基于雷达TR组件的高多层微波板工艺研究.pdf
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1、2023春季国际PCB技术/信息论坛164特种印制板制造技术 Special PCB technology基于雷达TR组件的高多层微波板工艺研究 Paper Code:S-053 张长明 黄建国 王 强 唐成华 徐 缓 (深圳市博敏电子有限公司,广东 深圳 518000)摘 要 雷达天线中T/R模块是基本组件,其功用在于实现对发射信号的放大、对接收信号的放大以及对信号幅度、相位的控制,要求具备大功率、高效率、低噪声的同时,小型化和轻量化也是重要的设计指标。文章通过多次压合设计,超薄PTFE芯板增加补强板方式层压,利用二次激光控深揭盖、孔点电镀+POFV、过腐蚀高精度控深等技术。消除高多层微波板
2、的过孔处产生“Stub”分叉、阶梯槽分层开裂,造成的传输信号完整性变差或失效等问题,从而达到TR组件的高多层微波板研发目标。关键词 多次压合;超薄芯板;补强板;过腐蚀;高精度控深 中图分类号:TN41 文献标识码:A 文章编号:1009-0096(2023)增刊-0164-06 Research on high multilayer microwave technology based on radar TR moduleZhang Changming Huang Jianguo Wang Qiang Tang Chenghua Xu Huan Abstract T/R module is t
3、he basic component of radar antenna,whose function is to realize the amplification of the transmitted signal,the amplification of the received signal and the control of the signal amplitude and phase.It requires high power,high efficiency,low noise and miniaturization and lightweight are also import
4、ant design indicators.This essay introduces the lamination ways such as the multiple pressing design and the ultra-thin PTFE core plate to form reinforcement plate.It also uses the technologies such as secondary laser control of deep cover,hole point plating+POFV,high precision control of deep over
5、corrosion,etc.to eliminate the problems of Stub bifurcation at the cross hole of high multilayer microwave plate and the layered crack of step slot,which result in the transmission signal integrity deterioration or failure.It achieves the research and development goal for high layer microwave PCB of
6、 T/R module.Key words Multiple Pressing;Ultra-Thin Core;Reinforcement Board;Over Etching;High Precision Depth Control1 背景雷达通过天线向给定的外部区域辐射并接收电磁波,以获得目标的物理位置及其它与跟踪目标有关的信息电子设备。计算机技术、数模混合集成电路技术及微波移相技术的快速发展,有源相控阵技术具有多目标、远距离、高可靠性和高适应性等优势,正由雷达向通信电子、定位导航等多领域发展。新型器件如功率微波器件、VHSIC、MMIC 的出现,每个天线辐射阵元用一个接收机和发射功放阵列
7、,每个天线阵元可以是固态T/R组件,使相控阵雷达天线变为有源165特种印制板制造技术 Special PCB technology 2023春季国际PCB技术/信息论坛相控阵天线,有源相控阵雷达作为相控阵雷达的一个核心领域被广泛使用1。T/R模块是有源相控阵雷达天线的基本组件和关键技术,T/R组件的主要功能是完成信号的功率放大和天线波束的空间扫描,实现对发射信号的放大、对接收信号的放大以及对信号幅度、相位的控制,由低噪放、功放、限幅器、移相器等组成。微波开关、功率放大器、低噪声放大器、移相器和电源控制等部分的复杂电路系统,技术上覆盖微波电路、数字控制电路等方面。高性能T/R组件对电路器件的性能
8、参数、机械结构、电磁兼容性能、稳定性都有很高要求,有源相控阵TR组件在要求具备大功率、高效率、低噪声的同时,小型化和轻量化也是重要的设计指标2。为拓宽公司订单类型,增强公司研发创新能力,公司引入相控阵雷达的关键部件-TR组件的高多层微波板做研发试样,其产值更高的同时加工过程亦更具挑战性,TR组件高多层微波板结构复杂包括了4种PTFE材质混压、10种不同深度的埋盲孔、两种浅盲槽设计。2 产品解析:2.1 产品信息以A型号为例解析雷达TR组件高多层微波板的加工特性,具体如表1所示。表1 TR组件高多层微波板的加工特性2.2 TR组件高多层微波板制程难点a.10种不同深度的埋盲孔层压设计,包含盲孔、
9、背钻盲孔、控深钻、激光控深铣、背钻等工艺;b.芯板厚度0.127 mm的泰康尼TSM-DS3-M的PTFE薄芯板是一种陶瓷填充增强材料,其玻璃纤维含量非常低约5%,蚀刻后刚性太差,层压生产过程中的移位,压合后变为层偏;c.背钻孔钻到两层之间,此介质厚度仅0.127 mm,受板翘和板厚均匀性影响背钻深度公差不易控制;d.浅盲槽由于芯板较薄,在不同的烧烤工序和磨板工序会出现揭盖的起泡问题;e.PTFE由于材质较软,板面的高低差在树脂磨平时易产生露基材问题。3 主要研究内容3.1 研究多次压合的设计与层压技术任意层HDI作为高阶互连技术的最高境界,其应用已越来越受到追捧3。似乎应该是这款高多层微波板
10、层压不错的选序号 项目 规格及公差 1 材料 板材:泰康尼TSM-DS3-M PP:FR-28-0040-50/FR-27-0035-66 2 板厚 芯板:0.127 mm、0.254 mm两种芯板 成品板厚:2.7 mm10%3 叠构/层数 三次压合,并且有埋孔、盲孔、背钻盲孔、控深钻、激光控深铣、背钻等流程 层数:20层 4 铜厚 孔铜Min18 m,Avg20 m;表铜35 m 5 线宽 最小内层线宽:0.15 mm10%;最小外层线宽:0.1556 mm10%;6 尺寸 控深槽:65.11 mm22.06 mm0.2 mm、13.35 mm3.8 mm0.2 mm 外形:74 mm74
11、 mm 7 表面处理 电镀纯金2 m 2023春季国际PCB技术/信息论坛166特种印制板制造技术 Special PCB technology择,但HDI流程适用于环氧树脂类材料(Epoxy,EP)、聚苯醚树脂材料(Polyphenyene oxide,PPO)等材料,而聚酰亚胺(Polyimide,PI)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)材料采用激光打孔则效果较差。以0.2 mm的聚四氟乙烯材料做激光盲孔孔金属化及填孔后切片图片如图1,PTFE激光盲孔加工难度大,易出现孔口毛刺、不平滑、盲孔底部与内层铜箔结合力差的不良现象。除品质隐患之外,9次层压至蚀
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