隨著5G網(wǎng)絡的快速發(fā)展，5G天線模塊的需求越來越多，為滿足其特殊性能，部分天線模塊設計厚度已達到11.5mm以上；針對此類超厚板，在層壓、鉆孔、線路及CNC等工序均面臨較大的技術瓶頸。本文從疊層設計優(yōu)化入手，采用兩次分壓子部件并提前做好線路及表面處理，然后總壓鉆孔，再采用二次內(nèi)定位成型等技術，有效實現(xiàn)了11.5mm超厚板的批量加工，滿足了客戶特種需求。

5G網(wǎng)絡作為第五代移動通信技術， 其最高理論傳輸速度可達每秒數(shù)10Gb，這比目前4G網(wǎng)絡的傳輸速度快數(shù)百倍； 由于其高速率、低時延、低功耗的特點，未來將滲透到物聯(lián)網(wǎng)及各行各業(yè)，與工業(yè)設施、醫(yī)療儀器、交通工具等深度融合，有效滿足工業(yè)、醫(yī)療、交通等垂直行業(yè)的多樣化業(yè)務需求。同時隨著5G網(wǎng)絡時代的快速來臨，其核心部件 5G天線模塊的需求也越來越多，為滿足其特殊性能，部分天線模塊設計厚度已達到11.5mm以上；針對此類超厚板，在層壓、鉆孔、電鍍、線路及CNC等工序均面臨較大的技術瓶頸。本文從疊層設計優(yōu)化入手，采用兩次分壓子部件并提前做好線路及表面處理，然后總壓鉆孔、再采用二次內(nèi)定位成型等技術，有效實現(xiàn)了11.5mm超厚板的批量加工，滿足了客戶特種需求。

超厚5G天線模塊加工工藝分析

該產(chǎn)品的關鍵技術難點涉及5大塊，包括：(1)超厚板盲埋孔+背鉆+樹脂塞孔技術；(2)超厚板層壓技術；(3)超厚板二鉆精度控制技術；(4)超厚板表面處理工藝；(5)超厚板外形加工技術。

針對這些難題，需要對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化以滿足可制造性?？蛻粼O計線路為6層，使用4張高頻材料對壓，成品板厚為11.44mm，考慮到天線模塊的設計指標，各層介質(zhì)厚度無法降低。

客戶原設計金屬化通孔+背鉆，考慮到11.5mm超厚板壓合后在沉銅/電鍍/線路/蝕刻/阻焊等工序的困難度，經(jīng)分析網(wǎng)絡連接后，建議客戶將原L36+L13背鉆取消，更改為L13+L46盲孔互連，結(jié)構(gòu)優(yōu)化后兩次分壓厚度為6.7mm+4.3mm，其電鍍難度大大降低，且盲孔設計比背鉆更利于高頻信號傳輸，如下圖1所示?？紤]到總壓后阻焊及表面處理制作困難，特將流程優(yōu)化到分壓后制作完成，即總壓后無需再做阻焊及表面處理。

經(jīng)上述工藝優(yōu)化后，11.5mm天線模塊加工基本有了可制造性。

圖1 優(yōu)化為兩次盲孔分壓再總壓結(jié)構(gòu)

產(chǎn)品制程設計

超厚板兩次盲孔分壓

對兩次盲孔分壓流程設計如下：

①盲孔L1/L3+背鉆+樹脂塞孔(使用X公司高速板材與高速PP，子部件板厚6.7mm)

流程：內(nèi)層L10+L23制作→ L1/L3分壓 →鉆孔→等離子→ 沉銅→一銅

背鉆→樹脂塞孔→內(nèi)線酸蝕→內(nèi)層蝕檢

②盲孔L4/L6制作+樹脂塞孔(使用X公司高速板材與高速PP，子部件板厚4.3mm)

流程：內(nèi)層L5/6常規(guī)流程制作→L4/L6分壓 →鉆孔→等離子→沉銅→一銅

→樹脂塞孔→內(nèi)線酸蝕→內(nèi)層蝕檢

考慮到總壓后整體板厚達到11. 5 mm左右，在此厚度下制作阻焊及表面處理非常困難，為此特將流程優(yōu)化到分壓后/總壓前制作完成，即總壓后無需再做阻焊及表面處理。

此外層壓的板邊還要設計兩組鉚合定位孔，便于后續(xù)壓板可進行精確對位，如下圖2所示。

圖2 板邊兩組鉚合定位孔設計

總壓前還要進行沉邊處理，沉邊后用8mm長度鉚釘即可滿足鉚合要求。

①L1/3板厚6.7mm，從頂層長邊沉邊深度3.2mm, 余厚3.5 mm。

②L4/6板厚4.3mm，從底層長邊沉邊深度2.3mm，余厚2.0mm。

完成總壓后進行切片分析，可見切片層間偏移在4.0mil以內(nèi)，符合客戶要求，效果如下圖3所示。

圖3 總壓后對位切片圖

超厚板二鉆精度控制

客戶對定位精度有特殊要求，孔中心位置偏差要求按±0.05mm控制。因此需要預鉆小孔，使內(nèi)層盲孔制作時先預鉆小孔，以減少總壓鉆通孔的阻力，降低斷刀風險。同時采用板邊菲林孔定位測量漲縮，為鉆孔文件提供精確的尺寸漲縮信息。最后在鉆孔加工過程中，要使用刃長12mm直徑1.65mm新鉆刀，一步下鉆方式，一次鉆透NPTH安裝孔，防止分步鉆孔造成精度偏差，效果如下圖4所示。

圖4 二鉆后隔離環(huán)無明顯偏移

超厚板外形加工及熱沖擊效果

由于成品板過厚，需要采用正反控深銑的方式加工，外形設計頂層、底層兩組文件，從正、反兩面各控深6mm做外形加工。此外定位方式以板內(nèi)1.65mm-NPTH孔做內(nèi)定位，防止外形偏移。完成加工后檢測外形，設計尺寸為32.5mm*32.5mm*11.4mm，實際檢驗尺寸偏差≤0.10mm，板邊光滑平整，符合品質(zhì)要求，如下圖5、圖6所示。

圖5 外形后邊緣質(zhì)量 圖6 外形尺寸測量

對成品進行耐熱性測試，在熱沖擊條件288℃/10S/3次條件下，未出現(xiàn)分層爆板現(xiàn)象。

圖7 熱沖擊無爆板分層（熱沖擊條件288℃/10S/3次）

總結(jié)

本文提供了一種11.5mm超厚板的生產(chǎn)加工方法，并通過工藝改進，有效解決了業(yè)界常見的技術難題：

1、超厚板層壓技術：常規(guī)水平線加工板厚上限在7.0mm左右，本次通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將通孔+背鉆優(yōu)化為兩次盲孔分壓，有效滿足了超厚板的層壓、電鍍及蝕刻要求。

2、超厚板表面處理工藝：通過流程優(yōu)化，將阻焊及表面處理優(yōu)先在盲孔子部件時制作完成，大大降低了表面處理的工藝難度。

3、超厚板二鉆技術：將分步下鉆改為預鉆小孔+一次下鉆11.5mm通孔、確?？孜痪瓤刂?。

4、超厚板成型技術：采用內(nèi)定位+正、反控深銑，保證外形公差在±0.10mm以內(nèi)。

作者：石學兵 唐宏華 樊廷慧 陳春

本文首發(fā)于《印制電路信息》 2018年11月 第26卷 總第316期