通常使用三種方法來(lái)粘合多層RF和微波PCB層壓板,例如PTFE(Teflon)材料,雙金屬片以及AGC Nelco,Isola和Rogers的其他RF材料。這三種方法是:1.熱塑性薄膜; 2.熱固性預(yù)浸料;和3.直接粘合,通常稱(chēng)為“ 熔融粘合 ”。每種設(shè)計(jì)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn),PCB設(shè)計(jì)人員和制造商需要了解它們的優(yōu)缺點(diǎn),以平衡成本和性能。
熱塑性薄膜粘接
粘結(jié)膜設(shè)計(jì)為在加熱和加壓下“流入”層壓板疊層,以封裝蝕刻工藝后留在內(nèi)層表面上的痕跡。這意味著該鍵本質(zhì)上主要是機(jī)械鍵。幾種熱塑性粘合膜可用于印刷電路板應(yīng)用,包括聚乙烯(PE),氯三氟乙烯(CTFE),氟化乙烯丙烯(FEP)和聚四氟乙烯(PTFE)。在過(guò)去40年中,這種材料的主要供應(yīng)商包括Rogers和AGC Nelco。由于熔化這些材料所需的溫度,熱塑性粘結(jié)膜不太適合用于混合多層PCB。熱固性材料的較低的熱降解點(diǎn)可能導(dǎo)致這些材料氧化和分解。
必須考慮這些薄膜的轉(zhuǎn)變(熔融)溫度,以確保正確的材料與應(yīng)用相匹配。聚乙烯的熔融溫度最低,大約為190°F至250°F(88°C至121°C),具體取決于樹(shù)脂的密度和分子交聯(lián)度。CTFE約為193°C(380°F),這對(duì)于印刷電路板是不允許的,因?yàn)橛∷㈦娐钒宓闹圃旃に嚋囟容^高,例如熱風(fēng)焊錫流平(HASL)。FEP的轉(zhuǎn)換點(diǎn)為260°C(500°F),并且能夠處理熱空氣焊料流平溫度。PTFE具有最高的轉(zhuǎn)變溫度,高于630°F(332°C),因此它將在隨后的高溫工藝中生存。
使用熱塑性薄膜的主要優(yōu)點(diǎn)是其低電損耗因子。PTFE多層pcb板以其出色的電性能而聞名,但是使用高損耗的基于環(huán)氧樹(shù)脂的預(yù)浸料的混合結(jié)構(gòu)將無(wú)法達(dá)到PTFE的目的。盡管特定的粘合膜可能與層壓材料的介電常數(shù)不完全匹配,但是任何差異的影響通常都可以忽略不計(jì),或者如果沒(méi)有,則可以將電路板設(shè)計(jì)為允許差異。不利的一面是,熱塑性薄膜粘結(jié)通常限于低層PCB,不適合順序?qū)訅骸?/span>
熱固性預(yù)浸料粘結(jié)
熱固性預(yù)浸料坯會(huì)由于熱化學(xué)反應(yīng)而硬化和固化,例如,這種反應(yīng)會(huì)使環(huán)氧樹(shù)脂的兩種成分混合在一起時(shí)變硬,您可以在五金店購(gòu)買(mǎi)。熱固性預(yù)浸料也可以用填料增強(qiáng),以提高最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
一旦硬化或“固化”,熱固性材料通常會(huì)比熱塑性材料硬。與熱塑性材料不同,熱固性材料僅經(jīng)歷一次熱化學(xué)反應(yīng),并且不能像熱塑性塑料一樣重新熔化。在熱固性預(yù)浸料固化之前,與熱塑性薄膜相比,它們的保質(zhì)期有限。
熱固性預(yù)浸料的主要優(yōu)點(diǎn)是具有制造順序?qū)訅旱挠∷㈦娐钒宓哪芰Γa(chǎn)生更高層數(shù)的堆疊物的能力以及與混合結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)層壓性能的更緊密匹配的能力。熱固性預(yù)浸料的主要缺點(diǎn)是高的電損耗因子。
前兩種方法需要額外的薄膜或預(yù)浸料,其功能類(lèi)似于膠水,以將多層保持為一體。第三種方法利用熱量和壓力將材料基底層直接粘合成一件。
熔合
形成射頻/微波印刷電路板的第三種方法是熔融粘合,其中通過(guò)極高的溫度和精確控制的壓力將各層連接在一起,而無(wú)需添加任何粘合材料。該方法具有其挑戰(zhàn),例如對(duì)層壓夾具的附加控制,壓力和升高的溫度。但是,在正確的應(yīng)用中,與熱塑性和熱固性粘合相比,性能的提高非常重要。熔融粘合的結(jié)果產(chǎn)生了完全均勻的介電常數(shù)結(jié)構(gòu),而不會(huì)因不同薄膜或預(yù)浸料的特性而導(dǎo)致失配。熔融鍵合在整個(gè)PCB封裝中產(chǎn)生一個(gè)統(tǒng)一的介電常數(shù)值,這對(duì)于必須滿足關(guān)鍵性能要求的高頻應(yīng)用很有幫助。
利弊比較
熱塑性薄膜
優(yōu)點(diǎn)
l良好至優(yōu)異的損耗特性
l介電常數(shù)E r低于大多數(shù)熱固性預(yù)浸料。接近純PTFE
l純各向同性材料
缺點(diǎn)
l順序?qū)訅翰皇且粋€(gè)好的選擇
l層壓溫度不適用于許多熱固性預(yù)浸料
l鉆孔性能差,可能會(huì)產(chǎn)生拖影
l不能去污或回蝕
熱固性預(yù)浸料
優(yōu)點(diǎn)
l符合Er 95及以上的熱固性層壓板的樹(shù)脂體系和電性能
l優(yōu)于熱塑性粘合膜的CTE
l可以去污并通常回蝕
缺點(diǎn)
l各向異性材料
l在E不提供[R ≤2.94
l傳統(tǒng)上,其損耗要高于熱塑性樹(shù)脂系統(tǒng)
熔合
優(yōu)點(diǎn)
l最佳電氣性能
lE r與相鄰的層壓材料幾乎完美匹配
l可根據(jù)銅的厚度順序?qū)訅?/span>
缺點(diǎn)
l除非使用PTFE粘合層,否則通常不適合粘合電鍍的子組件
l層壓周期長(zhǎng)
l要求極高的層壓溫度≥700°F(371°C)
l與熱固性樹(shù)脂體系不兼容
結(jié)論
如您所見(jiàn),在選擇哪種方法適合特定應(yīng)用時(shí),必須考慮每種討論的微波鍵合方法的優(yōu)缺點(diǎn)。如開(kāi)頭段落所述,PCB制造商需要在選擇最佳鍵合方法時(shí)充分理解這些特性,以平衡成本和性能。
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