曾祥福 周 剛 王 欣

（廣東科翔電子科技有限公司，廣東 惠州 516081）

Fabrication of PCB by local embedding of high frequency materials in FR-4

Zeng Xiangfu Zhou Gang Wang Xin

0 前言

在當(dāng)今PCB加工成本不斷提高的背景下，使用PCB局部混壓的方式可以有效節(jié)省板料，降低成本。傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)過程中，通常整個(gè)高頻信號(hào)層上選用高頻材料，與其它層次的普通FR-4材料進(jìn)行混壓。通過合理的控制疊層結(jié)構(gòu)與壓合參數(shù)，目前這種混壓結(jié)構(gòu)已經(jīng)批量化生產(chǎn)。如果PCB 結(jié)構(gòu)中有局部高密度的要求，則可以局部埋入高頻子板。局部混壓分為平面局部混壓和立體局部混壓，現(xiàn)主要闡述平面局部混壓技術(shù)這種局部埋入高頻材料的制作方法。

1 產(chǎn)品信息及拼版設(shè)計(jì)

本產(chǎn)品是一款平面局部混壓產(chǎn)品，為六層板。母板采用FR-4材料，子板采用TSM-DS3高頻材料，從L1-L4嵌入到母板上，產(chǎn)品信息見表1，拼版設(shè)計(jì)如圖1。

表1 FR-4局部嵌入式混壓子母板產(chǎn)品信息

圖1 局部混壓子母板拼版及壓合結(jié)構(gòu)

2 產(chǎn)品工藝流程

（1）子板制作流程。

開料（材料：TSM-DS 0.254 mm H/H）→內(nèi)層→壓合→機(jī)械鉆孔→等離子除膠→一次厚銅（孔銅min：18 μm）→樹脂塞孔→外層圖形→成型

（2）子母板制作流程。

開料（材料：NP175R 0.45 mm 1/1）→機(jī)械鉆孔→成型→內(nèi)層→壓合（子板嵌入母板預(yù)留槽內(nèi)采用鉚釘方式保證層間對(duì)準(zhǔn)度）→機(jī)械鉆孔→等離子除膠→ 一次厚銅（孔銅min：18 μm）→外層圖形→防焊→文字→成型

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 錯(cuò)位控制

（1）子母板采用LED曝光機(jī)制作，層間錯(cuò)位控制25 μm（1 mil）以內(nèi)；（2）子板嵌入母板壓合采用鉚釘?shù)姆绞街谱?，鉚釘孔設(shè)計(jì)成2.5 mm（如圖2），壓合用熱鉚一體機(jī)制作，保證了多次操作不造成層間錯(cuò)位；（3）壓合后確認(rèn)對(duì)角層間對(duì)準(zhǔn)環(huán)（如圖3）。

圖2 子板鉚釘設(shè)計(jì)實(shí)物圖

圖3 子板壓合后對(duì)角對(duì)準(zhǔn)環(huán)

小結(jié)：通過控制內(nèi)層、壓合制作工藝及作業(yè)參數(shù)，壓合后確認(rèn)層間對(duì)準(zhǔn)度，層間錯(cuò)位≤0.1 mm（4 mil），滿足品質(zhì)要求。

3.2 流膠及填膠控制

（1）子母板線路制作單面L2面線路，子板L1面使用高溫膠帶保護(hù)；母板使用藍(lán)膠保護(hù)，壓合前撕掉藍(lán)膠再棕化；（2）成型使用CCD成型機(jī)制作，子板尺寸精度公差±0.05 mm，母板L2/L3成型銑嵌入子板槽位，母板銑槽尺寸比子板尺寸板邊大0.05 mm；（3）子板嵌入母板采用鉚釘方式固定，預(yù)疊L1/L2、L3/L4之間半固化片不開槽處理，壓合過程中已確保流膠完全填充子板與母板嵌入位置的縫隙，壓合后產(chǎn)品如圖4。

圖4 嵌入子板壓合后產(chǎn)品圖

小結(jié)：通過制作確認(rèn)，子母板相嵌通過上述作業(yè)方式可有效改善填膠不足問題。

3.3 板面平整度控制

（1）設(shè)計(jì)子板壓合后厚度0.65 mm±0.05 mm，母板嵌入層設(shè)計(jì)厚度0.68 mm±0.05 mm；（2）壓合需使用BK壓機(jī)專用程序（見表2）。（3）壓合后全測(cè)子板板厚為0.68 mm，合格；（4）壓合后子母板嵌入處有輕微臺(tái)階，板面不平整處做外層線路有過蝕異常。

小結(jié)：板面平整度問題，通過此加工方案不能解決，后續(xù)改善方案如下：母板嵌入子板層設(shè)計(jì)厚度為0.5 mm±0.05 mm，壓合時(shí)上下墊三合一離型膜做緩沖材料。

表2 局部混壓子母板壓合程序表

4 總結(jié)

（1）局部嵌入混壓子母板錯(cuò)位問題通過設(shè)計(jì)鉚釘方式加工可有效解決此問題；（2）局部嵌入混壓子母板流膠及填膠，通過子板L1層貼高溫膠保護(hù)，壓合預(yù)疊L1/L2、L3/L4之間半固化片不開槽處理，可有效解決品質(zhì)問題；（3）局部嵌入混壓子母板平整度，設(shè)計(jì)子板壓合后厚度0.65 mm±0.05 mm，母板嵌入層設(shè)計(jì)厚度0.68 mm±0.05 mm，壓合后板面不平整有臺(tái)階差；后續(xù)改善方案子板設(shè)計(jì)厚度調(diào)整0.7 mm±0.05 mm，確保壓合厚度走上限控制；壓合時(shí)上下墊三合一離型膜做緩沖材料；（4）此類板為目前較前沿產(chǎn)品，首次制作技術(shù)及加工方案均不成熟，需進(jìn)一步研究制作。