CN110290652A - 一种lcp多层电路板高精密定位层压装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种LCP多层电路板高精密定位层压装置及方法，所述装置方法包括：一压台工装、一压头、一LCP定位母板、若干层LCP电路板；压台工装与压头上下对应设置；LCP定位母板和若干层LCP电路板位于压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于压头下方，且位于若干层LCP电路板上方；所述若干层LCP电路板位于压台工装的上方；压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm；对应上述销钉盲孔位置，LCP定位母板设置有销孔；在若干层LCP电路板上分别设置定位孔；所述销孔和定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配。

Description

一种LCP多层电路板高精密定位层压装置及方法
技术领域
本发明涉及电子封装技术领域，特别涉及一种LCP多层电路板的高精密定位层压装置及方法。
背景技术
在当今电子信息时代，柔性电路板在三大便携电子产品和卫星传输与通信制品等有着广泛的应用。近年来，随着电子产业的飞速发展，电子设备逐渐趋于小型化、薄型化和高功能化，在通信、工业自动化、航空航天等高技术领域对电子设备中封装基板的要求也越来越高。现在电子信息产品特别是微波器件的高速发展，高密度化、数字化、高频化和在特殊环境中应用等要求已经向一般的高频板及其制造工艺提出了巨大的挑战。
液晶聚合物(LCP)由于具有突出的介电性能、良好的尺寸稳定性、优良的低吸湿性和电绝缘性，特别适用于高频电路。一方面，LCP不仅高频损耗比较小，而且也具有较好的工艺特性，因此不仅在毫米波等较高的频段得到应用，在微波等频段也具有较好的应用价值。在微波频段，为了减小损耗，通常微带线的宽度不宜太窄，但如果LCP基板很薄，50Ω微带线的宽度就很小，这样不仅损耗大，而且互连及安装测试接头时都有很多困难。因此，需将多层较薄的基板层压出较厚的基板。另一方面，基于器件的高密度、小型化的发展需求，以及电路板的环境保护需求，需将LCP多层电路板进行键合封装。
LCP电路板通过高温高压进行压合，使用销钉定位存在压台工装机械加工公差与LCP定位孔加工公差不同所致的LCP多层板定位精度问题，而采用CCD相机对位的方式键合层数受限，使用LCP定位母板可有效提升定位精度，增加LCP键合层数。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种LCP多层电路板高精密定位层压方法，可有效提升LCP基板多层堆叠的定位精度及堆叠层数。
一种LCP多层电路板高精密定位层压方法，包括以下步骤：
S1：设置一压台工装、一压头、一LCP定位母板、若干层LCP电路板；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板和若干层LCP电路板位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于若干层LCP电路板上方；所述若干层LCP电路板位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、若干层LCP电路板平行对应设置；所述压台工装和压头内均匀分布有加热装置，其加热温度可控，且加热温度在130～300℃；
S2：所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端
设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm；
S3：对应上述压台工装的销钉盲孔位置，在LCP定位母板上激光切割销孔，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；
S4：对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在若干层LCP电路板上分别激光切割定位孔，若干层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置上下对应；
S5：将所述若干层LCP电路板通过其上的定位孔穿过上述销钉叠放在所述压台工装上；
S6：将所述LCP定位母板穿过上述销钉放置于所述堆叠的若干层LCP电路板上方，将销钉收紧固定；
S7：将所述压头压在所述LCP定位母板上；所述压台工装和所述压头开始同时加热加压使得若干层LCP电路板发生键合。
较佳地，所述LCP定位母板为刚性板，其尺寸大于所述LCP电路板。
较佳地，所述步骤S5还包括：
在工装压台上方且最底层的LCP电路板下方设置有第一压板辅材；在LCP定位母板下方且最顶层的LCP电路板上方设置有第二压板辅材；所述第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配；
将第一LCP压板辅材、若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过第一LCP压板辅材的销孔、若干层LCP电路板上的定位孔和第二LCP压板辅材上的销孔穿过上述销钉依次堆叠在所述压台工装上。
较佳地，所述步骤S6还包括：在堆叠好的第一LCP压板辅材、若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材上放置所述LCP定位母板。
较佳地，所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。
较佳地，所述步骤S7还包括：
所述压头下压，接触在LCP定位母板上，所述压台工装和所述压头开始加热，当温度达到260～280℃时，压力设置为300psi，在此温度范围内保持20min，然后将温度升至290～300℃，压力值200～250psi保持10min；
关掉压台工装和压头的加热，真空和压力继续保持，此时真空2×10-3pa，压力200～250psi。降至室温即可取出，完成若干层LCP电路板的键合。
较佳地，所述步骤S4中，还包括：在若干层LCP电路板的两两电路板之间设置有连接层；
其中，将第一LCP压板辅材、两两之间设置连接层的若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过上述销钉叠放在所述压台工装上。
较佳地，所述连接层的热膨胀系数CTE和介电常数与所述LCP电路板相匹配。
较佳地，所述步骤S7还包括：
所述压头下压，接触在LCP定位母板上，所述压台工装和所述压头开始加热，当温度达到180～200℃时，压力设置为300psi，在此温度保持30min，然后将温度升至220～230℃，压力值200～250psi保持10min；
关掉压台工装和压头的加热，真空和压力继续保持，此时真空2×10-3Pa，压力200～250psi。降至室温即可取出，完成若干层LCP电路板的键合。
较佳地，所述压台工装和所述压头内设置的加热装置为热电偶，且所述压台工装和所述压头内均设置有温度传感器以控制所述压台工装和所述压头的加热温度。
较佳地，所述步骤是在真空环境下完成的，且真空压强小于1×10-2Pa。
较佳地，所述压台工装的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装的平整度为3～5μm。
较佳地，所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽。
一种LCP多层电路板高精密定位层压装置，包括：
一压台工装、一压头、一LCP定位母板、若干层LCP电路板；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板和若干层LCP电路板位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于若干层LCP电路板上方；所述若干层LCP电路板位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、若干层LCP电路板平行对应设置；
所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm；对应上述压台工装的销钉盲孔位置，LCP定位母板设置有销孔，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；
对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在若干层LCP电路板上分别设置定位孔，若干层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置上下对应；
所述压台工装和压头内均匀分布有加热装置，其加热温度可控，且加热温度在130～300℃；所述压头压在所述LCP定位母板上。
较佳地，所述LCP定位母板为刚性板，其尺寸大于所述LCP电路板。
较佳地，所述若干层LCP电路板通过其上的定位孔在所述销钉上堆叠。
较佳地，述LCP定位母板位于所述堆叠好的若干层LCP电路板上方。
较佳地，在工装压台上方且最底层的LCP电路板下方设置有第一压板辅材；在LCP定位母板下方且最顶层的LCP电路板上方设置有第二压板辅材；
第一LCP压板辅材、若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过第一LCP压板辅材的销孔、若干层LCP电路板上的定位孔和第二LCP压板辅材上的销孔穿过上述销钉依次堆叠在所述压台工装上。
较佳地，所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。
较佳地，在若干层LCP电路板的两两电路板之间设置有连接层；
其中，将第一LCP压板辅材、两两之间设置连接层的若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过上述销钉叠放在所述压台工装上。
较佳地，所述连接层的热膨胀系数CTE和介电常数与所述LCP电路板相匹配。
较佳地，所述压台工装和所述压头内设置的加热装置为热电偶，且所述压台工装和所述压头内均设置有温度传感器以控制所述压台工装和所述压头的加热温度。
较佳地，所述步骤是在真空环境下完成的，且真空压强小于1×10-2Pa。
较佳地，所述压台工装的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装的平整度为3～5μm。
较佳地，所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽。
本发明方法具有以下有益效果：
(1)LCP多层堆叠层压封装方法有着便于装配、损耗低、气密性好等优点，多层基板既可实现电性能又可进行电气保护；
(2)通过销轴进行定位，定位方法简单易操作，可提升LCP基板可堆叠层数；
(3)压台尺寸可根据基板工艺设计，可兼容印刷、溅射等多种工艺制备的基板尺寸。
(4)本发明通过激光加工LCP基板和定位母板，由于定位母板销孔尺寸与销钉尺寸一致，因此可起到调整和收紧的作用。且因为压台工装的销钉盲孔比销钉大，放大了公差容忍范围，同时也导致销钉的松动使LCP电路板可移动。通过上述设计，解决了因压台工装机械加工公差与LCP定位孔加工公差不同所致的LCP多层电路板定位精度问题，实现LCP多层电路板高精密定位层压互连。
(5)本发明整个装置放置于真空室中，在真空环境下加热加压，降低了LCP电路板层间的空洞率。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的一种LCP多层电路板高精密定位层压方法的流程图；
图2为本发明第一实施例提供的一种LCP多层电路板高精密定位层压装置的结构示意图；
图3为本发明第二实施例提供的一种LCP多层电路板高精密定位层压装置的LCP电路板、连接层及压板辅材的连接示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
第一实施例
如图1所示，本实施例提供了一种LCP多层电路板高精密定位层压方法，包括以下步骤：
S1：设置一压台工装、一压头、一LCP定位母板、两层LCP电路板；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板和两层LCP电路板位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于两层LCP电路板上方；所述两层LCP电路板位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、两层LCP电路板平行对应设置。所述压台工装或压头内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。
本实施例中，对两层LCP电路板进行定位层压键合。这里仅为举例，实际使用时，可对多于两层的LCP电路板进行定位层压键合，本发明不对LCP电路板的层数进行限定。
本实施例中，所述LCP定位母板为刚性板，且为圆形，其直径尺寸大于所述LCP电路板以保证LCP电路板受力均匀，其材料可采用与LCP电路板的热膨胀系数CTE相匹配的铜。这里仅为举例，本发明不对LCP定位母板的形状和材料做出限定。
所述压台工装和压头的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装和压头的平整度为3～5μm。本实施例中，压台工装和压头选用高温变形量小的钼材料，表面加工平整度达5μm。这里仅为举例，本发明不对压台工装和压头的材料做出限定。
S2：所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm。本实施例中，所述压台工装上设置有5个销钉盲孔，对应5个销钉。这里仅为举例，使用时，按照实际情况去确定盲孔和销钉的个数，本发明不对此做出限定。
所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽，防止压头下压面顶在销钉上，影响LCP电路板受力。
S3：对应上述压台工装的销钉盲孔位置，在LCP定位母板上以激光器发射激光切割销孔，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配。本实施例中，激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
S4：对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在两层LCP电路板上分别激光切割定位孔，两层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置上下对应。
以LCP定位母板的相同设备和位置参数切割单层LCP电路板定位孔，以保证LCP定位母板与LCP电路板的定位孔公差一致。
本实施例中，所述LCP电路板为4寸板，所述LCP电路板的定位孔位于4寸片外围。
本实施例中，LCP电路板的光刻图形标记与定位孔一起切割加工，图形标记与定位孔的相对位置固定，LCP电路板的布线依据光刻图形标记进行光刻。
S5：将第一LCP压板辅材放置于压台工装上，然后依次堆叠两层LCP电路板、第二LCP压板辅材；第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材起到均衡温度和压力的作用。
其中，将第一LCP压板辅材、两层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过其上的定位孔依次穿过上述销钉叠放在所述压台工装上。
所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。本实施例中，所述第一压板辅材和第二压板辅材可采用聚酰亚胺等柔性材料，既能均匀压力，又能防止连接层溢出粘在工装上。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
所述第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸、数量设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配。
S6：将所述LCP定位母板穿过上述销钉放置于所述第二LCP压板辅材之上，用于将销钉收紧固定。
S7：将所述压头压在所述LCP定位母板上，压台工装和压头对两层LCP电路板施加压力并同时进行加热，使得两层LCP电路板键合，即使得两层LCP电路板在低于熔点的温度下通过高温高压直接在界面形成连接。
这里的压台工装或压头设置热电偶仅为举例，使用时，只要保证能够让压台工装或压头内的热量均匀分布即可，也可通过灌入热油的方式进行加热，这里本发明不对压台工装或压头内的加热装置进行限定。
本实施例中，步骤S7其具体包括以下操作：
操作环境抽真空，真空压强小于1×10-2Pa。
所述压头下压，接触在定位母板上，所述压台工装和所述压头开始加热，当温度达到260～280℃时，压力设置为300psi，在此温度范围内保持20min，然后将温度升至290～300℃，压力值200～250psi保持10min；
关掉压台工装和压头的加热，真空和压力继续保持，此时真空2×10-3Pa，压力1000kg。降至室温即可取出，完成两层LCP电路板的键合。
上述操作过程不仅适用于两层的LCP电路板的键合，同样适用于多于两层的LCP电路板的键合。
如图2所示，对应上述方法，本实施例提供了一种LCP多层电路板高精密定位层压装置，包括一压台工装101、一压头401、一LCP定位母板301、第一LCP电路板201、第二LCP电路板202、第一LCP压板辅材2041、第二LCP压板辅材2042；所述压台工装101与所述压头401上下对应设置；所述LCP定位母板301、第一LCP电路板201、第二LCP电路板202位于所述压台工装101和压头401之间；所述LCP定位母板301位于所述压头401下方，且位于第一LCP电路板201和第二LCP电路板202上方；所述第一LCP电路板201、第二LCP电路板202位于所述压台工装101的上方；所述LCP定位母板301、第一LCP电路板201、第二LCP电路板202平行对应设置。
所述压头401、LCP定位母板301、第二LCP压板辅材、第二LCP电路板202、第一LCP电路板201、第一LCP压板辅材、压台工装101由上至下依次设置。
本实施例中，对两层LCP电路板进行定位层压键合。这里仅为举例，实际使用时，可对多于两层的LCP电路板进行定位层压键合，本发明不对LCP电路板的层数进行限定。
本实施例中，所述LCP定位母板为刚性板，且为圆形，其直径尺寸大于所述LCP电路板以保证LCP电路板受力均匀，其材料可采用与LCP电路板的热膨胀系数CTE相匹配的铜。这里仅为举例，本发明不对LCP定位母板的形状和材料做出限定。
所述压台工装和压头的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装和压头的平整度为3～5μm。本实施例中，压台工装和压头选用高温变形量小的钼材料，表面加工平整度达5μm。这里仅为举例，本发明不对压台工装和压头的材料做出限定。
所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm。本实施例中，所述压台工装上设置有5个销钉盲孔，对应5个销钉。这里仅为举例，使用时，按照实际情况去确定盲孔和销钉的个数，本发明不对此做出限定。
所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽，防止压头下压面顶在销钉上，影响LCP电路板受力。
对应上述压台工装的销钉盲孔位置，LCP定位母板上设置有对应的销孔；所述销孔以激光器发射激光切割，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配。本实施例中，激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在两层LCP电路板上分别激光切割定位孔，两层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置和数量上下对应。
以LCP定位母板的相同设备和位置参数切割单层LCP电路板定位孔，以保证LCP定位母板与LCP电路板的定位孔公差一致。
本实施例中，所述LCP电路板为4寸板，所述LCP电路板的定位孔位于4寸片外围。
本实施例中，LCP电路板的光刻图形标记与定位孔一起切割加工，图形标记与定位孔的相对位置固定，LCP电路板的布线依据光刻图形标记进行光刻。
所述第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸、数量设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配。
本实施例中，所述压头401、LCP定位母板301、第二LCP压板辅材2042、第二LCP电路板202、第一LCP电路板201、第一LCP压板辅材2041、压台工装101由上至下依次通过其上对应设置的凹槽、销孔、定位孔、盲孔穿过销钉102堆叠在一起。
所述压台工装和压头内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。这里的热电偶仅为举例，使用时，只要保证能够让压台工装或压头内的热量均匀分布即可，也可通过灌入热油的方式进行加热，这里本发明不对压台工装或压头内的加热装置进行限定。
所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。本实施例中，所述第一压板辅材和第二压板辅材可采用聚酰亚胺等柔性材料，既能均匀压力，又能防止连接层溢出粘在工装上。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。压台工装和压头对两层LCP电路板施加压力的同时可加热。两层LCP电路板在低于熔点的温度下通过高温高压直接在界面形成连接。本实施例中，上述压力范围是1000kg～1500kg，压强是200～300psi。
第二实施例
本发明第二实施例提供了一种LCP多层电路板高精密定位层压方法，包括以下步骤：
S1：设置一压台工装、一压头、一LCP定位母板、两层LCP电路板；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板和两层LCP电路板位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于两层LCP电路板上方；所述两层LCP电路板位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、若干层LCP电路板平行对应设置。所述压台工装或压头内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。
本实施例中，对两层LCP电路板进行定位层压键合。这里仅为举例，实际使用时，可对多于两层的LCP电路板进行定位层压键合，本发明不对LCP电路板的层数进行限定。
本实施例中，所述LCP定位母板为刚性板，且为圆形，其直径尺寸大于所述LCP电路板以保证LCP电路板受力均匀，其材料可采用与LCP电路板的热膨胀系数CTE相匹配的铜。这里仅为举例，本发明不对LCP定位母板的形状和材料做出限定。
所述压台工装和压头的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装和压头的平整度为3～5μm。本实施例中，压台工装和压头选用高温变形量小的钼材料，表面加工平整度达5μm。这里仅为举例，本发明不对压台工装和压头的材料做出限定。
S2：所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端
设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm。本实施例中，所述压台工装上设置有5个销钉盲孔，对应5个销钉。这里仅为举例，使用时，按照实际情况去确定盲孔和销钉的个数，本发明不对此做出限定。
所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽，防止压头下压面顶在销钉上，影响LCP电路板受力。
S3：对应上述压台工装的销钉盲孔位置，在LCP定位母板上以激光器发射激光切割销孔，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配。本实施例中，激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
S4：对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在两层LCP电路板上分别激光切割定位孔，两层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置上下对应。
以LCP定位母板的相同设备和位置参数切割单层LCP电路板定位孔，以保证LCP定位母板与LCP电路板的定位孔公差一致。
本实施例中，所述LCP电路板为4寸板，所述LCP电路板的定位孔位于4寸片外围。
本实施例中，LCP电路板的光刻图形标记与定位孔一起切割加工，图形标记与定位孔的相对位置固定，LCP电路板的布线依据光刻图形标记进行光刻。
在若干层LCP电路板的两两电路板之间设置有连接层。所述连接层的热膨胀系数CTE和介电常数与所述LCP电路板相匹配。
本实施例中，两层LCP电路板之间设置有连接层，该连接层为LCPII型材料或其他CTE及介电常数与LCP电路板相互匹配的材料。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。若要键合两层以上的LCP电路板，则两两电路板之间均设置有连接层。
根据需要，所述连接层也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸、数量设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配。
S5：将第一LCP压板辅材放置于压台工装上，然后依次堆叠底层LCP电路板、连接层、顶层LCP电路板、第二LCP压板辅材；第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材起到均衡温度和压力的作用。
其中，将第一LCP压板辅材、底层LCP电路板、连接层、顶层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过其上的定位孔或销孔依次穿过上述销钉叠放在所述压台工装上。
所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。本实施例中，所述第一压板辅材和第二压板辅材可采用聚酰亚胺等柔性材料，既能均匀压力，又能防止连接层溢出粘在工装上。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
所述第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸、数量设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配。
S6：将所述LCP定位母板穿过上述销钉放置于所述第二LCP压板辅材之上，用于将销钉收紧固定。
S7：将所述压头压在所述LCP定位母板上，所述压头内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。压台工装和压头对两层LCP电路板施加压力的同时进行加热使得两层LCP电路板键合，即两层LCP电路板中间放置熔点更低的连接层，通过熔融的连接层形成两层LCP电路板互连。
这里的压台工装或压头设置热电偶仅为举例，使用时，只要保证能够让压台工装或压头内的热量均匀分布即可，也可通过灌入热油的方式进行加热，这里本发明不对压台工装或压头内的加热装置进行限定。
本实施例中，步骤S7其具体包括以下操作：
操作环境抽真空，真空压强小于1×10-2Pa。
所述压头下压，接触在LCP定位母板上，所述压台工装和所述压头开始加热，当温度达到180～200℃时，压力设置为300psi，在此温度保持30min，然后将温度升至220～230℃，压力值200～250psi保持10min；
关掉压台工装和压头的加热，真空和压力继续保持，此时真空2×10-3Pa，压力200～250psi。降至室温即可取出，完成两层LCP电路板的键合。
上述操作过程不仅适用于两层的LCP电路板的键合，同样适用于多于两层的LCP电路板的键合。
如图3所示，对应上述方法，本实施例提供了一种LCP多层电路板高精密定位层压装置，包括一压台工装、一压头、一LCP定位母板、第一LCP电路板2011、第二LCP电路板2021、第一LCP压板辅材3041、第二LCP压板辅材3042、连接层2031；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板、第一LCP电路板2011、第二LCP电路板2021位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于第一LCP电路板2011和第二LCP电路板2021上方；所述第一LCP电路板2011、第二LCP电路板2021位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、第一LCP电路板2011、第二LCP电路板2021平行对应设置。所述压台工装或压头内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。
所述压头、LCP定位母板、第二LCP压板辅材3042、第二LCP电路板2021、连接层2031、第一LCP电路板2011、第一LCP压板辅材3041、压台工装由上至下依次设置。
本实施例中，对两层LCP电路板进行定位层压键合。这里仅为举例，实际使用时，可对多于两层的LCP电路板进行定位层压键合，本发明不对LCP电路板的层数进行限定。
本实施例中，所述LCP定位母板为刚性板，且为圆形，其直径尺寸大于所述LCP电路板以保证LCP电路板受力均匀，其材料可采用与LCP电路板的热膨胀系数CTE相匹配的铜。这里仅为举例，本发明不对LCP定位母板的形状和材料做出限定。
所述压台工装和压头的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装和压头的平整度为3～5μm。本实施例中，压台工装和压头选用高温变形量小的钼材料，表面加工平整度达5μm。这里仅为举例，本发明不对压台工装和压头的材料做出限定。
所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm。本实施例中，所述压台工装上设置有5个销钉盲孔，对应5个销钉。这里仅为举例，使用时，按照实际情况去确定盲孔和销钉的个数，本发明不对此做出限定。
所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽，防止压头下压面顶在销钉上，影响LCP电路板受力。
对应上述压台工装的销钉盲孔位置，LCP定位母板上设置有对应的销孔；所述销孔以激光器发射激光切割，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配。本实施例中，激光器所发射激光的波长为355nm的全固态紫外激光。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在两层LCP电路板上分别激光切割定位孔，两层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置和数量上下对应。
以LCP定位母板的相同设备和位置参数切割单层LCP电路板定位孔，以保证LCP定位母板与LCP电路板的定位孔公差一致。
本实施例中，所述LCP电路板为4寸板，所述LCP电路板的定位孔位于4寸片外围。
本实施例中，LCP电路板的光刻图形标记与定位孔一起切割加工，图形标记与定位孔的相对位置固定，LCP电路板的布线依据光刻图形标记进行光刻。
在若干层LCP电路板的两两电路板之间设置有连接层。所述连接层的热膨胀系数CTE和介电常数与所述LCP电路板相匹配。
本实施例中，两层LCP电路板之间设置有连接层2031，该连接层为LCPII型材料或其他CTE及介电常数与LCP电路板相互匹配的材料。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。若要键合两层以上的LCP电路板，则两两电路板之间均设置有连接层。
根据需要，所述连接层也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸、数量设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配。
所述第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸、数量设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配。
本实施例中，所述压头、LCP定位母板、第二LCP压板辅材3042、第二LCP电路板2021、连接层2031、第一LCP电路板2011、第一LCP压板辅材3041、压台工装由上至下依次通过其上对应设置的凹槽、销孔、定位孔或盲孔穿过销钉1021堆叠在一起。
所述压台工装内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。这里的热电偶仅为举例，使用时，只要保证能够让压台工装或压头内的热量均匀分布即可，也可通过灌入热油的方式进行加热，这里本发明不对压台工装或压头内的加热装置进行限定。
所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。本实施例中，所述第一压板辅材和第二压板辅材可采用聚酰亚胺等柔性材料，既能均匀压力，又能防止连接层溢出粘在工装上。这里仅为举例，本发明不对此做出限定。
所述压头内均匀分布有热电偶，且设置有温度传感器，其可控制加热温度在130～300℃。压台工装和压头对两层LCP电路板施加压力的同时可加热。两层LCP电路板在低于熔点的温度下通过高温高压直接在界面形成连接。本实施例中，上述压力范围是1000kg～1500kg，压强是200～300psi。
本发明是基于LCP基板多层堆叠层压，有着便于装配、损耗低、气密性好等优点，多层基板既可实现电性能又可进行电气保护，定位方法简单易操作，可提升LCP基板可堆叠层数。且压台尺寸可根据基板工艺设计，可兼容印刷、溅射等多种工艺制备的基板尺寸的一种LCP层压方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，对本发明所做的变形或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (25)

1.一种LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：设置一压台工装、一压头、一LCP定位母板、若干层LCP电路板；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板和若干层LCP电路板位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于若干层LCP电路板上方；所述若干层LCP电路板位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、若干层LCP电路板平行对应设置；所述压台工装和压头内均匀分布有加热装置，其加热温度可控，且加热温度在130～300℃；
S2：所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm；
S3：对应上述压台工装的销钉盲孔位置，在LCP定位母板上激光切割销孔，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；
S4：对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在若干层LCP电路板上分别激光切割定位孔，若干层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置上下对应；
S5：将所述若干层LCP电路板通过其上的定位孔穿过上述销钉叠放在所述压台工装上；
S6：将所述LCP定位母板穿过上述销钉放置于所述堆叠的若干层LCP电路板上方，将销钉收紧固定；
S7：将所述压头压在所述LCP定位母板上；所述压台工装和所述压头开始同时加热加压使得若干层LCP电路板发生键合。
2.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述LCP定位母板为刚性板，其尺寸大于所述LCP电路板。
3.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：
在工装压台上方且最底层的LCP电路板下方设置有第一压板辅材；在LCP定位母板下方且最顶层的LCP电路板上方设置有第二压板辅材；所述第一LCP压板辅材和第二LCP压板辅材也分别对应若干层LCP电路板的定位孔的位置和尺寸设置有销孔，该述销孔与上述销钉尺寸相匹配；
将第一LCP压板辅材、若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过第一LCP压板辅材的销孔、若干层LCP电路板上的定位孔和第二LCP压板辅材上的销孔穿过上述销钉依次堆叠在所述压台工装上。
4.根据权利要求3所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述步骤S6还包括：在堆叠好的第一LCP压板辅材、若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材上放置所述LCP定位母板。
5.根据权利要求3所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。
6.根据权利要求4或5所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述步骤S7还包括：
所述压头下压，接触在LCP定位母板上，所述压台工装和所述压头开始加热，当温度达到260～280℃时，压力设置为300psi，在此温度范围内保持20min，然后将温度升至290～300℃，压力值200～250psi保持10min；
关掉压台工装和压头的加热，真空和压力继续保持，此时真空2×10-3Pa，压力200～250psi。降至室温即可取出，完成若干层LCP电路板的键合。
7.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述步骤S4中，还包括：在若干层LCP电路板的两两电路板之间设置有连接层；
其中，将第一LCP压板辅材、两两之间设置连接层的若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过上述销钉叠放在所述压台工装上。
8.根据权利要求7所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述连接层的热膨胀系数CTE和介电常数与所述LCP电路板相匹配。
9.根据权利要求7或8所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述步骤S7还包括：
所述压头下压，接触在LCP定位母板上，所述压台工装和所述压头开始加热，当温度达到180～200℃时，压力设置为300psi，在此温度保持30min，然后将温度升至220～230℃，压力值200～250psi保持10min；
关掉压台工装和压头的加热，真空和压力继续保持，此时真空2×10-3Pa，压力200～250psi。降至室温即可取出，完成若干层LCP电路板的键合。
10.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述压台工装和所述压头内设置的加热装置为热电偶，且所述压台工装和所述压头内均设置有温度传感器以控制所述压台工装和所述压头的加热温度。
11.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述步骤是在真空环境下完成的，且真空压强小于1×10-2Pa。
12.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述压台工装的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装的平整度为3～5μm。
13.根据权利要求1所述的LCP多层电路板高精密定位层压方法，其特征在于，所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽。
14.一种LCP多层电路板高精密定位层压装置，其特征在于，包括：
一压台工装、一压头、一LCP定位母板、若干层LCP电路板；所述压台工装与所述压头上下对应设置；所述LCP定位母板和若干层LCP电路板位于所述压台工装和压头之间；所述LCP定位母板位于所述压头下方，且位于若干层LCP电路板上方；所述若干层LCP电路板位于所述压台工装的上方；所述LCP定位母板、若干层LCP电路板平行对应设置；
所述压台工装上设置有若干个销钉盲孔，对应相同数量的销钉；所述销钉的一端设置于所述压台工装的销钉盲孔内，所述销钉盲孔尺寸大于所述销钉尺寸；所述销钉盲孔直径比销钉直径大0.05～0.1mm；对应上述压台工装的销钉盲孔位置，LCP定位母板设置有销孔，其中LCP定位母板销孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；
对应LCP定位母板的销孔位置和销孔尺寸，在若干层LCP电路板上分别设置定位孔，若干层LCP电路板定位孔的尺寸与销钉尺寸相匹配；所述压台工装的销钉盲孔位置、LCP定位母板销孔位置、各层LCP电路板定位孔位置上下对应；
所述压台工装和压头内均匀分布有加热装置，其加热温度可控，且加热温度在130～300℃；所述压头压在所述LCP定位母板上。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述LCP定位母板为刚性板，其尺寸大于所述LCP电路板。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述若干层LCP电路板通过其上的定位孔在所述销钉上堆叠。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述LCP定位母板位于所述堆叠好的若干层LCP电路板上方。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，在工装压台上方且最底层的LCP电路板下方设置有第一压板辅材；在LCP定位母板下方且最顶层的LCP电路板上方设置有第二压板辅材；
第一LCP压板辅材、若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过第一LCP压板辅材的销孔、若干层LCP电路板上的定位孔和第二LCP压板辅材上的销孔穿过上述销钉依次堆叠在所述压台工装上。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一压板辅材和第二压板辅材均为柔性材料。
20.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，在若干层LCP电路板的两两电路板之间设置有连接层；
其中，将第一LCP压板辅材、两两之间设置连接层的若干层LCP电路板、第二LCP压板辅材通过上述销钉叠放在所述压台工装上。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述连接层的热膨胀系数CTE和介电常数与所述LCP电路板相匹配。
22.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述压台工装和所述压头内设置的加热装置为热电偶，且所述压台工装和所述压头内均设置有温度传感器以控制所述压台工装和所述压头的加热温度。
23.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述步骤是在真空环境下完成的，且真空压强小于1×10-2Pa。
24.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述压台工装的热膨胀系数CTE小于6ppm/K；所述压台工装的平整度为3～5μm。
25.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述压头对应所述销钉的位置设置有避让销钉的凹槽。
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