原创技术分享：超厚5G天线模块制作工艺研究

 2019-5-21 09:14  1602 11 2 分类: 通信文集: 技术分享

随着5G网络的快速发展，5G天线模块的需求越来越多，为满足其特殊性能，部分天线模块设计厚度已达到11.5mm以上；针对此类超厚板，在层压、钻孔、线路及CNC等工序均面临较大的技术瓶颈。本文从叠层设计优化入手，采用两次分压子部件并提前做好线路及表面处理，然后总压钻孔，再采用二次内定位成型等技术，有效实现了11.5mm超厚板的批量加工，满足了客户特种需求。

5G网络作为第五代移动通信技术，其最高理论传输速度可达每秒数10Gb，这比目前4G网络的传输速度快数百倍；由于其高速率、低时延、低功耗的特点，未来将渗透到物联网及各行各业，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求。同时随着5G网络时代的快速来临，其核心部件 5G天线模块的需求也越来越多，为满足其特殊性能，部分天线模块设计厚度已达到11.5mm以上；针对此类超厚板，在层压、钻孔、电镀、线路及CNC等工序均面临较大的技术瓶颈。本文从叠层设计优化入手，采用两次分压子部件并提前做好线路及表面处理，然后总压钻孔、再采用二次内定位成型等技术，有效实现了11.5mm超厚板的批量加工，满足了客户特种需求。

超厚5G天线模块加工工艺分析

该产品的关键技术难点涉及5大块，包括：(1)超厚板盲埋孔+背钻+树脂塞孔技术；(2)超厚板层压技术；(3)超厚板二钻精度控制技术；(4)超厚板表面处理工艺；(5)超厚板外形加工技术。

针对这些难题，需要对产品结构优化以满足可制造性。客户设计线路为6层，使用4张高频材料对压，成品板厚为11.44mm，考虑到天线模块的设计指标，各层介质厚度无法降低。

客户原设计金属化通孔+背钻，考虑到11.5mm超厚板压合后在沉铜/电镀/线路/蚀刻/阻焊等工序的困难度，经分析网络连接后，建议客户将原L36+L13背钻取消，更改为L13+L46盲孔互连，结构优化后两次分压厚度为6.7mm+4.3mm，其电镀难度大大降低，且盲孔设计比背钻更利于高频信号传输，如下图1所示。考虑到总压后阻焊及表面处理制作困难，特将流程优化到分压后制作完成，即总压后无需再做阻焊及表面处理。

经上述工艺优化后，11.5mm天线模块加工基本有了可制造性。

图1 优化为两次盲孔分压再总压结构

产品制程设计

超厚板两次盲孔分压

对两次盲孔分压流程设计如下：

①盲孔L1/L3+背钻+树脂塞孔(使用X公司高速板材与高速PP，子部件板厚6.7mm)

流程：内层L10+L23制作→ L1/L3分压 →钻孔→等离子→ 沉铜→一铜

背钻→树脂塞孔→内线酸蚀→内层蚀检

②盲孔L4/L6制作+树脂塞孔(使用X公司高速板材与高速PP，子部件板厚4.3mm)

流程：内层L5/6常规流程制作→L4/L6分压 →钻孔→等离子→沉铜→一铜

→树脂塞孔→内线酸蚀→内层蚀检

考虑到总压后整体板厚达到11. 5 mm左右，在此厚度下制作阻焊及表面处理非常困难，为此特将流程优化到分压后/总压前制作完成，即总压后无需再做阻焊及表面处理。

此外层压的板边还要设计两组铆合定位孔，便于后续压板可进行精确对位，如下图2所示。

图2 板边两组铆合定位孔设计

总压前还要进行沉边处理，沉边后用8mm长度铆钉即可满足铆合要求。

①L1/3板厚6.7mm，从顶层长边沉边深度3.2mm, 余厚3.5 mm。

②L4/6板厚4.3mm，从底层长边沉边深度2.3mm，余厚2.0mm。

完成总压后进行切片分析，可见切片层间偏移在4.0mil以内，符合客户要求，效果如下图3所示。

图3 总压后对位切片图

超厚板二钻精度控制

客户对定位精度有特殊要求，孔中心位置偏差要求按±0.05mm控制。因此需要预钻小孔，使内层盲孔制作时先预钻小孔，以减少总压钻通孔的阻力，降低断刀风险。同时采用板边菲林孔定位测量涨缩，为钻孔文件提供精确的尺寸涨缩信息。最后在钻孔加工过程中，要使用刃长12mm直径1.65mm新钻刀，一步下钻方式，一次钻透NPTH安装孔，防止分步钻孔造成精度偏差，效果如下图4所示。

图4 二钻后隔离环无明显偏移

超厚板外形加工及热冲击效果

由于成品板过厚，需要采用正反控深铣的方式加工，外形设计顶层、底层两组文件，从正、反两面各控深6mm做外形加工。此外定位方式以板内1.65mm-NPTH孔做内定位，防止外形偏移。完成加工后检测外形，设计尺寸为32.5mm*32.5mm*11.4mm，实际检验尺寸偏差≤0.10mm，板边光滑平整，符合品质要求，如下图5、图6所示。