CN108513458A - 一种超厚5g天线pcb模块加工方法 - Google Patents

一种超厚5g天线pcb模块加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超厚5G天线PCB模块的加工方法，包括以下步骤：步骤1，顶层部件制作；步骤2，底层部件制作，步骤3，成品制作。其中顶层部件和底层部件制作均包括开料、板料加工和板料压合，本发明通过优化超厚5G天线PCB模块的结构和制备流程，降低工艺难度，实现可加工板厚达到7～12mm，且采用常规设备即可有效满足超厚板的线路、电镀及蚀刻要求，提高产品制备精度，使成品外形偏差小，提高产品良率。

Description

一种超厚5G天线PCB模块加工方法
技术领域
本发明涉及5G通讯印制电路板的制作技术领域，具体为一种超厚5G天线PCB模块加工方法。
背景技术
5G网络作为第五代移动通信技术，其最高理论传输速度可达每秒数10Gb，这比目前4G网络的传输速度快数百倍；由于其高速率、低时延、低功耗的特点，未来将渗透到物联网及各行各业，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求。
为抢占未来市场，许多国家和地区对5G商用高度重视，已竞相展开5G网络技术开发。工信部此前发布的《信息通信行业发展规划(2016-2020年)》明确提出，2020年启动5G商用服务。根据工信部等部门提出的5G推进工作部署以及三大运营商的5G商用计划，我国将于2017年展开5G网络第二阶段测试，2018年进行大规模试验组网，并在此基础上于2019年启动5G网络建设，最快2020年正式推出商用服务；因此，近几年5G网络将获得爆发式增长。
随着5G技术的诞生，作为5G网络的基础材料-高频高速板材也取得了蓬勃发展，包括国外ROGERS、TACONIC、台系厂商及国内生益科技等均推出了成熟的5G材料；三大运营商的5G PCB主板也竞相研发，并推出多个升级版本；其中作为5G信号接收及传输的天线模块显得尤为重要。
天线模块的传统做法是采用注塑工艺，但因精度偏差及工艺局限，安装后信号调试困难，需耗费大量时间，成为5G网络推广的技术瓶颈，为此业界另辟捷径—采用PCB集成技术来加工免调试的5G天线模块。为满足高频信号传输要求并实现免调功能，天线模块一般厚度都在7.0mm以上，部分天线模块的集成厚度已达到11.5mm以上；针对此类超厚印制板，在PCB层压、钻孔、线路及CNC等工序均面临较大的技术瓶颈，因此如何突破现有PCB技术加工难度并实现批量化生产，显得意义非凡。
发明内容
本发明提供了一种使用常规设备即可满足超厚天线模块的批量化加工方法，降低超厚天线模块加工工艺难度，提高加工得到的超厚天线模块的精度和产品质量。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种超厚5G天线PCB模块加工方法，包括以下加工步骤：
步骤1，顶层部件制作：
步骤1.1，开料：按设计结构对PCB基板进行开料，即得L10与L23两个内层板料；
步骤1.2，板料加工：所述L10层板料和L23层板料分别进行钻定位孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理；
步骤1.3，板料压合：将经步骤1.2处理后的L10层板料和L23层板料进行高温压合，即得L13层板料，所述L13层板料经过钻孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、控深沉边、阻焊、后固化、棕化处理后，即得顶层部件；
步骤2，底层部件制作：
步骤2.1，开料：按设计结构对PCB基板进行开料，即得L40与L56层两个内层板料；
步骤2.2，板料加工：所述L40层板料进行钻定位孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理，所述L56层板料进行钻孔、等离子、沉铜、一铜、树脂塞孔、砂带研磨、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理；
步骤2.3，板料压合：将经步骤2.2处理后的L40层板料和L56层板料进行压合，即得L46层板料，所述L46层板料经过钻孔、等离子、沉铜、一铜、背钻、树脂塞孔、砂带研磨、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、控深沉边、表面沉金处理后，即得底层部件；
步骤3，成品制作：将经步骤1制备得到的顶层部件和经步骤2制备得到的底层部件采用高温压合在一起，然后进行二钻、测试、外形加工，经成品检验合格后即得到超厚5G天线PCB模块。
根据产品需求设计得到的5G天线PCB模块厚度可达到11～12mm，但以传统工艺对超厚5G天线PCB模块板进行沉铜、电镀、线路、蚀刻和阻焊等工序均有很大的困难度，导致线路及电镀的制作品质难以保证，无法满足批量化生产要求，本发明通过将超厚5G天线PCB模块设计为由顶层部件和底层部件两个部件组成，所述顶层部件和底层部件制作时分别进行一次压合并钻盲孔，使各个部件厚度更小并降低电镀难度，采用盲孔设计更利于高频信号传输；由于顶层部件和底层部件总压后整体板厚可达到11～12mm，在此厚度下制作阻焊及表面处理困难较大，为此顶层部件和底层部件制作时在经过板料压合处理后分别对顶层部件进行阻焊处理和底层部件进行表面处理，则最终成品制作时无需再做阻焊及表面处理，降低制作难度，提高超厚天线模块的加工精度和产品质量。
进一步地，步骤1.3所述L13层板料控深沉边处理，所述L13层板料厚度范围为4～7mm，从顶层长边沉边1/2厚度，余厚为L13层板料厚度的1/2。所述L13层板料压合后整体厚度在7.0mm以下，采用常规设备即可有效满足超厚板的线路、电镀及蚀刻制作要求，沉边深度过浅，会增加总压时铆合难度，沉边过深，板边余厚不足，支撑强度下降，易压合偏位。
进一步地，所述步骤2.3所述L46层板料控深沉边处理，所述L46层板料厚度范围为4～7mm，从底层长边沉边1/2深度，余厚为L46层板料厚度的1/2。所述L46层板料压合后整体厚度在7.0mm以下，采用常规设备即可有效满足超厚板的线路、电镀及蚀刻制作要求，沉边深度过浅，会增加总压时铆合难度，沉边过深，板边余厚不足，支撑强度下降，易压合偏位。
进一步地，所述L13层板料和L46层板料分别控深沉边后压合一起的整体厚度为5～6mm。控深沉边后L13层板料和L46层板料压合一起的总厚度在7.0mm以下，采用常规设备即可有效满足超厚板的线路、电镀及蚀刻制作要求，且此厚度制备得到的PCB模块刚性好，加工良品率高。
进一步地，所述L13层板料和L46层板料的板边均设置有相互配合的铆合定位孔。通过增加铆合定位孔数量从而增强铆合强度。
进一步地，步骤3所述顶层部件和底层部件用铆钉进行压合。所用铆钉长度为8mm，铆钉长度太短铆合不紧，太长了容易导致斜塔式偏移，同时为了增强铆合强度，铆钉采用超硬合金材料制成。
进一步地，步骤1.3和步骤2.3所述钻孔包括钻盲孔和预钻小孔，所述预钻小孔按比设计孔径缩小0.2～0.3mm进行加工，所述顶层部件的预钻小孔的位置和底层部件的预钻小孔的位置相互对应。预钻小孔的孔径比设计孔径缩小0.2～0.3mm，可避免后续二钻时孔径错位或孔径偏大。
进一步地，所述预钻小孔采用板边菲林孔定位并测量涨缩，防止定位偏移。
进一步地，步骤3所述二钻为采用一步下钻方式一次钻透预钻小孔，即得NPTH安装孔。采用一步下钻方式可防止分布钻孔造成精度偏差。
进一步地，步骤3中所述外形加工为采用正反控深铣加工，以NPTH安装孔做内定位，对所述超厚5G天线PCB模块的正面和反面各控深6mm，所述外形加工后外形尺寸偏差≤0.10mm。通过NPTH安装孔做内定位，防止加工时外形偏移，保证外形尺寸偏差≤0.10mm。
本发明一种超厚5G天线PCB模块的加工方法，具有如下的有益效果：
第一、常规设备即可满足加工要求：常规水平线加工板厚上限在7.0mm以下，本发明通过结构优化，将传统超厚板加工工艺的通孔和背钻工艺优化为制备有盲孔的顶层部件和底层部件，顶层部件和底层部件分压厚度均在7.0mm以下，采用常规设备即可有效满足超厚板的线路、电镀及蚀刻制作要求；
第二、降低工艺难度：本发明通过对超厚5G天线PCB模块的制备流程优化，将阻焊及表面处理优先在顶层部件和底层部件制作时完成，大大降低了由于超厚5G天线PCB模块的厚度过大导致的表面处理工艺难度，从而提高了产品的生产效率；
第三、提高产品制备精度：本发明分别对顶层部件和底层部件进行控深沉边后再铆合，有效保证了压合精度，以及将传统工艺的分步下钻工艺优化为先分别对顶层部件和底层部件进行预钻小孔，总压后再一次下钻，可防止分步钻孔造成精度偏差，从而确保孔位精度控制，从而提高产品制备精度；
第四、成品外形公差小，提高产品良率：本发明采用NPTH安装孔作为内定位孔，并且对超厚5G天线PCB模块的正面和反面各控深6mm，从而保证成品外形尺寸偏差≤0.10mm，提高产品良率。
附图说明
图1为本发明一种超厚5G天线PCB模块的加工方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种超厚5G天线PCB模块的加工方法，包括以下加工步骤：
步骤1：顶层部件制作：
步骤1.1，开料：按设计结构对PCB基板进行开料，即得L10与L23两个内层板料；
步骤1.2，板料加工：所述L10层板料和L23层板料分别进行钻定位孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理；
步骤1.3，板料压合：将经步骤1.2处理后的L10层板料和L23层板料进行压合，即得L13层板料，所述L13层板料厚度为4～7mm，板边设有铆合定位孔，所述L13层板料经过钻孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、控深沉边、阻焊、后固化、棕化处理后，即得顶层部件，其中所述钻孔包括钻盲孔和预钻小孔，所述预钻小孔按比设计孔径缩小0.2～0.3mm进行加工，采用板边菲林孔定位并测量涨缩，所述顶层部件的预钻小孔的位置和底层部件的预算小孔的位置相对应，所述控深沉边处理时从L13层板料的顶层长边沉边1/2厚度，余厚为L13层板料厚度的1/2，L13层板料沉边后整体厚度为2～3.5mm；
步骤2，底层部件制作：
步骤2.1，开料：按设计结构对PCB基板进行开料，即得L40与L56层两个内层板料；
步骤2.2，板料加工：所述L40层板料进行钻定位孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理，所述L56层板料进行钻孔、等离子、沉铜、一铜、树脂塞孔、砂带研磨、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理；
步骤2.3，板料压合：将经步骤2.2处理后的L40层板料和L56层板料进行压合，即得L46层板料，所述L46层板料厚度为4～7mm，板边设有铆合定位孔，所述L46层板料经过钻孔、等离子、沉铜、一铜、背钻、树脂塞孔、砂带研磨、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、控深沉边、表面沉金处理后，即得底层部件，其中所述钻孔包括钻盲孔和预钻小孔，所述预钻小孔按比设计孔径缩小0.2～0.3mm进行加工，采用板边菲林孔定位并测量涨缩，所述预钻小孔的位置和顶层部件的预钻小孔的位置相互对应，所述控深沉边处理时从L46层板料的顶层长边沉边1/2厚度，余厚为L46层板料厚度的1/2，L46层板料沉边后整体厚度为2～3.5mm；
步骤3，成品制作：将经步骤1制备得到的顶层部件和经步骤2制备得到的底层部件采用铆钉铆紧再进行高温压合，压合后整体厚度为5～6mm；然后进行二钻，即用刃长12mm，直径1.65mm新钻刀，采用一步下钻方式一次钻透预钻小孔，即得NPTH安装孔，测试，外形加工采用正反控深铣加工，以NPTH安装孔做内定位，对正面和反面各控深6mm，外形加工后外形尺寸偏差≤0.10mm，经成品检验合格后即得到超厚5G天线PCB模块。
根据本发明加工方法加工得到超厚5G天线PCB模块和传统加工方法加工得到超厚5G天线PCB模块的关键参数对比详情请参见表1。
表1不同制作方法制备得到的超厚5G天线PCB模块关键参数对比
综上所述，本发明制备得到的超厚5G天线PCB模块厚度偏差小，且加工厚度可加工厚度达到7.0mm以上，突破传统加工工艺瓶颈，并且外形尺寸精度控制更佳，尺寸偏差均≤0.10mm，满足批量化生产要求。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于，包括以下加工步骤：
步骤1，顶层部件制作：
步骤1.1，开料：按设计结构对PCB基板进行开料，即得L10与L23两个内层板料；
步骤1.2，板料加工：所述L10层板料和L23层板料分别进行钻定位孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理；
步骤1.3，板料压合：将经步骤1.2处理后的L10层板料和L23层板料进行高温压合，即得L13层板料，所述L13层板料经过钻孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、控深沉边、阻焊、后固化、棕化处理后，即得顶层部件；
步骤2，底层部件制作：
步骤2.1，开料：按设计结构对PCB基板进行开料，即得L40与L56层两个内层板料；
步骤2.2，板料加工：所述L40层板料进行钻定位孔、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理，所述L56层板料进行钻孔、等离子、沉铜、一铜、树脂塞孔、砂带研磨、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、棕化处理；
步骤2.3，板料压合：将经步骤2.2处理后的L40层板料和L56层板料进行压合，即得L46层板料，所述L46层板料经过钻孔、等离子、沉铜、一铜、背钻、树脂塞孔、砂带研磨、LDI线路、内层蚀刻、内层AOI、控深沉边、表面沉金处理后，即得底层部件；
步骤3，成品制作：将经步骤1制备得到的顶层部件和经步骤2制备得到的底层部件采用高温压合在一起，然后进行二钻、测试、外形加工，经成品检验合格后即得到超厚5G天线PCB模块。
2.根据权利要求1所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：步骤1.3所述L13层板料控深沉边处理，所述L13层板料厚度范围为4～7mm，从顶层长边沉边1/2厚度，余厚为L13层板料厚度的1/2。
3.根据权利要求1所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：所述步骤2.3所述L46层板料控深沉边处理，所述L46层板料厚度范围为4～7mm，从底层长边沉边1/2深度，余厚为L46层板料厚度的1/2。
4.根据权利要求2或3所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：所述L13层板料和L46层板料分别控深沉边后压合一起的整体厚度为5～6mm。
5.根据权利要求2或3所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：所述L13层板料和L46层板料的板边均设置有相互配合的铆合定位孔。
6.根据权利要求1所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：步骤3所述顶层部件和底层部件用铆钉进行压合。
7.根据权利要求1所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：步骤1.3和步骤2.3所述钻孔包括钻盲孔和预钻小孔，所述预钻小孔按比设计孔径缩小0.2～0.3mm进行加工，所述顶层部件的预钻小孔的位置和底层部件的预钻小孔的位置相互对应。
8.根据权利要求7所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：所述预钻小孔采用板边菲林孔定位并测量涨缩。
9.根据权利要求8所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：步骤3所述二钻为采用一步下钻方式一次钻透预钻小孔，即得NPTH安装孔。
10.根据权利要求9所述的一种超厚5G天线PCB模块加工方法，其特征在于：步骤3中所述外形加工为采用正反控深铣加工，以NPTH安装孔做内定位，对所述超厚5G天线PCB模块的正面和反面各控深6mm，所述外形加工后外形尺寸偏差≤0.10mm。
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