这二三年，在咱们这个职业里，最时尚的技能和产品是HDI（高密度互连）、Build-up Multilayer（积层印制板）。但是，在商场经济和高科技含量产品的开展潮流中，还有别的一个分支，便是高频微波印制板和金属基印制板。今日，我就来说说这二个问题。
一、先说高频微波印制板
1.高频微波印制板在我国大地上热起来了。
近 年来，在华东、华北、珠三角已有许多印制板企业在盯着高频微波板这一商场，在搜集高频波、聚四氟乙烯（Teflon，PTFE）的动态和信息，将这类印制 板新种类视为电子信息高新科技工业必不行少的配套产品，加强调研和开发。一些公司老总确定高频微波板为未来企业新的经济增长点。
国外专家猜测，高频微波板的商场开展会十分快。在通讯、医疗、军事、轿车、电脑、仪器等范畴，对高频微波板的需求正急速窜起。数年后，高频微波板或许占到全球印制板总量的约15%，台湾、韩国、欧、美、日不少PCB公司纷繁制定朝此方向开展计划。
欧 美高频微波板材供货商Rogers、Arlon、Taconic、Metclad、GIL日本Chukoh近二年始向我国这个潜在的大商场进军，寻觅代 理、教学相关技能。美国GIL公司在深圳举行一场“高频微波印制板之运用与制造技能”讲座，数百个座位悉数满座，走廊亦站满了企业代表听讲演，不少老总级 的人物听了一整天的技能讲座。真没想到国内同行对高频板发生如此稠密的爱好。欧美板材供货商已可供给介电常数从2.10、2.15、2.17，……直到 4.5，乃至更高的板材系列100多个种类。
在珠三角、长三角，据了解已有不少企业标榜能够批量订Teflon和高频板订单。听说，有企业 已抵达月产数千平方米的水平。国内不少雷达、通讯研讨所的印制板厂需求高频微波板材在逐年增大。国内华为、贝尔、武汉邮科院等大通讯企业需求高频微波印制 板在逐年增多，国外从事高频微波产品的企业亦搬迁来我国，就近收购高频微波用印制板。
种种迹象表明，高频微波板在我国热起来了。
（什么叫高频？300MHZ以上，即波长1米以上的短波频率规模，一般称为高频。）
2.为什么热了起来？
有三方面原因。
（1）原属军事用处的高频通讯的部分频段让给民用（1996年开端），使民用高频通讯大大开展。在远距高通讯、导航、医疗、运送、交通、仓储等各个范畴大显神通。
（2）高保密性、高传送质量，使移动电话、轿车电话，无线通讯向高频化开展，高画面质量，使广播电视传输，用甚高频、超高频播映节目。高信息量传送，要求卫星通讯，微波通讯和光纤通讯有必要高频化。
（3）计算机技能处理才能添加，信息回忆容量增大，迫切要求信号传送高速化。
总归，电子信息产品高频化、高速化对印制板的高频特性提出了高的要求。
3.为什么要求印制板低ε（Dk）?
ε 或Dk，叫介电常数，是电极间充以某种物质时的电容与相同结构的真空电容器的电容之比。一般表明某种资料贮存电能才能的巨细。当ε大时，贮存电能才能大， 电路中电信号传输速度就会变低。通过印制板上电信号的电流方向一般是正负替换改变的，相当于对基板进行不断充电、放电的进程。在交换中，电容量会影响传输 速度。而这种影响，在高速传送的设备中显得更为重要。ε低表明贮存才能小，充、放电进程就快，从而使传输速度亦快。所以，在高频传输中，要求介电常数低。
别的还有一个概念，便是介质损耗。电介质资料在交变电场作用下，由于发热而耗费的能量称之谓介质损耗，一般以介质损耗因数tanδ表明。ε和tanδ是成正比的，高频电路亦要求ε低，介质损耗tanδ小，这样能量损耗也小。
4.聚四氟乙烯（Teflon）印制板的ε
在 印制板基材中，聚四氟乙烯基材的介电常数ε最低，典型的仅为2.6~2.7，而一般的玻璃布环氧树脂基材的FR4的介电常数ε为4.6~5.0，因 此，Teflon印刷板信号传输速度要比FR4快得多（约40%）。Teflon板的介于损耗要素为0.002，比FR4的0.02低了10倍，能量损耗 也小得多。加上聚四氟乙烯称之为“塑料王”，电绝缘功能优秀，化学安稳性和热安稳性也好（至今尚无一种能在300℃以下溶解它的溶剂），所以，高频高速信 号传递就要先用Teflon或其它介电常数低的基材了。笔者看到，Polyflon、Rogers、Taconic、Arlon、Meclad都可供给介 电常数为2.10、2.15、2.17、2.20的基材，其介质损耗要素在10GHZ下是0.0005~0.0009。聚四氟乙烯基材功能很好，但其加工 成印制板的进程同传统的FR4有着彻底不同的工艺途径，这方面在后面会谈到。
这二年，咱们在实践中，除用到要求ε为2.15、2.6的以外，还常常用到ε3.38、3.0、3.2、3.8等Rogers RO4000、GIL1000系列等。
5.高频微波板的基本要求
·由于是高频信号传输，要求制品印制板导线的特性阻抗是严厉的，板的线宽一般要求±0.02mm（最严厉的是±0.015mm）。因而，蚀刻进程需严厉操控，光成像转移用的底片需依据线宽、铜箔厚度而作工艺补偿。
·这类印制板的线路传送的不是电流，而是高频电脉冲信号，导线上的凹坑、缺口、针孔等缺点会影响传输，任何这类小缺点都是不允许的。有时候，阻焊厚度也会遭到严厉操控，线路上阻焊过厚、过薄几个微米也会被判不合格。
· 热冲击288℃，10秒，1~3次，不发生孔壁别离。关于聚四氟乙烯板，要处理孔内的潮湿性，作到化学沉铜孔内无空穴，电镀在孔内的铜层经得起热冲击，这 是作好Teflon孔化板的难点之一。正由于如此，许多基材厂商研制出产出ε高一点，而化学沉铜工艺同惯例FR4作法相同的代替品，Rogers Ro4003(ε3.38)和西安704厂的LGC-046(ε3.2±0.1)便是这类产品。
·翘曲度：一般要求制品板0.5~0.7%。
6.高频微波板的加工难点
根据聚四氟乙烯板的物理、化学特性，使其加工工艺有别于传统的FR4工艺，若按惯例的环氧树脂玻纤覆铜板相同条件加工，则无法得到合格的产品。
（1）钻孔：基材柔软，钻孔叠板张数要少，一般0.8mm板厚以二张一叠为宜；转速要慢一些；要运用新钻头，钻头顶角、螺纹角有其特别的要求。
（2）印阻焊：板子蚀刻后，印阻焊绿油前不能用辊刷磨板，避免损坏基板。引荐用化学办法作外表处理。要做到这一点：不磨板，印完阻焊后线路和铜面均匀一起，没有氧化层，决非易事。
（3）热风整平：根据氟树脂的内涵功能，应尽量避免板材急速加热，喷锡前要作150℃，约30分钟的预热处理，然后立刻喷锡。锡缸温度不宜超越245℃，不然孤立焊盘的附着力会遭到影响。
（4）铣外形：氟树脂柔软，一般铣刀铣外形毛刺十分多，不平坦，需求以适宜的特种铣刀铣外形。
（5）工序间运送：不能垂直立放，只能隔纸平放筐内，全进程不得用手指接触板内线路图形。全进程避免擦花、刮伤，线路的划伤、针孔、压痕、凹点都会影响信号传输，板子会拒收。
（6）蚀刻：严厉操控侧蚀、锯齿、缺口，线宽公役严厉操控±0.02mm。用100倍扩展镜查看。
（7）化学沉铜：化学沉铜的前处理是制造Teflon板的最大难点，也是最要害的一步。有多种办法作沉铜前处理，但总结起来，能安稳质量适合于批量出产的，不外乎二种办法：
办法一：化学法：金属钠加荼四氢肤喃等溶液，构成荼钠络合物，使孔内聚四氟乙烯表层原子遭到浸蚀抵达潮湿孔的意图。这是经典成功的办法，作用杰出，质量安稳，但毒性大，金属钠易燃，危险性大，需专人办理。
方 法二：Plasma（等离子体）法：需求进口的专用设备，在抽真空的环境下，在二个高压电极之间注入四氟化碳（CF4）或氩气（Ar2）氮气（N2）、氧 气（O2）气体，印制板放在二个电极之间，腔体内构成等离子体，从而把孔内钻污、脏物除去。这种办法可取得满足均匀一起的作用，批量出产可行。但要出资昂 贵的设备（每台机约十多万美元），美国有名的Plasma设备公司有二家：APS、March。
近年国内的一些文献亦介绍了其它多种办法，但经典有用的办法是以上的二种。
对 ε3.38和Rogers Ro4003高频基材，具有聚四氟乙烯玻纤基材相似的高频功能，又具有FR4基材相似的简单加工的特色，这是以玻纤和陶瓷作填料，玻璃化温度 Tg>280℃的高耐热资料。这种基材钻孔十分耗钻头，需运用特别的钻机参数，铣外形要常换铣刀；但其它加工工艺相似，不需求作特别的孔处理，所以 得到了许多PCB厂和客户的认可，但Ro4003不含阻燃剂，板子抵达371℃，板子可引起焚烧。公营704厂LGC-046板材，为改性聚苯醚 （PPO）型，介电常数3.2，加工功能同FR4，这个产品在国内亦取得不少单认可运用。
7.高频微波板用在哪里？
卫星接纳器、基地天线、微波传输、轿车电话、全球定位体系、卫星通讯、通讯器材转接器、接纳器、信号振荡器、家庭电器联网、高速运转计算机、示波器、IC测验仪器等等，高频通讯、高速传输、高保密性、高传送质量、高回忆容量处理等通讯和计算机范畴都需求高频微波印制板。
8.国内外高频微波板材概略
国内，除了上述谈到的704厂LGC-046改性聚苯醚板材外，泰州高频覆铜箔板材厂TF-2、F4B、F4BK高频微波、聚四氟乙烯板材亦卖得很兴旺。听说，北京、长三角、广东亦有多间企业在发动、开工。
国外，首要板材供货商有：欧美Rogers、Arlon、GIL Taconic、Metclad、Isola、Polyclad，日本Asaki、Hitach、ehemical、Chukok等，已构成约高频微波用的纸130个不同介电常数的种类。
现在的国内外距离：种类、质量安稳一起性、价格；国外大客户认可我国产品有必定难度，等等。
板材厚度，运用1.5~1.6mm的不多，而0.5、0.8、1.0mm则是比较一般，首要考虑是本钱。Teflon板材价格是一般FR4的5~10倍，批量收购亦需约100美元/m2，零散购买需几百美元/m2。
小结：高频微波板材应当是高新科技的新种类，跟着通讯、计算机不断向高频高速开展，未来用处必定会越来越广，越来越大。板材价格亦高，有较大的赢利空间，这种产品是有光明前途的。
二、然后再说说金属铝基板
1.为什么运用金属基印制板？
（1）散热性
现在，许多双面板、多层板密度高、功率大，热量发出问。惯例的印制板基材如FR4、CEM3都是热的不良导体，层间绝缘，热量发出不出去。电子设备部分发热不扫除，导致电子元器材高温失效，而金属基印制板可处理这一散热难题。
（2）热膨胀性
热胀冷缩是物质的一起赋性，不同物质CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀系数是不同的。
印 制板是树脂+增强资料（如玻纤）+铜箔的复合物。在板面X-Y轴方向，印制板的热膨胀系数（CTE）为13~18 PPM/℃，在板厚Z轴方向为80~90PPM/℃，而铜的CTE为16.8PPM/℃。片状陶瓷芯片载体的CTE为6PPM/℃，印制板的金属化孔壁和 相连的绝缘壁在Z轴的CTE相差很大，发生的热不能及时扫除，热胀冷缩使金属化孔开裂、断开，这样机器设备就不行靠了。
SMT（外表贴装技能）使这一问题更为杰出，成为非处理不行的问题。由于外表贴装的互连是通过外表焊点的直接衔接来完成的，陶瓷芯片载体CTE为6，而FR4基材在X-Y向CTE为13~18，因而，贴装衔接焊点由于CTE不同，长期饱尝应力会导致疲惫开裂。
金属基印制板可有用地处理散热问题，从而使印制板上的元器材不同物质的热胀冷缩问题缓解，提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。
（3）尺度安稳性
金属基印制板，显着尺度要比绝缘资料的印制板安稳得多。铝基印制板、铝夹芯板，从30℃加热至140~150℃，尺度改变为2.5~3.0%.
（4）其它原因
铁基印制板，具有屏蔽作用；代替脆性陶瓷基材；放心运用外表安装技能；削减印制板真实有用的面积；替代了散热器等元器材，改进产品耐热和物理功能；削减出产本钱和劳力。
2.简史
金 属基印制板作为印制板的一个类别，60年代初开端选用，美国创始。1963年美国Ves Ierm Electrico公司作成了铁基夹芯印制板，在继电器上运用，1964年美国的金属基印制板已抵达100万块。全国覆铜板职业协会编写出书的《印制电路 用覆铜箔层压板》一书（2001.10）说1969年日本三洋公司首要发明晰铝基覆铜板的制造技能，1974年开端运用于STK系列功率扩展混合集成电路 上，这一点同我查找的文献说法不相同。不论怎么，是60年代美日首要运用金属基印制板的。
日本六七十年代通产省作了许多查询，认可PCB使 用面对的难题是高密度组装时，元器材安装密度高，散热性是个大问题。一般的纸质、玻璃布、环氧覆铜板属绝缘资料，热传导率小，不宜作散热用，多层板层数 多、密度高、功率大时，热量必定扫除不出去。因而，有必要运用金属基印制板。日本住友、松下电工等公司推出了许多产品化了的金属基覆铜板。
80、 90年代，金属基板在全球各国被广泛选用，估量全球金属基印制年产值约二十亿美元。日本1991年产值为25亿，1996年为60亿，2001年增长到 80亿日元。美国贝格斯（Bergquist）是专门作铝基覆铜板的公司，宣称每年出售这类板材3000万美元，在美国占有商场份额过一半以上。美国德克 萨斯（Texax）、克里夫兰（Cleveland）TechTrade等公司对金属基板都作过许多研讨，并也出有产品。我国1986年开端，由公营 704厂开发了铁基覆铜板，用于军工上。但我查阅过历届全国印制电路学术会上的论文，发现最早的一篇文章是成都1010所1983年11月在第二届全国印 制电路学术年会上宣布的，标题是“金属基印制电路板制造工艺实验小结”，产品也是用在军品上的。相隔四后后，在1987.9成都全国印制电路第三届学术年 会上电子部10所又宣布另一篇论文“铝基芯印制板规划、制造和运用”，阐明10所和704厂早年对铝基板都作了许多作业。
跟着我国信息电子工业开展的日新月异，在电子、电信、轿车、摩托车、电源、音响等产品上近年来会越来越多地运用金属基印制板。由于商场、技能局势的开展，散热问题已得到了非处理不行的境地，金属基印制正可大显神通。
3.结构
现在商场上收购到的规范型金属基覆铜板材由三层不同资料所构成：铜、绝缘层、金属板（铜、铝、钢板），而铝基覆铜板最为常见。
（1）金属基材
铝 基基材，运用LF、L4M、Ly12铝材，要求扩张强度30kgf/mm2，延伸率5%。美国贝格斯铝底层分为1.0、1.6、2.0、3.2mm 4种，铝型号为6061T6或5052H34。日本松下电工、住友R-0710、R-0771、AL C-1401、AL C-1370等型号为铝基覆铜板，铝基厚度1.0~3.2mm。
铜基基材，扩张强度25~32kgf/mm2，延伸率15%。美国贝格斯铜基厚度分5种：1.0、1.6、2.0、2.36、3.2mm，为C11000铜合金。
铁基基材，运用冷轧压延铜板，低碳铜，具有磁屏蔽特性，厚度0.5~1.5mm。美国贝格斯运用的是殷铜（镍铁合金）、钨金合金、冷轧铜，厚度1.0、2.3mm。
（2）绝缘层
起绝缘层作用，一般是50~200um。若太厚，能起绝缘作用，避免与金属基短路的作用好，但会影响热量的发出；若太薄，能较好散热，但易引起金属芯与元件引线短路。
绝缘层（或半固化片），放在通过阳极氧化，绝缘处理过的铝板上，经层压用外表的铜层结实结合在一起。
美国贝格斯的绝缘层申报了专利，规范型的铝基板，绝缘层为75微米，而特种型的为150微米。
（3）铜箔
铜箔反面是通过化学氧化处理过的，外表镀锌和镀黄铜，意图是添加抗剥强度。铜厚一般为0.5、1.2盅司。美国贝格斯公司运用的是ED铜，铜厚有1、2、3、4、6盅司5种。咱们为通讯电源配套制造的铝基板运用的是4盅司的铜箔（140微米）。
美国供给的铝基板规范尺度是二种：16″×19″、18″×24″。可运用面积：减一英寸。铝基面还有加与不加保护膜之分。
4.制造难点
铜厚为4.5OZ铝基板，制造上会遇到以下难点：
（1）工程规划线宽补偿：由于铜厚，线宽要作必定补偿，不然蚀刻后线宽超差，客户是不接纳的，线宽补偿值要经历堆集。
（2）印阻焊的均匀性：由于图形蚀刻后线路铜厚超惯例，印阻焊是很困难的，跳印、过厚过薄客户都不承受。怎么印好这一层绿油也是难点之一。
（3）蚀刻：蚀刻后线宽有必要契合客户图纸要求。残铜是不允许的，也不能动刀子刮去，动刀子会刮伤绝缘层，引起耐压测验起火花、漏电。
（4） 机械加工：铝基板钻孔能够，但钻后孔内孔边不允许有任何毛刺，这会影响耐压测验。铣外形是好不容易的。而冲外形，需求运用高档模具，模具制造很有技巧，这 也是作铝基板的难点之一。外形冲后，边际要求十分规整，无任何毛刺，不碰伤板边的阻焊层。一般运用操兵模，孔从线路冲，外形从铝面冲，线路板冲制时受力是 上剪下拉，等等都是技巧。冲外形后，板子翘曲度应小于0.5%。
（5）整个出产流程不许擦花铝基面：铝基面经手接触，或经某种化学药品都会发生表 面变色、发黑，这都是肯定不行接纳的，从头打磨铝基面客户有的也不接纳，所以全流程不碰伤、不触及铝基面是出产铝基板的难点之一。有的企业选用钝化工艺， 有的在热风整平（喷锡）前后各贴上保护膜……小技巧许多，八仙过海，各显神通。
（6）过高压测验：通讯电源铝基板要求100%高压测验，有的客户 要求直流电，有的要求交流电，电压要求1500V、1600V，时刻为5秒、10秒，100%印制板作测验。板面上脏物、孔和铝基边际毛刺、线路锯齿、碰 伤任何一丁点绝缘层都会导致耐高压测验起火、漏电、击穿。耐压测验板子分层、起泡，均拒收。
以上说的都是单面铝铝基板制造要战胜的出产和工艺上的难题。现在，一些单位作铝基芯印制板，即双面铝基印制板，及盲孔多层铝基板，用到轿车、通讯、外表职业上，这儿就不逐个叙说了。
5.首要功能：
这是摘抄的是美国贝格斯（Bergquist）铝基板的产品功能及实验条件：
上 表中“我国目标”录自《印制电路用覆铜箔层压板》一书（2001.10）P373。还有，为了请求铝基板UL认证，需求花费约2.5~3.0万人民币，比 一般印制板UL认证要贵得多。别的，咱们从前损坏过多个被击穿了的铝基板，查找被击穿的原因，发现绝缘介质层仅为树脂、无纤维，厚度75微米，涂覆均匀； 凡绝缘层上一丁点针孔、微粒、黑点、废物都是形成铝基板被高压击穿的原因，所以绝缘层涂覆的环境操控十分重要。
从上表中显着可看到，美国产品的各项目标都比国产目标要高。大约这也是国内的通讯大客户至今还不认可国产铝基板材的原因之一。
基材表观：铝基上任何显着的擦痕、划伤、针孔、凹点、条纹状磨刷印都不接纳。
6.运用和供货商：
·运用范畴：
通讯电源：稳压器、调节器、DC-AC转接器；
电子操控：继电器、晶体管基座、各种电路中元器材降温；
交换机、微波：散热器、半导体器材绝缘热传导、马达操控器；
工业轿车：点火器、电压调节器、主动安全操控体系、灯火改换体系；
电脑：电源设备、软盘驱动器、主机板；
家电：输入-输出扩展器、音频、功率平衡扩展，等等。
·供货
金 属基商场在我国正在逐年扩展，国外许多电子安装商亦在国内出资建厂，商机是无限的。现在珠三角已有许多工厂作铝基板，而通讯电源用的铝基板，例如艾默生 （安圣、华为）、中兴等现在仍是运用进口基材，国产的价格虽廉价，但听说试过屡次未有一家能认可。珠三角已有几家工厂现在抵达月产几十、几百K的量，估量 产值为数百平方米。在作批量出产方面逐步堆集了许多经历。
