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        高頻板制作關鍵點控制探討

        發布日期:2021-12-09 11:11:55  |  關注:583

        高頻板制作關鍵點控制探討



        文章摘要

             高頻板涉及的技術相對較高,相關制作、檢測設備和技術人員都是企業在跨越的一道難題,所以應充分考慮市場和技術、設備能力等方面的因素尤為重要。通訊基站應用的高頻板市場方面,在中國及另一些發展中國家市場需求相對旺盛,值得關注。本文重點介紹高頻板內層-壓合層間控制和鉆孔-電鍍孔粗控制兩個方式制作關鍵點,以供參考和建議。


        01

        背景

             隨著科學技術特別是信息通訊技術的不斷發展,印制板生產的工藝技術相應提高,以滿足不同用戶的需要。近年來,通信、汽車、網絡技術等領域的發展非常迅速,對印制板的需求發生了一些變化,大功率印制板、高頻微波板的需求量增加。在高頻通信、高速傳輸和通訊高保密性的趨勢下,要實現傳輸信號的低損耗、低延遲,必須選用低DK/DF、耐高溫的高頻材料,特別是超高頻要求,必須選用耐高低溫、耐老化性能良好的PTEF材料,以滿足高頻板的運作環境要求。


        02

        高頻板基本介紹

        1. 高頻板的定義

        高頻微波印制板是指用于高頻率(頻率大于300MHZ或波長小于1米)與微波(頻率大于3GHZ或波長小于0.1米)領域的PCB,是在微波基材覆銅板上利用普通剛性印制板制造方法,部分工序采用特別處理而生產出的印制板

        2. 高頻板的應用范圍

        1)   移動通訊產品。

        2)   功放、低噪聲放大器等。

        3)   GSM.CDMA.3G智能天線。

        4)   合入器、功分器、雙工器、濾波器、耦合器等無源器件。

        3. 高頻板的材料特性

        1)   介電常數DK比FR4板材要低(介電常數越低,它的電信號傳播速度就越快)。FR4介電常數為:4.3,高頻板一般在:2.0~4.0。

        2)  Tg溫度比FR4高(Tg是指壓合時玻璃化轉化所需的溫度)。Tg普通FR4:130 ℃,中/高TgFR4分別為:150℃/ 170℃ ,高頻板一般為≥ 170℃ 


        03

        高頻板重點流程制作技術介紹

        1.高頻板工藝制作流程

        1)   頻段在<10Ghz的高頻材料制作流程:

        開料→內層→壓合→鉆孔→沉銅(高TG除膠流程)/板電→干膜→二銅→蝕刻→AOI檢查→防焊→文字→成型→測試→終檢→OPS→包裝。

        2)   頻段在≥10Ghz的高頻材料制作流程:

        開料→內層→壓合→鉆孔→等離子處理→沉銅/板電→干膜→二銅→蝕刻→AOI檢查→防焊→文字→成型→測試→終檢→OPS→包裝。

        3)   小結:對比兩種不同流程的差異在于,高頻材料頻段<10Ghz的材料采用高TG除膠方式,而≥10Ghz的則采用等離子除膠方式。

        4)   等離子處理參數如下:

        步驟流程時間能量氧氣氮氣四氧化碳
        1熱預25min4kw1800
        200
        0
        2
        除膠30min
        4kw1200160240
        3灰化5min4kw2000
        00
        4清潔5min002000

        (附注:等離子處理后需要通過滴水測試和水磨測試驗證其效果)

        5)   高TG除膠處理參數如下:

        缸體控制項控制標準最佳參數備注

               

          

              除膠渣

        Mn7+55±10g/L55g/L
        NaOH40±5g/L40g/L
        副產物<25g/L<25g/L
        溫度80±5℃80℃
        再生器電流1600±200A1600A
        除膠渣速率0.25±0.1mg/cm20.25mg/cm2

        (附注:采用2次除膠方式,可通過鍍銅后切片驗證其效果)

        2.重點工藝流程制作

        1) 內層---壓合層間對準度精度控制

        ①  內層菲林按照殘銅率常規預補償的方式,底片漲縮單層測三次元,漲   縮均控制在±2mil以內。

        ②  壓合熔合采用降低溫度,加長時間的熔合方式,保證了各層間的熔合對準度。其條件、圖片如下:

        類型溫度時間
        常規FR4材料板285±5℃45±5sec
        高頻材料板265℃+5℃/-0℃90S
        差  異降低溫度,延長時間

        ③  通過多次壓合試驗確定壓合程式參數:升溫速率控制在1.5-2.3℃/min,高溫高壓時間150min確保料溫達到180℃持續90分鐘以上

        ④  切片分析,層間偏移度要求≤4mil,實際切片測量層間對準度結果為75.788um(3mil),符合要求,切片圖如下:

        羅杰斯高頻板.jpg

        2)   鉆孔---電鍍孔粗品質控制

        ①   高頻材料鉆孔受其硬、脆等材料特性影響,鉆孔優化的鉆孔參數(高頻板的鉆孔參數表)

        ②   高頻板建議使用精度較高的設備,采用1片1疊鉆孔結構;選用不同孔徑,不同鉆咀類型,不同下鉆次數,試驗鍍銅后孔粗品質對比(孔粗要求<1mil)。

        ③  孔粗圖片分析

        全新鉆刀500-800hit孔粗圖片分析

        PCB.png

        ④   實驗證實:通過電鍍后切片分析,全新鉆咀下鉆500-800hit以及研一500hit、研二700hit能夠滿足孔壁孔粗品質要求,合格;其他條件均有超出1mil的現象,不合格。綜合總體品質要求,建議鉆孔采用全新鉆咀,下鉆次數控制在500-600hit鍍銅后的品質較為佳。


        04

        結論

        本文通過介紹兩種不同頻段的高頻材料,總結出3-10Ghz和10Ghz以上的高頻板的流程制作方式,通過試驗跟進,得出以下結論。

        1.   試驗3-10Ghz高頻板適合采用高TG除膠方式,10Ghz(含)以上的高頻板適合做等離子除膠處理。

        2.   通過分層菲林補償和降低溫度,延長時間熱熔方式能有效控制層間精度。

        3.   降低鉆孔鉆速、下刀速、起刀速和鉆咀下鉆次數均對高頻板的孔粗控制有所改善。



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