PTFE微波高多层电路板工艺

文章摘要：PTFE微波高多层电路板工艺 随着微波领域的频率越来越高，PTFE多层板作为微波器件以及高速背板的需求将会越来越多。根据这种情况，我们进行PTFE多层板的技术进行系统的开发，并制作了12层的PTFE多层板样板。试验设计1 样板要求DK=3.0，Df=0.0023(10G Hz),厚度3.7mm，有阶梯槽结构，有两层层间对位要求+/-0.01mm。1.1 基材选型1.1.1 板材分类板材可分为5类：① PTFE+玻璃布。可加工性差。② PTFE+无纺玻璃布。可加工性好。③ PTFE+陶瓷填料可加工性最好。④ PTFE+玻璃布+陶瓷填料。性能较纯PTFE加玻璃布加工性略好。⑤ PTFE粘

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PTFE微波高多层电路板工艺      　　

　　随着微波领域的频率越来越高，PTFE多层板作为微波器件以及高速背板的需求将会越来越多。根据这种情况，我们进行PTFE多层板的技术进行系统的开发，并制作了12层的PTFE多层板样板。
　　试验设计
　　1 样板要求
　　DK=3.0，Df=0.0023(10G Hz),厚度3.7mm，有阶梯槽结构，有两层层间对位要求+/-0.01mm。
　　1.1 基材选型
　　1.1.1 板材分类
　　板材可分为5类：
　　① PTFE+玻璃布。可加工性差。
　　② PTFE+无纺玻璃布。可加工性好。
　　③ PTFE+陶瓷填料可加工性最好。
　　④ PTFE+玻璃布+陶瓷填料。性能较纯PTFE加玻璃布加工性略好。
　　⑤ PTFE粘接片分为：PTFE粘接片，BT包裹PTFE半固化片，PTFE半固化片。
　　根据样板性能要求以及材料性能价格等因素，我们作如下的材料选择：
　　芯板选择加工难度最大的PTFE＋玻璃布及PTFE＋玻璃布＋陶瓷填料的材料。粘结片选择PTFE粘结片。
　　1.1.2 板材特性
　　a. 物理化学特性
　　PTFE材料具有优良的电性能，良好的化学稳定性。其介电常数较低，且在2.0~3.5之间，随频率变化不明显，1G和10G的介电常数基本没变化，因此常用于微波通信和高速数字处理。我们这里主要应用的就是这种性能。加陶瓷填料后介电常数升高。
　　b. 加工特性
　　PTFE板材加工性极差。材质较软，压合时，PTFE流胶少；PTFE材料本身极性小，吸附性很差。因此，我们可以知道PTFE材料具有以下的问题：
　　由于板材制作时，玻璃纤维所浸填料和玻璃纤维结合力小，压合流胶量亦小，导致玻璃纤维之间没有树脂粘结和支撑，相互间没有结合力，因此钻孔容易将玻璃纤维打散，导致部分纤维切削不断。
　　① TFE材料本身极性小,基材和玻璃布之间基材和铜箔之间的结合力较差，因此沉铜难度大， 印制阻焊难度也较大，板材亦不耐机械力冲击，PTFE和玻璃布之间容易出现分层。
　　② 材料较软，材料软，易变形，对玻璃纤维及铜箔的支撑小，加上问题①里描述的原因，受机械力易变形且钻孔时对玻纤的切削效果不好，不易一次切断，导致有未切断的玻璃纤维存在。同时PTFE也易产生未切断的PTFE钻屑。
　　c. PTFE粘结片简介
　　PTFE粘结片：一种透明的热塑性粘结片，厚度一般为1.5mil,3.0mil。介电常数一般为2.3，介质损耗为压合温度为220℃以上，流胶较少，易出现流胶不足问题。我们制作微波器件，因此选用此种材料。
　　1.1.3 选材结果
　　根据样板需求及试验需要，我们选用A、B、C供应商的材料进行试验，芯板材料涉及范围DK=2.5~3.5。样板材料为DK=3.0(10GHz),Df=0.0023(10Ghz)。
　　2 因素分析
　　由材料的特性,我们知道PTFE材料多层板加工的主要问题集中在压合，钻孔，PTH，油墨印制等方面。针对以上问题我们作如下试验方法设计。
　　3 工艺方法设计
　　3.1 钻孔
　　由于材料比较软，玻璃纤维比较软，容易产生毛刺，因此需要加比较硬的特殊盖板和垫板。同时PTFE材料也可能出现未切断而残留在孔壁上的情况，由于玻璃纤维得到PTFE的支撑少，因此需要采用较小的进钻速度（需要用试验确定是否需要较小的进钻速度）。由于玻璃纤维之间没有树脂粘接所以相互之间没有结合力，钻孔一次未切断就容易产生未玻纤未切断的情况，电镀形成镀瘤。同时由于PTFE材料较软，PTFE材料也可能出现未切断而残留在孔壁上的情况。因此选用新钻头以保证钻头的锋利程度，使得能够一次切削完成。
　　盖板和垫板上的树脂在高温下，会粘在孔壁，同时也会将部分钻屑（PTFE和玻璃纤维碎屑）粘在孔壁上，电镀形成镀瘤，因此去钻污是必要的。
　　由于每一种PTFE材料的填料，玻璃布选择等不一样，因此可能每一种材料的钻孔参数都不一样。
　　针对以上分析，我们将试验主要放在，垫盖板选择，钻孔参数试验，钻头型式改进上。
　　a. 垫盖板选择
　　垫盖板目前比较理想的是选用酚醛树脂材料，这种板材料比较硬，但是酚醛树脂玻璃化温度较低，更容易产生钻污，对钻头磨损大。
　　b. 参数试验
　　① 试验方法
　　试验者第一次试验该材料钻孔参数，对该材料的钻孔特性不能较精确的理解，试验以已有的PTFE钻孔参数为基准,根据单钻进刀量（转速和进刀量的综合参数），线速度（转速），退刀速度三种参数，用正交方法大范围变化地进行参数组合，并根据经验和理论分析，去掉一些可采用几率较小的参数组合。在此基础上选择优化参数方向，在该方向上再进行较大范围的参数组合，试验完成后就基本确定了钻孔参数的取值范围。再在该小范围内进行参数组合，确定较精确的参数组合。然后选出合适的钻孔参数。按照正常方式确定最大孔数.

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