本發(fā)明涉及印刷電路板(PCB)的設(shè)計、制作
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高頻高速PCB及其制作方法。
背景技術(shù)：
：印制線路板(PCB)是電子元器件電器連接的載體，它廣泛應用于各種電子產(chǎn)品中。目前，在PCB的制作過程中多采用FR4材料作為制作線路板的基材，之后在該基材上完成線路的制作。由于FR4材料本身的介電常數(shù)Dk和介質(zhì)損耗因子Df的限制，該基材只適用于傳輸速率在1Gbps以下的印制電路板，但是隨著電子、通信產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，電子信息產(chǎn)品不斷向高頻高速化方向發(fā)展，因此對PCB所用基材的性能也提出了更高的要求，即作為信號載體的基材需具有較低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子。目前PCB用基材按介質(zhì)損耗因子的大小，主要分為StandardLoss(Df>0.02)、MiddleLoss(0.01<Df<0.02)、LowLoss(0.006<Df<0.01)、VeryLowLoss(0.003<Df<0.006)、UltraLowLoss(Df<0.003)幾類，目前，常用的高速基材樹脂體系主要由聚苯醚(PPO)、氰酸樹脂(CE)、碳氫化合物體系、聚四氟乙烯(PTFE)等，其中，PTFE基材的介質(zhì)損耗因子最小，以該基材制作的產(chǎn)品，即PTFE材質(zhì)PCB可以表現(xiàn)出優(yōu)異的信號傳輸性能，而介質(zhì)損耗因子大于PTFE基材的其他基材制作的PCB在信號傳輸性能方面不如PTFE材質(zhì)PCB，但是這些基材均為剛性材料，與PTFE材料相比具有更好的機械加工性能。此外，PTFE基材不僅具有極低的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗因子，而且具有良好的耐高低溫、耐老化和低吸水率等性能，因此，隨著PCB信號傳輸頻率及傳輸速率不斷提高，PTFE基材能更好的適應市場需求，在PCB的應用日益增多。雖然PTFE基材表現(xiàn)出了優(yōu)異的信號傳輸性能，但該基材在生產(chǎn)加工過程中仍存在許多局限性，具體如下：由于PTFE基材的表面能低且其表面極為光滑，使阻焊油墨與PTFE基材表面的附著力差，在加工和使用過程中極易出現(xiàn)掉油的問題；而由于PTFE基材硬度低，因此在機械加工(比如鉆孔、外形銑削、V-CUT作業(yè)等)過程中極易產(chǎn)生毛刺，不僅影響產(chǎn)品的美觀和可靠性，而且需耗費一定人工修理毛刺，降低了生產(chǎn)效率；此外，PTFE基材的上述性能也使得在生產(chǎn)加工過程中無法進行機械磨板，導致許多加工工序作業(yè)時均需采用特殊處理方式，且加工生產(chǎn)過程中板面容易出現(xiàn)壓痕、變形等。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高頻高速PCB，保證PCB具有優(yōu)異的高速/高頻傳輸特性、介質(zhì)損耗小。本發(fā)明的第二目的在于提供一種高頻高速PCB板PCB的制作方法，保證PCB具有優(yōu)異的高速/高頻傳輸特性、介質(zhì)損耗小、且鉆孔、外形、磨板等生產(chǎn)加工工藝更加容易管控，并解決阻焊層容易脫落的問題。為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：一種高頻高速PCB，其包括至少兩層剛性基材芯板、至少一層PTFE基材芯板以及至少一層FR4基材芯板，其中由下至上按照剛性基材芯板、PTFE基材芯板、FR4基材芯板、PTFE基材芯板、剛性基材芯板的順序依次疊合而成，各芯板之間均壓合有PTFE型半固化片；所述PCB主體上鉆有穿透剛性基材芯板、PTFE基材芯板、FR4基材芯板的通孔。本發(fā)明所采用的剛性基材芯板為剛性低損耗基材芯板；進一步的方案中，本發(fā)明所述的低損耗剛性基材為電性能比PTFE略差的剛性材料，即材料的損耗因子略大于PTFE材料。一種高頻高速PCB的制作方法，該制作方法包括以下步驟：1)開料：對PTFE基材、剛性基材和FR4覆銅板分別按照預設(shè)尺寸進行開料，以獲得預設(shè)尺寸PTFE基材芯板、剛性基材芯板、FR4基材芯板；2)表面粗糙化處理：對開料后的芯板表面進行粗糙化處理以使各芯板表面形成粗糙表面；3)圖形轉(zhuǎn)移：在步驟2)處理后得到的各芯板板面貼覆干膜并進行圖形轉(zhuǎn)移以獲得內(nèi)層圖形；4)烘板處理：對圖形轉(zhuǎn)移后的各芯板進行烘板處理，以釋放芯板的應力并去除其中水分；5)疊板壓合：對烘板處理后的各芯板進行疊板和壓合處理以形成PCB基板；6)鉆孔：對PCB基板進行鉆孔；7)機械磨板：對鉆孔后的PCB基板進行機械磨板，以去除毛刺；8)等離子：對PCB基板進行等離子處理，以去除孔內(nèi)鉆污；9)沉銅、電鍍、圖形轉(zhuǎn)移處理：對機械磨板后的PCB基板進行沉銅、電鍍處理，并對PCB基板外層進行圖形轉(zhuǎn)移，以獲得外層圖形；10)阻焊：對PCB基板進行阻焊前處理，并印制阻焊油墨，以在PCB基板表面形成阻焊層；11)表面處理：對PCB基板進行表面處理，以保證PCB具有良好的可焊性和電性能；12)外形加工：采用銑床或V-cut機對PCB進行外形加工，以獲得具有預設(shè)形狀的PCB。作為進一步的方案，上述方法中，步驟2)表面粗糙化處理的方式為水洗、磨板或微蝕。作為進一步的方案，上述方法中，步驟4)烘板處理中，溫度為100-150℃，烘板時間為30-90min。作為進一步的方案，上述方法中，步驟9)阻焊前處理是在PCB的板面印刷低損耗的阻焊油墨。作為進一步的方案，該制作方法還包括在步驟3)圖形轉(zhuǎn)移后、步驟4)烘板處理前的對各芯板銅面進行處理步驟，處理方式為棕化處理或白化處理。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：1.本發(fā)明所述的高頻高速PCB與采用純PTFE材料制作的PCB電性能相當，可滿足高速/高頻信號要求，并可在一定程度上降低產(chǎn)品的材料成本和加工成本，提升產(chǎn)品的性價比；2.本發(fā)明所述的高頻高速PCB采用多層不同材料疊合的芯板，相對于采用純PTFE材料制作的PCB具有更好的機械加工性能，在成型處理時不會產(chǎn)生毛刺或毛邊，避免加工時修理毛刺而導致的人力浪費，提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)；3.本發(fā)明所述的高頻高速PCB的制作過程中，制作外層圖形或阻焊前處理時無需特殊處理，省時省力；4.本發(fā)明所述的高頻高速PCB整體的剛性明顯提升，在成品設(shè)計時可采用橋連或V-Cut等設(shè)計，不會因PTFE材質(zhì)軟而在加工或搬運過程造成板損而報廢；5.通過本發(fā)明的制作方法獲得的高頻高速PCB外層采用剛性低損耗芯板材料，并搭配低損耗阻焊油墨使用，其電性能與外層采用PTFE材料相接近，但不存在PTFE材料與阻焊層附著力差，易出現(xiàn)阻焊層脫落的問題。下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。附圖說明圖1為本發(fā)明具體實施例的高頻高速PCB結(jié)構(gòu)示意圖；其中，各附圖標記為：101、剛性低損耗基材芯板；102、PTFE基材芯板；103、FR4基材芯板。具體實施方式本發(fā)明所述的一種高頻高速PCB，其包括至少兩層剛性基材芯板、至少一層PTFE基材芯板以及至少一層FR4基材芯板，由下至上按照剛性基材芯板、PTFE基材芯板、FR4基材芯板、PTFE基材芯板、剛性基材芯板的順序依次疊合而成，各芯板之間均壓合有PTFE型半固化片；所述PCB板主體上鉆有穿透剛性基材芯板、PTFE基材芯板、FR4基材芯板的通孔。本發(fā)明所采用的剛性基材芯板為剛性低損耗基材芯板；進一步的方案中，本發(fā)明所述的低損耗剛性基材為電性能比PTFE略差的剛性材料，即材料的損耗因子略大于PTFE材料。本發(fā)明所述的高頻高速PCB中芯板的層數(shù)需大于或等于8層，最高層數(shù)沒有限定，可以根據(jù)需要進行調(diào)整，但需要限定PCB中最外層為剛性低損耗基材芯板，以保證PCB的剛性。參見圖1，在本發(fā)明的具體實施例中，以具有10層結(jié)構(gòu)的高頻高速PCB為例，其疊層結(jié)構(gòu)可參見表1，其中，PCB的頂層信號層(Layer1)和底層信號層(Layer10)均采用低損耗的剛性基材芯板101，該低損耗剛性基材采用介質(zhì)損耗因子Df≤0.020的所有可用于PCB中除了PTFE材質(zhì)以外的其他PCB基材，這些低損耗剛性基材較PTFE基材具有更好的剛性，在機械加工方面表現(xiàn)良好，而其電性能(主要表現(xiàn)在基材的介質(zhì)損耗因子上)較PTFE基材稍弱；為了保證PCB的信號傳輸性能，本實施例中的PCB的內(nèi)層信號層(Layer3-4、Layer7-8)均采用PTFE基材芯板102，而PCB內(nèi)層的電源層(Layer5)和接地層(Layer6)則采用FR4覆銅板103即可，如此，上述具有10層結(jié)構(gòu)的PCB由于其內(nèi)層采用了PTFE基材，而外層采用的低損耗剛性基材的電性能較PTFE基材的稍弱，但其具有良好的剛性，在機械加工方面表現(xiàn)良好，因此，采用上述結(jié)構(gòu)的PCB可以在保證信號傳輸性能的同時提升PCB的整體剛性，使其在機械加工和機械磨板過程中，不易產(chǎn)生毛刺、壓痕或變形等的問題，從而節(jié)約人工成本，并大大提高生產(chǎn)效率和提升產(chǎn)品品質(zhì)。此外，本實施例中將采用FR4覆銅板的電源層和接地層設(shè)置在PCB內(nèi)層中，由于FR4覆銅板本身具有很好的剛性，因此可與外層剛性基材結(jié)合，進一步提升PCB整體的機械加工性能，并節(jié)約成本。表1SM低損耗阻焊油墨Layer1信號層1CORE(lowloss剛性材料)Layer2GNDPREPREG(PTFE)Layer3信號層2CORE(PTFE)Layer4信號層3PREPREG(PTFE)Layer5PowerCORE(普通FR4材料)Layer6GNDPREPREG(PTFE)Layer7信號層4CORE(PTFE)Layer8信號層5PREPREG(PTFE)Layer9GNDCORE(lowloss剛性材料)Layer10信號層6SM低損耗阻焊油墨而對于PCB外層信號層，即PCB的頂層信號層和底層信號層基材的選擇，在保證PCB具有一定剛性，以利于機械加工后，為了進一步提高PCB的信號傳輸性能，以外層信號層所選用基材的電性能(主要為介質(zhì)損耗因子)與PTFE基材越接近為佳。具體的，本實施例中PCB的內(nèi)層信號層所采用的PTFE基材可以選用Rogers公司的RO3000系列、RT5880，Taconic公司的TLX系列、TLY系列、RF系列、EZIO系列，Arlon公司的AD350D、AD450等產(chǎn)品，而外層信號層所采用的低損耗剛性基材則是介質(zhì)損耗因子則與PTFE基材接近且具有一定剛性的材料，如松下公司的Megtron7、Isola公司的Tachyon100G、臺燿公司的TU-933、Park公司的Meteorwave3000和Meteorwave4000等產(chǎn)品，而內(nèi)層電源層和接地層則采用普通FR4覆銅板即可，從而可以同時提升PCB整體的信號傳輸性能和機械加工性能。本發(fā)明所述的PCB隨著其剛性的提升，在后續(xù)的橋連、V-Cut等工藝中，可以保證PCB的機械加工性能，從而避免PCB的斷裂、彎曲等板損問題。進一步的，為了使低損耗剛性基材的電性能盡量與PTFE基材接近，還可以使外層信號層中的低損耗剛性基材與低輪廓銅箔(如HVLP)搭配；此外，還可以使阻焊層采用低損耗的阻焊油墨，該低損耗的阻焊油墨不僅可以降低外層信號層的信號損耗，使其電性能接近PTFE基材，而且還可以增強阻焊油墨與外層信號層的附著力，減少或避免PCB在加工和使用過程中的掉油問題?？紤]玻纖布編織效應在PCB傳輸信號頻率高達數(shù)GHz時對PCB電氣性能的影響，因此，為了避免外層信號層采用低損耗剛性基材時有可能出現(xiàn)的玻纖布編織效應，低損耗剛性基材可與扁平玻纖布結(jié)合使用，或者采用兩張以上的玻纖配本結(jié)構(gòu)的芯板材料一種高頻高速PCB的制作方法，該制作方法包括以下步驟：1)開料：對PTFE基材、剛性基材和FR4覆銅板分別按照預設(shè)尺寸進行開料，以獲得預設(shè)尺寸PTFE基材芯板、剛性基材芯板、FR4基材芯板；2)表面粗糙化處理：對開料后的芯板表面進行粗糙化處理以使各芯板表面形成粗糙表面；3)圖形轉(zhuǎn)移：在步驟2)處理后得到的各芯板板面貼覆干膜并進行圖形轉(zhuǎn)移獲得內(nèi)層圖形；4)烘板處理：對圖形轉(zhuǎn)移后的各芯板進行烘板處理，以釋放芯板的應力并去除其中水分；5)疊板壓合：對烘板處理后的各芯板進行疊板和壓合處理以形成PCB基板；6)鉆孔：對PCB基板進行鉆孔；7)機械磨板：對鉆孔后的PCB基板進行機械磨板，以去除毛刺；8)等離子：對PCB基板進行等離子處理，以去除孔內(nèi)鉆污；9)沉銅、電鍍、圖形轉(zhuǎn)移處理：對機械磨板后的PCB基板進行沉銅、電鍍處理，并經(jīng)貼膜、曝光、蝕刻等處理獲得外層圖形；10)阻焊前處理：對PCB基板進行阻焊前處理，以在PCB基板表面形成阻焊層；該步驟中，通過在PCB表面印刷低損耗的阻焊油墨，可以增強PCB的電性能。11)外形加工：采用銑床或V-cut機對PCB進行外形加工，以獲得具有預設(shè)形狀的PCB。該步驟中，可采用常規(guī)銑刀、蓋板等工具進行加工，無需使用特別的輔料，并可有效避免PTFE材料的PCB在外形加工中的毛刺問題。作為進一步的方案，上述方法中，步驟2)表面粗糙化處理的方式可為磨板或微蝕。其中PTFE材料由于材質(zhì)較軟，表面粗糙化處理的理想方式是采用微蝕的方式進行處理。在本發(fā)明所述的制作方法中，烘板參數(shù)需根據(jù)具體工藝和基材做調(diào)整。作為進一步的方案，上述方法中，步驟5)烘板處理中，溫度為100-150℃，烘板時間為30-90min。優(yōu)選的烘板時間為90分鐘，烘板溫度為120℃。作為進一步的方案，該制作方法還包括在步驟3)圖形轉(zhuǎn)移后、步驟4)烘板處理前的對各芯板銅面進行處理步驟，處理方式為棕化處理或白化處理。以增強壓合后的各芯板之間的結(jié)合力。作為進一步的方案，上述方法中，步驟10)阻焊前處理是在PCB的板面印刷低損耗的阻焊油墨。其中普通阻焊油墨與低損耗的阻焊油墨的區(qū)別參見表2。表2介電常數(shù)@1GHz損耗因子@1GHz普通阻焊油墨3.6～4>0.02低損耗阻焊油墨3.2～3.60.01～0.02步驟3)中由于低損耗剛性材料、FR4材料及PTFE材料的漲縮性能差異，理想的方法是在進行圖形轉(zhuǎn)移前，根據(jù)低損耗剛性材料、FR4材料及PTFE材料的特性對各層圖形文件進行預放，三種芯板的預放系數(shù)需區(qū)別對待。其中，三種材料的預放系數(shù)參見表3。表3在本發(fā)明所述的制作方法中，PCB在疊板過程中將FR4基材芯板放在了PCB的中間層，而低損耗剛性芯板放在了PCB的外層，因此，可以減小在疊板和壓合的操作工程中偏位的產(chǎn)生，以提高多層板之間的對位精度，并可以改善PCB的翹曲性能。在本發(fā)明所述的制作方法中，鉆孔時采用的鉆孔參數(shù)可參照常規(guī)的PTFE材質(zhì)PCB的鉆孔參數(shù)，以獲得良好的孔壁質(zhì)量，當然也可以根據(jù)實際情況，對鉆孔參數(shù)進行一定的優(yōu)化，以提高鉆孔質(zhì)量和效率。由于本發(fā)明PCB外層采用了低損耗剛性基材，因此可以提升PCB基板的剛性，以使本步驟中的機械磨板工藝在不影響PCB基板的尺寸的前提下，可以有效去除鉆孔處的毛刺、披鋒等，并對孔內(nèi)進行清潔。同時，可以有效避免外形加工過程中的板邊毛刺問題。上述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，不能以此來限定本發(fā)明保護的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護的范圍。當前第1頁1 2 3