中兴--射频板PCB工艺设计规范Word文档下载推荐.doc
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1范围
本标准规定了射频电路板设计应遵守的基本工艺要求。
本标准适用于射频电路板的PCB设计。
2规范性引用文件
IPC-SM-782SurfaceMountDesignandLandPatternStandard
IPC2252-2002DesignGuideforRF-MicrowaveCircuitBoards
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1微波Microwaves
微波是电磁波按频谱划分的定义,是指波长从1m至0.1mm范围内的电磁波,其相应的频率从0.3GHz至3000GHz。
这段电磁频谱包括分米波（频率从0.3GHz至3GHz）\厘米波（频率从3GHz至30GHz）\毫米波（频率从30GHz至300GHz）和亚毫米波（频率从300GHz至3000GHz,有些文献中微波定义不含此段）四个波段（含上限，不含下限）。
具有似光性、似声性、穿透性、非电离性、信息性五大特点。
3.2射频RF（RadioFrequency）
射频是电磁波按应用划分的定义,专指具有一定波长可用于无线电通信的电磁波。
频率范围定义比较混乱，资料中有30MHz至3GHz,也有300MHz至40GHz,与微波有重叠;
另有一种按频谱划分的定义,是指波长从1兆m至1m范围内的电磁波,其相应的频率从30Hz至300MHz；
射频（RF）与微波的频率界限比较模糊，并且随着器件技术和设计方法的进步还有所变化。
3.3射频PCB及其特点
考虑PCB设计的特殊性,主要考虑PCB上传输线的电路模型。
由于传输线采用集总参数电路模型和分布参数电路模型的分界线可认为是l/λ≥0.05.（其中,l是几何长度；
λ是工作波长）.在本规范中定义射频链路指传输线结构采用分布参数模型的模拟信号电路。
PCB线长很少超过50cm,故最低考虑30MHz频率的模拟信号即可；
由于超过3G通常认为是纯微波,可以考虑倒此为止；
考虑生产工艺元件间距可达0.5mm，最高频率也可考虑定在30GHz，感觉意义不大。
综上所述，可以考虑射频PCB可以定义为具有频率在30MHz至6GHz范围模拟信号的PCB，但具体采用集总还是分布参数模型可根据公式确定。
由于基片的介电常数比较高，电磁波的传播速度比较慢，因此，比在空气中传播的波长要短，根据微波原理，微带线对介质基片的要求：
介质损耗小，在所需频率和温度范围内，介电常数应恒定不变，热传导率和表面光洁度要高，和导体要有良好的沾附性等。
对构成导体条带的金属材料要求：
导电率高电阻温度系数小，对基片要有良好的沾附性，易于焊接等。
3.4阻抗impedance
规范中特指传输线的特征阻抗,定义为传输线电压和电流决定的传输线的分布参数阻抗。
通常用Z0表示。
表达式为：
在交流电路中电流所遇到的所有阻抗的度量单位。
电路中某点电流与其电动势之比；
阻抗通常表示为z=r+jx，这里r是欧姆电阻抗,x是电抗，可以是感抗或容抗；
j是－1的平方根。
3.5微带线Microstrip
一种传输线类型。
由平行而不相交的带状导体和接地平面构成。
微带线的结构如图1所示它是由导体条带（在基片的一边）和接地板（在基片的另一边）所构成的传输线。
微带线是由介质基片，接地平板和导体条带三部分组成。
在微带线中，电磁能量主要是集中在介质基片中传播的如图2所示。
图1图2
3.6趋肤效应
趋肤效应---又叫集肤效应，当高频电流通过导体时，电流将集中在导体表面流通，这种现象叫趋肤效应。
在高频下，电流仅在导体表面的一个薄层内传输。
3.7耗散因数（介质损耗角）Dissipationfactor
损耗电流与充电电流的比值。
耗散因数或损耗角正切，tanδ，表示为ε”/ε’，ε’和ε”为介电常数真实和虚幻的部分（见介电常数），损耗角正切是一个参数，用来示意绝缘体或电介质在AC信号中吸收部分能量的趋向。
3.8介电常数Permittivity
自由空间与电介质内电磁传播波长的均方根之比；
一般而言，材料的介电常数e,由实部和虚部构成；
e的实部和虚部定义为e'
和e'
'
。
3.9屏蔽罩EMIshielding
屏蔽罩是无线设备中普遍采用的屏蔽措施。
其工作原理如下：
当在电磁发射源和需要保护的电路之间插入一高导电性金属时，该金属会反射和吸收部分辐射电场，反射与吸收的量取决于多种不同的因素，这些因素包括辐射的频率，波长，金属本身的导电率和渗透性，以及该金属与发射源的距离。
屏蔽的具体过程如下图3所示：
入射波
反射波
屏蔽层
次级反射波
次级入射波
穿透能量
图3
4印制板基板
4.1射频板材的选用原则
4.1.1微波频段PCB板不仅是电路的支撑体，还是微波电磁场的传输媒体。
所以，射频电路PCB最好选择高频、微波板材。
4.1.2射频电路PCB上的印制线除了一般的原则--考虑电流大小外，还必须考虑印制线的特性阻抗，严格进行阻抗匹配，在PCB制作时必须考虑印制线的阻抗控制。
印制线的特性阻抗与PCB的材料特性及物理参数相关，所以PCB设计人员必须清楚PCB板材的性能。
4.1.3射频电路板一般都具有高频高性能的特点，通常选择介电常数精度高、特性稳定性且损耗小的基材。
此外，基材必须符合可生产加工，如高温回流焊接等。
目前我司常用的射频基材为FR4,TACONIC和ROGERS公司的系列板材。
详见附录A.
4.1.4FR4（阻燃型覆铜箔环氧玻璃布层压板），介电常数在1GHz频率下测试为Er=4.3±
0.2，玻璃化温度Tg=135℃。
普通板材使用的板料有以下两种：
普通板料,成本低，工艺成熟；
UV板料，俗称黄料板，有UV-BLOCKING阻挡紫外线的功能，主要用于PCB板的外层。
性能稍优于普通板料。
4.1.5TACONIC公司品牌好，规格齐全，价格相对FR4高些。
4.1.6ROGERS公司的材料介电常数精度高，温度稳定性好，损耗小，常用于大功率电路，并且PCB制造、加工工艺与FR4相同，加工成本低，但铜箔的附着力小。
4.1.7常用高频板基材及其性能如表1所示。
表1常用高频板基材及其性能
材料种类
NELCON4000-13
普通FR4
ROGERSRO4350
GETEKML-200D
TACONICTLC32
组成及特点
玻璃纤维+改性环氧树脂
高Tg材料
环氧树脂加玻璃纤维布层压板。
陶瓷颗粒填充材料+PPO树脂
低Dk，Df材料
玻璃纤维+热固性环氧树脂+PPO树脂
玻璃纤维+聚四氟乙烯
电性能
ε=3.7（1GHz）
tanξ=0.009
ε=4.3（1GHz）
ε=3.48（10GHz）
tanξ=0.004
tanξ=0.0092
ε=3.2（10GHz）
tanξ=0.003
玻璃化温度（Tg）
Tg=
210º
C（DSC）
135º
C（普通）175º
C（高TG）（DSC）
Tg>
280º
C（TMA）
Tg=180º
C
Tg=210º
可加工性（类比FR4）
层压时对压机的升温控制要求较高
可加工性好，各项指标均能符合加工要求。
TG值稍低。
可加工性差，对切削工具磨损大，铜箔的抗剥能力差
层压时对压机的升温控制要求较高，对切削工具有一定的磨损，铜箔的抗剥能力差
可加工性差，材料软，不适合单独做厚板
主要用途
手机，服务器，天线，网络计算机，适于高速信号传输
手机，工作基站，天线，计算机，适于高速信号传输
手机，工作基站，天线，雷达，微波，适于高速信号传输
天线，雷达，微波，适于高速信号传输
材料生产商
NELCO
多家
ROGERS
GE
TACONIC
价格（FR4X倍数）
3-4
1
10
6-7
〉10
设计要求
树脂含量稳定，介电常数变化小，对介质层调整地范围宽
型号、厚度种类最多，能符合各种基本要求，但DK值较大，设计时受到限制。
树脂含量稳定，介电常数变化小，但半固化片只有0。
1mm规格，对介质层调整地范围窄
多层板设计时使用的半固化片的介电常数，按混压方式计算出实际的介电常数和阻抗值
4.2PCB厚度
4.2.1PCB厚度，指的是其标称厚度（即绝缘层加完成铜箔的厚度）。
4.2.2射频印制电路板PCB厚度通常采用0.2mm的整数倍，如0.8mm,1.0mm,1.6mm等，有时也用英寸表示印制电路板板材厚度。
具体厚度应该按照阻抗控制计算出的结果为准。
4.3铜箔厚度
PCB铜箔厚度指成品厚度，图纸上应该明确标注为成品厚度（FinishedConductorThickness）。
射频板要求铜箔均匀且薄。
均匀的铜箔其电阻温度系数均匀，且使信号传输损失更小，详见附录B。
4.4PCB制造技术要求
4.4.1PCB制造技术要求一般标注在钻孔图上，主要有以下项目（根据需要取舍）：
a）基板材质、厚度及公差；
b）铜箔厚度：
注：
铜箔厚度的选择主要取决于导体的载流量和允许的工作温度，射频板需严格控制铜箔厚度的制造精度。
c）焊盘表面处理
一般有以下几种：
1）一般采用喷锡铅合金HASL工艺，锡层表面应该平整无露铜。
只要确保6个月内可焊性良好就可以。
为获得更好的趋肤效应,可对射频板选择化学镀金工艺或OSP工艺。
同时有助于减少环境污染。
2）如果PCB上有细间距器件（如0.5mm间距的BGA）,或板厚≤0.8mm，可以考虑化学（无电）镍金（Ep.Ni2.Au0.05）。
还有一种有机涂覆工艺（OrganicSolderabilityPreservative简称OSP），由于还存在可焊期短、发粘和不耐焊等问题，暂时不宜选用。
3）对板上有裸芯片（需要热压焊或超声焊，俗称Bonding）或有按键（如手机板）的板，就一定要采用化学镀镍、金工艺（Et.Ni5.Au0.1）。
有的厂家也采用整板镀金工艺（Ep.Ni5.Au0.05）处理。
前者表面更平整，镀层厚度更均匀、更耐焊，而后者便宜、亮度好。
从成本上讲，化学镀镍、金工艺（Et.Ni5.Au0.1）比喷锡贵，而整板镀金工艺则比喷锡便宜
4）对印制插头，一般镀硬金，即纯度为99.5%-99.7%含镍、钴的金合金。
一般厚度为0.5~0.7μm,标注为：
Ep.Ni5.Au0.5。
镀层厚度根据插拔次数确定，一般0.5μm厚度可经受500次插拔，1μm厚度可经受1000次插拔。
d）阻焊层
推荐射频PCB板的阻焊厚度范围为0.5mil-1.0mil。
e）丝印字符
1）要求对一般涂敷绿色阻焊剂的板，采用白色永久性绝缘油墨；
对全板喷锡板，建议采用黄色永久性绝缘油墨，以便看清字符；
对于RO4350板材，无阻焊情况下，字符建议采用绿色或红色永久性绝缘油墨。
优先选用反差较大的颜色。
2）射频单板上的位号丝印尽量不要放置在锡面或基材上，以防止PCB加工过程中脱落。
如因微带线上位号丝印不可避免需放置在锡面或基材上，建议在位号丝印区加阻焊进行控制。
f）成品板翘曲度
请参照公司质量部门所提供的标准。
g）成品板厚度公差
按行业或业界标准板厚<
0.8mm，±
0.08mm；
板厚≥0.8mm，±
10%。
h）成品板离子污染度
按照IPC-TM-650的2.3.25和2.3.26方法进行离子污染物试验，试验时用于清洗试样的溶剂的电阻率不小于2x106欧姆/厘米，或相等于≤1.56μg/cm2的NaCI含量。
5PCB设计基本工艺要求
5.1PCB制造基本工艺及目前的制造水平
5.1.1PCB设计最好不要超越目前厂家批量生产时所能达到的技术水平，否则无法加工或成本过高。
层压多层板工艺是目前广泛使用的多层板制造技术，它是用减成法制作电路层，通过层压—机械钻孔—化学沉铜—镀铜等工艺使各层电路实现互连，最后涂敷阻焊剂、喷锡、丝印字符完成多层PCB的制造。
5.1.2射频电路板加工制造中需严格控制特性阻抗之精度，而介电常数值的精度与基板材料（半固化片）的树脂含量的均匀程度密切相关。
半固化片树脂含量的技术指标，是各个基板材料生产厂根据PCB厂实际成型加工工艺的不同及生产水平的能力而制定的。
由于树脂量的不同，使得在半固化片的熔融粘度上有所差异及在层压工艺上也就存在着不同。
这些会带来PCB在绝缘层厚度及其精度上有所差别。
不同厂家、不同树脂量指标的半固化片材料所生产的多层板，在它的介电特性，特别是介电常数值上，表现出其高低及精度的不同。
故提高PCB的特性高精度控制，基板材料生产厂在生产半固化片的树脂量的指标控制方面，必须要与PCB厂家达到很好的配合。
详见附录C。
5.2PCB其他设计工艺要求
PCB其他设计工艺要求，包括尺寸范围，外形，传送方向和传送边的选择，光学基准符号，定位孔，档条边，孔金属化等设计要求，请参见《PCB工艺设计规范》。
6拼板设计
拼板设计主要考虑两个问题：
一是怎样拼；
二是连接方式。
6.1拼板的设计要求
拼板的连接方式主要有双面对刻V形槽、长槽孔加小圆孔（俗称邮票孔）、V形槽加长槽孔三种，视PCB的外形而定。
详细拼板设计方法请参见《PCB工艺设计规范》。
6.2射频板的拼板设计原则
6.2.1TACONIC板材，材质软且易变形，很难一次性分割完成。
原则上要求TACONIC板材不拼板，若因尺寸加工必须（小于55mmX55mm），建议拼板数量不超过2块。
6.2.2建议射频薄板（厚度不超过0.8mm）不要拼板，此外，对板边倒圆脚的射频单板拼板后（详见图4），由于内侧有凹槽，在机器自动分割时容易偏移，导致切伤板面而报废，若因尺寸加工必须（小于55mmX55mm），原则上建议拼板数量不超过3块。
图4板边倒圆脚的拼板图
6.2.3形状不规则的射频拼板（如功放板），实际生产中一般采用手工分割，故拼板设计尽量简单，且小器件尽可能远离拼板边以防损伤。
6.2.4对存在挖空器件的射频板，需考虑槽口的封闭（防止单板局部变形），如槽口靠近板边，可增加工艺边使槽口闭合。
见图5。
图5挖空器件的拼板图
6.2.5事实上，拼板的结构方式与板的布局，器件重量，板的跨距等密切相关，以下针对我司常用射频板的板厚、板材与拼板的推荐方式如表2（不考虑其他因素）。
表2
板材\板厚
0.5mm
0.8mm
1.0mm
1.6mm
备注
FR4
M
V
1.邮票孔标识为M,V型槽标识为V
2.V型槽主要用机器切割，故优先考虑自动化
3.以上选择未考虑其他因素，如板布局，器件重量等
Rogers
Taconic
7射频元器件的选用原则
7.1由于射频元器件封装比较特殊，在选择新封装的射频元器件或兼容器件时，开发人员
必须在前期与工艺人员充分沟通，确保元器件可制造性。
7.2射频元器件应特别注意器件焊接端的镀层厚度和材质，以避免生产过程中出现空焊和
冷焊（特别是焊端镀银的陶瓷器件）。
7.3射频元器件的平整度应低于0.005”，特别是陶瓷模组块，如VCO，功放和滤波器等。
7.4射频无源器件的电性能的公差值应特别注意，已有试验表明，如器件公差值超过5％以上，电路中的分布值呈现多样化。
故前期选择时需引起重视，以便得到良好的电性能优化。
7.5射频连接器的要求：
推荐连接器与PCB中心接触脚和数字信号端脚表面镀层厚度为30－50μinch的金，内层厚度为50-150μinch的Ni；
SMT连接器与PCB焊盘接触部分需控制公差在＋0,-0.002”尺寸范围内。
7.6其他元器件的要求见《PCB工艺设计规范》。
8射频板布局设计
8.1射频板的布局原则
8.1.1布局方案确定
射频印制电路板布局是实现射频电路设计的关键，布局方案要满足电气，机械，可加工性，可组装，可测试性，可维护性及可靠性要求。
布局方案的确定原则上要求经过射频、工艺、结构、测试人员的讨论和审批。
8.1.2布局分区
布局分区分解为物理分区和电气分区，物理分区主要涉及元器件布局、朝向和屏蔽等问题；
电气分区可以继续分解为电源分配、RF走线、敏感电路和信号以及接地等的分区。
8.1.2.1物理分区原则
物理分区关键是根据单板的主信号流向规律安排主要元器件，最有效的技术是首先固定位于RF路径上的元器件，并调整其朝向以将RF路径的长度减到最小，除了要考虑普通PCB设计时的布局外，还须考虑如何减小各部分之间相互干扰和抗干扰能力，如果不可能在多个电路块之间保证足够的隔离，在这种情况下就必须考虑采用金属屏蔽罩将射频能量屏蔽在RF区域内。
8.1.2.2电气分区原则
射频印制电路板布局一般分为电源,数字和模拟三部分，这三部分要在空间上分开,布局和走线不能跨区域。
并尽可能将强电信号和弱电信号分开，将数字信号电路和模拟信号电路分开，完成同一功能的电路应尽量安排在一定的范围之内，从而减小信号环路面积。
8.2射频板的布局要求
8.2.1一字布局
在同一屏蔽腔内布局时可按信号由小到大一字布局，如图6，AT为衰减器，A1,A2为放大器。
强弱信号之间要加屏蔽隔离，增益较大支路上也要采取屏蔽措施。
图6一字布局
8.2.2L形布局
由于空间限制，在同一个屏蔽腔内有时不能采用一字布局而采用L形布局。
如图7，BT为衰减器，B1,B2为放大器，在同一个屏蔽腔内，不得采用Z形、U形、交叉布局。
图7L形布局
8.2.3元器件布局要求
8.2.3.1应注意信号走向及元器件间的相互作用。
8.2.3.2感性器件应防止互感，多个电感放置时需注意放置方向及空间距离，避免电感线圈同向。
8.2.3.3射频单板特别是在高频环境下，最好使用表面安装器件。
如果RF单板上是插件贴片混装的布局，则chip小贴片器件尽量避开插装器件管脚，以免插件器件焊接时损伤贴片器件。
8.2.3.4静电敏感器件的布局要求尽量远离板边，远离调试器件，插焊器件，螺钉手动安装器件，器件引出线上涂敷阻焊层。
8.2.3.5器件放置应水平或垂直放置，方便生产。
8.2.3.6器件布局应疏密均匀得当，通风且美观。
8.2.3.7π型衰减器或滤波器等布局推荐如下图所示，在PCB空间比较紧张时，也可采取其他布局方式，但需注意引线的长度和宽度对信号的影响。
8.2.3.8小功率放大器供电电感的布局如下图8、图9所示。
图8衰减器布局图9放大器电感布局图
8.2.3.9射频器件之间的特殊间距要求。
射频功放单板中因阻抗匹配的原因，功放管与滤波电容器件间距很近甚至重叠放置，如图10，这种情况以射频性能考虑优先。
射频器件的供电管脚一般要求很好的滤波，实现的方案一般是在供电管脚处加滤波电容，如图11。
且越近效果越好。
这种情况也以射频性能考虑优先。
针对其他特殊器件之间的间距不符合工艺标准的，设计人员须前期与工艺人员充分沟通。
图10功放管与滤波电容器件重叠图11射频器件的供电管脚与滤波电容的近距离
8.2.3.10射频器件采用波峰焊接设计的布局时，特别要注意若BOT层存在大面积喷锡屏蔽带，原则上要求选择双面回流设计，否则过波峰焊接后大面积喷锡屏蔽带不平整，影响单板的屏蔽效果。
8.2.4不同频率单元混排
8.2.4.1不同频率单元混排易产生许多寄生的互调产物，因此不推荐不同频率单元在同一个屏蔽腔内混排。
8.2.4.2空间隔离和屏蔽需注意如下：
a）对本振源要单独隔离屏蔽，特别对接收通道，因为本振信号电平相对接收信号电平较大，易形成干扰，同时由于本振平较高，对其他单元形成较大的辐射干扰；
b）对射频单元和中频单元须加隔离或屏蔽；
c）收发单元混排时应屏蔽隔离；
d）数模混排时，对时钟线要包地铜箔屏蔽；
e）输入和输出端要采取隔离或屏蔽。
9射频板布线设计
9.1射频板布线原则
9.1.1尽可能将数字电路远离模拟电路；
确保射频走线下层的地是实心的大面积地，并尽可能将射频线走在表层上。
9.1.2数字、模拟信号线不跨区域布线，如果射频走线必须要穿过信号线，优选：
在它们之间沿着射频走线布一层与主地相连的地；
次选，保证射频线与信号线十字交叉，可将容性耦合减到最小，同时尽可能在每根射频走线周围多布一些地，并连到主地。
一般，射频印制线不宜并行布线且不宜过长，如果确实需要并行布线，应在2条线之间加一条地线（地线打过
孔，确保良好接地）。
射频差分线，走平行线，2条平行线外侧加地线（地线打过孔，确保良好接地），印制线的特性阻抗按器件的要求设计。
9.1.3尽可能地把高功率RF放大器（HPA）和低噪音放大器（LNA）隔离开来，简单地说，就是让高功率RF发射电路远离低功率RF接收电路。
9.1.4原则上PCB板上高功率区至少有一整块地，最好上面没有过孔，当然，铜箔越多越好。
在PCB板的每一层，应布上尽可能多的地
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