按月归档: 6 月 2021

在过去的30年里，在微波多层pcb板上看到了很多不同的设计。微波板设计改变的一个领域是多层印刷电路板的设计和使用。传统上用于微波应用的多层板是用蚀刻在一块微波材料上的铜并使用1.5mil制成的较厚的粘接膜，将其粘接到另一介电层上。随着新的低损耗预浸料的引入，工程师现在可以设计多层微波板使用更多的传统印刷电路板制造工艺。 高性能印刷电路板，或者所说的高频微波多层pcb板，作为微带设计制造了很多年。军事应用的板或我们所称的带状线设计开始于1970年代早期。当时没有好的粘合膜或粘合技术，所以工程师们设计了这些板，并用螺丝将它们夹在两块金属板之间。 这些微波多层pcb板被蚀刻，然后在金属之间的特定压力下调整和夹紧盘子。在实际应用中，这些设计被证明存在根本缺陷。聚四氟乙烯在夹持力的作用下，被夹持的板之间会产生冷流。这个较低的压力将允许额外的空气沿UMD的结合线进入。额外的空气会进来本质上改变了设计的有效介电常数，UMD将失调。 工程师们通常会从导弹上取下微波多层pcb板，然后用无线电重新调谐UMD。重新拧紧螺钉，增加压力。但是，永无止尽的冷流特性PTFE会导致UMD一次又一次地失谐。

融合粘接是一种方法复合聚四氟乙烯PTFE PCB层合板在一起，而不必使用预浸料或粘结膜。在超过300 psi (20 bar)的压力下，聚四氟乙烯树脂被加热到700°F(371°C)，树脂熔合在一起。这不同于粘合膜，在铜箔被蚀刻后，粘合膜流入聚四氟乙烯表面的结构，从而创造更多的机械而不是化学粘合。 熔化粘接的主要优点是能够连续层压，并且粘接封装能够承受超过550°F(260°C)的后续工艺而不脱层。聚四氟乙烯PTFE PCB熔合法的主要缺点是需要能够承受超过700°F(371°C)和300 psi (34 bar)压力的层压机。 [...]

对于使用热塑性粘结膜或裂变粘结的层压封装，热升不是关键。对于使用聚四氟乙烯PTFE PCB的半固化片或其他热固性树脂预浸料的包装，升温是关键，应严格遵循制造商的建议。每个开口内的粘接包的数量和厚度应该相同，以便于每个包的均匀加热。填充物的类型和数量应该一致，并且会影响传热量。如果热量上升是关键应该通过实验来确定每个开口需要多少层合板，以及需要多少衬垫来实现所需的热上升。 聚四氟乙烯PTFE PCB层压的另一个重要因素是初压温度。一般来说，使用热塑性粘接膜或熔化粘接的层压封装将成功时，初始压力温度高于环境。对于一些热固性预浸料，初始压印温度必须保持在最低水平，以防止树脂在需要之前固化。咨询制造商推荐的覆膜程序。 在所有的聚四氟乙烯PTFE PCB层压过程中，热电偶放置在压力机的中间开孔的层压中是很重要的，以监测热上升、停留时间和冷却速率，因为它是最后一个达到温度的层压。压板温度不能准确反映层压温度。对于使用一致的堆栈高度、填充、层压板厚度和固化温度的高容量层压板，层压板热电偶数据和压板温度数据可以关联，压板热电偶用于控制升温、停留时间和冷却速率。

层压机的特性取决于材料的类型和被粘接的多层膜的尺寸。用于粘合环氧基层压板或多层板的压机通常是真空辅助的，温度通常限制在400°F(204°C)左右。该温度不足以用于粘接PTFE PCB层合板常用的CTFE或FEP等粘接膜，也不足以熔化粘接PTFE。 成功的分层首先要选择合适的材料。如前所述，几种粘结膜和预浸料可用于促进聚四氟乙烯PTFE PCB芯的粘结。内层的制备对良好的粘结强度至关重要。内层铁芯订购时，即使只需要在一面涂上铜箔，也要两面涂上铜箔。这样做的原因是一个好的结构在核心的表面是必须使粘合膜或预浸树脂在热和压力下流入并形成机械粘合。 当铜箔被层压板供应商层压到核心时，该结构就创建了。一旦铜被腐蚀掉，将箔与层压板连接起来的枝晶也被腐蚀掉，在粘结介质流动的聚四氟乙烯PTFE PCB上留下小凹槽。干扰聚四氟乙烯表面层压的后续工艺或处理将导致粘结不良和可能的分层。如果需要清洗铜箔电路，建议只使用化学清洗过程。影响层压包热升的变量包括堆高、填充量、初始压温和压机的热输入能力等因素。

高频板其他设计可能利用聚四氟乙烯PTFE PCB层合板与其他类型的层合板组合来生产具有四层或四层以上电路层的板，会要求板经过多个或顺序层合。连续的纹理是相对简单,多年来一直使用热固性环氧分层。 一种典型的顺序层合是将几层粘合在一起，然后钻孔和镀，然后有更多的层粘合到它。热固性环氧树脂板，粘接，钻孔，电镀顺序可以做多次需要，直到板完成。近几年由于连续层合的困难，聚四氟乙烯PTFE PCB层合板一直被限制在低层数多层设计。 难点在于，用于粘合聚四氟乙烯PTFE PCB层合板的粘合膜是热塑性的，任何热跃(另一个层合周期)超过粘合膜的熔点通常会导致分层。一些设计采用了两步连续粘结，即在第一层使用较高熔点的粘结膜，然后在第二层使用较低熔点的粘结膜。然而，对于三个或三个以上的顺序键合周期，顺序键合的最佳方法是利用热固性键合层或熔化键合。 熔接是一种高温层合的聚四氟乙烯树脂体系。层压温度约为700°F[371°C]，超过了行业中大多数层压机的能力，但它是粘接PTFE的有效方法。在某些情况下，在键合线上使用PTFE PCB涂层来增强内部电路的填充能力。

聚四氟乙烯PTFE PCB微波层压板越来越多地用于射频和数字设计。更高的频率和数据速率要求材料具有非常低的电损耗、一致的介电常数和紧密的厚度公差。聚四氟乙烯层压板具有所有这些特性，并在许多应用中提供优越的性能。 PTFE PCB电路板设计师一直在寻找在他们的应用中节省重量和空间的方法，并朝着更高的计数多层设计来解决这些问题。以前，聚四氟乙烯多层设计限制了层数内的设计由于pcb制造商的能力，来设计层数高的聚四氟乙烯设计。 一般有四种类型的聚四氟乙烯多层膜: 单层压，全聚四氟乙烯基层压单一层压，混合介质连续层压，所有PTFE基层压板顺序分层，混合介质 RF多层应用的最基本类型是一个简单的三层RF板，在整个构建中使用聚四氟乙烯PTFE PCB层压板，并与粘合膜或融合粘合在一个单一层压板。这种类型的板已经生产了很多年，但不是在什么将被认为是中等或大量。 另一种类型的板是在过去十年已经开发的混合介质，其中高频电路被印刷在聚四氟乙烯PTFE PCB层压板上，并被粘到处理低频信号或数字信号的环氧层压板上。这种类型的优点多层是它节省的空间和粘合剂与标准环氧预浸料的能力，通常使用在大多数高频制造商。

由于是高频信号传输，因此要求成品高频混压PCB导线的特性阻抗严格，并且电路板的线宽通常要求为±0.02mm。因此，需要严格控制蚀刻工艺，用于光学成像转印的底片应根据线宽和铜箔厚度进行补偿。 这种高频混压PCB的线路不传输电流，但是会产生高频电脉冲信号，并且线路上的诸如凹坑，凹口和针孔之类的缺陷会影响传输，因此任何此类较小的缺陷都是不允许的。有时，阻焊层的厚度也将受到严格控制，在线上太厚或太薄的阻焊层也将被判定为不合格。 对于PTFE板，要解决孔中的润湿问题，PTH中没有空腔，孔中电镀的铜层可以承受热冲击，这是制造Teflon板的困难之一。 高频混压PCB应用于卫星接收器，基础天线，微波传输，汽车电话，全球定位系统，卫星通信，通信设备连接器，接收器，信号振荡器，家用电器网络，高速运行的计算机，示波器，IC测试仪器等，高频通讯。频率通信，高速传输，高机密性，高传输质量，高存储容量处理等通信和计算机领域。

通常，高频混压pcb板还具有几种独特的机械性能，难以在具有成本效益的制造实践中使用，包括： 奇怪的形状板 通常，RF PCB外形具有许多不同的曲折。处理混合设计时，这是一个非常敏感的过程。而且某些PTFE材料非常柔软，必须减慢速度。 控制深度或内腔 这些功能中的某些功能可以使用多层层压技术制造，而其他功能则必须使用受控的深度铣削工艺来完成，通常是铣刀或激光切割机。这些挑战都增加了高频混压pcb板的成本和复杂性。 通孔一致性 PTFE电镀之前的传统孔制备方法与FR4不同。高频混压pcb制造商必须了解工艺如何影响孔壁质量。由于所有材料都具有不同的密度和其他特性，因此必须在控制孔铜质量，电镀平滑度，型腔公差，孔壁清洁度方面有良好的经验。 层压机对被粘合的材料施加热量和压力，以激活使内层粘合在一起的机制。现在使用的印刷机有三种基本类型。最基本的压力机使用液压缸对压板施加压力。压板由蒸汽、热油或电气元件加热。第二种类型的压机基本上是相同的，除了它也有一个真空室在压板周围，以协助去除氧气和挥发物之前和期间的压机循环。 这两种压力机的变化是增加了一个传递冷却压力机。当粘合的多层层压板被冷却到低于正在使用的粘合膜或层的熔体温度时，使用转移冷却机。高频混压pcb板层压被转移到冷却压力机，在压力下完成冷却过程。水通过压板传递冷却压和冷却层板到室温。使用转移冷却机允许更大的吞吐量。

当使用不同的材料生产印刷电路板时，具有层压板的物理性能和设备性能的经验至关重要。根据所有材料层（例如FR4，PTFE和铜）的CTE值，每种射频PCB电路板材料在热暴露期间会以不同的速率生长。 层压，这可能会导致严重的配准问题。由于一种材料会收缩而另一种材料会膨胀，因此会导致铜和基板之间的界面分层。因此，并非所有材料都可以用于混合的应用程序，因此，在设计过程的早期阶段先与PCB制造商沟通，制造商最了解哪种材料可以最佳地协同工作。例如，Rogers 5880是适用于高可靠性应用的出色射频PCB电路板材料。  这种材料的最大挑战是蚀刻铜后会收缩，因此射频PCB电路板制造商需要了解他们的技术在工艺中的工作方式，以解决问题。混合结构通常包括低损耗材料，例如Nelco或Rogers组合还可提供具有诸如FR-4之类的核心材料的通用混合材料类型，例如RO4350B + IT180A / 370HR / NP175FR [...]

高频pcb多层原料FR4的特征包括需要阻抗稳定性的电路设计 信号丢失容限工作温度（稳定性与温度，温度膨胀等）散热能力，因为即使是低功率的射频系统也可以发射很多功率）焊接/装配温度（无铅）产品成本 但是，可能并非所有上述要点都适用于每一个高频pcb多层项目。可以选择一些材料本身的可用选择，它们是： 1普通旧FR-4材料，损耗较高且Er不受严格控制 2更好指定的Er FR-4衍生物，也可能具有更好的损耗 3专门的低损耗射频材料，具有良好的Er值，并且损耗也低得多 看起来像普通的旧FR-4的材料。在小批量但高性能的类别中，类似于FR-4的板材料，会发现频率更高的材料，尤其是当工作频率超过6 GHz时。在小批量情况下，性能可能非常重要，而高频pcb多层电路设计可能更复杂。这些产品中的许多产品实际上都使用更严格的指定类型的“玻璃环氧树脂”或奇特的RF材料，这主要是因为它们的可重复性和痕量损耗。