【導(dǎo)讀】現(xiàn)代通訊業(yè)的飛速發(fā)展，為高頻覆銅板的制造迎來了前所未有的大市場。作為高頻覆銅板制造的基礎(chǔ)材料之一的粘結(jié)片材料，其材料構(gòu)成及相關(guān)性能指標(biāo)，決定了其設(shè)計(jì)最終產(chǎn)品性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)及可加工性。
1 前言
現(xiàn)代通訊業(yè)的飛速發(fā)展，為高頻覆銅板的制造迎來了前所未有的大市場。作為高頻覆銅板制造的基礎(chǔ)材料之一的粘結(jié)片材料，其材料構(gòu)成及相關(guān)性能指標(biāo)，決定了其設(shè)計(jì)最終產(chǎn)品性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)及可加工性。
鑒于高頻類聚四氟乙烯介質(zhì)覆銅板的設(shè)計(jì)運(yùn)用越來越多，特別是近年來對聚四氟乙烯介質(zhì)高頻多層板設(shè)計(jì)需求的日益提升，給廣大印制板制造企業(yè)，帶來了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。同時(shí)，對于基礎(chǔ)原材料的高頻覆銅板制造提出了更高的性能指標(biāo)要求。
眾所周知，對于聚四氟乙烯高頻基板材料而言，粘結(jié)片材料的性能指標(biāo)及可加工性，決定了高頻覆銅板的運(yùn)用領(lǐng)域。此外，高頻印制板的多層化制造技術(shù)，在集中解決高頻多層印制基板制造技術(shù)中的特性阻抗控制技術(shù)以后，選擇何種粘結(jié)片材料體系，實(shí)現(xiàn)高頻板的多層化制造，成為每位設(shè)計(jì)師及工藝人員必須面對的棘手問題。
2 粘結(jié)片材料的現(xiàn)狀
縱觀整個(gè)高頻覆銅板產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史，粘結(jié)片材料的推陳出新，是在滿足覆銅板性能
指標(biāo)的要求下，逐步走進(jìn)新時(shí)代的。
從粘結(jié)片材料所選擇的樹脂體系來分，共計(jì)存在兩種粘結(jié)片模式。其一，為熱塑性樹脂體系粘結(jié)片材料；其二，是熱固性樹脂粘結(jié)片材料。
2 .1 熱塑性薄膜粘結(jié)材料
對于高頻覆銅板的市場需求而言，二十年前，處于單雙面高頻板的制造階段。隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的高頻覆銅板材料，面對設(shè)計(jì)及加工的多層化技術(shù)發(fā)展趨勢，粘結(jié)片材料的重要性凸顯。
回顧高頻多層板產(chǎn)生、發(fā)展的整個(gè)過程中，熱塑性薄膜粘結(jié)材料，無論從設(shè)計(jì)選型、還是射頻多層板的加工，都會(huì)是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
通常，在排板制程中，交叉放置薄膜，來實(shí)現(xiàn)多層化裝夾。其中，往往不為人們認(rèn)識(shí)但需要關(guān)注的是，對于被選用的熱塑性薄膜粘結(jié)材料，必須滿足層壓制程中的加熱過程。換言之，該種熱塑性薄膜粘結(jié)材料的熔點(diǎn)，需低于高頻覆銅板介質(zhì)板—聚四氟乙烯樹脂的熔點(diǎn)327℃（6200F）。
隨著層壓溫度的升高，超過熱塑性薄膜的熔點(diǎn)，粘結(jié)膜開始流動(dòng)，在層壓設(shè)備施加于裝夾板上均勻一致的壓力幫助下，被填充到待粘結(jié)層表面的銅層線路之間。
通常，熱塑性薄膜粘結(jié)材料，按照層壓溫度的高低，大致分為兩大類型。
（1）220℃層壓溫度控制
此類較低溫度熱塑性薄膜粘結(jié)材料的運(yùn)用，首推羅杰斯公司的3001（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，參見圖1）。
圖1 羅杰斯3001 薄膜層壓參數(shù)控制
在滾滾歲月長河中，與之相似的熱塑性薄膜粘結(jié)材料，尚有nelco 公司、arlon 公司的榮譽(yù)產(chǎn)品FV6700 薄膜（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，參見圖2）和Cuclad 6700 薄膜（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，參見圖3）粘結(jié)材料面向市場，為各自客戶提供多層化粘結(jié)。
（2）290℃層壓溫度控制
有別于上述較低溫度粘結(jié)材料，尚有一種較高層壓溫度的熱塑性薄膜粘結(jié)材料被廣泛使用，也即是杜邦公司的榮譽(yù)產(chǎn)品—Cuclad6700。
圖2 Nelco 公司FV6700 薄膜層壓參數(shù)控制
圖3 雅龍公司Cuclad 6700 薄膜層壓參數(shù)控制
FEP 粘結(jié)材料（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，參見圖4）。如何選擇，常常依賴于隨后多層線路板加工的工藝路線，包括所經(jīng)歷的熱過程、粘結(jié)所用薄膜的熔點(diǎn)、可靠性需求等。當(dāng)然了，多層印制板的制程能力，也是需要考量的一個(gè)方面。
圖4 杜邦公司產(chǎn)品FEP 層壓溫升控制示意
2 .2 熱固性粘結(jié)材料（半固化片）
第二種粘結(jié)方法，需要選用熱固性粘結(jié)材料（俗稱半固化片）。裝夾填充有該熱固性半固化片材料的待壓多層板，定位裝夾，隨后進(jìn)行程序升溫操作。
熱固性半固化片往往具有較低的粘結(jié)溫度，低于高頻覆銅板聚四氟乙烯芯板介質(zhì)材料的熔點(diǎn)327度。
圖5 羅杰斯RO4450B 半固化片層壓參數(shù)控制
隨著層壓溫度的逐漸升高，半固化片樹脂會(huì)隨之流動(dòng)，借助于附加在多層待壓板上均勻一致的壓力下， 填充于銅線路圖形之間。
對于傳統(tǒng)FR- 4 覆銅板介質(zhì)材料與高頻覆銅板聚四氟乙烯介質(zhì)層壓板進(jìn)行粘結(jié)的多層混壓板結(jié)構(gòu)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常可選用環(huán)氧樹脂類半固化片材料。但是，選擇環(huán)氧樹脂半固化片時(shí)，應(yīng)當(dāng)慎重考慮其對電性能所造成的影響。此類高頻覆銅板用熱固性半固化片材料，羅杰斯的傳統(tǒng)優(yōu)勢材料中，有RO4450B（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意見圖5）。
另外，雅龍公司曾經(jīng)市場占用率較高的25N 半固化片（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，參見圖6） 粘結(jié)材料，也為業(yè)界同仁們廣泛運(yùn)用，獲得了較好的市場收益。
當(dāng)然，作為傳統(tǒng)高頻覆銅板聚四氟乙烯介質(zhì)基板制造企業(yè)的泰康利公司，也有其獨(dú)到的半固化片粘結(jié)材料FasrRise 28（該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，見圖7）活躍于高頻覆銅板、以及高頻多層板制造領(lǐng)域。
圖6 雅龍公司25N 半固化片層壓參數(shù)控制
圖7 泰康利公司FasrRise 28
3 高頻覆銅板及高頻多層板發(fā)展簡歷
3 .1 上世紀(jì)七十年代
（1）主要集中于微帶線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和加
工；
（2）仍然是最多采用的射頻/ 微波印制
板設(shè)計(jì)；
（3）易于加工，且成本低；
（4）針對于軍事用途的三平板傳輸線射
頻多層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；
（5）沒有好的粘結(jié)材料；
（6）存在根本缺陷（冷變形或氣隙）。
3 .2 上世紀(jì)八十年代
粘結(jié)材料陸續(xù)出現(xiàn)，參見下表1 所示；
（1）熱塑性薄膜；
（2）相對低的熔化溫度；
（3）對于順序?qū)訅盒Ч患眩?/div>
（4）FEP 熔化溫度較高，存在壓制困難。
3 .3 上世紀(jì)九十年代
（1）帶有粘結(jié)薄膜的帶狀線結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；
（2）射頻介質(zhì)居外側(cè)的多層化結(jié)構(gòu)；
（3）當(dāng)今時(shí)代仍然常見。
3 .4 上世紀(jì)九十年代后期
（1）混合介質(zhì)多層板結(jié)構(gòu)出現(xiàn)；
（2）混合介質(zhì)：聚四氟乙烯+FR4 或者碳
氫聚合物+FR4；
（3）往往僅有微帶線在表面（L1）；
（4）非平衡結(jié)構(gòu)，翹曲問題、造價(jià)昂貴。
3 .5 本世紀(jì)初
（1）混合介質(zhì)多層結(jié)構(gòu)；
（2）含有高頻介質(zhì)層的多層板；
（3）微帶線于第一層、帶狀線于第二層結(jié)構(gòu)。
3 .6 從2005 年開始
（1）單片多層板結(jié)構(gòu)和銅箔多層板結(jié)構(gòu)
并行；
（2）純高頻介質(zhì)層的多層板結(jié)構(gòu)；
（3）微帶線和帶狀線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)皆有可能；
（4）平坦結(jié)構(gòu)成為現(xiàn)實(shí)。
4 粘結(jié)片材料的需求展望
隨著飛速發(fā)展的通訊業(yè)及汽車電子產(chǎn)品準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)， 設(shè)計(jì)及可加工性需求的日益迫切，對現(xiàn)有粘結(jié)片材料性能不足的不滿情緒越來越凸顯。其一，關(guān)乎到高品質(zhì)高頻覆銅板的性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)；其二，直接影響高頻覆銅板的多層化設(shè)計(jì)及加工的實(shí)現(xiàn)。
簡單來說，縱觀全球高頻覆銅板企業(yè)，粘結(jié)片材料地位雖被極大重視，但目前尚純聚四氟乙烯介質(zhì)高頻覆銅板的多層化及高可靠性金屬化孔設(shè)計(jì)和制造。從材料學(xué)相似相容的概念出發(fā)，如果想獲得優(yōu)異的層間粘結(jié)， 針對于高頻純聚四氟乙烯覆銅板材料，優(yōu)先選擇熱塑性粘結(jié)材料。但是，對于多次層壓設(shè)計(jì)及加工來說，熱固性樹脂半固化片則成為必須，否則，多層化設(shè)計(jì)及加工就無法實(shí)現(xiàn)。
作為世界一流的高頻覆銅板企業(yè)，羅杰斯公司的最新粘結(jié)片材料，2929 Bondply （該產(chǎn)品層壓溫升控制示意，見圖8）堪稱一流。但是，一方面，其優(yōu)異的盲孔填充性能，卻給高頻設(shè)計(jì)之開窗口加工，帶來了阻膠難題；另一方面， 該型粘結(jié)片材料， 屬于“MASSLAM”模式滿足大規(guī)模工業(yè)化加工，對于銷釘定位的多層化加工，存在可加工性不好的難題。
圖8 羅杰斯公司2929 Bondply 半固化片層壓參數(shù)控制
回顧過往，曾記否有一家Gore 公司的榮譽(yù)產(chǎn)品—SpeedBoard C，給廣大印制板產(chǎn)業(yè)人員帶來了福音。其不僅可用于對FR- 4 覆銅板與高頻聚四氟乙烯覆銅板，實(shí)現(xiàn)混合介質(zhì)的多層化牢固粘結(jié)，而且，對于聚四氟乙烯介質(zhì)覆銅板的多層化，也同樣具有相當(dāng)優(yōu)勢。該材料的層壓溫升控制見圖9、圖10。
圖9 SpeedBoard C 半固化片低Tg 層壓
圖10 SpeedBoard C 半固化片高Tg 層壓參數(shù)控制示意
為此，希望業(yè)界能更多關(guān)注于覆銅板相關(guān)粘結(jié)材料的研發(fā)，為廣大高頻微波介質(zhì)基板的多層化制造，奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
5 結(jié)束語
隨著5G 基站建設(shè)的到來，“有源模塊上塔”、高抗氧化性基板需求、高多層高頻板制造，給廣大設(shè)計(jì)和制造企業(yè)，帶來了全新的挑戰(zhàn)。
各類通訊用高頻印制板，尤其是聚四氟乙烯類介質(zhì)材料的運(yùn)用，在原有對印制板之單、雙面制造要求的基礎(chǔ)上，越來越向高頻多層化電路板制造方向邁進(jìn)。這種高頻多層印制電路板有別于傳統(tǒng)意義上的多層印制板，由于其層壓制造之特殊性，對層間重合精度、圖形制作精度、層間介質(zhì)層厚度一致性、鍍層均勻性及涂覆類型、以及層間結(jié)合力，提出了更為苛刻的要求。
首當(dāng)其沖，相關(guān)有識(shí)之士遇到的棘手難題，就是高頻覆銅板制造企業(yè)，對于高可靠性、高寬容性、可加工性粘結(jié)片材料的搭配供應(yīng)，給高頻高可靠性高多層印制電路板的制造，提供有效針對性粘結(jié)片材料及制造指南支持。
面對目前各種新材料、新工藝的出現(xiàn)，各種各樣的問題也在不斷考驗(yàn)著從業(yè)者的智慧和能力，但是，對于聚四氟乙烯介質(zhì)高頻覆銅板的多層化實(shí)現(xiàn)而言，其所用粘結(jié)片材料多項(xiàng)制造質(zhì)量及可靠性的關(guān)注，始終應(yīng)該是我們決策的主要依據(jù)。
推薦閱讀：
