【经验】一文浅谈“特殊”的PCB工艺

时间： 2022-01-06 来源：ROGERS

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技术正在日新月异地向前发展，经过多年的发展，PCB行业也广泛提升了它的工艺和能力。然而，由于技术需要，一些以前被视为奇特的PCB加工工艺可能很快被视为常规工艺。当然，这取决于很多其他问题，不可怀疑的是，由于新兴和不断发展的应用的性质，PCB行业可能需要在某些工艺中取得更多进步。本文ROGERS与你浅谈PCB工艺。

这些进行77GHz汽车雷达电路或天线加工的PCB加工商可能非常了解超高频率应用的严格要求。通常，较高频率下的应用对一些PCB工艺和它们的正常容差变化变得敏感，一个简单的例子是电路的蚀刻精度，对于很多mmWave应用，导体宽度通常需要有更严格的公差。信号导体的梯形形状通常也被规定到一定范围内，甚至导体侧面的粗糙度也会造成77GHz下的射频性能差异。镀铜厚度变化也可能造成很大问题，因此，严格控制工艺过程对于超高频应用来说非常重要。

有一些使用PCB技术的新型应用超过77GHz，它们需要的加工能力超出了现有PCB技术。例如，目前正在围绕特定应用使用的140GHz开展了很多研究工作，导体宽度容差需控制为±1um（0.04mil），导体厚度需要非常薄（2um），而且厚度变化需控制在±0.5um。还有一些其它指标对于现有PCB技术来说很难实现，或者可能不能实现，例如电路图形和微孔之间的超严格位置容差和层间对齐等。

在IEEE.org上的一份白皮书中了解到一些140GHz应用，其中一个应用综合使用了PCB技术和半导体技术。主板用PCB技术制作，电路板最高工作频率为35GHz。该电路板对于当前PCB加工来说没有任何问题，完全可以满足要求。但是，主板上安装的一个小玻璃电路却是用半导体技术制作，该电路在边缘处有一排槽孔用于焊接到主板上。PCB上的35GHz信号通过槽孔通道传输到玻璃电路上，通过一个4x倍频器，使信号频率搬移到大约140GHz。

之后，根据需要在基于玻璃的电路上处理140GHz信号。这个140GHz的应用的是一个非常有趣的设计，但是我更怀疑它的大批量生产能力以及成本问题。若利用PCB技术可以产生非常精确的电路图形，则我们目前提供的高频电路材料是可以支持该技术，且具有比玻璃半导体技术更多的优势。

已经存在多年的激光导体加工技术也可以作为PCB的一种加工技术。一些最新的激光导体加工技术可以生成高精度电路几何图形。目前这些工艺受到一些限制，但是随着时间发展，且若PCB行业将激光导体工艺应用到大批量生成，则这可能成为未来毫米波PCB电路的一个加工工艺。

另一个可能有利于PCB行业进一步发展的PCB加工工艺是熔接技术。熔接技术已经存在很多年，但是通常也没有在大批量生产中使用。使该技术适用于大批量生产，以及同时保持其所能提供的电气性能，还有许多方面需要克服。

熔接技术需要使用受到严格控制的层压设备和工艺使热塑材料基本熔化，从而用作多层电路的粘结材料。对于一直在研究不同高频材料的工程师来说，他们熟知有一种材料具有最佳电气性能，尤其对于高频应用，即基于PTFE的材料。然而，要使用PTFE基的粘结材料加工多层板，则不得不使用熔接工艺。

几年前，罗杰斯公司将一系列基于PTFE的材料投放市场，这些材料具有专门用于满足超高速数字（56 Gbps、112 Gbps等）应用的电气特性。它们就是Rogers XtremeSpeed™ RO1200™ 产品系列，众多研究已经表明对于超高速数字应用，该系列材料能够实现最佳电气性能。

然而，为了获得该系列材料的最佳效益，利用这种材料制作的多层电路的层压需要使用XtremeSpeed RO1200 粘结片和熔接工艺。对于目前最具苛刻要求的超高速数字应用，使用XtremeSpeed RO1200 芯板和XtremeSpeed RO1200粘结片的PCB的电气性能最好。这些材料可以支持未来即将出现的先进高速数字要求。

为避免XtremeSpeed RO1200材料加工中使用熔接工艺，罗杰斯提供的SpeedWave™ 300P半固化片作为另一种选项。我们已经通过使用XtremeSpeed RO1200芯板和SpeedWave 300P半固化片相搭配，获得了非常好的超高速数字应用的性能结果。SpeedWave 300P半固化片是非PTFE树脂体系，且对于大批量PCB加工，普通的层压工艺参数即可完成多层板的加工。

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