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带台阶槽、台阶孔的PTFE混合HDI PCB背板加工技术

文章来源：PCB time作者：龚爱清查看手机网址

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人气：7068发布日期：2016-12-19 04:12【大中小】

摘要：本文介绍了厚度为8.2mm(其中PTFE多层PCB板部分厚度6mm)，含阶梯孔及埋盲孔的PTFE混压埋盲孔背板的加工工艺。对用流胶固化片制作台阶槽的工艺进行了探索，对超厚PTFE多层HDI PCB板的加工及不对称结构的加工工艺进行了探索。

　　1、前言

　　随着通讯系统的速率越来越高，高速背板的介电常数要求也越来越低，由于PTFE材料具有良好的介电性能，因此是高速背板青睐的对象，但是由于其较高的加工难度和成本，导致其在高速背板中的应用一直处于试验和样品阶段。

　　由于PTFE材料较软，组装有难度并可能会影响可靠性，同时高频、高速设计中，并非每层均需要高频材料，因此可以通过混压技术来增加强度和降低成本。

　　FR4的厚背板加工难度较大，而PTFE材料的厚背板的加工难度更大。本文介绍一款综合以上特点，厚度达8.2mm的PTFE混压埋盲孔背板。

　　L1部分为PTFE多层结构，厚度约6.0mm，带埋盲孔结构；L2部分为FR4多层部分，带埋盲孔结构，厚度2.0mm；板总厚度8.2mm。台阶孔的台阶在L1和L2之间，台阶槽也在L2和L1之间，槽内有图形，有孔。

　　2、难度分析及试验设计

　　2.1 材料选择

　　PTFE板材可分为四类：

　　①PTFE+玻璃布。前者X-Y方向尺寸稳定性好，X，Y向CTE不一致，可加工性差

　　②PTFE+无纺玻璃布。尺寸稳定性不好，但是X-Y方向CTE一致，可加工性好。

　　③PTFE+陶瓷填料。X-Y-Z方向CTE一致，尺寸稳定性最差，可加工性最好。

　　④PTFE+玻璃布+陶瓷填料性能较纯PTFE加玻璃布加工性略好，Dk较高，X-Y向尺寸稳定性好X， Y，Z向CTE不一致。

　　PTFE粘接片分为：

　　CTFE粘接片，BT或其它改性环氧树脂包裹PTFE片，FEP片，PTFE片。

　　由于该试验板的厚度较厚，因此需要材料的Z-CTE较低；用于无线系统，有损耗及散热要求1材料的Df要求较高，因此需要选择Df　　本试验选用CTFE粘接片，要求选用的材料粘接性能较好的材料，我们选用B公司的粘接片，芯板选用A公司的材料。

　　2.2 层间对位及压合

　　PTFE材料较软，弹性系数小，而PTFE粘接片压合后产生的应力比普通环氧树脂大，而该零件的PTFE材料，厚度差较大，有10mil、20mil及30mil厚度，因此极容易产生错位。在保证对位上，除了确定合适的收缩比例外，还需要采用复杂的手段保证层间对位能力。

　　由于板较厚，PTFE材料导热性能差，而PTFE粘接片的压合参数范围比较窄，控制，容易产生排气不良，导致层间有气泡残留，因此层压要作重点进行试验。

　　2.3 钻孔及外形

　　由于材料比较软，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，因此选用新钻头以保证钻头的锋利程度，完成，同时在钻孔工序进行非常特殊的控制以保证尽量少的产生钻污。

　　外形采用特殊铣刀以提高对PTFE材料的切削性能。

　　2.4 去钻污、活化

　　采用Plasma对PTFE材料进行去钻污、活化。针对板的厚度，L1钻孔时增加去钻污时间和活化时间，制作外层时，要特别调整去钻污时间，以满足PTFE和FR4的要求。

　　2.5 台阶槽处理

　　由于板的L1部分厚度较大，总板厚较大，结构严重不对称，L1和L2部分如果采用不流胶半固化片处理，则由于残余应力大，对可靠性有影响。因此采用普通FR4半固化片作特殊处理。因此铣槽位先将L2铣开后再压，半固化片先铣出槽(预放比例)，并作特殊处理。压合后，再控深铣一次槽，深度比槽深浅0.2mm，然后手工取出槽内覆盖物。

　　2.6 防翘处理

　　板的结构存在严重的不对称性，而板比较厚，PTFE粘接片产生的应力又较大，翘曲和应力太大可能导致板的可靠性大大降低，因此防翘处理是最重要的课题之一。

　　高分子材料的弹性模量随温度的变化而变化，而树脂的固化过程分为融化、流动、固化过程，而PP的粘度也随温度的上升经过增加，稳定，减小的过程；因此整个翘曲的控制非常复杂。而热塑性的PTFE和热固性的FR4混压，相对于普通非对称结构的FR4多层PCB板，混压过程的应力调整非常复杂，CTE相差大，因此很难控制。同时混压板的叠层结构千奇百怪，规律较难把握。因此翘曲控制难度很大。

　第二次压合的翘曲处理首先通过试验确定各部分随温度变化的弹性模量，进行分析，然后采用深南防翘处理技术确定压合参数，并作特殊的后固化处理。

　　2.7 埋盲孔制作

　　由于PTFE材料不能经过机械处理，如果采用普通的埋盲孔板加工方法，需要磨板或铲平，对板的可靠性有影响。埋盲孔制作需要采用深南特有的混压埋盲孔技术；同时板的厚度为6mm，盲孔填胶的难度非常大，需要作特殊处理。

　　2.8 制作流程

　　L1内层流程：

　　下料→内层图形→内层蚀刻→内层钻靶→内层检验→等离子活化→棕化→层压。

　　L1外层流程：

　　层压→外层钻靶→铣边→退棕化层→钻孔→等离子去钻污、活化→沉铜→电镀→塞孔→图形→外层蚀刻→外检→钻靶→等离子活化→棕化→层压。

　　L2内层流程：

　　下料→内层图形→内层蚀刻→钻靶→检验→棕化→层压。

　　L2外层流程：

　　层压→外层钻靶→铣边→退棕化层→钻孔→沉铜一电镀→铣槽→外层图形→外层蚀刻→外检一内层钻靶一槽内处理一棕化一层压。