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高频线路板(以RO5880为例)的详细生产流程

发布日期:2025-12-03 11:34:15  |  关注:41

高频线路板(通常指工作频率在 1GHz以上,应用于射频、微波、毫米波领域的印制电路板)的制造流程比普通PCB更加复杂和精密。5880 通常指的是高频板材的型号,最著名的是 Rogers(罗杰斯)公司生产的 RO5880 系列板材(基于聚四氟乙烯 PTFE 填充陶瓷粉)。以这种板材为例,其生产流程需要特别关注材料处理、精度控制和信号完整性。

以下是高频线路板(以RO5880为例)的详细生产流程:

核心特点与挑战

材料特殊: PTFE(特氟龙)材质软、热膨胀系数低、不吸水,但不易与铜箔粘合,钻孔和表面处理难度大。

精度要求极高: 线宽/线距小,对位精度高,阻抗控制严格(通常要求±5%以内)。

信号完整性为首要目标: 任何损伤、毛刺或介电常数不均都会严重影响高频性能。


详细生产流程

第一阶段:前期工程与材料准备

设计评审与工艺规划:

审查Gerber文件,重点关注阻抗线设计、层叠结构。

制定详细的 阻抗控制方案,计算线宽、介质厚度。

规划特殊工艺流程,如混压(如果需要与FR-4结合)、电镀、表面处理等。

基材准备:

【关键】材料裁切与预处理: RO5880覆铜板非常柔软,裁切需防止分层。有时会对板面进行轻微的 等离子处理 或 钠萘活化处理,以增强后续粘合性。


第二阶段:图形形成与线路制作

内层线路制作(针对多层板):

【关键】贴膜与曝光: 使用高分辨率干膜,在洁净度高的环境下进行曝光,确保精细线路的完整性。

显影: 形成抗蚀刻图形。

【关键】蚀刻: 采用精密蚀刻线,严格控制蚀刻因子,保证线路侧壁垂直度,避免“锯齿”或“过蚀”,这对阻抗至关重要。

去膜与AOI检查: 使用自动光学检测仪严格检查线路缺陷。

【关键】层压与黑化/棕化处理(多层板):

黑化/棕化处理: 对于PTFE材料,传统的氧化处理无效。必须采用 【特殊的等离子处理】或【化学微蚀刻工艺】,在铜表面形成微观粗糙层,以提供与半固化片(PP)足够的结合力。

层压: 将多个内层与半固化片(可能也是PTFE基或兼容的粘结片)对齐叠合,在高温高压下压合成一体。严格控制升温速率和压力,防止材料滑移或起泡。


第三阶段:钻孔与孔金属化(这是最大的挑战之一)

【极高难度】钻孔:

PTFE材质柔软、导热差,钻孔易产生 “腻刀” 和 钻污。

必须使用 【全新的、锋利的特殊钻头】,采用 【低进刀速度、高转速】 的“钻软材”参数,并配合有效的排屑。

钻孔质量直接影响孔壁质量和后续电镀可靠性。


【最关键步骤】孔金属化(PTH - 化学沉铜):

步骤1:去钻污/凹蚀: 使用 【特殊的化学蚀刻剂(如钠萘溶液)】或【等离子体处理】, 去除孔内的PTFE钻污,并轻微凹蚀孔壁,使孔壁由疏水性变为亲水性,并形成微观粗糙的活化表面。

步骤2:活化/沉钯: 经过活化的孔壁才能有效吸附钯催化剂。

去钻污与活化: 这是PTFE板成功与否的 核心。

化学沉铜: 在催化后的孔壁沉积一层薄薄的化学铜(通常0.3-0.5μm),实现孔金属化的基础连接。整个过程需严格控制药水浓度、温度和时间。


第四阶段:外层线路与表面处理

外层图形电镀:

进行二次镀铜(板电+图电),将孔铜和线路铜加厚到要求厚度(如1oz或更厚)。

高频板常采用 【选择性的区域电镀】,以精确控制特定线路的厚度,满足阻抗要求。

阻焊与文字印刷:

采用 【低损耗、高频率性能稳定的阻焊油墨】。

对位精度要求高,避免覆盖焊盘或影响高频信号区域。

【关键】表面处理:

化学镍钯金: 最常用,焊接性好,适合高频信号,但需控制镍层厚度(过厚影响高频性能)。

沉银: 性能优异,但易氧化。

OSP: 成本低,但只适用于简单应用。

一般不推荐使用喷锡(热风整平),因为高温可能导致PTFE分层。

根据应用选择。常用高频板表面处理有:


第五阶段:成型、测试与检验

成型:

使用 【锋利的铣刀】,采用合适的铣切参数,防止PTFE材料边缘起毛刺或分层。

【必做】电气测试:

通断测试: 飞针或测试架测试。

【关键】阻抗测试: 使用 【时域反射计】 在指定的阻抗测试条上抽样或100%测试,确保阻抗值在允差范围内(如50Ω±2.5Ω)。这是高频板的 “生命线”。

最终检验与包装:

包括外观检查、尺寸测量、微切片分析(检查孔铜质量)等。

【特殊包装】: 高频板对潮湿不敏感(PTFE不吸水),但为防止划伤和污染,仍需用防静电材料分隔包装。


高频板(5880)生产核心要点

材料是基础: 理解PTFE的物理化学特性是成功生产的前提。

粘合是关键: 解决铜与PTFE、层与层之间的可靠粘合是核心工艺(等离子/化学活化)。

孔化是难点: 钻孔和孔金属化工艺的成败直接决定了板的可靠性。

精度是保障: 全流程的高精度控制(图形、对位、蚀刻)是保证信号完整性的基础。

测试是验证: 阻抗测试是验证高频性能是否达标的最终手段。

因此,生产高频板需要 专用的设备、特殊的化学药水、高度熟练的工艺工程师和严格的过程控制体系,其技术门槛和成本远高于普通FR-4 PCB。