原创 高频印制线路材料的性能/应用和制造指南

高频印制线路材料的性能/应用和制造指南

　　摘　要： 本文在对数家公司生产的高频印制线路材料的性能和应用领域详细介绍的基础上，针对高频线路材料的各自特点，就其各类材料相应的制造指南进行了有针对性的论述。

　　关键词： 高频印制线路材料，性能，应用，制造指南

　　1. 简述：

　　ARLON公司的25N和25FR材料，是编织玻璃纤维增强、陶瓷粉填充的复合介质材料，被工程设计开发用于微波和射频多层电路板制造。结合了非极性热固性树脂体系以控制膨胀的陶瓷粉，25N和25FR提供出低介电常数和损耗，以及一个有利于在一个宽室温范围内的信号稳定的低介电常数热系数。对于多层包封应用设计，25N和25FR提供了半固化片，它具有与其带有铜箔层压板相同的化学组成和物理性能，为一个完全均匀一致的成品包封提供了可能，且能保证其成品物的最佳化信号完整性。

    低介电常数和损耗性能，低介电常数热系数，以及优越的物理稳定特性，这些均为25N和25FR材料所拥有，使他们成为无线和信号应用(例如，无蝇电话机、低噪声功率放大器和天线 ——还有其他先进的设计电路)的理想的选。

　　ARLON公司的减少“补动交互改变周波数”(PIM)层压板，是一系列编织玻璃纤维增强的Teflon(PTFE)复合介质材料，它被设计用于印制线路板基材。该材料被工程开发出减少基板材料对补动交互改变周波数损耗和最终微波结构失真(例如，天线和滤波器应用)的贡献。
　　上述的减少，是对铜箔和介质层界面最佳化的结果，尤其是控制铜箔表面的形态和处理方式，还有层压板结构和制程。此结果是一系列材料，被证明对升至20dB条件下的 PIM的减少，无论在微带线测试还是通过最终天线，对比标准层压板的条件下所获得的。ARLON公司所获得的减少PIM的层压板的典型值是-155 dB或更佳。

　　PIM性能试验：

　　下述试验被进行，决定ARLON公司的减少PIM层压板材料：微带线试验手段(12英寸50欧姆线)和完成的天线通过采用一个SUMMITEK补动交互改变周波数失真分析仪。

　　请记住，无论在微带线还是天线试验中，许多因素明显影响到PIM结果，尤其是印制线路板的图形转移和蚀刻质量，微带线试验手段的人工装配因素或完成的天线。

　　25N/25FR——高频、低损耗热固性层压板和半固化片微波材料(用于双面、多层和混合介质印制电路板)

　　2. 适用性：

　　25N和25FR材料适用于刚性、薄覆铜箔层压板或B-阶粘结片(半固化片)，使其适用于设计制造单-、双面印制电路板和复杂多层板电路，包括偶合带状电路。
25N和25FR层压板材料，通常选用双面1/2OZ、1OZ或2OZ厚度的电解铜箔。也可视客户需要，提供其他重量铜箔和压延铜箔的材料。
　　此外，半固化片适合采用卷轴状或预切成片状。

　　最后，25N和25FR半固化片厚度如下：
　　(1)1080为0.0039英寸；
　　(2)2112为0.0058英寸。

　　3. 制造指南：

　　ARLON公司的25N/25FR材料，是一种非PTFE树脂体系微波层压板，其具有宽范围内的介电常数稳定性。提供给设计师制造射频、微波和高速信号装置所需的优越的电气特性，并可结合传统的印制线路板加工方法所具有制程的价格优势进行制造。
　　(1) 材料的持取：

　　与环氧树脂或聚酰亚胺树脂层压板相比较，25N/25FR是一种相对较软的材料。当持取层压板0.020英寸厚度或更薄的情况时，应当小心，以免造成板料的塑性变形。因此，在进行水平传输的显影、蚀刻和褪膜制程时，推荐采用牵引框进行。

此外，不要将半固化片在真空条件下存放。因此，排板前对半固化片的真空干燥，不建议使用。

　　(2) 内层准备：

　　25N/25FR内层材料，应当仅通过化学方法来清洁。机械方式刷板将会导致材料内部的应力残留。标准的显影、蚀刻和褪膜化学制程被证明对25N/25FR材料是兼容的。该种材料显示出较的环氧树脂或聚酰亚胺树脂体系更易皱缩的趋势。

　　(3) 氧化处理：

　　建议采用棕氧化处理，避免在高层压温度条件下的氧化短裂发生。25N/25FR在完成氧化处理后，层压操作前，不需要广泛的烘烤，这缘于其低湿气吸收特性。可通过在一个具有空气循环的烘箱内，225-250F温度条件下，烘烤30分钟，从而达到烘干材料的目的。

　　(4) 层压：

　　在层压过程中，25N/25FR半固化片需要一个较慢的升温速率，以保证最佳的粘结和对线路的包封。层压中升温加热或施压前的预抽真空30分钟，是ARLON 公司推荐的用来除去包裹内空气的一种手段。

　　对于典型的18英寸×24英寸待压板来说，推荐采用300-350PSI的压力进行层压操作。全压压力应当维持整个循环。鉴于此种材料的粘结机理，从180F到280F，升温速率被控制在4-6F/分钟。在375F条件下，保温保压90分钟是必须的，方可完全发挥出25N/25FR的电气和机械特性。

　　此外，为达到翘曲度最小的目的，推荐采用10F/分钟或更低的冷却速率。对于单张25N/25FR 材料的2112半固化片，将产生厚度为0.0057英寸到0.0063英寸，但依赖于待粘结层的形态结构。

　　(5) 钻孔：

　　用于环氧树脂/玻璃布印制线路板的钻孔参数，已被证明能很好地适用于25N/25FR材料的钻孔加工。
　　常规钻孔选用的刚性上垫板和下垫板材料，应当被用来达到使钻孔的铜毛刺最小化和优化钻孔孔壁质量的目的。

　　由于25N/25FR材料含有ARLON 公司所特有的陶瓷粉填充，所以只有高质量碳化物钻尖钻头被用来进行机械孔的成形加工。此外，因为与常规材料相比，该树脂体系钻孔过程产生较少的易碎物，故推荐每个钻条带有最大的凹槽体积。

　　另外，钻孔承载和表面运动速度，将随钻头供应商的不同、孔加工直径、多层板的层数而改变。 孔的质量应考虑控制下列因数：叠板高度被控制在0.001英寸到0.004英寸，表面速度控制为从300到450SFM。

　　由于陶瓷粉填充物的自然研磨作用，钻头的寿命将会降低。精确的钻孔数量将依赖于板设计、钻孔孔壁质量和独特钻孔刀具间的交互作用评估。

　　(6) 孔准备：

　　对于所有树脂体系多层印制线路板来说，ARLON公司强烈推荐对孔壁进行清洁处理，以确保电气互连的可靠性。无论是DESMEAR，还是正凹蚀，已被证明其对于25N/25FR材料多层印制电路板处理的有效性。

　　此外，对于聚酰亚胺材料来讲，选用合适循环的等离子孔清洁处理，能达到除去孔侧壁0.0001英寸到0.0004英寸材料的目的，因此等离子体孔壁清洁处理，被证明对于所需进行的孔壁凹蚀处理应用是有效的。

　　碱性高锰酸钾被用于DESMER处理是有效的，而且已被成功地用来实现孔壁凹蚀。化学参数和对于高玻璃化转变温度环氧树脂材料的适当的浸渍时间，能保证实现足够的DESMER处理；为实现正性凹蚀效果，较长的浸渍时间或较高的高锰酸盐溶液温度设置是必须的。

　　(7) 电镀铜：

　　25N/25FR材料不含有PTFE，所以不需要特殊的孔壁处理，以改进钻孔孔壁的润湿性。标准的电镀制程和一些直接金属化体系，被用于25N/25FR材料的相应操作。对于高层数印制电路板来说，为保证获得金属化孔可靠性的最高标准，电镀铜层厚度应当为0.0015英寸(金属化孔孔壁中心部位测量)。

　　(8) 可焊性涂敷处理：

　　多种金属最终可焊性涂敷处理，已被用于25N/25FR印制电路板材料上，包括锡-铅热熔处理、热风整平处理、化学沉镍和电镀镍处理、化学浸锡-钯、化学沉银、化学浸锡和各种各样类型的电镀金。
　　在热漂移(如热风整平处理时遭遇高温)前，需于225-250F温度下烘烤一个小时，是一种明智的选择。烘烤时间和温度需根据制程具体参数进行调节。

　　ARLON公司推荐采用其他表面可焊性处理方式(如化学沉镍和电镀镍处理、化学浸锡-钯、化学沉银、化学浸锡和各种各样类型的电镀金)，替代热风整平处理(HASL)，尤其当制造类似LNB类薄双面印制电路板时，更需注意。因为，热风整平(HASL)处理，对于大多数于板一面布设有大面积电地结构的薄基材来说，会引起板的翘曲。

　　在热风整平(HASL)处理后，当印制电路板(PWB) 还热的状态下，将其浸没入冷水中，将会导致过度的翘曲，尤其会发生在薄型印制电路板(PWB)进行热风整平(HASL)处理的情况下。

　　(9) 阻焊膜：

　　液态感光成型阻焊油墨，与网印型热固化环氧树脂阻焊油墨一样，在不需要进行特殊的表面处理的情况下，可被用于25N/25FR印制电路板(PWB)表面的阻焊膜制作中。

　　(10) 成型加工：

　　无论刻划或铣加工，都可被用于25N/25FR的外形加工。一种碳化物双槽刃口向上型铣刀，被推荐作为获得最佳边缘质量而使用。刀具磨损将会直接影响铣加工质量，应当被适时监控。此类刀刃的磨损是缘于25N/25FR材料内填充的陶瓷粉，其具有一定的研磨特性。

　　此外，刚性酚醛树脂载板可被用于将毛刺降至最低。刻划，采用一个30度刀刃，对于许多商业性运用来说，是一种有利的成本效率技术；当除去板边时，为了避免出现翘曲，需仔细操作。对于25N/25FR材料，剪切不被推荐用来进行薄印制电路板(PWB)产品的外形制造，因为会导致翘曲和扭曲。

　　(11) 印制电路装配：

　　标准的穿孔插件安装和表面贴装制程，对于25N/25FR材料的装配来说，是适用的。如果预烘板是你们正规制程的一部分，ARLON公司推荐参数为：225-250F条件下烘烤1-2小时。

　　此外，由于25N/25FR材料较低的模量值，对于薄型待装配板或板内焊接来说，固定是需要采取的措施。其装配方法接近于PTFE板的电装方式。如果需实施过量的手工焊接返工和局部修理，为避免焊垫起翘，需要采取一些特殊的技术。印制电路装配完成单元，应当通过锯或铣的方法脱离整板；剪切将引起板的翘曲并增大板内陶瓷组分破裂的可能性，不建议采用。

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