什么是高频板?详细解析高频板参数

　　什么是高频板

　　电磁频率较高的特种线路板，一般来说，高频可定义为频率在1GHz以上。其各项物理性能、精度、技术参数要求非常高，常用于汽车防碰撞系统、卫星系统、无线电系统等领域。价格高昂，通常每平方厘米价格在1.8左右，约合每平米1.8万元。

　　高频板线路板特点

　　1、阻抗控制要求比较严格，相对线宽控制的很严格，一般公差百分之二左右。

　　2、由于板材特殊，所以PTH沉铜时的附着力不高，通常需要借助等离子处理设备等先对过孔及表面进行粗化处理，以增加PTH孔铜和阻焊油墨的附着力。

　　3、做阻焊之前不能磨板，不然附着力会很差，只能用微蚀药水等粗化。

　　4、板材多数是聚四氟乙烯类的材料，用普通铣刀成型会有很多毛边，需专用铣刀。

　　5、高频电路板是电磁频率较高的特种电路板，一般来说高频可定义为频率在1GHz以上。

　　其各项物理性能、精度、技术参数要求非常高，常用于汽车防碰撞系统、卫星系统、无线电系统等领域。

　　详细解析高频板参数

　　电子设备高频化是发展趋势，尤其在无线网络、卫星通讯的日益发展，信息产品走向高速与高频化，及通信产品走向容量大速度快的无线传输之语音、视像和数据规范化。因此发展的新一代产品都需要高频基板，卫星系统、移动电话接收基站等通信产品必须应用高频电路板，在未来几年又必然迅速发展，高频基板就会大量需求。

　　（1）高频电路板基材与铜箔的热膨胀系数一定要是一致的，如果不一致的话会在冷热变化过程中造成铜箔分离。

　　（2）高频电路板基材吸水性要低，吸水性高就会在受潮时造成介电常数与介质损耗。

　　（3）高频电路板基材介电常数（Dk）一定得小而稳定，一般来说是越小越好，信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比，高介电常数容易造成信号传输延误。

　　（4）高频电路板基板材料介质损耗（Df）必须小，这主要影响到信号传送的品质，介质损耗越小使信号损耗也越小。

　　（5）高频电路板基板材料其它耐热性、抗化学性、冲击强度、剥离强度等亦必须良好。一般来说，高频可定义为频率在1GHz以上。目前较多采用的高频电路板基材是氟糸介质基板，如聚四氟乙烯（PTFE），平时称为特氟龙，通常应用在5GHz以上。另外还有用FR-4或PPO基材，可用于1GHz~10GHz之间的产品。

　　现阶段所使用的环氧树脂、PPO树脂和氟系树脂这三大类高频电路板基板材料，以环氧树脂成本最便宜，而氟系树脂最昂贵;而以介电常数、介质损耗、吸水率和频率特性考虑，氟系树脂最佳，环氧树脂较差。当产品应用的频率高过10GHz时，只有氟系树脂印制板才能适用。显而易见，氟系树脂高频基板性能远高于其它基板，但其不足之处除成本高外是刚性差，及热膨胀系数较大。对于聚四氟乙烯（PTFE）而言，为改善性能用大量无机物（如二氧化硅SiO2）或玻璃布作增强填充材料，来提高基材刚性及降低其热膨胀性。

　　另外因聚四氟乙烯树脂本身的分子惰性，造成不容易与铜箔结合性差，因此更需与铜箔结合面的特殊表面处理。处理方法上有聚四氟乙烯表面进行化学蚀刻或等离子体蚀刻，增加表面粗糙度或者在铜箔与聚四氟乙烯树脂之间增加一层粘合膜层提高结合力，但可能对介质性能有影响，整个氟系高频板基板的开发，需要有原材料供应商、研究单位、设备供应商、PCB制造商与通信产品制造商等多方面合作，以便跟上高频电路板这一领域快速发展的需要。

　　高频板的生产流程

　　1.产品设计

　　1.1材料选用设计：

　　因高频板应用的特殊性，要求产品信号传播速度快，损耗小，稳定性高，其部分耐高低温问题、耐溶剂等特殊性的要求，客户在设计时已经对其产品的特性进行评估，并有考虑其电器特性，所以一般MI设计选择材料时应依据客户的要求进行。

　　在选用板材的选用上需要特别的注意，依据其设计DK、DF等电气特性参数进行选适当的材料，具体材料特性依据各材料的特性，选用原则如下：

　　A.铜箔的选择：

　　高频天线板，铜箔处理面RZ：RTF铜箔（反转铜箔）≤5.1um，RA铜箔（压延铜箔）≤3um。

　　B.常用高频选材

　　具体可参见材料表，厚度公差参照IPC-4103标准ClassB级

　　1.2.流程设计

　　A.NPTH的PTFE板制作：

　　开料—钻孔—图形转移—蚀刻—检查—阻焊—字符—成型—测试—终检—沉锡—终检—包装—出货

　　B.PTH的PTFE板制作：

　　正片流程：开料—钻孔—孔处理（高频板整孔剂处理—沉铜—板电—图形转移—检查—图形电镀—碱性蚀刻—蚀检—阻焊—字符—成型—测试—终检—沉锡—终检—包装—出货

　　负片流程：开料—钻孔—孔处理（高频板整孔剂处理—沉铜—板电—图形转移—检查—酸性蚀刻—蚀检—阻焊—字符—成型—测试—终检—沉锡—终检—包装—出货

　　C.多层纯PTFE或混压板制作：

　　开料—内层图转—内层蚀刻—棕化（内层芯板棕化后用110度烘板2小时）—层压—钻孔—孔处理（高频板整孔剂处理，非PTFE不需此工艺—沉铜板电—外层图转—图电—碱性蚀刻—阻焊—字符—成型—测试—终检—沉锡—终检—包装—出货

　　注意：

　　a.热固性陶瓷碳氢化合物材料（非PTFE材料），加工流程与常规的FR-4材料一致，PTFE材料板件需要在钻孔、沉铜、阻焊和锣板工序作适当的调整，钻孔后的孔处理上有一定差异。

　　b.对于NPTH孔都需要在蚀刻前钻孔。

　　c.表面处理成本的考虑，成本从高到低大致依次：沉金、沉银、水金、无铅喷锡、沉锡、有铅喷锡、OSP等（建议不作喷锡工艺），表面处理如为沉金喷锡电锡板则在成型前制作，如沉锡、OSP板则在成型后制作。

　　d.如在产品品质能达客户要求，不影响产品的品质情况下，对于PTFE材料（如无防焊工序、文字工序）可以考虑先成型，再蚀刻，然后进行表面处理，避免板边毛刺问题；或蚀刻前后分两次成型制作，减少板边毛刺。

　　1.3.工程设计注意事项：

　　A.开料：所有高频板开料后不烤板。

　　开料后使用垫纸隔板，防止压伤、擦花。

　　B.板材价格昂贵，按最高利用率排版，利用率要求：单面板88%以上，双面板85%以上，多层板80%以上，拼板尺寸：由于高频材料材质较软，在考虑材料利用率的前提下，拼板尺寸尽量按标准拼板，如：12*18、18*24、16*18、36*48尺寸；画出开料图，按排版方式ERP生成，经纬向与FR4相反。

　　C.叠层结构设计：所有多层板的叠层结构必须按照Core+Core结构进行设计：

　　G.线路蚀刻后注明：蚀刻后手不能触摸到成型区内，不能机械处理，只能化学处理（包括内层线路及外层线路），但对于陶瓷材料允许轻磨。D.最小钻孔孔径工程设计≥0.35mm，以减小生产加工难度

　　E.孔内铜厚≥25um，孔壁粗糙度PTFE材料≤40um，非PTFE材料≤30um，如有特殊要求，需要在MI中特别注明。

　　F.如果一面为大铜皮，另一面为几根线路，板材较软较薄的不能阴阳拼板处理。

　　H.阻抗线、信号线、射频线，需要特别管控其线宽、蚀刻因子和线距。

　　I.阻焊菲林设计时，PTFE材料成型板边或V-CUT位应设计为绿油覆盖，ROGERS陶瓷填充，可以设计为开窗

　　J.加公司标志为蚀刻标记时，应远离线路，为防止细小字符脱落，不可私自添加蚀刻字，避免影响产品信号。

　　K.成型方式：

　　a.成形方式包括有机铣、剪切、冲压（开精密模）、V-CUT。

　　b.填写公差时若客户有要求按客户要求填写。若客户无特别指明的按+/-0.15mm.

　　c.V-CUT和金手指要求按下表要求填写：（客户有要求除外）

　　L：高频产品控制毛刺的设计方案：

　　高频板因其材料特性较软，在锣板时容易出现毛刺，为改善高频板锣板毛刺有以下几种方法：

　　以上方法的使用说明：

　　a.从生产效率和成本上考虑，改善毛刺的方法优先选择原则如下：

　　方法1》方法2》方法3

　　b.上三种方案的生产流程不一样，因此在设计时就必须作考虑，MI外形图上注明清楚，可以采用两者相结合的方式。

　　c.对于外型如有弧形（弧内半径大于2CM的除外），其弧形位置锣板方式如下：

　　①先用一把刀正常锣外形，但锣槽位需要外锣0.15-0.2mm，

　　②再用一把新刀正常锣一次圆弧位置。

　　注：①。上要求在方法②工艺时（小弧和直线）不需要分开锣。②。锣板时一般直线无毛刺，进刀速较快，而圆弧容易出现毛刺，进刀速较慢，参数不一样，因此考虑分刀锣。

　　d.如成型线有经过盲槽时，盲槽的开口必须朝下。

　　e.高频板的锣刀的下刀位加钻一个预钻孔，孔径比锣刀大0.05MM，特殊情况下可以考虑等大的，避免下钻时断刀。

　　f.PTFE材质的高频材料的锣刀刀径选用≥1.5MM，如因特殊原因一定需要使用1.5MM以下的锣刀，需要在蚀刻前进行锣板。（成品采用小刀锣板，容易产生毛刺，断刀问题，同时叠板数量小）

　　g.盖板的选择：纸垫板、FR4内层报废板（蚀铜后）、过期基板（蚀铜后）、黄盖片等，当加盖片后仍有微毛刺时考虑在最上一片板与盖板间加2-3张白纸。

　　h.锣刀寿命：高频不同材料，有一定差异，以实际的锣板质量为标准，一般在10-20米左右，锣完高频板后的刀，仍以新刀的寿命计算使用在至FR4上，PTFE产品材质较软，可以选用特定的锣刀。

　　1.4.制程控制要求：

　　A.介层厚度：

　　压合后介层厚度的控制公差，以+/-15%的公差控制，在电镀切片孔铜时一起量测其介层厚度。

　　B.线宽：

　　天线板：对于射频区域，线宽≤10mil，公差：+/-20%控制，线宽＞10mil，公差：+/-2mil，客户有特殊要求的依据客户要求控制。

　　射频板：当线路≤10mil时，成品公差以+/-20%控制，线宽＞10mil，外层公差以+/-0.025mm控制，成品以+/-0.030mm。

　　注：内部过程监控，线宽≤10mil，首件公差+/-10%，线宽＞10mil，公差：+/-1.2mil，方可批量生产。

　　C.层间对准度：

　　≤+/-2mil（所有层间），对于两面或多层板，都需要在板边四角设计蝴蝶PAD，提高对位精度。

　　D.孔铜：

　　电镀后≥23um，成品≥20um，华为产品成品min：25um，客户有特殊要求的除外。

　　E.铜厚：

　　天线板：35+/-8um，如有外层电镀为：55+/-10um

　　射频板：35+/-5um，如有外层电镀为：55+/-8um

　　当客户有要求时，标准高于公司标准时以客户标准控制，当客户标准低于公司标准时，以公司标准控制，所有高频产品铜厚有上下限控制。

　　F.蚀刻因子：

　　蚀刻因子（无PTH）：≥3（制程首件控制3.5以上）

　　蚀刻因子（PTH）：≥2.5（制程程首件控制3.0以上）

　　G.PIM：

　　≤-115dBm（无线信号的功率）

　　抗剥强度：≥0.53N/mm

　　1.5.产品涨缩控制：

　　A.因PTFE材料较软，生产中容易拉长，为避免成品尺寸超差，所以对开料后的钻孔比例进行适当的调整，如为双面板由原1.0调整至：X（短方向）：0.9998，Y（长方向）：0.9997制作，如为多层板，则按照内部涨缩补偿系数表。

　　B.高频板在沉铜前处理和外层图转前处理可采用轻磨板方式后去除掉板面氧化物、孔口毛刺为宜，不可重磨，避免材料拉伸变形。

　　C.后续的图形转移、防焊依据实际量测的二次元结果进行出底片制作。

　　D.对于高频的需要压合的板件，第一次原始的比率（内层钻孔或图形转移）需要做一定的预补偿，具体见内部涨缩补偿系数表。

　　1.6.产品设计其他要求：

　　A.在MI上注明“高频”字样，对于制程产品控制的要求在工单上备注说明，具体见下1.3“制程控制要求”内容。

　　B.MI接单后，依据客户设计的图形，进行此高频板产品类别：天线板、射频板，再依据相应的要求进行控制。对于军工产品的控制要求依据军工产品设计依据“军工产品设计制作指引”。

　　C.如板件过长，需要进行菲林对接才可以完成图型转移的过程，则对接处不可以选择在敏感信号线处，尽量选择大铜面或其他大线路的区域。

　　D.对于敏感信号线不可有缺口问题（MI增加位置说明）。

　　1.7.CAM资料设计

　　A.阻胶坝设计：设计如下图：

　　对于高频混压板，板边流胶需要作适当调整，块与块之间为墙砖式设计结构，横向间距为1.0mm，纵向间距为0.5mm，四角为两块大铜块20*5，角上开1.0mm流胶槽，如下图：

　　B.对于在板内需要管控的线宽在板边以坐标的形式，标识出，方便人员量测及控制。