专利名称：：功能模块新型粘结方法及其功能模块的制作方法
技术领域：
：本发明涉及元器件制造
技术领域：
，更具体地，涉及功能模块制造
技术领域：
，特别是指一种功能模块新型粘结方法及由此制造的功能模块。
背景技术：
：射频功放模块是一个高热部件，需要良好的散热设计。目前业界普遍采用的方法是先做好射频PCB板1(通常是两层板)，然后用锡锑合金(Sn95/Sb5)2将PCB板1和散热铜块3焊接起来。参见图1，其中附图标记4表示接地孔。然而，上述方法在导入无铅工艺的时候却遇到了巨大的挑战。原因是锡锑合金(Sn95/Sb5)是一种非共晶合金，它的熔点是232240摄氏度。这样的温度对于有铅工艺是很安全的，有铅工艺一般最高的焊接温度低于225摄氏度。但无铅工艺的最高温度会超过240摄氏度，最高可达245摄氏度。这样的直接后果是在进行表面元件焊接的时候，底下的铜块与PCB板之间的会融化分层。铜块的导热及接地功能会大大减弱，甚至无法使用。即使有足够多的补救方法来防止PCB板分层，但对于返工等多次回流焊接，这种方法的缺陷也基本上是灾难性的。另一种业界采用的方法是购买板材厂(如Taconic，Arlon，Rogers)提供的prebonding材料。这种材料的特点是预先将厚铜4与板材5压合。PCB生产商只需在表面做线路图形和钻孔6。如图2，钻孔的目的是为了接地和导热。采用这种方法的缺点是它无法在背面制作线路图形，而且因板材很重，采购成本高，时间长(往往走海运)。因Andrew原有的功放模块为采用锡锑合金(Sn95/Sb5)焊接，且背面需制作线路图形，如能找到一种既能满足无铅焊接工艺，且电路结构无需作大的改动，那就能平稳切换到大规模生产。
发明内容本发明的主要目的就是针对以上存在的问题与不足，提供一种功能模块新型粘结方法及由此制造的功能模块，该粘接方法设计新颖，操作简便，采用该方法制造的功能模块可以在PCB板的压合面制作线路图形，并适于后续的无铅焊接工艺，在保持射频性能的同时，简化了后续工序，节约了成本，提高了效率，适于大规模工业化生产。为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种功能模块新型粘结方法，其特点是，包括步骤采用耐高温薄膜材料将PCB板和金属导体散热块压合到一起。较佳地，所述耐高温薄膜材料是FEP薄膜、SpeedboardC薄膜或Fastrise27薄膜。更佳地，所述耐高温薄膜材料是FEP薄膜，所述压合的温度为265285°C，压力为1214Bar。更佳地，所述耐高温薄膜材料是SpeedboardC薄膜，所述压合的温度更佳为180220。C，压力为2030Bar。更佳地，所述耐高温薄膜材料是Fastrise27薄膜，所述压合更佳的温度为210220。C，压力为2833Bar。较佳地，所述金属导体散热块是铜块。较佳地，所述PCB板是承载射频或微波电路的PCB板。较佳地，在所述压合之后，还包括步骤在所述PCB板上钻盲孔和制作线路图形。较佳地，在所述压合之前，还包括步骤在所述PCB板的压合面上制作线路图形(即在底层制作线路图形)。较佳地，在所述压合之后，还包括无铅焊接工艺过程。本发明较适于无铅焊接工艺过程。较佳地，在所述压合之后，通过钻盲孔并镀铜实现上下两层地导通。这对于射频、微波领域的电气回路和散热都很重要。较佳地，在所述压合之后，还包括整板电镀和微蚀以实现半加成法，所述微蚀的厚度应大于所述整板电镀的厚度。更佳地，所述电镀的厚度控制在5±0.5微米，所述微蚀的厚度控制在6±0.5微米。在本发明的第二方面，提供了一种功能模块，其特点是，采用上述的功能模块新型粘结方法制造而成。本发明的有益效果具体如下1.本发明采用耐高温薄膜材料将PCB板和铜块压合到一起，从而便于在压合前在PCB板的压合面制作线路图形，并在压合后适于后续的无铅焊接工艺，构思巧妙，易操作，在保持射频性能的同时，简化了后续工序，适于无铅焊接工艺，节约了成本，提高了效率；2.本发明采用的FEP，SpeedboardC，Fastrise27三种薄膜加工条件基本类似，但特性各异FEP需要较高的压合温度，但流胶少，易控制，尤其与PTFE材料粘合时性能最佳；SpeedboardC具有热固性和热塑性二者的特性，可以较好地与PTFE和碳氢化合物粘合，需要控制流胶问题；Fastrise27较SpeedboardCtm稍差，流胶性能与普通的半固化片类似，易于控制，可以根据需要选择合适薄膜材料，非常方便。3.本发明采用的所有的三种薄膜解决方案都可以满足无铅工作条件下的使用，可以作为传统用锡膏的替代方案，且并不会降低射频性能。图1是PCB板和铜块采用传统焊接方法制造的功能模块示意图。图2是市售的prebonding板材经过钻孔后的功能模块示意图。图3是PCB板和铜块采用本发明的方法制造的功能模块示意图。图4是涉及本发明的方法的工艺流程图。具体实施例方式请参见图3，本发明采用一种新型的薄膜材料。将PCB板8和铜块7用可以耐高温的薄膜材料10压合到一起，然后再钻孔和制作线路图形。其中附图标记9表示盲孔。对于射频PCB板材，业界普遍采用的主要有两类材料PTFE(聚四氟乙烯)和Hydrocarbon(碳氢化合物)。PTFE实际上是一种热塑型的材料，Hydrocarbon为热固型材4料。因而选用薄膜材料的性质也应该有所区别。本发明具体采用三种特性不同的材料进行粘合。(l)FEpTM(Dupont):FEP本质上是一种PTFE材料，熔点为260280摄氏度。介电常数为2左右。薄膜厚度可以从lmil到4mils。与PTFEPCB板材粘合可以做小程度地影响RF性能。因它的熔点较高，需要压和的温度很高。业界拥有如此高温的压机的厂商并不多。它的特点的薄膜材料成本很低，为工业普遍使用的薄膜材料。在微波领域尤为使用广泛。(2)SpeedboardCTM(Gore):SpeedboardC是一种BT(双马来酰亚胺三嗪环氧树脂)加聚四氟乙烯。其特殊性在于BT是镶嵌于PTFE做成的网状结构中。而BT为热固性材料，PTFE为热塑性材料，因而它兼有两种材料的特性，比较适合于此类应用当中。唯一的缺点是材料成本很高，几乎与PCB板材成本相当高。流胶问题也是采用此类薄膜必须解决的问题。(3)Fastrise27(Taconic):Fastrise27与SpeedboardC"类似，也是由BT与PTFE组成，所不同的是Fastrise27"的PTFE是被上下两层BT包裹，实际上结合面是BT与底下的铜块结合。流胶问题与成本问题是此薄膜的弱点。以上三种薄膜都不含有玻纤布做补强。因而降低了薄膜的厚度，增强了粘结力。且适合后续的PCB板工艺流程。FEP在压合过程中几乎不流胶，而SpeedboardC和Fastrise27TM则需要在工艺过程中做补縮来控制流胶量。FEP需要很高的压合温度，而SpeedboardC和Fastrise27则可以用普通的压合温度，对于PCB厂的适用性较强。三种薄膜的共同特点是介电常数和损耗都很小，适合射频/微波领域的应用。涉及本发明的整个工艺流程请参见图4所示。其中，压合过程需要控制温度、压力，以实现良好的粘结力、可控的流胶量、无空洞等。对于FEP:压合温度265280。C，压力1214Bar;对于SpeedboardC:压合的温度为180220。C，压力为2030Bar;对于Fastrise27:压合温度为210220°C，压力为2833Bar。根据薄膜材料与PCB板材的组合不一(如FEP+PTFE)或(FEP+碳氢化合物)，也需要微调以上参数。尤其是每一种薄膜材料的流胶特性不一样。压合参数及工艺补縮也需要进行调整。在后面的整板电镀，微蚀刻和电镀这三个步骤需要实现半加成法的预期。整板电镀的不能太厚，否则给后续的微蚀造成困难。微蚀是使得背面图形在经过整板电镀之后又重新露出来。较为良好的工艺控制是微蚀的厚度要略大于整板电镀2的厚度。电镀厚度控制在5±0.5微米，微蚀的厚度控制在6±0.5微米。到了电镀工序，就可以放心地镀盲孔了。此外，在压合之前，PCB板的化学铜工艺前的过孔处理也很关键，由于每一种薄膜材料都与PTFE有关，且有可能与含PTFE的PCB板材压合。PTFE的化学惰性使得清洗和活化都变得很难。因而，需要用Plasma(等离子体)气体做活化处理。采用本发明的方法制造成的功能模块，需要进行耐高温实验(检验耐高温冲击能力，设为280摄氏度2分钟)，以及模拟无铅焊接的多次循环试验，通过检测是否有空度或是空洞扩大以判决此过程造成分层。检查空洞需要用反射式超声波扫描(C-SAM)观察，工业上用的X射线无法穿透厚铜块，所以不能用于观察粘合的空洞现象。无铅工艺的最高温度为240250摄氏度0.81.5分钟，从理论的角度讲，如果5粘结片能忍受260摄氏度2分钟，则可以安全地应用于无铅的工艺条件下。此外，考虑到焊接工艺中返工的情形不可避免，因而需要做多次回流的模拟试验。一般认为5次回流可以满足正常生产条件下的使用。本发明采用的所有的三种薄膜解决方案都可以满足无铅工作条件下的使用，可以作为传统用锡膏的替代方案，且并不会降低射频性能。下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的制造方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。实施例1将PTFE(RF60)板与铜块采用FEP(2mils厚)进行压合，压合的温度为26528(TC，压力为1214Bar，其余步骤按常规进行，获得功能模块，对其进行加热平台上260°C4分钟、加热平台上280°C2分钟、加热平台上280°C6分钟、及经过回流焊5个循环，结果如下时间260。C，4分钟280°C，2分钟280°C，6分钟回流焊5个循环加热(回流)前无分层无分层无分层无分层加热(回流)后无分层无分层分层无分层实施例2将R04350B板与铜块采用FEP(2mils厚)进行压合，压合的温度为265280°C，压力为1214Bar，其余步骤按常规进行，获得功能模块，对其进行加热平台上260°C4分钟、加热平台上280°C2分钟、加热平台上280°C6分钟、及经过回流焊5个循环，结果如下时间260。C，4分钟280°C，2分钟280°C，6分钟回流焊5个循环加热(回流)前无分层无分层无分层无分层加热(回流)后无分层有局部分层分层无分层实施例3将PTFE(RF35)板与铜块采用Fastrise27(4mils厚)进行压合，压合的温度为21022(TC，压力为2833Bar，其余步骤按常规进行，获得功能模块，对其进行加热平台上260°C4分钟、加热平台上280°C2分钟、加热平台上280°C6分钟、及经过回流焊5个循环，结果如下6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例4将R04350B板与铜块采用Fastrise27(4mils厚)进行压合，压合的温度为210220°C，压力为2833Bar，其余步骤按常规进行，获得功能模块，对其进行加热平台上260°C4分钟、加热平台上280°C2分钟、加热平台上280°C6分钟、及经过回流焊5个循环，结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例5将PTFE(RF35)板与铜块采用SpeedboardC(2.2mils厚)进行压合，压合温度为18021(TC，压力为2030Bar，其余步骤按常规进行，获得功能模块，对其进行加热平台上260°C4分钟、加热平台上280°C2分钟、加热平台上280°C6分钟、及经过回流焊5个循环，结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>实施例6将R04350B板与铜块采用SpeedboardC(2.2mils厚)进行压合，压合温度为18021(TC，压力为2030Bar，其余步骤按常规进行，获得功能模块，对其进行加热平台上260°C4分钟、加热平台上280°C2分钟、加热平台上280°C6分钟、及经过回流焊5个循环，结果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>综上所述，本发明的功能模块新型粘结方法设计新颖，操作简便，采用该方法制造的功能模块可以在PCB板的压合面制作线路图形，并适于后续的无铅焊接工艺，在保持射频性能的同时，简化了后续工序，节约了成本，提高了效率，适于大规模工业化生产。需要说明的是，在本发明中提及的所有文献在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，以上所述的是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改而不背离本发明的精神与范围，这些等价形式同样落在本发明的范围内。权利要求一种功能模块新型粘结方法，其特征在于，包括步骤采用耐高温薄膜材料将PCB板和金属导体散热块压合到一起。2.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述耐高温薄膜材料是FEP薄膜、SpeedboardC薄膜或Fastrise27薄膜。3.根据权利要求2所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述耐高温薄膜材料是FEP薄膜，所述压合的温度为265285t:，压力为1214Bar。4.根据权利要求2所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述耐高温薄膜材料是SpeedboardC薄膜，所述压合的温度为180220。C，压力为2030Bar。5.根据权利要求2所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述耐高温薄膜材料是Fastrise27薄膜，所述压合的温度为21022(TC，压力为2833Bar。6.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述金属导体散热块是铜块。7.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述PCB板是承载有射频电路和/或微波电路的PCB板。8.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，在所述压合之后，还包括步骤在所述PCB板上钻盲孔和制作线路图形。9.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，在所述压合之前，还包括步骤在所述PCB板的压合面上制作线路图形。10.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，在所述压合之后，还包括无铅焊接工艺过程。11.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，在所述压合之后，通过钻盲孔并镀铜实现上下两层地导通。12.根据权利要求1所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，在所述压合之后，还包括整板电镀和微蚀，所述微蚀的厚度大于所述整板电镀的厚度。13.根据权利要求12所述的功能模块新型粘结方法，其特征在于，所述电镀的厚度控制在5±0.5微米，所述微蚀的厚度控制在6±0.5微米。14.一种功能模块，其特征在于，采用权利要求113中任一项所述的功能模块新型粘结方法制造而成。全文摘要本发明提供一种功能模块新型粘结方法，包括步骤采用耐高温薄膜材料将PCB板和金属导体散热块压合到一起，较佳地，耐高温薄膜材料是FEP薄膜，压合温度为265～280℃，压力为12～14Bar；耐高温薄膜材料是SpeedboardC薄膜，压合温度为180～220℃，压力为20～30Bar；耐高温薄膜材料是Fastrise27薄膜，压合温度为210～220℃，压力为28～33Bar，在压合之前，在PCB板的压合面上制作线路图形，在压合之后，在PCB板上钻孔和制作线路图形，及适于无铅焊接，还提供了上述方法制造的功能模块。本发明的粘接方法设计新颖，操作简便，制造的功能模块可以在PCB板的压合面制作线路图形，并适于后续的无铅焊接工艺，在保持射频性能的同时，简化了后续工序，节约了成本，提高了效率，适于大规模工业化生产。文档编号H05K3/00GK101772265SQ20081018476公开日2010年7月7日申请日期2008年12月30日优先权日2008年12月30日发明者陶伟金申请人:安德鲁公司