王 俊 白亞旭 吳永恒

（景旺電子股份有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

衛(wèi)星是數量最多的空間飛行器，是利用空間資源環(huán)境，為經濟社會各領域用戶提供通信廣播、導航定位授時、地球綜合觀測及其他產品與服務的天地一體化設施。衛(wèi)星的分類方式較多，可以按照所處軌道位置進行分類[1]，如有低地球軌道（LEO）、中地球軌道（MEO）、地球同步軌道（GEO）、太陽同步軌道（SSO）。

盡管目前地面互聯(lián)網中的地面光纖網絡以及移動無線網絡已經覆蓋了絕大多數應用場景及用戶，但也僅僅覆蓋了地球陸地面積的20%。在5G時代到來之際，真正5G時代的萬物互聯(lián)和隨遇接入的愿景，也有望為可以實現全球覆蓋的衛(wèi)星互聯(lián)網帶來新的市場及用戶需求。在此背景下，多家企業(yè)提出打造由低軌小衛(wèi)星組成的衛(wèi)星星座，為全球提供互聯(lián)網接入服務，引發(fā)全球強烈關注。

低地球軌道（LEO）衛(wèi)星互聯(lián)網星座方面，未來的主要應用領域短期內主要集中在應急通信、海洋及科考作業(yè)、軍用武器裝備通信等對網絡實時性要求較高，在此背景下，可回收運載火箭技術、實現終端小型化、集成化等能夠降低LEO衛(wèi)星互聯(lián)網建設及運營成本的技術，將成為能夠決定何時LEO衛(wèi)星互聯(lián)網星座能夠向偏遠地區(qū)通信、物聯(lián)網、空域寬帶通信等民用領域拓展的關鍵因素[2]。

本文介紹一種應用于LEO衛(wèi)星互聯(lián)網系統(tǒng)地面信號接收設備的印制電路板（PCB）制作解決方案。

1 產品基本信息及制作難度分析

1.1 產品基本信息

產品基本信息表見表1所示。

表1 PCB基本信息表

1.2 制作難度分析

該產品制作工藝復雜，需要對制作難點進行特別的管控，如：埋阻公差管控、N+N結構子板與子板壓合的層間對準度管控、不對稱結構的壓合排版以及板翹曲控制等。下面重點介紹針對一些管控難點的試驗驗證過程和過程管控方案。

2 試驗驗證與結果分析

2.1 埋阻公差管控

埋置電阻材料的選擇對阻值及阻值公差有較大的影響，市面上埋阻材料優(yōu)缺點如表2所示。本次選擇鎳-鉻埋阻材料進行制作。

表2 埋阻材料優(yōu)缺點介紹表

埋阻材料在制作過程中，棕化、烘烤、高溫壓合等過程都會影響阻值的變化，因此需要提前進行試驗驗證各工序對選擇埋阻材料阻值的影響，根據驗證結果分析，在設計時提前進行阻值補償，從而保證在制作完成保證成品的阻值及公差符合控制要求。

2.2 跨層盲孔制作

L1-3層之間有跨層盲孔設計。并且L1-3層的盲孔上面還有填孔上連接盤（POFV），保證電鍍后凹陷＜25 μm。通過以下方式實現跨層盲孔制作和凹陷度控制。

（1）跨層盲孔制作，先使用控深鉆方式鉆出一定深度的盲孔，控深鉆的要求為一定鉆穿L2層，同時控制剩余的介質厚度≤0.1 mm，然后再使用激光燒孔的方式，將剩余的基材燒掉，從而完成L1-3層跨層盲孔的制作（如圖1所示）。

圖1 跨層盲孔的制作

（2） 跨層盲孔樹脂塞孔及電鍍銅凹陷度?？鐚用た缀駨奖冉咏?:1，為了保證盲孔沉銅和塞孔的效果，通過真空塞孔與塞孔前棕化處理增加銅面粗糙度和真空塞孔。實現樹脂塞孔及電鍍銅的制作，完成后滿足盲孔孔銅最小18 μm，平均20 μm，凹陷度≤25 μm的要求（如圖2所示）。

圖2 跨層盲孔樹脂塞孔及電鍍銅

2.3 L1-11層埋孔殘根值管控

此板設計有L1～11的埋孔，又有L10～12層的埋孔，因此，使用先壓合L1～11層，再進行鉆孔和電鍍的常規(guī)工藝流程無法同時實現L1～11層的盲孔和L10～12層的埋孔的制作。通過分析，采用蝕刻背鉆的方式進行L1～11層埋孔的制作，先制作L1～12層壓合，再通過兩次蝕刻的方式。第1次蝕刻后殘根（stub）長度為82 μm左右，第2次蝕刻后殘根長度為45 μm～48 μm，將L11～12層之間的孔銅蝕刻掉，從而實現L1-11層埋孔的制作。

以上盲孔蝕刻后，殘根長度滿足≤70 μm的要求。而孔銅蝕刻掉以后留下的縫隙，在后制程壓合時，PP的流膠可以將這些縫隙完全填充，經過驗證可知，壓合后可以將蝕刻后的空隙填爆滿，因此，此工藝技術方法可以實現需要做樹脂塞孔的淺背鉆機械盲孔設計（如圖3所示）。

圖3 壓合后成品板切片

2.4 L14-15層之間對準度管控

此類產品具有兩層相控陣天線的設計，上下兩層天線地對準度對信號傳輸的完整性具有至關重要的作用，本產品需要保證≤0.05 mm。L14層的線路是在制作內層線路時制作，而L15層的只在板子全部壓合完成后再進行制作的，因此，按照常規(guī)的制作方法，無法保證L14和L15層層間對準度≤0.05 mm。為了保證≤0.05 mm層間對準度的要求，通過在L14層設計L15層對位靶標，L15層圖形制作使用和L14圖形制作的同一套靶標，并通過LDI曝光機生產，實現上下兩層天線X方向和Y方向的層間對準度均滿足≤0.05 mm的要求。具體L14～15對準度切片X方向偏移度為42 μm，Y方向偏移為30 μm。

2.5 翹曲度的管控

由于此類產品為了滿足天線與天線之間射頻天線的距離要求，層與層之間的介質厚度設計具有嚴格的要求，同時產品設計疊構為非對稱設計。按照普通對稱結構的生產參數和資料，很難達到翹曲度和介質層厚度公差的要求，通過以下方式實現翹曲度和介質厚度的嚴格控制。

（1）與客戶溝通，盡量將結構設計為對稱疊構。

（2）在不影響信號傳輸的前提下，針對無銅區(qū)域添加輔助銅，平衡每層線路的殘銅率。

（3）鋁片比銅、鋼具有更大的熱膨脹系數，排版時，使用鋁片代替鋼板與待壓合板直接接觸，鋁片膨脹產生的“拉力”大于鋼板產生的拉力，有利于充分壓合填膠，增大板子的舒張力度，防止壓合翹曲度的問題。

（4）調整壓合參數，通過減少降壓段時間，增加冷壓段時間的方式，實現壓合參數優(yōu)化，確保壓合翹曲的控制。

2.6 天線PAD（焊盤）直角管控方案

根據雷達天線的原理，方形天線PAD的直角度越接近90°，信號輻射和傳輸性能越好。因此，目前制作雷達天線的PCB廠家都在積極采取措施提高雷達天線PAD的直角度。經過試驗驗證，降低天線區(qū)域銅厚、減少蝕刻量，天線PAD圖形動態(tài)補償設計優(yōu)化的方式，實現天線PAD直角的管控（如圖4所示）。

圖4 天線PAD直角管控

3 結論

本文通過對衛(wèi)星通訊應用PCB關鍵技術進行分析，通過一系列的試驗驗證和技術攻克，實現了產品的制作，并完全滿足客戶的要求。本次研究僅是在有限條件下的試驗驗證結果，研究數據和結論僅供同行了解。