高速射頻多層PCB粘結片現狀及展望
發布時間:2019-08-28 責任編輯:wenwei
【導讀】xiandaitongxunyedefeisufazhan,weigaopinfutongbandezhizaoyinglaileqiansuoweiyoudedashichang。zuoweigaopinfutongbanzhizaodejichucailiaozhiyidezhanjiepiancailiao,qicailiaogouchengjixiangguanxingnengzhibiao,juedingleqishejizuizhongchanpinxingnengzhibiaodeshixianjikejiagongxing。

1 前言
xiandaitongxunyedefeisufazhan,weigaopinfutongbandezhizaoyinglaileqiansuoweiyoudedashichang。zuoweigaopinfutongbanzhizaodejichucailiaozhiyidezhanjiepiancailiao,qicailiaogouchengjixiangguanxingnengzhibiao,juedingleqishejizuizhongchanpinxingnengzhibiaodeshixianjikejiagongxing。
鑒jian於yu高gao頻pin類lei聚ju四si氟fu乙yi烯xi介jie質zhi覆fu銅tong板ban的de設she計ji運yun用yong越yue來lai越yue多duo,特te別bie是shi近jin年nian來lai對dui聚ju四si氟fu乙yi烯xi介jie質zhi高gao頻pin多duo層ceng板ban設she計ji需xu求qiu的de日ri益yi提ti升sheng,給gei廣guang大da印yin製zhi板ban製zhi造zao企qi業ye,帶dai來lai了le前qian所suo未wei有you的de機ji遇yu與yu挑tiao戰zhan。同tong時shi,對dui於yu基ji礎chu原yuan材cai料liao的de高gao頻pin覆fu銅tong板ban製zhi造zao提ti出chu了le更geng高gao的de性xing能neng指zhi標biao要yao求qiu。
眾zhong所suo周zhou知zhi,對dui於yu聚ju四si氟fu乙yi烯xi高gao頻pin基ji板ban材cai料liao而er言yan,粘zhan結jie片pian材cai料liao的de性xing能neng指zhi標biao及ji可ke加jia工gong性xing,決jue定ding了le高gao頻pin覆fu銅tong板ban的de運yun用yong領ling域yu。此ci外wai,高gao頻pin印yin製zhi板ban的de多duo層ceng化hua製zhi造zao技ji術shu,在zai集ji中zhong解jie決jue高gao頻pin多duo層ceng印yin製zhi基ji板ban製zhi造zao技ji術shu中zhong的de特te性xing阻zu抗kang控kong製zhi技ji術shu以yi後hou,選xuan擇ze何he種zhong粘zhan結jie片pian材cai料liao體ti係xi,實shi現xian高gao頻pin板ban的de多duo層ceng化hua製zhi造zao,成cheng為wei每mei位wei設she計ji師shi及ji工gong藝yi人ren員yuan必bi須xu麵mian對dui的de棘ji手shou問wen題ti。
2 粘結片材料的現狀
縱觀整個高頻覆銅板產業發展曆史,粘結片材料的推陳出新,是在滿足覆銅板性能
指標的要求下,逐步走進新時代的。
從粘結片材料所選擇的樹脂體係來分,共計存在兩種粘結片模式。其一,為熱塑性樹脂體係粘結片材料;其二,是熱固性樹脂粘結片材料。
2 .1 熱塑性薄膜粘結材料
對(dui)於(yu)高(gao)頻(pin)覆(fu)銅(tong)板(ban)的(de)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)而(er)言(yan),二(er)十(shi)年(nian)前(qian),處(chu)於(yu)單(dan)雙(shuang)麵(mian)高(gao)頻(pin)板(ban)的(de)製(zhi)造(zao)階(jie)段(duan)。隨(sui)著(zhe)現(xian)代(dai)通(tong)訊(xun)技(ji)術(shu)的(de)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan),越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)高(gao)頻(pin)覆(fu)銅(tong)板(ban)材(cai)料(liao),麵(mian)對(dui)設(she)計(ji)及(ji)加(jia)工(gong)的(de)多(duo)層(ceng)化(hua)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi),粘(zhan)結(jie)片(pian)材(cai)料(liao)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)凸(tu)顯(xian)。
回顧高頻多層板產生、發展的整個過程中,熱塑性薄膜粘結材料,無論從設計選型、還是射頻多層板的加工,都會是一個不錯的選擇。
通tong常chang,在zai排pai板ban製zhi程cheng中zhong,交jiao叉cha放fang置zhi薄bo膜mo,來lai實shi現xian多duo層ceng化hua裝zhuang夾jia。其qi中zhong,往wang往wang不bu為wei人ren們men認ren識shi但dan需xu要yao關guan注zhu的de是shi,對dui於yu被bei選xuan用yong的de熱re塑su性xing薄bo膜mo粘zhan結jie材cai料liao,必bi須xu滿man足zu層ceng壓ya製zhi程cheng中zhong的de加jia熱re過guo程cheng。換huan言yan之zhi,該gai種zhong熱re塑su性xing薄bo膜mo粘zhan結jie材cai料liao的de熔rong點dian,需xu低di於yu高gao頻pin覆fu銅tong板ban介jie質zhi板ban—聚四氟乙烯樹脂的熔點327℃(6200F)。
隨(sui)著(zhe)層(ceng)壓(ya)溫(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao),超(chao)過(guo)熱(re)塑(su)性(xing)薄(bo)膜(mo)的(de)熔(rong)點(dian),粘(zhan)結(jie)膜(mo)開(kai)始(shi)流(liu)動(dong),在(zai)層(ceng)壓(ya)設(she)備(bei)施(shi)加(jia)於(yu)裝(zhuang)夾(jia)板(ban)上(shang)均(jun)勻(yun)一(yi)致(zhi)的(de)壓(ya)力(li)幫(bang)助(zhu)下(xia),被(bei)填(tian)充(chong)到(dao)待(dai)粘(zhan)結(jie)層(ceng)表(biao)麵(mian)的(de)銅(tong)層(ceng)線(xian)路(lu)之(zhi)間(jian)。
通常,熱塑性薄膜粘結材料,按照層壓溫度的高低,大致分為兩大類型。
(1)220℃層壓溫度控製
此類較低溫度熱塑性薄膜粘結材料的運用,首推羅傑斯公司的3001(該產品層壓溫升控製示意,參見圖1)。

圖1 羅傑斯3001 薄膜層壓參數控製
在滾滾歲月長河中,與之相似的熱塑性薄膜粘結材料,尚有nelco 公司、arlon 公司的榮譽產品FV6700 薄膜(該產品層壓溫升控製示意,參見圖2)和Cuclad 6700 薄膜(該產品層壓溫升控製示意,參見圖3)粘結材料麵向市場,為各自客戶提供多層化粘結。
(2)290℃層壓溫度控製
有別於上述較低溫度粘結材料,尚有一種較高層壓溫度的熱塑性薄膜粘結材料被廣泛使用,也即是杜邦公司的榮譽產品—Cuclad6700。

圖2 Nelco 公司FV6700 薄膜層壓參數控製

圖3 雅龍公司Cuclad 6700 薄膜層壓參數控製
FEP 粘結材料(該產品層壓溫升控製示意,參見圖4)。如何選擇,常常依賴於隨後多層線路板加工的工藝路線,包括所經曆的熱過程、粘結所用薄膜的熔點、可靠性需求等。當然了,多層印製板的製程能力,也是需要考量的一個方麵。

圖4 杜邦公司產品FEP 層壓溫升控製示意
2 .2 熱固性粘結材料(半固化片)
第二種粘結方法,需要選用熱固性粘結材料(俗稱半固化片)。裝夾填充有該熱固性半固化片材料的待壓多層板,定位裝夾,隨後進行程序升溫操作。
熱固性半固化片往往具有較低的粘結溫度,低於高頻覆銅板聚四氟乙烯芯板介質材料的熔點327度。

圖5 羅傑斯RO4450B 半固化片層壓參數控製
隨著層壓溫度的逐漸升高,半固化片樹脂會隨之流動,借助於附加在多層待壓板上均勻一致的壓力下, 填充於銅線路圖形之間。
對於傳統FR- 4 futongbanjiezhicailiaoyugaopinfutongbanjusifuyixijiezhicengyabanjinxingzhanjiededuocenghunyabanjiegou,genjujingyan,tongchangkexuanyonghuanyangshuzhileibanguhuapiancailiao。danshi,xuanzehuanyangshuzhibanguhuapianshi,yingdangshenzhongkaolvqiduidianxingnengsuozaochengdeyingxiang。cileigaopinfutongbanyongreguxingbanguhuapiancailiao,luojiesidechuantongyoushicailiaozhong,youRO4450B(該產品層壓溫升控製示意見圖5)。
另外,雅龍公司曾經市場占用率較高的25N 半固化片(該產品層壓溫升控製示意,參見圖6) 粘結材料,也為業界同仁們廣泛運用,獲得了較好的市場收益。
當然,作為傳統高頻覆銅板聚四氟乙烯介質基板製造企業的泰康利公司,也有其獨到的半固化片粘結材料FasrRise 28(該產品層壓溫升控製示意,見圖7)活躍於高頻覆銅板、以及高頻多層板製造領域。

圖6 雅龍公司25N 半固化片層壓參數控製

圖7 泰康利公司FasrRise 28
3 高頻覆銅板及高頻多層板發展簡曆
3 .1 上世紀七十年代
(1)主要集中於微帶線結構的設計和加
工;
(2)仍然是最多采用的射頻/ 微波印製
板設計;
(3)易於加工,且成本低;
(4)針對於軍事用途的三平板傳輸線射
頻多層結構出現;
(5)沒有好的粘結材料;
(6)存在根本缺陷(冷變形或氣隙)。
3 .2 上世紀八十年代
粘結材料陸續出現,參見下表1 所示;
(1)熱塑性薄膜;
(2)相對低的熔化溫度;
(3)對於順序層壓效果不佳;
(4)FEP 熔化溫度較高,存在壓製困難。
3 .3 上世紀九十年代
(1)帶有粘結薄膜的帶狀線結構出現;
(2)射頻介質居外側的多層化結構;
(3)當今時代仍然常見。
3 .4 上世紀九十年代後期
(1)混合介質多層板結構出現;
(2)混合介質:聚四氟乙烯+FR4 或者碳
氫聚合物+FR4;
(3)往往僅有微帶線在表麵(L1);
(4)非平衡結構,翹曲問題、造價昂貴。
3 .5 本世紀初
(1)混合介質多層結構;
(2)含有高頻介質層的多層板;
(3)微帶線於第一層、帶狀線於第二層結構。
3 .6 從2005 年開始
(1)單片多層板結構和銅箔多層板結構
並行;
(2)純高頻介質層的多層板結構;
(3)微帶線和帶狀線結構設計皆有可能;
(4)平坦結構成為現實。

4 粘結片材料的需求展望
隨著飛速發展的通訊業及汽車電子產品準入標準, 設計及可加工性需求的日益迫切,對現有粘結片材料性能不足的不滿情緒越來越凸顯。其一,關乎到高品質高頻覆銅板的性能指標實現;其二,直接影響高頻覆銅板的多層化設計及加工的實現。
簡jian單dan來lai說shuo,縱zong觀guan全quan球qiu高gao頻pin覆fu銅tong板ban企qi業ye,粘zhan結jie片pian材cai料liao地di位wei雖sui被bei極ji大da重zhong視shi,但dan目mu前qian尚shang純chun聚ju四si氟fu乙yi烯xi介jie質zhi高gao頻pin覆fu銅tong板ban的de多duo層ceng化hua及ji高gao可ke靠kao性xing金jin屬shu化hua孔kong設she計ji和he製zhi造zao。從cong材cai料liao學xue相xiang似si相xiang容rong的de概gai念nian出chu發fa,如ru果guo想xiang獲huo得de優you異yi的de層ceng間jian粘zhan結jie, zhenduiyugaopinchunjusifuyixifutongbancailiao,youxianxuanzeresuxingzhanjiecailiao。danshi,duiyuduocicengyashejijijiagonglaishuo,reguxingshuzhibanguhuapianzechengweibixu,fouze,duocenghuashejijijiagongjiuwufashixian。
作為世界一流的高頻覆銅板企業,羅傑斯公司的最新粘結片材料,2929 Bondply (該產品層壓溫升控製示意,見圖8)堪稱一流。但是,一方麵,其優異的盲孔填充性能,卻給高頻設計之開窗口加工,帶來了阻膠難題;另一方麵, 該型粘結片材料, 屬於“MASSLAM”模式滿足大規模工業化加工,對於銷釘定位的多層化加工,存在可加工性不好的難題。

圖8 羅傑斯公司2929 Bondply 半固化片層壓參數控製
回顧過往,曾記否有一家Gore 公司的榮譽產品—SpeedBoard C,給廣大印製板產業人員帶來了福音。其不僅可用於對FR- 4 futongbanyugaopinjusifuyixifutongban,shixianhunhejiezhideduocenghualaoguzhanjie,erqie,duiyujusifuyixijiezhifutongbandeduocenghua,yetongyangjuyouxiangdangyoushi。gaicailiaodecengyawenshengkongzhijiantu9、圖10。

圖9 SpeedBoard C 半固化片低Tg 層壓

圖10 SpeedBoard C 半固化片高Tg 層壓參數控製示意
為此,希望業界能更多關注於覆銅板相關粘結材料的研發,為廣大高頻微波介質基板的多層化製造,奠定堅實的基礎。
5 結束語
隨著5G 基站建設的到來,“有源模塊上塔”、高抗氧化性基板需求、高多層高頻板製造,給廣大設計和製造企業,帶來了全新的挑戰。
各類通訊用高頻印製板,尤其是聚四氟乙烯類介質材料的運用,在原有對印製板之單、shuangmianzhizaoyaoqiudejichushang,yuelaiyuexianggaopinduocenghuadianlubanzhizaofangxiangmaijin。zhezhonggaopinduocengyinzhidianlubanyoubieyuchuantongyiyishangdeduocengyinzhiban,youyuqicengyazhizaozhiteshuxing,duicengjianzhonghejingdu、圖形製作精度、層間介質層厚度一致性、鍍層均勻性及塗覆類型、以及層間結合力,提出了更為苛刻的要求。
首當其衝,相關有識之士遇到的棘手難題,就是高頻覆銅板製造企業,對於高可靠性、高寬容性、可加工性粘結片材料的搭配供應,給高頻高可靠性高多層印製電路板的製造,提供有效針對性粘結片材料及製造指南支持。
麵對目前各種新材料、新xin工gong藝yi的de出chu現xian,各ge種zhong各ge樣yang的de問wen題ti也ye在zai不bu斷duan考kao驗yan著zhe從cong業ye者zhe的de智zhi慧hui和he能neng力li,但dan是shi,對dui於yu聚ju四si氟fu乙yi烯xi介jie質zhi高gao頻pin覆fu銅tong板ban的de多duo層ceng化hua實shi現xian而er言yan,其qi所suo用yong粘zhan結jie片pian材cai料liao多duo項xiang製zhi造zao質zhi量liang及ji可ke靠kao性xing的de關guan注zhu,始shi終zhong應ying該gai是shi我wo們men決jue策ce的de主zhu要yao依yi據ju。
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