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常見問題

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高頻微波印制板制造有那些特點?
2022-07-08
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隨著科學技術特別是信息技術的不斷發展,印制線路板生產的工藝技術相應提高來滿足不同用戶的需要。近年來,通信、汽車等領域的發展非常迅速,對印制線路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。微波印制板,是指在特定的微波基材覆銅板上,利用普通剛性線路板制造方法生產出來的微波器件。

在印制板導線的高速信號傳輸線中,目前可分為兩大類:一類是高頻信號傳輸類電子產品,這一類產品是與無線電的電磁波有關,它是以正弦波來傳輸信號的產品,如雷達、廣播電視和通訊(移動電話、微波通訊、光纖通訊等)。另一類是高速邏輯信號傳輸類的電子產品,這一類產品是以數字信號傳輸的,同樣也與電磁波的方波傳輸有關,這一類產品開始主要在電腦,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品上了。

為了達到高速傳送,對微波印制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,要實現傳輸信號的低損耗、低延遲,必須選用介電常數和介質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、其它熱固性樹脂等。在所有的樹脂中,聚四氟乙烯的介電常數和介質耗角正切最小,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印制板制造基板材料。微波印制板制造的特點,主要表現在以下幾方面:

基材多樣化:
長期以來,國內應用最多的是國產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,已越來越不適應一些高性能要求的場合。進入九十年代后,美國Rogers生產的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脂覆銅板,雖然價格昂貴,但它優異的介電性能和機械性能仍較國產微波印制板基材擁有相當大的優勢。目前這類微波基材,特別是帶鋁襯底的基材正得到大量應用。

設計要求高精度化:
微波印制板的圖形制造精度將會逐步提高,但受印制板制造工藝方法本身的限制,這種精度提高不可能是無限制的,到一定程度后會進入穩定階段。而微波板的設計內容將會有很大地豐富。從種類上看,將不僅會有單面板、雙面板,還會有微波多層板。對微波板的接地,會提出更高要求,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,特別是聚四氟乙烯基板的三防保護問題。

計算機控制化:
傳統的微波印制板生產中極少應用到計算機技術,但隨著CAD技術在設計中的廣泛應用,以及微波印制板的高精度、大批量,在微波印制板制造中大量應用計算機技術已成為必然的選擇。高精度的微波印制板模版設計制造,外形的數控加工,以及高精度微波印制板的批生產檢驗,已經離不開計算機技術。因此,需將微波印制板的CAD與CAM、CAT連接起來,通過對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,用于微波印制板生產的工序控制、工序檢驗和成品檢驗。

高精度圖形制造專業化:
微波印制板的高精度圖形制造,與傳統的剛性印制板相比,向著更為專業化的方向發展,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工序的生產及過程控制技術,還包含合理的制造工藝路線安排。針對不同的設計要求,如孔金屬化與否、表面鍍覆種類等制訂合理的制造工藝方法,經過大量的工藝實驗,優化各相關工序的工藝參數,并確定各工序的工藝余量。

表面鍍覆多樣化:
隨著微波印制板應用范圍的擴大,其使用的環境條件也復雜化,同時由于大量應用鋁襯底基材,因而對微波印制板的表面鍍覆及保護,在原有化學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,需滿足微波器件的焊接要求,采用電鍍鎳金的工藝技術,保證在惡劣環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。二是鋁襯板的防護及鍍覆技術。鋁襯板如不加防護,暴露在潮濕、鹽霧環境中很快就會被腐蝕,因而隨著鋁襯板被大量應用,其防護技術應引起足夠重視。另外要研究解決鋁板的電鍍技術,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,同時還存在微帶圖形的保護問題。

外形加工數控化:
微波印制板的外形加工,特別是帶鋁襯板的微波印制板的三維外形加工,是微波印制板批生產需要重點解決的一項技術。面對成千上萬件的帶有鋁襯板的微波印制板,用傳統的外形加工方法既不能保證制造精度和一致性,更無法保證生產周期,而必須采用先進的計算機控制數控加工技術。但帶鋁襯板微波印制板的外形加工技術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,也有大量的技術問題需要解決。外形加工工序是微波印制板制造過程中周期最長的一道工序,因而外形加工技術解決的好壞直接關系到整個微波印制板的加工周期長短,并影響到產品的研制或生產周期。

批生產檢驗設備化:
微波印制板與普通的單雙面板和多層板不同,不僅起著結構件、連接件的作用,更重要的是作為信號傳輸線的作用。這就是說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,不僅要測量線路(或網絡)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,高精度微波印制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。目前國內的微波印制板批生產檢驗技術非常落后,現行方法基本是以人工目視檢驗為主,輔以一些簡單的測量工具。這種原始而簡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要求,不僅檢驗周期長,而且錯漏現象多,因而迫使微波印制板制造向著批生產檢驗設備化的方向發展。


高頻微波板的基本要求
1.基材電訊工程師在設計時,已經根據實際阻抗的需要,選擇了指定的介電常數、介質厚度、銅箔厚度,因此,在接受訂單時,要認真核對,一定要滿足設計要求。

2.傳輸線制作精度要求 高頻信號的傳輸,對于印制導線的特性阻抗要求十分嚴格,即對傳輸線的制作精度要求一般為±0.02mm (±0.01mm精度傳的輸線也很常見),傳輸線的邊緣要非常整齊,微小的毛刺、缺口均不允許產生。

3.鍍層要求高頻微波板傳輸線的特性阻抗直接影響微波信號的傳輸質量。而特性阻抗的大小與銅箔的厚度有一定的關系,特別對于孔金屬化的微波板,鍍層厚度不僅影響總的銅箔厚度,而且影響蝕房刻后導線的精度,因此,鍍層厚度的大小及均勻性,要嚴格控制。

4.機械加工方面的要求首先高頻微波板的材料與印制板的環氧玻璃布材料在機加工方面有很大的不同,其次是高頻微波板的加工精度比印制板的要求高很多,一般外形公差為±0.1mm(精度高的一般為±0.05mm或者為0~-0.1mm)。

5.特性阻抗的要求 前面已經談到了有關特性阻抗的內容,它是高頻微波板最基本的要求,不能滿足特性阻抗的要求,一切都是徒勞的。

高頻微波板生產中應注意的問題

1.工程資料的處理:對客戶的文件進行CAM處理時,一定要把握兩方面的內容,一是要認真吃透傳輸線的制作精度要求,二是根據精度要求并結合本廠的制程能力,作出適當的工藝補償。


2.下料:通常印制板下料均使用剪板機或自動開料機,但對于微波介質材料則不能一概而論,要根據不同的介質特性,而選擇不同的下料方法,多以銑、割為主,以免影響材料的平整度以及板面的質量。


3.鉆孔:對于不同的介質材料,不僅鉆孔的參數有所不同,而且對鉆頭的頂角、刃長、螺旋角等都有其特殊的要求,對于鋁基、銅基的微波介質材料,鉆孔時加工方式也有所不同,以避免毛刺的產生。


4.導通孔接地:一般情況下,導通孔采用化學沉銅的方法接地,化學沉銅時通常使用化學法或等離子法進行處理,從安全方面考慮,我們采用等離子法,效果很好,而對于鋁基的微波介質材料,若使用通常的化學沉銅,有相當大的難度,一般建議采用金屬導電材料灌孔接地的方法較為合適,但孔電阻一般小于20。


5.圖形轉移:本工序是保證圖形精度的一個重要工序。在選擇光刻膠、濕膜、干膜等感光材料時,必須滿足圖形精度的要求,同時光刻機或曝光機的光源也必須滿足制程的需要。


6.蝕刻:本工序要嚴格控制蝕刻的工藝參數,如:蝕刻液各成份的含量、蝕刻液的溫度、蝕刻速度等。確保導線邊緣整齊,無毛刺、缺口,導線精度在公差要求的范圍內。要切切實實做好這一點,需要細功夫,是非常必要的。


7.涂鍍:高頻微波板導線上最后涂層一般有錫鉛合金、錫銦合金、錫鍶合金、銀、金等。但以電鍍純金較為普遍。


8.成形:高頻微波板的成形與印制板一樣,以數控銑為主。但銑削的方法對于不同的材料,是有很大區別的。金屬基微波板的銑削需要使用中性冷卻液進行冷卻,而且銑削的參數也有相當大的差異。


高頻微波板的生產中,除了要注意以上的一些問題,還必須小心熱風整平時錫缸溫度、風壓的大小及周轉、裝夾過程中的壓痕和劃傷。只有認真仔細地注意每一個環節,才能真正做出合格的產品來。

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