微波高頻線路板生產工藝探討

微波高頻線路板製造的特點，主要表現在以下幾方面： 　　
2.1 基材多樣化： 　　
長期以來，國內應用最多的是國產玻璃布增強聚四氟乙烯覆銅板。但由於它的品種單一，介電性能均勻性較差，已越來越不適應一些高性能

要求的場合。進入九十年代後，美國Rogers公司生產的RT/Duroid系列和TMM系列微波基材板逐步得到應用，主要有玻璃纖維增強聚四氟乙烯

覆銅板、陶瓷粉填充聚四氟乙烯覆銅板和陶瓷粉填充熱固性樹脂覆銅板，雖然價格昂貴，但它優異的介電性能和機械性能仍較國產微波高頻

線路板基材擁有相當大的優勢。目前這類微波基材，特別是帶鋁襯底的基材正得到大量應用。 　　
2.2 設計要求高精度化： 　　
微波高頻線路板的圖形製造精度將會逐步提高，但受印製板製造工藝方法本身的限制，這種精度提高不可能是無限制的，到一定程度後會進

入穩定階段。而微波板的設計內容將會有很大地豐富。從種類上看，將不僅會有單面板、雙面板，還會有微波多層板。對微波板的接地，會

提出更高要求，如普遍解決聚四氟乙烯基板的孔金屬化，解決帶鋁襯底微波板的接地。鍍覆要求進一步多樣化，將特別強調鋁襯底的保護及

鍍覆。另外對微波板的整體三防保護也將提出更高要求，特別是聚四氟乙烯基板的三防保護問題。 　　
2.3 電腦控制化： 　　
傳統的微波高頻線路板生產中極少應用到電腦技術，但隨著CAD技術在設計中的廣泛應用，以及微波高頻線路板的高精度、大批量，在微波

高頻線路板製造中大量應用電腦技術已成為必然的選擇。高精度的微波高頻線路板模版設計製造，外形的數控加工，以及高精度微波高頻線

路板的批生產檢驗，已經離不開電腦技術。因此，需將微波高頻線路板的CAD與CAM、CAT連接起來，通過對CAD設計的資料處理和工藝干預，

生成相應的數控加工檔和數控檢測檔，用於微波高頻線路板生產的工序控制、工序核對總和成品檢驗。 　　
2.4 高精度圖形製造專業化： 　　
微波高頻線路板的高精度圖形製造，與傳統的剛性印製板相比，向著更為專業化的方向發展，包括高精度模版製造、高精度圖形轉移、高精

度圖形蝕刻等相關工序的生產及程序控制技術，還包含合理的製造工藝路線安排。針對不同的設計要求，如孔金屬化與否、表面鍍覆種類等

制訂合理的製造工藝方法，經過大量的工藝實驗，優化各相關工序的工藝參數，並確定各工序的工藝餘量。 　　
2.5 表面鍍覆多樣化： 　　
隨著微波高頻線路板應用範圍的擴大，其使用的環境條件也複雜化，同時由於大量應用鋁襯底基材，因而對微波高頻線路板的表面鍍覆及保

護，在原有化學沉銀及鍍錫鈰合金的基礎上，提出了更高的要求。一是微帶圖形表面的鍍覆及防護，需滿足微波器件的焊接要求，採用電鍍

鎳金的工藝技術，保證在惡劣環境下微帶圖形不被損壞。這其中除微帶圖形表面的可焊性鍍層外，最主要的是應解決既可有效防護又不影響

微波性能的三防保護技術。二是鋁襯板的防護及鍍覆技術。鋁襯板如不加防護，暴露在潮濕、鹽霧環境中很快就會被腐蝕，因而隨著鋁襯板

被大量應用，其防護技術應引起足夠重視。另外要研究解決鋁板的電鍍技術，在鋁襯板表面電鍍銀、錫等金屬用於微波器件焊接或其它特殊

用途的需求在逐步增多，這不僅涉及鋁板的電鍍技術，同時還存在微帶圖形的保護問題。
2.6 外形加工數控化： 　　
微波高頻線路板的外形加工，特別是帶鋁襯板的微波高頻線路板的三維外形加工，是微波高頻線路板批生產需要重點解決的一項技術。面對

成千上萬件的帶有鋁襯板的微波高頻線路板，用傳統的外形加工方法既不能保證製造精度和一致性，更無法保證生產週期，而必須採用先進

的電腦控制數控加工技術。但帶鋁襯板微波高頻線路板的外形加工技術既不同於金屬材料加工，也不同於非金屬材料加工。由於金屬材料和

非金屬材料共同存在，它的加工刀具、加工參數等以及加工機床都具有極大的特殊性，也有大量的技術問題需要解決。外形加工工序是微波

高頻線路板製造過程中週期最長的一道工序，因而外形加工技術解決的好壞直接關係到整個微波高頻線路板的加工週期長短，並影響到產品

的研製或生產週期。 　　
2.7 批生產檢驗設備化： 　　
微波高頻線路板與普通的單雙面板和多層板不同，不僅起著結構件、連接件的作用，更重要的是作為信號傳輸線的作用。這就是說，對高頻

信號和高速數位信號的傳輸用微波高頻線路板的電氣測試，不僅要測量線路（或網路）的"通""斷"和"短路"等是否符合要求，而且還應測量

特性阻抗值是否在規定的合格範圍內。 　　此外，高精度微波高頻線路板有大量的資料需要檢驗，如圖形精度、位置精度、重合精度、鍍

覆層厚度、外形三維尺寸精度等。目前國內的微波高頻線路板批生產檢驗技術非常落後，現行方法基本是以人工目視檢驗為主，輔以一些簡

單的測量工具。這種原始而簡單的檢驗方法很難應對大量擁有成百上千資料的微波高頻線路板批生產要求，不僅檢驗週期長，而且錯漏現象

多，因而迫使微波高頻線路板製造向著批生產檢驗設備化的方向發展。 　　
3 微波高頻線路板的選材 　　
微波高頻線路板基材的選用首先應該考慮其介電性能，但同時也必須考慮其表面銅箔種類及厚度、環境適應性、可加工性等因素，當然還有

成本問題。 　　
3.1 銅箔種類及厚度選擇 　　
目前最常用的銅箔厚度有35μm和18μm兩種。銅箔越薄，越易獲得高的圖形精密度，所以高精密度的微波圖形應選用不大於18μm的銅箔。

如果選用35μm的銅箔，則過高的圖形精度使工藝性變差，不合格品率必然增加。
研究表明，銅箔類型對圖形精度亦有影響。
目前的銅箔類型有壓延銅箔和電解銅箔兩類。壓延銅箔較電解銅箔更適合於製造高精密圖形，所以在材料訂貨時，可以考慮選擇壓延銅箔的

基材板。 　　
3.2 環境適應性選擇 　　
現有的微波基材，對於標準要求的－55℃～＋125℃環境溫度範圍都沒有問題。但還應考慮兩點，一是孔化與否對基材選擇的影響，對於要

求通孔金屬化的微波板，基材Z軸熱膨脹係數越大，意味著在高低溫衝擊下，金屬化孔斷裂的可能性越大，因而在滿足介電性能的前提下，

應盡可能選擇Z軸熱膨脹係數小的基材；二是濕度對基材板選擇的影響，基材樹脂本身吸水性很小，但加入增強材料後，其整體的吸水性增

大，在高濕環境下使用時會對介電性能產生影響，因而選材時應選擇吸水性小的基材，或採取結構工藝上的措施進行保護。
3.3 可加工性選擇 　　
隨著設計要求的不斷提升，一些微波高頻線路板基材帶有鋁襯板。此類帶有鋁襯基材的出現給製造加工帶來了額外的壓力，圖形製作過程複

雜化，外形加工複雜化，生產週期加長，因而在可用可不用的情況下，儘量不採用帶鋁襯板的基材。 　　
作為ROGERS公司的TMM系列微波高頻線路板基材，是由陶瓷粉填充的熱固性樹脂所構成。其中，TMM10基材中填充的陶瓷粉較多，性能較脆，

給圖形製造和外形加工過程帶來很大難度，容易缺損或形成內在裂紋，成品率相對較低。目前對TMM10板材外形加工是採用鐳射切割的方法

，成本高，效率低，生產週期長。所以，在可能的情況下，可考慮優先選擇ROGERS公司符合相應介電性能要求之RT/Duroid系列基材板。 　

　
4 結構設計 　　
由於微波板的外形越來越複雜，而且尺寸精度要求高，同品種的生產數量很大，必須要應用數控銑加工技術。因而在進行微波板設計時應充

分考慮到數控加工的特點，所有加工處的內角都應設計成為圓角，以便於一次加工成形。如果確實需要有直角，也可設計成如圖一中b的形

式，同樣便於加工。　微波板的結構設計也不應追求過高的精度，因為非金屬材料的尺寸變形傾向較大，不能以金屬零件的加工精度來要求

微波板。外形的高精度要求,在很大程度上可能是因為顧及當微帶線與外形相接的情況下,外形偏差會影響微帶線長度,從而影響微波性能。

實際上，參照國外的規範設計，微帶線端距板邊應保留0.2mm的空隙，這樣即可避免外形加工偏差的影響。
5 微波高頻線路板製造工藝 　　
微波高頻線路板與普通的單雙面板和多層板不同，不僅起著結構件、連接件的作用，更重要的是作為信號傳輸線的作用。 　
微波高頻線路板的製造由於受微波高頻線路板製造層數、微波高頻線路板原材料的特性、金屬化孔製造需求、最終表面塗覆方式、線路設計

特點、製造線路精度要求、製造設備及藥水先進性等諸方面因素的制約，其製造工藝流程將根據具體要求作相應的調整。如圖形電鍍鎳金工

藝流程被細分為圖形電鍍鎳金的陽版工藝流程和圖形電鍍鎳金的陰版工藝流程。 　　因此，針對不同微波高頻線路板種類及加工需求，所

採用之製造工藝流程也各不相同，現簡述如下： 　　
5.1 無金屬化孔之雙面微波高頻線路板製造：　　
（1） 圖形表面為沉銀 / 鍍錫鈰合金　　
（2）圖形表面為電鍍鎳金（陽版工藝流程）　　
（3）圖形表面為電鍍鎳金（陰版工藝流程） 　　
5.2 有金屬化孔之雙面微波高頻線路板製造：　　
（1） 圖形表面為沉銀 / 鍍錫鈰合金　　
（2）圖形表面為電鍍鎳金（陽版工藝流程） 　　
5.3 多層微波高頻線路板製造： 　　
5.4 工藝說明　　
（1） 線路圖形互連時，可選用圖形電鍍鎳金的陰版工藝流程；　　
（2）為提高微波高頻線路板的製造合格率，儘量採用圖形電鍍鎳金的陰版工藝流程。因為，採用圖形電鍍鎳金的陽版工藝流程，若操作控

制不當，會出現滲鍍鎳金的品質問題；　　
（3）ROGERS公司牌號為RT/duroid 6010基材的微波板，由於蝕刻後之圖形電鍍時，會出現線條邊緣"長毛"現象，導致產品報廢，須採用圖

形電鍍鎳金的陽版工藝流程；　　
（4）當線路製造精度要求為±0.02mm以內時，各流程之相應處，須採用濕膜制板工藝方法；　　
（5）當線路製造精度要求為±0.03mm以上時，各流程之相應處，可採用幹膜（或濕膜）制板工藝方法；　　
（6） 對於四氟介質微波板，如ROGERS 公司RT/duroid 5880、 RT/duroid 5870、ULTRALAM2000、RT/duroid 6010等，在進行孔金屬化製造

時，可採用鈉萘溶液或等離子進行處理。而TMM10、TMM10i和RO4003、RO4350等則無需進行活化前處理。 　　
5 結論
微波高頻線路板的製造正向著FR-4普通剛性印製板的加工方向發展，越來越多的剛性印製板製造工藝和技術運用到微波高頻線路板的加工上

來。具體表現在微波高頻線路板製造的多層化、線路製造精度的細微化、數控加工的三維化和表面塗覆的多樣化。
此外，隨著微波高頻線路板基材種類的進一步增多、設計要求的不斷提升，要求我們進一步優化現有微波高頻線路板製造工藝，與時俱進，

以滿足不斷增長的微波高頻線路板製造要求。