專利名稱：：功能模塊新型粘結方法及其功能模塊的制作方法
技術領域：
：本發明涉及元器件制造
技術領域：
，更具體地，涉及功能模塊制造
技術領域：
，特別是指一種功能模塊新型粘結方法及由此制造的功能模塊。
背景技術：
：射頻功放模塊是一個高熱部件，需要良好的散熱設計。目前業界普遍采用的方法是先做好射頻PCB板1(通常是兩層板)，然后用錫銻合金(Sn95/Sb5)2將PCB板1和散熱銅塊3焊接起來。參見圖1，其中附圖標記4表示接地孔。然而，上述方法在導入無鉛工藝的時候卻遇到了巨大的挑戰。原因是錫銻合金(Sn95/Sb5)是一種非共晶合金，它的熔點是232240攝氏度。這樣的溫度對于有鉛工藝是很安全的，有鉛工藝一般最高的焊接溫度低于225攝氏度。但無鉛工藝的最高溫度會超過240攝氏度，最高可達245攝氏度。這樣的直接后果是在進行表面元件焊接的時候，底下的銅塊與PCB板之間的會融化分層。銅塊的導熱及接地功能會大大減弱，甚至無法使用。即使有足夠多的補救方法來防止PCB板分層，但對于返工等多次回流焊接，這種方法的缺陷也基本上是災難性的。另一種業界采用的方法是購買板材廠(如Taconic，Arlon，Rogers)提供的prebonding材料。這種材料的特點是預先將厚銅4與板材5壓合。PCB生產商只需在表面做線路圖形和鉆孔6。如圖2，鉆孔的目的是為了接地和導熱。采用這種方法的缺點是它無法在背面制作線路圖形，而且因板材很重，采購成本高，時間長(往往走海運)。因Andrew原有的功放模塊為采用錫銻合金(Sn95/Sb5)焊接，且背面需制作線路圖形，如能找到一種既能滿足無鉛焊接工藝，且電路結構無需作大的改動，那就能平穩切換到大規模生產。
發明內容本發明的主要目的就是針對以上存在的問題與不足，提供一種功能模塊新型粘結方法及由此制造的功能模塊，該粘接方法設計新穎，操作簡便，采用該方法制造的功能模塊可以在PCB板的壓合面制作線路圖形，并適于后續的無鉛焊接工藝，在保持射頻性能的同時，簡化了后續工序，節約了成本，提高了效率，適于大規模工業化生產。為了實現上述目的，在本發明的第一方面，提供了一種功能模塊新型粘結方法，其特點是，包括步驟采用耐高溫薄膜材料將PCB板和金屬導體散熱塊壓合到一起。較佳地，所述耐高溫薄膜材料是FEP薄膜、SpeedboardC薄膜或Fastrise27薄膜。更佳地，所述耐高溫薄膜材料是FEP薄膜，所述壓合的溫度為265285°C，壓力為1214Bar。更佳地，所述耐高溫薄膜材料是SpeedboardC薄膜，所述壓合的溫度更佳為180220。C，壓力為2030Bar。更佳地，所述耐高溫薄膜材料是Fastrise27薄膜，所述壓合更佳的溫度為210220。C，壓力為2833Bar。較佳地，所述金屬導體散熱塊是銅塊。較佳地，所述PCB板是承載射頻或微波電路的PCB板。較佳地，在所述壓合之后，還包括步驟在所述PCB板上鉆盲孔和制作線路圖形。較佳地，在所述壓合之前，還包括步驟在所述PCB板的壓合面上制作線路圖形(即在底層制作線路圖形)。較佳地，在所述壓合之后，還包括無鉛焊接工藝過程。本發明較適于無鉛焊接工藝過程。較佳地，在所述壓合之后，通過鉆盲孔并鍍銅實現上下兩層地導通。這對于射頻、微波領域的電氣回路和散熱都很重要。較佳地，在所述壓合之后，還包括整板電鍍和微蝕以實現半加成法，所述微蝕的厚度應大于所述整板電鍍的厚度。更佳地，所述電鍍的厚度控制在5±0.5微米，所述微蝕的厚度控制在6±0.5微米。在本發明的第二方面，提供了一種功能模塊，其特點是，采用上述的功能模塊新型粘結方法制造而成。本發明的有益效果具體如下1.本發明采用耐高溫薄膜材料將PCB板和銅塊壓合到一起，從而便于在壓合前在PCB板的壓合面制作線路圖形，并在壓合后適于后續的無鉛焊接工藝，構思巧妙，易操作，在保持射頻性能的同時，簡化了后續工序，適于無鉛焊接工藝，節約了成本，提高了效率；2.本發明采用的FEP，SpeedboardC，Fastrise27三種薄膜加工條件基本類似，但特性各異FEP需要較高的壓合溫度，但流膠少，易控制，尤其與PTFE材料粘合時性能最佳；SpeedboardC具有熱固性和熱塑性二者的特性，可以較好地與PTFE和碳氫化合物粘合，需要控制流膠問題；Fastrise27較SpeedboardCtm稍差，流膠性能與普通的半固化片類似，易于控制，可以根據需要選擇合適薄膜材料，非常方便。3.本發明采用的所有的三種薄膜解決方案都可以滿足無鉛工作條件下的使用，可以作為傳統用錫膏的替代方案，且并不會降低射頻性能。圖1是PCB板和銅塊采用傳統焊接方法制造的功能模塊示意圖。圖2是市售的prebonding板材經過鉆孔后的功能模塊示意圖。圖3是PCB板和銅塊采用本發明的方法制造的功能模塊示意圖。圖4是涉及本發明的方法的工藝流程圖。具體實施例方式請參見圖3，本發明采用一種新型的薄膜材料。將PCB板8和銅塊7用可以耐高溫的薄膜材料10壓合到一起，然后再鉆孔和制作線路圖形。其中附圖標記9表示盲孔。對于射頻PCB板材，業界普遍采用的主要有兩類材料PTFE(聚四氟乙烯)和Hydrocarbon(碳氫化合物)。PTFE實際上是一種熱塑型的材料，Hydrocarbon為熱固型材4料。因而選用薄膜材料的性質也應該有所區別。本發明具體采用三種特性不同的材料進行粘合。(l)FEpTM(Dupont):FEP本質上是一種PTFE材料，熔點為260280攝氏度。介電常數為2左右。薄膜厚度可以從lmil到4mils。與PTFEPCB板材粘合可以做小程度地影響RF性能。因它的熔點較高，需要壓和的溫度很高。業界擁有如此高溫的壓機的廠商并不多。它的特點的薄膜材料成本很低，為工業普遍使用的薄膜材料。在微波領域尤為使用廣泛。(2)SpeedboardCTM(Gore):SpeedboardC是一種BT(雙馬來酰亞胺三嗪環氧樹脂)加聚四氟乙烯。其特殊性在于BT是鑲嵌于PTFE做成的網狀結構中。而BT為熱固性材料，PTFE為熱塑性材料，因而它兼有兩種材料的特性，比較適合于此類應用當中。唯一的缺點是材料成本很高，幾乎與PCB板材成本相當高。流膠問題也是采用此類薄膜必須解決的問題。(3)Fastrise27(Taconic):Fastrise27與SpeedboardC"類似，也是由BT與PTFE組成，所不同的是Fastrise27"的PTFE是被上下兩層BT包裹，實際上結合面是BT與底下的銅塊結合。流膠問題與成本問題是此薄膜的弱點。以上三種薄膜都不含有玻纖布做補強。因而降低了薄膜的厚度，增強了粘結力。且適合后續的PCB板工藝流程。FEP在壓合過程中幾乎不流膠，而SpeedboardC和Fastrise27TM則需要在工藝過程中做補縮來控制流膠量。FEP需要很高的壓合溫度，而SpeedboardC和Fastrise27則可以用普通的壓合溫度，對于PCB廠的適用性較強。三種薄膜的共同特點是介電常數和損耗都很小，適合射頻/微波領域的應用。涉及本發明的整個工藝流程請參見圖4所示。其中，壓合過程需要控制溫度、壓力，以實現良好的粘結力、可控的流膠量、無空洞等。對于FEP:壓合溫度265280。C，壓力1214Bar;對于SpeedboardC:壓合的溫度為180220。C，壓力為2030Bar;對于Fastrise27:壓合溫度為210220°C，壓力為2833Bar。根據薄膜材料與PCB板材的組合不一(如FEP+PTFE)或(FEP+碳氫化合物)，也需要微調以上參數。尤其是每一種薄膜材料的流膠特性不一樣。壓合參數及工藝補縮也需要進行調整。在后面的整板電鍍，微蝕刻和電鍍這三個步驟需要實現半加成法的預期。整板電鍍的不能太厚，否則給后續的微蝕造成困難。微蝕是使得背面圖形在經過整板電鍍之后又重新露出來。較為良好的工藝控制是微蝕的厚度要略大于整板電鍍2的厚度。電鍍厚度控制在5±0.5微米，微蝕的厚度控制在6±0.5微米。到了電鍍工序，就可以放心地鍍盲孔了。此外，在壓合之前，PCB板的化學銅工藝前的過孔處理也很關鍵，由于每一種薄膜材料都與PTFE有關，且有可能與含PTFE的PCB板材壓合。PTFE的化學惰性使得清洗和活化都變得很難。因而，需要用Plasma(等離子體)氣體做活化處理。采用本發明的方法制造成的功能模塊，需要進行耐高溫實驗(檢驗耐高溫沖擊能力，設為280攝氏度2分鐘)，以及模擬無鉛焊接的多次循環試驗，通過檢測是否有空度或是空洞擴大以判決此過程造成分層。檢查空洞需要用反射式超聲波掃描(C-SAM)觀察，工業上用的X射線無法穿透厚銅塊，所以不能用于觀察粘合的空洞現象。無鉛工藝的最高溫度為240250攝氏度0.81.5分鐘，從理論的角度講，如果5粘結片能忍受260攝氏度2分鐘，則可以安全地應用于無鉛的工藝條件下。此外，考慮到焊接工藝中返工的情形不可避免，因而需要做多次回流的模擬試驗。一般認為5次回流可以滿足正常生產條件下的使用。本發明采用的所有的三種薄膜解決方案都可以滿足無鉛工作條件下的使用，可以作為傳統用錫膏的替代方案，且并不會降低射頻性能。下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。下列實施例中未注明具體條件的制造方法，通常按照常規條件或按照制造廠商所建議的條件。除非另行定義，文中所使用的所有專業與科學用語與本領域熟練人員所熟悉的意義相同。此外，任何與所記載內容相似或均等的方法及材料皆可應用于本發明方法中。文中所述的較佳實施方法與材料僅作示范之用。實施例1將PTFE(RF60)板與銅塊采用FEP(2mils厚)進行壓合，壓合的溫度為26528(TC，壓力為1214Bar，其余步驟按常規進行，獲得功能模塊，對其進行加熱平臺上260°C4分鐘、加熱平臺上280°C2分鐘、加熱平臺上280°C6分鐘、及經過回流焊5個循環，結果如下時間260。C，4分鐘280°C，2分鐘280°C，6分鐘回流焊5個循環加熱(回流)前無分層無分層無分層無分層加熱(回流)后無分層無分層分層無分層實施例2將R04350B板與銅塊采用FEP(2mils厚)進行壓合，壓合的溫度為265280°C，壓力為1214Bar，其余步驟按常規進行，獲得功能模塊，對其進行加熱平臺上260°C4分鐘、加熱平臺上280°C2分鐘、加熱平臺上280°C6分鐘、及經過回流焊5個循環，結果如下時間260。C，4分鐘280°C，2分鐘280°C，6分鐘回流焊5個循環加熱(回流)前無分層無分層無分層無分層加熱(回流)后無分層有局部分層分層無分層實施例3將PTFE(RF35)板與銅塊采用Fastrise27(4mils厚)進行壓合，壓合的溫度為21022(TC，壓力為2833Bar，其余步驟按常規進行，獲得功能模塊，對其進行加熱平臺上260°C4分鐘、加熱平臺上280°C2分鐘、加熱平臺上280°C6分鐘、及經過回流焊5個循環，結果如下6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例4將R04350B板與銅塊采用Fastrise27(4mils厚)進行壓合，壓合的溫度為210220°C，壓力為2833Bar，其余步驟按常規進行，獲得功能模塊，對其進行加熱平臺上260°C4分鐘、加熱平臺上280°C2分鐘、加熱平臺上280°C6分鐘、及經過回流焊5個循環，結果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例5將PTFE(RF35)板與銅塊采用SpeedboardC(2.2mils厚)進行壓合，壓合溫度為18021(TC，壓力為2030Bar，其余步驟按常規進行，獲得功能模塊，對其進行加熱平臺上260°C4分鐘、加熱平臺上280°C2分鐘、加熱平臺上280°C6分鐘、及經過回流焊5個循環，結果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實施例6將R04350B板與銅塊采用SpeedboardC(2.2mils厚)進行壓合，壓合溫度為18021(TC，壓力為2030Bar，其余步驟按常規進行，獲得功能模塊，對其進行加熱平臺上260°C4分鐘、加熱平臺上280°C2分鐘、加熱平臺上280°C6分鐘、及經過回流焊5個循環，結果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>綜上所述，本發明的功能模塊新型粘結方法設計新穎，操作簡便，采用該方法制造的功能模塊可以在PCB板的壓合面制作線路圖形，并適于后續的無鉛焊接工藝，在保持射頻性能的同時，簡化了后續工序，節約了成本，提高了效率，適于大規模工業化生產。需要說明的是，在本發明中提及的所有文獻在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，以上所述的是本發明的具體實施例及所運用的技術原理，在閱讀了本發明的上述內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改而不背離本發明的精神與范圍，這些等價形式同樣落在本發明的范圍內。權利要求一種功能模塊新型粘結方法，其特征在于，包括步驟采用耐高溫薄膜材料將PCB板和金屬導體散熱塊壓合到一起。2.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述耐高溫薄膜材料是FEP薄膜、SpeedboardC薄膜或Fastrise27薄膜。3.根據權利要求2所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述耐高溫薄膜材料是FEP薄膜，所述壓合的溫度為265285t:，壓力為1214Bar。4.根據權利要求2所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述耐高溫薄膜材料是SpeedboardC薄膜，所述壓合的溫度為180220。C，壓力為2030Bar。5.根據權利要求2所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述耐高溫薄膜材料是Fastrise27薄膜，所述壓合的溫度為21022(TC，壓力為2833Bar。6.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述金屬導體散熱塊是銅塊。7.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述PCB板是承載有射頻電路和/或微波電路的PCB板。8.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，在所述壓合之后，還包括步驟在所述PCB板上鉆盲孔和制作線路圖形。9.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，在所述壓合之前，還包括步驟在所述PCB板的壓合面上制作線路圖形。10.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，在所述壓合之后，還包括無鉛焊接工藝過程。11.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，在所述壓合之后，通過鉆盲孔并鍍銅實現上下兩層地導通。12.根據權利要求1所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，在所述壓合之后，還包括整板電鍍和微蝕，所述微蝕的厚度大于所述整板電鍍的厚度。13.根據權利要求12所述的功能模塊新型粘結方法，其特征在于，所述電鍍的厚度控制在5±0.5微米，所述微蝕的厚度控制在6±0.5微米。14.一種功能模塊，其特征在于，采用權利要求113中任一項所述的功能模塊新型粘結方法制造而成。全文摘要本發明提供一種功能模塊新型粘結方法，包括步驟采用耐高溫薄膜材料將PCB板和金屬導體散熱塊壓合到一起，較佳地，耐高溫薄膜材料是FEP薄膜，壓合溫度為265～280℃，壓力為12～14Bar；耐高溫薄膜材料是SpeedboardC薄膜，壓合溫度為180～220℃，壓力為20～30Bar；耐高溫薄膜材料是Fastrise27薄膜，壓合溫度為210～220℃，壓力為28～33Bar，在壓合之前，在PCB板的壓合面上制作線路圖形，在壓合之后，在PCB板上鉆孔和制作線路圖形，及適于無鉛焊接，還提供了上述方法制造的功能模塊。本發明的粘接方法設計新穎，操作簡便，制造的功能模塊可以在PCB板的壓合面制作線路圖形，并適于后續的無鉛焊接工藝，在保持射頻性能的同時，簡化了后續工序，節約了成本，提高了效率，適于大規模工業化生產。文檔編號H05K3/00GK101772265SQ20081018476公開日2010年7月7日申請日期2008年12月30日優先權日2008年12月30日發明者陶偉金申請人:安德魯公司