5G通信印制電路板（PCB）主板是5G基站的核心部件之一。主板良好的層壓質(zhì)量決定了5G通信信號在主板線路中傳送的質(zhì)量。根據(jù)一款5G通信主板的設(shè)計技術(shù)特點，從層壓結(jié)構(gòu)設(shè)計、基板材料的選用、層壓流程制作中的技術(shù)要點等方面進行技術(shù)分析，給出相應(yīng)的改善對策，并通過實驗數(shù)據(jù)驗證了改善對策的有效性。

5G通信為第五代通信技術(shù)，具有高速度、低延時、大容量等特點。5G通信網(wǎng)絡(luò)的速度是4G通信網(wǎng)絡(luò)的10倍以上，延時為毫秒級，人類眨眼的時間約為100 ms，因此在使用5G網(wǎng)絡(luò)時不會感覺卡頓，接收信息十分流暢。在每平方千米的區(qū)域內(nèi)，5G網(wǎng)絡(luò)可以同時連接約100萬個用戶，是4G網(wǎng)絡(luò)連接用戶數(shù)量的10倍以上。

當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)工作頻率在3~5 GHz，較4G的1.8~2.6 GHz有所提高。5G通信信號的頻率增加，在傳送中的衰減相比4G信號也就會更大。

5G線路板通信主板在選擇基板材料時，相比4G通信PCB主板在材料的介電常數(shù)（Dk）及介質(zhì)損耗（Df）上要求更小一些。在5G PCB主板的表面設(shè)計有一定數(shù)量的射頻前端功放模塊，它具有信號濾波、放大、轉(zhuǎn)換等功能，可以將通信信號放大增強后再經(jīng)天線發(fā)射出去。為了保證射頻前端功放模塊傳送信號的速度與保真性，射頻前端功放模塊需要選擇Dk及Df更低的高頻高速材料。

本文介紹一款5G通信PCB主板在層壓制作中的相關(guān)技術(shù)難點及相應(yīng)的改善對策。該款主板層壓結(jié)構(gòu)如圖1所示，在層壓中的關(guān)鍵技術(shù)要點見表1。

5G PCB主板層壓關(guān)鍵工藝技術(shù)

1.1　壓機熱盤關(guān)鍵技術(shù)

（1）壓機熱盤的平行度。平行度越好，層壓后的PCB介質(zhì)層的厚度就越均勻，平行度一般要求≤0.1 mm/m。

（2） 熱盤空爐升溫速率。熱盤空爐升溫速率是指在壓機內(nèi)沒有PCB材料的情況下熱盤升溫的最快速率。熱盤空爐的升溫速率設(shè)計需要在設(shè)備選型階段確定好，比如高頻高速類材料一般要求空爐的升溫速率≥12 K/min，以滿足層壓時材料升溫速率3~6 K/min的要求。

1.2　鋼板關(guān)鍵技術(shù)（1）鋼板厚度均勻性是保證PCB層壓后介質(zhì)層厚度均勻性的關(guān)鍵指標(biāo)。如果熱盤的平行度指標(biāo)好，但鋼板的厚度均勻性差，則同樣無法保證PCB在層壓后介質(zhì)層厚度的均勻性。鋼板的厚度均勻性一般要控制在≤0.03 mm以內(nèi)。
（2）鋼板的硬度。在長期的高壓狀態(tài)下，硬度低的鋼板很容易被刮花或因為一些其他的硬質(zhì)雜質(zhì)出現(xiàn)壓坑，從而影響PCB的板面質(zhì)量。特別是精細線路的板，PCB表面的壓坑會導(dǎo)致線路不良。鋼板的維氏硬度（vickers hardness，HV）一般要求≥500。
（3）鋼板的熱膨脹系數(shù)（coefficient of thermal expansion，CTE）。熱膨脹會使PCB表面的銅箔產(chǎn)生皺折，表現(xiàn)在12 μm銅箔上，原因為鋼板在高溫下的CTE與銅箔的CTE（16.5×10−6 K−1）之間的差異。因此，應(yīng)盡量選擇CTE與銅箔相近的鋼板，鋼板的CTE一般要求為8×10−6~15×10−6 K−1。

1.3　層壓工藝參數(shù)

（1）壓力。要求壓機系統(tǒng)有較高且穩(wěn)定的壓力輸出能力，一般要求壓強≥5.516 MPa。半固化片（prepreg，PP）中的樹脂達到約80 ℃的溫度時開始熔融，在高壓下樹脂流動并帶出揮發(fā)性氣體，同時填充線隙及與玻纖布進一步浸潤，最后在高溫高壓下交聯(lián)反應(yīng)完成固化，在層壓的過程中壓力要保持穩(wěn)定。

（2） 真空。要求系統(tǒng)能在3~5 min以內(nèi)將爐內(nèi)的真空抽到≤3 kPa，然后保持穩(wěn)定，在層壓過程中，抽真空可以持續(xù)將熱壓時PP中揮發(fā)出的低分子氣體抽出來，在高壓的配合下保證PCB中不殘留氣泡。

（3） 溫度。PP中樹脂變化過程為：固化→黏彈態(tài)→黏稠態(tài)→流體態(tài)→黏稠態(tài)→黏彈態(tài)→固化。關(guān)鍵區(qū)域的溫度段就是層壓窗口，掌控好轉(zhuǎn)壓點溫度與固化溫度關(guān)系到材料的層壓質(zhì)量。通常轉(zhuǎn)壓點溫度是指PP中樹脂在熔融之后達到流體態(tài)時，黏度達到最低點前10~20 K的溫度點，比如某樹脂熔融之后黏度最低點的溫度為105 ℃，則轉(zhuǎn)壓點的溫度一般在85~95 ℃，此時要將系統(tǒng)壓力提升到高壓段。固化溫度則是指材料的溫度上升到材料的Tg溫度以上約15~20 K的溫度，比如Tg=170 ℃的材料，一般材料供應(yīng)商會要求固化段溫度在185 ℃以上并保持60min，PP中的樹脂在此高溫下可以快速地發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)并完成固化。

（4） 升溫速率一般是指材料溫度從70 ℃上升到140 ℃時的速率 （K/min）。樹脂在層壓中能達到的最低黏度與升溫的速率有一定的關(guān)系，實驗證明升溫速率越快、黏度越低，樹脂流動性也就會越好。有些材料本身的流動性較差，為了盡可能地填充線路及與玻纖絲進一步完成浸潤，材料供應(yīng)商會對此類材料在層壓時要求較高的升溫速率，并且要求高壓段的壓力比普通材料對應(yīng)值大一些，比如某些高頻高速的材料，層壓時的升溫速率一般>3 K/min。

線路板廠關(guān)于主板層壓關(guān)鍵工藝技術(shù)的講解就到這里，希望能夠給你帶來幫助。