高頻微波PCB制造工藝

1、2022-3-高頻基材及其PCB產品制造技術簡介 目目 錄錄高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高速高頻信號傳輸對導線粗糙度和CCL的要求傳統(tǒng)FR4基材應用的局限性高頻PCB基材的種類和特點高頻基材評估驗證的方向高頻PCB制造工藝技術探討高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景 高頻顧名思義指頻率相對較高，一般指頻率高頻顧名思義指頻率相對較高，一般指頻率300MHz (300MHz (即波長即波長1m)1m)的頻的頻帶，即指通常的無線電頻率帶。而頻率帶，即指通常的無線電頻率帶。而頻率1GHz 1GHz 的電磁波稱作微波。的電磁波稱作微波。Typical frequen

2、cies for wireless applications: Current mobile: 0.9GHz - 2GHz 3G systems: 2.5GHz Bluetooth: 2.5GHz GPS: 12.6GHz LMDS: 24GHz and 40GHz Automotive: 77GHz高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景MARKET無線通訊無線通訊基站、天線基站、天線放大器放大器RFID消費電子消費電子軍工產品軍工產品高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景3G多功能無線高頻高速高頻材料高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸

3、高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景高頻高頻( (微波微波) )印制板即指在高頻印制板即指在高頻( (微波微波) )基材覆銅板上基材覆銅板上加工制造成的印制板，目前常見的類型有：加工制造成的印制板，目前常見的類型有：雙面板；多層板；雙面板；多層板；混合結構混合結構：包括高性能特殊板材、包括高性能特殊板材、P P片片+ +普通性能板普通性能板材及材及P P片混壓結構板：片混壓結構板：高頻基材高頻基材+ +普通普通FR4FR4基材的混合型多層板；基材的混合型多層板；高頻基材高頻基材+ +金屬基的高頻金屬基印制板。金屬基的高頻金屬基

4、印制板。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景雙面板；多層板雙面板；多層板高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景高頻基材高頻基材+ +普通普通FR4FR4基材的混合型多層板基材的混合型多層板高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景高頻基材高頻基材+ +金屬基的高頻金屬基印制板。金屬基的高頻金屬基印制板。對于微波PCB的高速、高頻化的特性，主要通過兩方面的技術途徑：（1）使這種發(fā)展成為高密度布線微細導線及間距、微小孔徑、薄形以及導通、絕緣的高可靠性。這樣可以進一步縮短信號傳輸?shù)木嚯x，以減少它在傳輸中的損失。（

5、2）采用具有高速、高頻特性的基板材料。這要求開展對這類基板材料比較深入的了解、研究工作找出并掌握準確控制的工藝方法，以此來達到所選用的基板材料與的制造工藝、性能及成本要求能夠實現(xiàn)合理匹配的目的。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸高頻材料的應用背景高頻材料的應用背景高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求由于PCB 基板的介質層是由不同的介電常數(shù)物質“復合”而組成的，因此組成和結構不同，其介質層的介電常數(shù)是不同的。 世間的所有物質都存在著介電常數(shù)，只是介電常數(shù)值大小不同而已。介電常數(shù)又可稱為電容率，它表征著電介質在外界電場作用下電極化性質的一個物理量。 用于高頻化和高速數(shù)字化信號傳輸

6、的PCB 介質層，不僅單純起著導體之間的絕緣層作用，而且更重要地是起著“特性阻抗”作用，還影響著信號的傳輸速度、信號衰減和發(fā)熱等問題。相對介電常數(shù)：高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求介介電電常數(shù)常數(shù)高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求高頻線路中的信號傳播高頻線路中的信號傳播高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求 高頻線路中的信號傳播速度公式：高頻線路中的信號傳播速度公式： 降低降低DkDk，有利于提高信號的傳播速度。，有利于提高信號的傳播速度。V V：信號傳播速度；：信號傳播速度；K K：常數(shù)；：常數(shù)；C C：真空中的光速；：真空中的光速；

7、DkDk：基板的介電常數(shù)。：基板的介電常數(shù)。kDCKV高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求 可以看出，基板介電常數(shù)越低，信號傳播得越快，因此要得到高的信號傳輸速率，就必須研究開發(fā)低而均勻的介電常數(shù)基板材料。 由于C C L 中的介質層是玻纖布、樹脂等組成的復合材料，其組成和結構等因素決定了各處的介電常數(shù)值是不同的。因此，信號在介質層中的傳輸速度是在變化著，其變化程度是取決于各處的介電常數(shù)值的波動程度。 要在P C B 導線中獲得穩(wěn)定速度的傳輸信號，如采用薄型結構的扁平式的玻纖布、結構和樹脂與無機填料等來獲得均勻性好的介質層，使各處的介電常數(shù)值趨于一致性，才能使高頻化和高速數(shù)字

8、化的信號傳輸速度波動小。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求介介質層質層的介的介電電常數(shù)常數(shù)對對特性阻抗的影響特性阻抗的影響由于在信號傳輸?shù)碾娐分械膶w與地層之間存在著電感（L ）、電容（C ）、電阻（R ）和電導（G ），從而形成了分布常數(shù)，并決定了特性阻抗值（Z r ），如下式所示：式中的j 為（-1）1/2，角頻率w=2f如果特性阻抗值（Z0 ）發(fā)生變化，則傳輸信號便發(fā)生改變，這種信號改變的結果便導致信號“反射”、“駐波”而形成失真（噪聲）等?？梢哉f信號傳輸過程各處產生的信號“反射”、“駐波”的大小是由該處的特性阻抗值（Zr ）與控制（要求）特性阻抗值（Z0）之差來決定

9、的。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求介介質層質層的介的介電電常數(shù)常數(shù)對對特性阻抗的影響特性阻抗的影響PCB中兩款常見的微帶線結構和帶狀線結構的特性阻抗示意圖及其中兩款常見的微帶線結構和帶狀線結構的特性阻抗示意圖及其關系式如下：關系式如下：H 介質層厚度；Ln 自然對數(shù)；W 導線（體）寬度；T 導線（體）厚度。我們已經(jīng)知道介電常數(shù)變化對特性阻抗值的變化。因此在生產P C B 過程中對介質層的介電常數(shù)和厚度的變化情況和結構必須給于充分的注意與合適的選擇，才能獲得客戶滿意要求。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求介質損耗高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CC

10、L的要求的要求介質損耗介質損耗介質損耗 (tan、Df)亦稱損耗因子、介質損耗角正切。一般定義有：絕緣材料或電介質在交變電場中，由于介質電導和介質極化的滯后效應，使電介質內流過的電流相量和電壓相量之間產生一定的相位差，即形成一定的相角，此相角的正切值即為損耗因子Df，由介質電導和介質極化的滯后效應引起的能力損耗叫做介質損耗。DfDf越高，滯后效應越明顯。越高，滯后效應越明顯。 高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求PCB上的信號傳輸損失與基板材料性質的關系導體電路上的傳輸損失中的介質損失主要是受到基板材料絕緣層的介電常數(shù)（r）、介質損失因數(shù)（tan）所支配的。對傳輸損失的影響與

11、r、tan的大小成正比，并與介質工作時的頻率大小相關。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求隨著頻率增加，基板中的損耗不能再忽略不計，信號的傳播損耗或衰減可以表示成：式中： Ad信號傳播衰減，單位為dB/m； r基板的介電常數(shù)； tan基板的介質損耗因數(shù)或Df； f 頻率CCL 中介質損耗（ad）的影響高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求介質損耗（ad ）大小就意味著信號傳輸?shù)乃p程度，這種信號傳輸?shù)乃p往往是產生熱而消耗，信號衰減和熱耗必然隨著高頻化和高速數(shù)字化的信號傳輸而迅速增加。因此，對于高頻化和高速數(shù)字化的信號傳輸來說，介質損耗（ad ）越小越好，因此

12、要求C C L 的介質層的介質損耗（ad ）、介電常數(shù)、特別是介質損耗角正切越小越好。當然，在P C B 板中的總損耗（a）是導電損耗（ac）和介質損耗（a d）之和。a = ac + ad這就是PCB 在使用過程中內部產生（除了元器件發(fā)熱和傳導熱外）熱的根本原因。CCL 中介質損耗（ad）的影響在高頻化和高速數(shù)字化的信號傳輸?shù)倪^程中，介質厚度主要是影響串擾（噪音）、特性阻抗值（Z 0 ）和絕緣性能。1）在確定線寬/ 間距（L / S ）下，介質厚度太厚時，便會發(fā)生串擾（噪音），程度將隨著厚度增加而嚴重化，因此必須選擇合適的厚度。2）串擾（噪音）的影響將隨著線寬/ 間距（L / S ）的縮小或

13、隨著PCB 高密度化的持續(xù)發(fā)展和傳輸信號的高頻化和高速數(shù)字化的發(fā)展要求介質厚度必須不斷薄型化。3）串擾（噪音）的影響將隨著傳輸信號的高頻化和高速數(shù)字化的發(fā)展而嚴重化，這是因為產生的串擾（噪音）的頻率（單位時間內的次數(shù)）的累計而明顯增加了。CCL 中介質厚度對信號傳輸?shù)挠绊懜咚俑哳l信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求CCL 中介質厚度對特性阻抗的影響高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對對CCL的要求的要求 介質層厚度（H ）對特性阻抗值的影響主要表現(xiàn)在厚度大小、組成和厚度均勻性方面：1.介質層厚度（H ）的增加，特性阻抗值呈“5.98 倍自然對數(shù)”增加著，這是影響特性阻抗值的主要因素。2

14、.介質層厚度（H ）結構、組成和厚度的均勻性和波動變化程度影響著特性阻抗值。如在相同厚度的介質層下，分別由106、1080、2116 或7628 等與樹脂組成的介質層，其特性阻抗值是不相同的。因此可以理解PCB 各個介質層中各處的特性阻抗值是不一樣的。所以，在高頻化和高速數(shù)字化的信號傳輸?shù)腜CB 產品，應該選擇薄型玻纖布或開纖扁平M S ）布為宜，可以減小特性阻抗值的波動。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對導線粗糙度的要求對導線粗糙度的要求CCL 中銅箔表面粗糙度的影響為了提高C C L 中不同材料介面之間的結合力、耐熱性和減少滑動而引起的內應力集中，大多采用在C C L 中樹脂（或介質層）與

15、銅箔接合的介面進行粗糙化處理，可增加與樹脂接觸“比表面積”來達到目的。與樹脂接觸的銅箔表面處理后的粗糙度如下表1示。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對導線粗糙度的要求對導線粗糙度的要求CCL 中銅箔表面粗糙度的影響1.隨著信號傳輸高頻化和高速數(shù)字化的發(fā)展，趨膚效應已經(jīng)越來越大地影響著信號傳輸?shù)馁|量和可靠性，其信號傳輸厚度（d ）的關系式如公式2. 趨膚效應是指信號的頻率傳輸越快，信號傳輸就越來越接近導體的表面。高頻化的趨膚效應。越來越嚴重，傳輸信號損失越來越大。隨著信號傳輸頻率的提高，其在導體內傳輸厚度嚴重性如下表所示。高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對導線粗糙度的要求對導線粗糙度的要求CCL

16、 中銅箔表面粗糙度的影響當信號傳輸頻率在500 MHZ時，其信號在導線表面的傳輸厚度為3mm ，CCL 銅箔底部粗糙度為3mm5mm 時，信號傳輸僅在粗糙度的厚度范圍內進行；當信號傳輸頻率提高到1GHZ時，其信號在導線表面的傳輸厚度為2.1mm 左右，當然其信號傳輸更是在粗糙度的厚度 范圍內進行；當信號傳輸頻率提高到10GHZ時，其信號在導線表面的傳輸厚度為0.7mm 左右，當然其信號傳輸更是在粗糙度的厚度范圍內進行；當傳輸信號僅在“粗糙度”的尺寸層內進行傳輸時，那么必然產生嚴重的信號“駐波”和“反射”等，使信號造成損失，甚至形成嚴重或完全失真。為了減小這種“失真”，需要更嚴格控制導線粗糙度。

17、高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對導線粗糙度的要求對導線粗糙度的要求CCL 中銅箔表面粗糙度的影響高速高頻信號傳輸高速高頻信號傳輸對導線粗糙度的要求對導線粗糙度的要求信號損失的幾個組成因素傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR4基材應用的局限性基材應用的局限性 傳統(tǒng)傳統(tǒng)PCBPCB基材多采用酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂，目前應用最廣泛的是?；亩嗖捎梅尤渲铜h(huán)氧樹脂，目前應用最廣泛的是玻璃纖維環(huán)氧樹脂璃纖維環(huán)氧樹脂(FR-4)(FR-4)。此類。此類PCBPCB板可在低頻電子產品中很好使用，但在板可在低頻電子產品中很好使用，但在高頻電路中，傳統(tǒng)高頻電路中，傳統(tǒng)PCBPCB板基材樹脂的主要性能逐漸暴露出一些缺點：板基材樹脂的主要

18、性能逐漸暴露出一些缺點：基材樹脂DkDfCTE/(ppm/)吸水率/%Tg/,DSCx,y-axialz-axial1MHz先進電子設備要求3.50.0115602.0180酚醛5.50.042.5120環(huán)氧4.70.0216602.2130酚醛環(huán)氧4.40.052.3130多官能團環(huán)氧4.20.01514501.5180傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR-4基材的基材的Dk/Df較大且隨頻率變化明顯，信號傳輸損耗大，不適合高頻高速應用。較大且隨頻率變化明顯，信號傳輸損耗大，不適合高頻高速應用。 傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR4基材應用的局限性基材應用的局限性傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR4基材應用的局限性基材應用的局限性 采取不同固化體系的三種基材

19、采取不同固化體系的三種基材(Dicy(Dicy固化、固化、PNPN固化及非固化及非DicyDicy非非PNPN固化固化) )、時域分析測試線寬、時域分析測試線寬4mil4mil、線長、線長15inch15inch、傳送速率、傳送速率3.125Gbps3.125Gbps的的帶狀線的瞪眼圖如下：帶狀線的瞪眼圖如下：非非DICY非非PN固化基材的眼狀高度固化基材的眼狀高度(噪音容量噪音容量)最大；最大；PN固化體系基材的抖動固化體系基材的抖動(信號帶信號帶闊度闊度)最大。最大。Df對信號完整性傳輸影響很大，目前客戶對對信號完整性傳輸影響很大，目前客戶對Df尤為重視。尤為重視。傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR4基材應用的

20、局限性基材應用的局限性 PN固化、固化、Filler的添加是對信號損失影響很大。的添加是對信號損失影響很大。傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR4基材應用的局限性基材應用的局限性 CCL廠商對高頻材料進行了長期的改善。但出于廠商對高頻材料進行了長期的改善。但出于CCL的結構組成，的結構組成，不外乎下述幾種思路：不外乎下述幾種思路： 采取極性更低、采取極性更低、Dk/Df更小的樹脂體系；如進行環(huán)氧樹脂的改性更小的樹脂體系；如進行環(huán)氧樹脂的改性(聚苯醚改性環(huán)氧樹脂、氰酸酯改性環(huán)氧樹脂聚苯醚改性環(huán)氧樹脂、氰酸酯改性環(huán)氧樹脂)或換用其它樹脂或換用其它樹脂(聚聚四氟乙烯、聚苯醚和改性聚苯醚、氰酸酯樹脂四氟乙烯、聚苯醚和改性聚苯

21、醚、氰酸酯樹脂)。 采用采用Dk更低而且均勻性一致的玻璃布材料；如扁平式玻璃布等。更低而且均勻性一致的玻璃布材料；如扁平式玻璃布等。 為了減少肌膚效應，采用低粗糙度的反轉銅箔等。為了減少肌膚效應，采用低粗糙度的反轉銅箔等。傳統(tǒng)傳統(tǒng)FR4基材應用的局限性基材應用的局限性高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點通常的改性方法有：增加支鏈數(shù)，增大材料的自由體積，降低極性基團的濃度；環(huán)氧樹脂中加入雙鍵結構，使樹脂分子不易旋轉；或引入占有空間體積較大的基團或高分子非極性樹脂等方法，降低極性基團的含量，提高其介電性能。樹脂改性：樹脂改性：1.聚苯醚改性環(huán)氧樹脂 使用改性聚苯醚對環(huán)氧樹脂進行改性，聚苯醚（P

22、PO）分子結構中含有重復的苯環(huán)與醚鍵，且具有對稱結構，在大分子中沒有強極性基團，電氣絕緣性能優(yōu)良，r只有2.45 PPO摻混改性環(huán)氧體系，提高改性環(huán)氧覆銅板的介電性能，達到降低r和tan的目的。高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點樹脂改性：樹脂改性：2.氰酸酯改性環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂在固化反應過程中，可在交聯(lián)點間生成含有OH等極性基團，它們對介質的r和tan均有強烈影響。降低交聯(lián)點間極性基團的濃度，可以降低tan。在不減少環(huán)氧樹脂體系交聯(lián)密度的前提下，降低體系中OH的含量。在樹脂體系中加入氰酸酯，可降低樹脂固化體系中OH的濃度，提高了體系固化物的玻璃化轉變溫度，這也是PCB基板所需要的。高頻基

23、材的種類和特點高頻基材的種類和特點樹脂改性：樹脂改性：3.聚四氟乙烯樹脂u聚四氟乙烯（PTFE）是一種超高分子量的聚合物，其分子結構為四個完全對稱的取向氟原子中心連接一個碳原子，Dk只有2.0（1MHz），加上C-F鍵的鍵能很高，其耐熱性好。具有優(yōu)良的電氣性能、耐化學腐蝕、耐熱、吸水性低。高頻率范圍內高頻率范圍內DkDk、DfDf變化小，非常適用于作為高速數(shù)字化和高頻的基板材料。變化小，非常適用于作為高速數(shù)字化和高頻的基板材料。u在PTFE和玻璃纖維布組成的復合材料中，其Dk隨PTFE樹脂重量百分數(shù)的增加而減少；Df隨樹脂含量增加顯著減少。高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點玻璃纖維改性：

24、玻璃纖維改性：u玻纖增強材料是復合材料中力學強度的主要承擔者，一般來說其介電常數(shù)高于樹脂基體，又在復合材料中占有較高的體積含量，因此是決定復合材料介電性能的主要因素。u目前，世界各國生產玻璃纖維織物組成大體相同，其基礎成分都是SiO2、Al2O3 、CaO三元系統(tǒng)。常溫下構成玻璃網(wǎng)絡的硅氧或硼氧、鋁氧骨架無弱聯(lián)系離子幾乎不導電。但是網(wǎng)絡中充填了堿金屬離子時，點陣結構在堿金屬離子處中斷，產生熱離子極化。這是影響玻璃介電性能的主要因素。u目前通常采用的是無堿玻纖E玻纖，其介電常數(shù)為 7.2（1 MHz），不能滿足高頻電路的要求。采用的辦法是混雜，除了E玻纖外，還有介電性能優(yōu)秀的D玻纖（Dk4.7，

25、1 MHz）和Q玻纖（Dk3.9，1 MHz），但是它們加工性能和成本較高，單獨使用并不合適。通過對不同品種的玻纖進行合理的選配，要求既保證優(yōu)良的低介電性能、加工性能，又能很好地解決工業(yè)化生產的成本問題。高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點調整調整PCB介質布層：介質布層：除了對基板本身材料的改性外，還可以通過改進基板整體結構，調整多層介質的分布，改善其介電性能。合理調整多層介質的分布，可以在減小成本的前提下提高基板的介電性能。u常用的四層混合介質布層方法。其中，外層是Low Dk和Low Df的高頻介質。這種結構可以很好的控制阻抗，信號損失約為FR4的10%，信號傳播速度比FR- 快10

26、%，可以使總成本降低25%。u四層混合介質帶狀線布層，多用于數(shù)字電路。這種結構除了上圖結構的優(yōu)點外，還具有串音和電磁干擾更低的優(yōu)點。另外還可以在PCB的制造過程中控制阻抗，所以可以精確控制傳輸線的寬度，控制阻抗。但這種結構通常只適用于具有更好的抗噪聲能力的數(shù)字電路，可以承受一定的阻抗不連續(xù)。簡單列舉部分高頻材料如下：簡單列舉部分高頻材料如下：高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點l 各種各種PCB常用材料的介電特性：常用材料的介電特性：PTFECE基板（熱固基板（熱固性氰酸脂樹脂）性氰酸脂樹脂）PPO基板（熱固性聚苯醚樹脂）基板（熱固性聚苯醚樹脂）BT

27、PI改性改性EP EP ；l 各種各種PCB常用材料的信號傳輸速度：常用材料的信號傳輸速度：PTFECEPPO改性改性EPBTPIEP；l PTFE具有優(yōu)良的電性能和良好的化學穩(wěn)定性，是最適具有優(yōu)良的電性能和良好的化學穩(wěn)定性，是最適用于微波通信和高速數(shù)字處理的高頻材料之一。用于微波通信和高速數(shù)字處理的高頻材料之一。高頻材料的性能比較：高頻材料的性能比較：高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點PCB設計的高頻材料選擇：設計的高頻材料選擇：建議在PCB設計中，設計者選取板材考慮如下關鍵因素：（1）工作在1GHz以下的PCB可以選用FR4，成本低、多層壓制板工藝成熟。（2）工作在622Mb/s以上

28、的光纖通信產品和1G以上3GHz以下的，可以選用改性環(huán)氧樹脂材料，由于其介電常數(shù)比較穩(wěn)定、成本較低、多層壓制板工藝與FR4相同。以便于制作多層板且板材成本略高于FR4（高4分/cm2左右）。（3）3GHz以下的大信號微波電路如功率放大器和低噪聲放大器建議選用類似RO4350板材，RO4350介電常數(shù)相當穩(wěn)定、損耗因子較低、耐熱特性好、加工工藝與FR4相當。其板材成本略高于FR4（高6分/cm2左右）。（4）10GHz以上的微波電路如功率放大器、低噪聲放大器、上下變頻器等對板材要求更高，建議選用性能類似PTFE（美國/歐洲等多用）的板材，或FR4和高頻板組合粘接組成低成本、高性能層壓板。信號完整

29、性改善高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點PCB設計的高頻材料選擇：設計的高頻材料選擇：無鹵FR-4（G1）標準FR-4高Tg FR-4（G1）IsolaFR408IS415松下MegtronIsolaGetek &Getek HRBT環(huán)氧無鹵FR-4（G2）Megtron 5N4000-13SIN4000-13IS620 IT200DKArlon11NLG200LLNelcoN4360N4000-12IS625HitachiLX67RogersRO4350Isola IS640Speedboard CMegtron 6Arlon FR25PTFETaconicRF35TLG30R

30、O3000RO4230RO4003Df0.020Tier 6Tier 5Tier 4Tier 3Tier 2Tier1高頻基材的種類和特點高頻基材的種類和特點PCB設計的高頻材料選擇：設計的高頻材料選擇：高頻基材評估驗證的方向高頻基材評估驗證的方向對高頻基材及印制板的評估驗證需綜合考慮：對高頻基材及印制板的評估驗證需綜合考慮： 對于介電性能：對于介電性能： 需重點考究特性阻抗的高精度控制需重點考究特性阻抗的高精度控制 、不同測量方法間的、不同測量方法間的DfDf值值偏差：偏差： 不同測量方法對不同測量方法對DkDk影響很小，但影響很小，但DfDf的測量系統(tǒng)誤差很大。的測量系統(tǒng)誤差很大。 對于機

31、械加工：對于機械加工： 需研究層壓加工性能、鉆孔加工特性、除膠特定要求等。需研究層壓加工性能、鉆孔加工特性、除膠特定要求等。高頻基材評估驗證的方向高頻基材評估驗證的方向 對于耐熱性能：對于耐熱性能： 高頻板材的線路結合力都比較差，需考究加工工藝特點、藥水高頻板材的線路結合力都比較差，需考究加工工藝特點、藥水與板材的匹配性，以提供板件耐熱性能。與板材的匹配性，以提供板件耐熱性能。 對于加工成本：對于加工成本：高頻基材評估驗證的方向高頻基材評估驗證的方向1、基材要求嚴格：在PCB設計時，已經(jīng)根據(jù)實際阻抗的需要，選擇了指定的介電常數(shù)、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

32、要求。2、高頻板結構：一般為節(jié)省成本，大多數(shù)商用高頻板都使用RF+FR4的復合結構，在制作過程中必須要防止翹板。2、傳輸線制作精度要求高： 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1mil ，傳輸線的邊緣要非常整齊，不允許毛刺、缺口，也不能補線。3、鍍層均勻性要求高： 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(huán)氧玻璃布材

33、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、阻抗要求嚴格：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。加工特點：加工特點：高頻微波板制造工藝技術高頻微波板制造工藝技術 線路缺陷嚴控：線路缺陷嚴控： 高頻印制板線路中傳送的不是電流，而是高頻電脈沖信高頻印制板線路中傳送的不是電流，而是高頻電脈沖信號，線路上的凹坑、銅瘤、缺口、針孔等缺陷均會影響傳號，線路上的凹坑、銅瘤、缺口、針孔等缺陷均會影響傳輸，頻率越高影響越大，任何這類小缺陷都是不允許的，輸，

34、頻率越高影響越大，任何這類小缺陷都是不允許的，絕對不允許線路開短路修理。絕對不允許線路開短路修理。 訊號線寬嚴控：訊號線寬嚴控： 高頻信號傳輸?shù)奶匦宰杩箍刂埔蠓浅栏?，線寬控制高頻信號傳輸?shù)奶匦宰杩箍刂埔蠓浅栏?，線寬控制公差不能再按公差不能再按20控制，最嚴已達控制，最嚴已達0.010mm。由于線。由于線路結合力不同，高頻板料蝕刻時需及時調整蝕刻參數(shù)或做路結合力不同，高頻板料蝕刻時需及時調整蝕刻參數(shù)或做好線路線寬的工藝補償。好線路線寬的工藝補償。高精度圖形轉移和控制：高精度圖形轉移和控制：高精度圖形轉移和控制：高精度圖形轉移和控制：ABCDCu CoinDepthControlRoutE

35、PluggedHoles相對于常規(guī)相對于常規(guī)FR-4材料，高頻材料的線路結合力很低。材料，高頻材料的線路結合力很低。如對比某兩款陶瓷料和某如對比某兩款陶瓷料和某FR-4高頻材料：高頻材料：高精度圖形轉移和控制：高精度圖形轉移和控制： 高頻材料壓合一般都需要快速升溫高頻材料壓合一般都需要快速升溫(2.0-5.6/min)且需控制精準、壓合溫度高且需控制精準、壓合溫度高(190-200)且高溫持續(xù)時間長且高溫持續(xù)時間長(一般一般90min)等，對層壓工序的對位等，對層壓工序的對位/壓合設備、棕壓合設備、棕/黑化藥水是黑化藥水是一個極大挑戰(zhàn)。一個極大挑戰(zhàn)。 試驗表明高溫壓合對一般的棕化藥水的耐熱性影

36、響明顯。對比試驗表明高溫壓合對一般的棕化藥水的耐熱性影響明顯。對比料溫料溫200-207保持保持15min左右的棕化層微觀結構，隨著高溫料溫的增加增長，棕化層的典型蜂窩狀結構遭到破壞：左右的棕化層微觀結構，隨著高溫料溫的增加增長，棕化層的典型蜂窩狀結構遭到破壞：膜層塌陷增加、蜂窩狀變得不明顯、粗糙度降低等。膜層塌陷增加、蜂窩狀變得不明顯、粗糙度降低等。多層板的壓合控制：多層板的壓合控制：多層板的壓合控制：多層板的壓合控制：針對目前的高頻材料配方主要還是氰酸酯針對目前的高頻材料配方主要還是氰酸酯樹脂樹脂(CE)、聚苯醚或改性聚苯醚、聚苯醚或改性聚苯醚(PPO)結結構，板材構，板材Tg點較高，建議

37、層壓參數(shù)考究釋點較高，建議層壓參數(shù)考究釋放殘余熱應力改善層壓板件品質性能。否放殘余熱應力改善層壓板件品質性能。否則則Tg將嚴重偏大：將嚴重偏大：對于類似對于類似Rogers半固化片采用熱塑性半固化片采用熱塑性粘結片形式的高頻材料，層壓疊層設粘結片形式的高頻材料，層壓疊層設計、層壓生產操作計、層壓生產操作(如對位、疊板、如對位、疊板、清潔等清潔等)還需格外關注還需格外關注 ：多層板的機加工控制：多層板的機加工控制： 高頻材料含有大量的高頻材料含有大量的Filler或受樹脂特性影響或受樹脂特性影響 ，剛性強脆性差，鉆孔需考究疊板數(shù)、，剛性強脆性差，鉆孔需考究疊板數(shù)、進給速及轉速，并適當犧牲鉆咀及鑼

38、刀的使用壽命，否則容易出現(xiàn)鉆孔披鋒毛刺大、芯吸進給速及轉速，并適當犧牲鉆咀及鑼刀的使用壽命，否則容易出現(xiàn)鉆孔披鋒毛刺大、芯吸(燈芯燈芯)偏大等，相對于常規(guī)偏大等，相對于常規(guī)FR-4而言，鉆咀壽命需大大降低。而言，鉆咀壽命需大大降低。鉆孔需考究疊板數(shù)、進給速及轉速，并適當犧牲鉆咀及鑼刀的使用壽命，鉆孔需考究疊板數(shù)、進給速及轉速，并適當犧牲鉆咀及鑼刀的使用壽命，否則容易出現(xiàn)鉆孔披鋒毛刺大、芯吸否則容易出現(xiàn)鉆孔披鋒毛刺大、芯吸(燈芯燈芯)偏大等。如某款陶瓷料偏大等。如某款陶瓷料R-5對對鉆咀磨損的鉆咀磨損的SEM表征如下，相對于常規(guī)表征如下，相對于常規(guī)FR-4而言，鉆咀壽命需大大降低。而言，鉆咀壽命

39、需大大降低。多層板的機加工控制：多層板的機加工控制：高頻材料的高頻材料的Desmear工藝條件一般要求較嚴。工藝條件一般要求較嚴。 除除PTFE材料外，必須材料外，必須Plasma外，外，目前業(yè)界的高頻板料其實不必像供應商所言必須目前業(yè)界的高頻板料其實不必像供應商所言必須Plasma，但必須優(yōu)化，但必須優(yōu)化Desmear條件。條件。如某陶瓷高頻料，供應商認為如某陶瓷高頻料，供應商認為Tg點很高，無需點很高，無需Desmear處理，但試驗證明即處理，但試驗證明即使使Tg點再高，均需除膠流程，且若點再高，均需除膠流程，且若Desmear參數(shù)不好，還很容易出現(xiàn)內層連參數(shù)不好，還很容易出現(xiàn)內層連接失效接失效(ICD)或孔壁樹脂凹蝕不足：或孔壁樹脂凹蝕不足： 多層板的孔金屬化控制：多層板的孔金屬化控制：無論是陶瓷板高頻料還是無論是陶瓷板高頻料還是CE、PPO樹脂體系，通過調整堿性高錳樹脂體系，通過調整堿性高錳酸鉀藥水體系的工藝參數(shù)，雖可完全避免酸鉀藥水體系的工藝參數(shù)，雖可完全避免ICD現(xiàn)象，但很難得到?，F(xiàn)象，但很難得到常規(guī)規(guī)FR-4基材常見的典型蜂窩狀結構，需考究電鍍參數(shù)保證孔銅可基材常見