微波印制板多层化设计制造

　1、前言

　　众所周知，我们将波长短于300mm或频率高于1000MHz（1GHz）之电磁波，称为微波。微波印制板是指在特定的微波基材覆铜板上，利用普通刚性印制板制造方法生产出来的微波基板。

　　在印制板导线的高速信号传输线中，一类是高频信号传输类电子产品，这一类产品是与无线电的电磁波有关，它是以正弦波来传输信号的产品，如雷达、广播电视和通讯（移动电话、微波通信、光纤通信等）。

　　为了达到高速传送，对微波印制板基板材料在电气特性上有明确的要求。在提高高速传送方面，要实现传输信号的低损耗、低延迟，必须选用介电常数和介质损耗角正切小的基板材料。高速传送的基板材料，一般有陶瓷材料、玻纤布、聚四氟乙烯、其它热固性树脂等。在所有的树脂中，聚四氟乙烯的介电常数（εr）和介质耗角正切（tanδ）最小，而且耐高低温性和耐老化性能好，最适合于作高频基板材料，是目前采用量最大的微波印制板制造基板材料。

　　随着3G通讯的迅猛发展，设计者对印制板介质材料的选择，更加复杂。遥想当年，材料的选择是基于价格和性能的抉择。通常来讲，设计师选择材料时，注重的往往是电性能指标、温度稳定性、频率稳定性和热膨胀系数指标。

　　反过来，相当于微波印制板的制造者来说，更加关注的是微波材料的可加工特性。在微波印制板的制作过程中，钻孔、孔金属化前的活化处理、金属化孔制作、层压及表面涂敷处理等工序的加工及过程控制，将直接制约着最终微波印制板的质量及可靠性。

　　纵观微波印制板的加工历史，经历了简单双面微带板的制作、双面耦合微波板的制作、孔金属化微波印制板的制作，以及目前方兴未艾的微波多层印制板的制作。林林总总，所有这些，都是建立在印制板制作工艺技术不断提升的基础之上。

　　在多层微波印制板的制造方面，美国同行已掌握并实现了多种型号双面微波层压板基材的微波印制板多层化制造技术。其中包括微波介质基板多层化层压制造、金属化孔互连及埋/盲孔制造、多层微波印制板电装及耐环境保护性阻焊膜制造、多层微波线路表面电镀镍金以及多层微波印制基板的三维数控铣加工等制造技术。

　　2、微波覆铜箔板材料的特性

　　毋庸置疑，在目前微波多层板的设计和制造过程中，选用较多的是介电常数为2.94的聚四氟乙烯覆铜箔板材料。由于制造的工艺实现，需依据不同微波板材的各性特性，所以通过以下简介，希望给各位一个初步认识。

　　这里着重介绍的是一种陶瓷粉填充、玻璃短纤维增强的聚四氟乙烯（PTFE）微波覆铜箔板材料，通过它的多层化加工，可以实现微波多层印制板的制造。此类材料应用最多的是美国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；
（6）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，目前该种微波高频介质材料广泛应用于以下诸方面：

　　（1）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1。

表1 RT / duroid 6002微波印制板材性能一览

　　3、微波印制板多层化制造工艺流程

　　微波多层板的制造，按照设计的需求，可以有多种实现途径。鉴于设计具体需求的差异，可采取各自不同的工艺路线。以下列出的是一种典型微波多层板的制造工艺流程：

　　（1）光绘模版及内层图形制作：

（2）层压制作及表面涂覆：

　　4、讨论

　　由于微波多层板所需用介质材料的特点，给多层板的实现带来了一系列问题。例如，多层板制造用粘结片的选择、多层微波印制板的层压实现方式、以及聚四氟乙烯类微波多层印制板的孔金属化制造前的材料表面活化处理，都将是微波多层印制板工艺所必须加以深入研究的课题。下面，将简单加以介绍。

　　4.1 微波印制板多层化制造的粘结片选择

　　众所周知，无论何种形式多层板的制造实现技术，基本离不开层压实现所发挥重要作用的粘结片材料。目前，包括美国ROGERS公司、美国ARLON公司和美国TACONIC公司在内，均有针对其不同类型微波介质基板材料，实现多层板制造的半固化片材料提供。除此以外，尚有多家公司提供的半固化片材料，可用于层压制造，现将各公司半固化片情况综合列表如下。

表2半固化片性能一览

从上述表2所列粘结片材料来看，微波多层印制电路板的制造将会较为复杂，由于各类型粘结片的特性差异，在选用过程