微波板多层化及装联实现技术探讨
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微波板多层化及装联实现技术探讨
【摘要】本文针对一种陶瓷粉填充、玻璃短纤维增强的聚四氟乙烯高频介质材料,选用GORE公司生产的SPEED—
BOARD C半固化片材料,以及制造通讯用多层微波EI]¥U电路板进行了简单的介绍。此外,对后续电器装联实现技术
进行了探讨。
【关键词】微波板;装联
■文/南京电子技术研究所周三三杨维生
一、刖吾 微波印制板的多层化制造技术研究,主要集中解
决微波多层印制基板制造技术中的特性阻抗控制技
术、多层微波基板层间互联制造技术等关键技术问
题。通过突破关键技术,确定多层微波印制板制造技
术和层压制造工艺。
长期以来,国内应用最多的是国产玻璃布增强聚
四氟乙烯覆铜板。但由于它的品种单一,介电性能均
匀性较差,已越来越不适应一些高性能要求的制程。 f见表11
下页图1给出了选用GORE公司的SPEEDBOARD
c半固化片材料,实现多层印制板制造的金属化孑L金相
切片示意。
首先,本文将针对微波多层印制板的层压制造技
术,通过选用来自Rogers公司的RT/duroid 6002板材和
GORE公司的SPEEDBOARD C半固化片材料,集中进行
介绍。其次,将针对微波多层背板,选用专门设计定
制的电连接器的装联实现技术进行一些探讨。
表
… 一… , 和Ro系列微波基材板逐步得到应 Ro44O3 3.17 0.o(;50 一
用,主要有玻璃纤维增强聚四氟乙 R04450B 3.54 O.OO40 一 烯覆铜板、陶瓷粉填充聚四氟乙 25N 3.38 O.O025 一 烯覆铜板和陶瓷粉填充热固性树 25FR 3.58 0.0035 一 脂覆铜板,虽然价格昂贵,但它 CuCIad6250 2.32 0.0013 一 优异的介电性能和机械性能仍较 CuCIad6700 2.35 0.0025 一 国产微波印制板基材拥有相当大 FV6700 2.35 0.0025 一 的优势。TacB0nd HT1.5 2.35 0.0025 一
众所周知,针对微波多层板的 Speedboard C 2.60 0.0036 220
制造实现技术,基本离不开层压实 R/Flex3908 2.90 O.0020 280
现所发挥重要作用的粘结片材料。 CLTE—P 2.94 O.0025 一
目前,有多家公司提供的半固化片 Speedboard N 3.00 — 140
材料,可用于层压制造,现将各公 RO3001 2.28 O.0030 1 76
司半固化片情况综合列表如下。TacPreg/TacBond 3.20 0.0022 —
1 04中j61j雷,j}赘钒201 1年5月第3期 公司
Rogers
Rogers Arlon
Arlon
Arlon
Arlon
Neltec
Taconic
Gore
Rogers
Adon
Gore
Rogers
Taconi
c 图1金属化孔金相切片SPEEDBOARD C位置示意
二、微波多层板层压制造用材简介
2.1 ROGERS公司RT/duroid 6002覆铜箔层压板 本次所进行的一种陶瓷粉填充、玻璃短纤维增强
的聚四氟乙烯(PTFE)微波多层印制板的制造研究,是选
用美国Rogers公司生产的RT/duroid 6002板材,它具有
以下显著特点:
(1)卓越的高频低损耗特性; (2)严格的介电常数和厚度控制;
(3)极佳的电气和机械性能;
(4)极低的介电常数热系数;
(5)与铜相匹配的平面膨胀系数;
f6)低z轴膨胀;
(7)低的逸气性,是空间应用的
理想材料。
由于具有上述之种种优点,目
前该种高频介质材料广泛应用于以
下诸方面:
f1)相列天线;
(2)地面和机载雷达系统;
(3)全球定位系统天线;
(4)大功率底板;
(5)高可靠性复杂多层线路;
(6)商业用航空防撞系统。
此种高频介质板材RT/duroid
6002的主要性能,参见表2。 2.2 GORE公司SPEEDBOARD C半固化片
Speedboard C半固化片材料,可用于微波多层板的
制造。它通常使用标准的热固化T艺,而不是使用经
常用于PTFE微波线路板的熔融键合处理丁艺。该半
固化片的性能指标,可参见下页表3。
三、微波多层板制造简介
鉴于SPEEDBOARD C半固化片材料的特性,在选
用其进行多层印制板层压制造时,将优先选用真空层
压技术。并注意以下各点:
(1)真空层压运用时,应于加热前预先抽真空大约
十分钟;
(2)确保于半固化片融化前施全压;
(3)全压压力应大于300PS1;
(4)热压结束后,须即时将热压板转置冷压机中,
在保持压力的情况下进行冷压操作,直至板温降低到
120。C以下。 典型的低Tg层压过程,其控制的关键技术指标如
见表4。
表2 RT/duroid 6002微波印制板材性能一览
介电常数 2.94±0 04
损耗因数一_0,o012
介电常数热系数 +12
体积电阻~I'06
表面电阻 107
抗 艏828
压缩模量 2482
吸水率 0 t
热传导率0 60
)。 16, 6,242X Y Z (, , 方向) ’0’一 ‘
密度 2.1
比热 - oJ93
剥离强度8.9
可燃性l 94 0 一一一 1 0GHz/23uC
二一一 j0GHz/23 ̄C
ppm/oc 10GHz/1—100 ̄C
MQ.cm CONDA
M Q COND A
MPa 23 ̄C
MPa
% 一一一 W/m/K 80 ̄C
ppm/℃ 1OK/m;n
一一一 gm/cm3
一 一 J/g/K
Ibs/in 一一一 fPC—TM一65O 2l5l5.5
IPC—TM-650 2.5.5.5
PC—TM一650 2.5.5.5
ASTM D257
ASTM D257
ASTM D638
ASTM D638
IPC-TM础2:6.2.
ASTM C518
AST{ⅥD3386
ASTM D792
IPC—TM一65O 2.4.8
UL
MAY2011 NO.3 Times PCB Informati
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表3 Speedboard C半固化片材料性能一览
蠢 0 孽螭壤≮i 辫 鬻 电性能
损耗因数
介电常数 (1GHZ)
损耗因数 门GHZ)
体积电阻 表蒴电阻 介电强度 介电击穿电压 机械性能
介质厚度
密度
剥离强度
硬度 抗张模殿 抗张强度 断裂伸长
吸水率
热性能
Ta
热膨胀系数
热导 排气 阻燃等级 热冲击试验 38.57,86 51 1 47 0 8 1.0 1。3 1.3 1 3 85 4 7O 3 O 31 O 39 0 51 0.45 0 46 0 46 AS:rMD ̄S2o ASTM D25翟务 。一 _曩
0 t 00 - t ASTM D252O
_■ 曩 0
Q_ncm — ASTMlDl257 、l 一一一 I =“ V/mi J D48/50 ASTM D149 KV D48/50 AS丁彻0 4
Mm …一 0标准树脂含置 m … 一 --高树脂含墨 g/cm。 一一一 Kg/cIT} 12pro Kg/cm 17 m Kgtcm 35pm Kg/cm 浮焊 Kg/cm 热循环
GPa MPa %
%(w/w)
0C
PPM,oC
W/(m・。C)
1 06印制雷 钒2011年5月第3期 j cl_TM_6 0 Ⅲ¨ 2,囊 。
一 0 ll 24小时 48小时 ASTM D570 964',时 24小时85。C/85%RI- 48/J ̄时 96/J'.时
DMA TMA _lTMA 。 l《 5 ̄+1 oC}
ASTM E1530 ÷一
6次 。秒浸浚 四、微波多层板的装联实现
各种印制板表面的装联技术,相信是广
大印制板业界人员重点关注的一个领域。一
方面,印制板的制造从设计源头开始,就必
须综合考虑到后续电器装联的种类及实现技
术问题;另一方面,在满足设计及装联技术
要求的前提下,选择正确的基板材料结合最
先进的工艺技术,方能最终获得高可靠性的
印制板制造。
随着现代通讯业的飞速发展,已经不仅
满足于传统的通孔插件安装和表面贴装技术
运用,所谓三维装联技术的实现也已变为
现实。其中,模块与信号互联母板之间,
借助于特种电连接器的装联技术就是一例。
本文介绍的一种微波多层板的装联技
术,就是采用SMP电连接器,使模块与信号
互联母板之间实现装联。
该种类型电连接器的采用,必须通过专
门的设计定制,而且满足在震动环境条件
下,该电连接器的实际性能指标,能够满足
系统的性能指标要求。
此外,另外一种微波多层板的装联技
术,采用的是一种矩形混装电连接器,在信
号互联母板与信号转接母板之间实现装联。
同样,该种类型电连接器的采用,必须
满足设计的高频传输特性测试,在与电连接
器生产厂密切合作的基础上,解决电连接器
的性能指标问题。
基于母板的三维装联技术与线缆互联技
术相比具有很大的优点。
(1)提高生产效率,适应大批量生产;
引线连接技术通过信号引线进行信号连
接,在电子设备生产安装过程中,由电装人
员逐根按接线图焊接而成;在生产过程中费
工费时,生产效率低。无引线信号互联技术
采用印制线实行信号互联,印制背板适合大
批量、自动化生产,在电子设备安装过程中
通过快速捅拔进行,可极大提高生产效率,
使现有生产效率提高10倍以上,特别适应电 一一~ 一~一一一 一一 一:一一 一一一一一 O 4 4 2 O O 0 0 O O 0 ± ±士 ± 0 9 6 7 5 5 5 6 2 2 2 2 数 常 电 介
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