來(lái)，國內應用最多的是國產(chǎn)玻璃布增強聚四氟乙烯覆銅板。但由于它的品種單一，介電性能均勻性較差，已越來(lái)越不適應一些高性能要求的場(chǎng)合。進(jìn)入九十年代后，美國Rogers公司生產(chǎn)的RT/Duroid系列和TMM系列微波基材板逐步得到應用，主要有玻璃纖維增強聚四氟乙烯覆銅板、陶瓷粉填充聚四氟乙烯覆銅板和陶瓷粉填充熱固性樹(shù)脂覆銅板，雖然價(jià)格昂貴，但它優(yōu)異的介電性能和機械性能仍較國產(chǎn)微波印制板基材擁有相當大的優(yōu)勢。目前這類(lèi)微波基材，特別是帶鋁襯底的基材正得到大量應用。

    2.2、計算機控制化：

    傳統的微波電路板（高頻板）生產(chǎn)中極少應用到計算機技術(shù)，但隨著(zhù)CAD技術(shù)在設計中的廣泛應用，以及微波電路板（高頻板）的高精度、大批量，在微波線(xiàn)路板（高頻板）制造中大量應用計算機技術(shù)已成為必然的選擇。高精度的微波電路板（高頻板）模版設計制造，外形的數控加工，以及高精度微波電路板的批生產(chǎn)檢驗，已經(jīng)離不開(kāi)計算機技術(shù)。因此，需將微波電路板的CAD與CAM、CAT連接起來(lái)，通過(guò)對CAD設計的數據處理和工藝干預，生成相應的數控加工文件和數控檢測文件，用于微波電路板生產(chǎn)的工序控制、工序檢驗和成品檢驗。

    2.3、設計要求高精度化：

    微波電路板（高頻板）的圖形制造精度將會(huì )逐步提高，但受印制線(xiàn)路板制造工藝方法本身的限制，這種精度提高不可能是無(wú)限制的，到一定程度后會(huì )進(jìn)入穩定階段。而微波電路板（高頻板）的設計內容將會(huì )有很大地豐富。從種類(lèi)上看，將不僅會(huì )有單面板、雙面板，還會(huì )有微波多層線(xiàn)路板。對微波電路板的接地，會(huì )提出更高要求，如普遍解決聚四氟乙烯基板的孔金屬化，解決帶鋁襯底微波板的接地。鍍覆要求進(jìn)一步多樣化，將特別強調鋁襯底的保護及鍍覆。另外對微波板的整體三防保護也將提出更高要求，特別是（PTFE）聚四氟乙烯基板的三防保護問(wèn)題。

2.jpg

    2.4、高精度圖形制造專(zhuān)業(yè)化：

    微波電路板（高頻板）的高精度圖形制造，與傳統的剛性線(xiàn)路板相比，向著(zhù)更為專(zhuān)業(yè)化的方向發(fā)展，包括高精度模版制造、高精度圖形轉移、高精度圖形蝕刻等相關(guān)工序的生產(chǎn)及過(guò)程控制技術(shù)，還包含合理的制造工藝路線(xiàn)安排。針對不同的設計要求，如孔金屬化與否、表面鍍覆種類(lèi)等制訂合理的制造工藝方法，經(jīng)過(guò)大量的工藝實(shí)驗，優(yōu)化各相關(guān)工序的工藝參數，并確定各工序的工藝余量。

    2.5、外形加工數控化：

    微波電路板（高頻板）的外形加工，特別是帶鋁襯板的微波電路板（高頻板）的三維外形加工，是微波電路板批生產(chǎn)需要重點(diǎn)解決的一項技術(shù)。面對成千上萬(wàn)件的帶有鋁襯板的微波電路板，用傳統的外形加工方法既不能保證制造精度和一致性，更無(wú)法保證生產(chǎn)周期，而必須采用先進(jìn)的計算機控制數控加工技術(shù)。但帶鋁襯板微波電路板的外形加工技術(shù)既不同于金屬材料加工，也不同于非金屬材料加工。由于金屬材料和非金屬材料共同存在，它的加工刀具、加工參數等以及加工機床都具有極大的特殊性，也有大量的技術(shù)問(wèn)題需要解決。外形加工工序是微波電路板制造過(guò)程中周期最長(cháng)的一道工序，因而外形加工技術(shù)解決的好壞直接關(guān)系到整個(gè)微波電路板的加工周期長(cháng)短，并影響到產(chǎn)品的研制或生產(chǎn)周期。

    2.6、表面鍍覆多樣化：

    隨著(zhù)微波電路板（高頻板）應用范圍的擴大，其使用的環(huán)境條件也復雜化，同時(shí)由于大量應用鋁襯底基材，因而對微波電路板（高頻板）的表面鍍覆及保護，在原有化學(xué)沉銀及鍍錫鈰合金的基礎上，提出了更高的要求。一是微帶圖形表面的鍍覆及防護，需滿(mǎn)足微波器件的焊接要求，采用電鍍鎳金的工藝技術(shù)，保證在惡劣環(huán)境下微帶圖形不被損壞。這其中除微帶圖形表面的可焊性鍍層外，最主要的是應解決既可有效防護又不影響微波性能的三防保護技術(shù)。二是鋁襯板的防護及鍍覆技術(shù)。鋁襯板如不加防護，暴露在潮濕、鹽霧環(huán)境中很快就會(huì )被腐蝕，因而隨著(zhù)鋁襯板被大量應用，其防護技術(shù)應引起足夠重視。另外要研究解決鋁板的電鍍技術(shù)，在鋁襯板表面電鍍銀、錫等金屬用于微波器件焊接或其它特殊用途的需求在逐步增多，這不僅涉及鋁板的電鍍技術(shù)，同時(shí)還存在微帶圖形的保護問(wèn)題。

    2.7、批生產(chǎn)檢驗設備化：

    微波電路板（高頻板）與普通的單雙面板和多層板不同，不僅起著(zhù)結構件、連接件的作用，更重要的是作為信號傳輸線(xiàn)的作用。這就是說(shuō)，對高頻信號和高速數字信號的傳輸用微波印制板的電氣測試，不僅要測量線(xiàn)路（或網(wǎng)絡(luò )）的"通""斷"和"短路"等是否符合要求，而且還應測量特性阻抗值是否在規定的合格范圍內。

    此外，高精度微波電路板（高頻板）有大量的數據需要檢驗，如圖形精度、位置精度、重合精度、鍍覆層厚度、外形三維尺寸精度等。目前國內的微波電路板批生產(chǎn)檢驗技術(shù)非常落后，現行方法基本是以人工目視檢驗為主，輔以一些簡(jiǎn)單的測量工具。這種原始而簡(jiǎn)單的檢驗方法很難應對大量擁有成百上千數據的微波印制板批生產(chǎn)要求，不僅檢驗周期長(cháng)，而且錯漏現象多，因而迫使微波電路板制造向著(zhù)批生產(chǎn)檢驗設備化的方向發(fā)展。

    3、微波電路板（高頻板）的選材

    微波電路板（高頻板）基材的選用首先應該考慮其介電性能，但同時(shí)也必須考慮其表面銅箔種類(lèi)及厚度、環(huán)境適應性、可加工性等因素，當然還有成本問(wèn)題。

    3.1、銅箔種類(lèi)及厚度選擇

    目前最常用的銅箔厚度有35μm和18μm兩種。銅箔越薄，越易獲得高的圖形精密度，所以高精密度的微波圖形應選用不大于18μm的銅箔。如果選用35μm的銅箔，則過(guò)高的圖形精度使工藝性變差，不合格品率必然增加。

    研究表明，銅箔類(lèi)型對圖形精度亦有影響。目前的銅箔類(lèi)型有壓延銅箔和電解銅箔兩類(lèi)。壓延銅箔較電解銅箔更適合于制造高精密圖形，所以在材料訂貨時(shí)，可以考慮選擇壓延銅箔的基材板。

    3.2、環(huán)境適應性選擇

    現有的微波基材，對于標準要求的－55℃～＋125℃環(huán)境溫度范圍都沒(méi)有問(wèn)題。但還應考慮兩點(diǎn)，一是孔化與否對基材選擇的影響，對于要求通孔金屬化的微波電路板，基材Z軸熱膨脹系數越大，意味著(zhù)在高低溫沖擊下，金屬化孔斷裂的可能性越大，因而在滿(mǎn)足介電性能的前提下，應盡可能選擇Z軸熱膨脹系數小的基材（參見(jiàn)表一至表四）；二是濕度對基材板選擇的影響，基材樹(shù)脂本身吸水性很小，但加入增強材料后，其整體的吸水性增大，在高濕環(huán)境下使用時(shí)會(huì )對介電性能產(chǎn)生影響，因而選材時(shí)應選擇吸水性小的基材（參見(jiàn)表一至表四），或采取結構工藝上的措施進(jìn)行保護。

PTFE2.65.jpg

    3.3、可加工性選擇

    隨著(zhù)設計要求的不斷提升，一些微波印制板基材帶有鋁襯板。此類(lèi)帶有鋁襯基材的出現給制造加工帶來(lái)了額外的壓力，圖形制作過(guò)程復雜化，外形加工復雜化，生產(chǎn)周期加長(cháng)，因而在可用可不用的情況下，盡量不采用帶鋁襯板的基材。

    作為ROGERS公司的TMM系列微波電路板基材，是由陶瓷粉填充的熱固性樹(shù)脂所構成。其中，TMM10基材中填充的陶瓷粉較多，性能較脆，給圖形制造和外形加工過(guò)程帶來(lái)很大難度，容易缺損或形成內在裂紋，成品率相對較低。目前對TMM10板材外形加工是采用激光切割的方法，成本高，效率低，生產(chǎn)周期長(cháng)。所以，在可能的情況下，可考慮優(yōu)先選擇ROGERS公司符合相應介電性能要求之RT/Duroid系列基材板。

    4、結構設計

    由于微波電路板（高頻板）的外形越來(lái)越復雜，而且尺寸精度要求高，同品種的生產(chǎn)數量很大，必須要應用數控銑加工技術(shù)。因而在進(jìn)行微波電路板設計時(shí)應充分考慮到數控加工的特點(diǎn)，所有加工處的內角都應設計成為圓角，以便于一次加工成形。如果確實(shí)需要有直角，也可設計成如圖一中b的形式，同樣便于加工。

    微波電路板（高頻板）的結構設計也不應追求過(guò)高的精度，因為非金屬材料的尺寸變形傾向較大，不能以金屬零件的加工精度來(lái)要求微波電路板。外形的高精度要求，在很大程度上可能是因為顧及當微帶線(xiàn)與外形相接的情況下，外形偏差會(huì )影響微帶線(xiàn)長(cháng)度，從而影響微波性能。實(shí)際上，參照國外的規范設計，微帶線(xiàn)端距板邊應保留0.2mm的空隙，這樣即可避免外形加工偏差的影響。

    5、微波電路板（高頻板）制造工藝

    微波電路板（高頻板）與普通的單雙面板和多層板不同，不僅起著(zhù)結構件、連接件的作用，更重要的是作為信號傳輸線(xiàn)的作用。

    微波電路板（高頻板）的制造由于受微波印制板制造層數、微波電路板（高頻板）原材料的特性、金屬化孔制造需求、最終表面涂覆方式、線(xiàn)路設計特點(diǎn)、制造線(xiàn)路精度要求、制造設備及藥水先進(jìn)性等諸方面因素的制約，其制造工藝流程將根據具體要求作相應的調整。如圖形電鍍鎳金工藝流程被細分為圖形電鍍鎳金的陽(yáng)版工藝流程和圖形電鍍鎳金的陰版工藝流程。

    因此，針對不同微波印制板種類(lèi)及加工需求，所采用之制造工藝流程也各不相同，現簡(jiǎn)述如下：

    5.1、無(wú)金屬化孔之雙面微波印制板制造：

    ①圖形表面為沉銀/鍍錫鈰合金（略）

    ②圖形表面為電鍍鎳金（陽(yáng)版工藝流程）（略）

    ③圖形表面為電鍍鎳金（陰版工藝流程）（略）

    5.2、有金屬化孔之雙面微波印制板制造：

    ①圖形表面為沉銀/鍍錫鈰合金（略）

    ②圖形表面為電鍍鎳金（陽(yáng)版工藝流程）（略）

    5.3、多層微波電路板制造：（略）

    5.4、工藝說(shuō)明

    ①線(xiàn)路圖形互連時(shí)，可選用圖形電鍍鎳金的陰版工藝流程；

    ②當線(xiàn)路制造精度要求為±0.02mm以?xún)葧r(shí)，各流程之相應處，須采用濕膜制板工藝方法；

    ③當線(xiàn)路制造精度要求為±0.03mm以上時(shí)，各流程之相應處，可采用干膜（或濕膜）制板工藝方法；

    ④ROGERS公司牌號為RT/duroid6010基材的微波板，由于蝕刻后之圖形電鍍時(shí)，會(huì )出現線(xiàn)條邊緣"長(cháng)毛"現象，導致產(chǎn)品報廢，須采用圖形電鍍鎳金的陽(yáng)版工藝流程；

    ⑤為提高微波電路板的制造合格率，盡量采用圖形電鍍鎳金的陰版工藝流程。因為，采用圖形電鍍鎳金的陽(yáng)版工藝流程，若操作控制不當，會(huì )出現滲鍍鎳金的質(zhì)量問(wèn)題；

    ⑥對于四氟介質(zhì)微波板，如ROGERS公司RT/duroid5880、RT/duroid5870、ULTRALAM2000、RT/duroid6010等，在進(jìn)行孔金屬化制造時(shí)，可采用鈉萘溶液或等離子進(jìn)行處理。而TMM10、TMM10i和RO4003、RO4350等則無(wú)需進(jìn)行活化前處理。

    6、結論

    微波電路板（高頻板）的制造正向著(zhù)FR-4普通剛性印制板的加工方向發(fā)展，越來(lái)越多的剛性印制線(xiàn)路板制造工藝和技術(shù)運用到微波電路板的加工上來(lái)。具體表現在微波電路板制造的多層化、線(xiàn)路制造精度的細微化、數控加工的三維化和表面涂覆的多樣化。

    此外，隨著(zhù)微波電路板（高頻板）基材種類(lèi)的進(jìn)一步增多、設計要求的不斷提升，要求我們進(jìn)一步優(yōu)化現有微波印制板制造工藝，與時(shí)俱進(jìn)，以滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的微波電路板制造要求。




歡迎光臨 電子工程網(wǎng) (http://selenalain.com/) Powered by Discuz! X3.4
午夜高清国产拍精品福利|亚洲色精品88色婷婷七月丁香|91久久精品无码一区|99久久国语露脸精品|动漫卡通亚洲综合专区48页