一種5G通信基站AAU用的印制電路板研發

孟昭光 趙南清

（東莞市五株電子科技有限公司，廣東 東莞 523290）

0 產品背景

5G基站主設備由BBU[1]（遠端射頻單元）和AAU[2]（有源天線單元）組成。BBU主要負責基帶數字信號處理，比如FFT / IFFT，調制/解調、信道編碼/解碼等。AAU (Active Antenna Unit)是移動網絡創始于宏基站，隨后發展到分布式基站。AAU主要由DAC（數模轉換）、RF（射頻單元）、PA（功放）和天線等部分組成，負責將基帶數字信號轉為模擬信號，再調制成高頻射頻信號，然后通過PA放大至足夠功率后，由天線發射出去。5G之所以出現了AAU，因為5G引入了Massive MIMO（大規模天線技術）這個技術。MIMO越高階，則需要天線越來越多，天線越來越多，饋線也就越來越多，RRU（射頻拉遠單元）上的饋線接口也就越多。5G之中，將RRU和原本的無源天線集成為一體，也就形成了最新的AAU（有源天線處理單元）。本文介紹一種應用于5G通信基站AUU的印制電路板（PCB）的制造。

1 產品介紹

產品基本信息見表1所示；產品疊構圖見圖1所示；產品成品圖見圖2所示；產品特點及工藝要求見表2所示；背鉆設計尺寸+POFV設計見圖3所示；銅塊設計尺寸及工藝見圖4所示。

2 產品制作流程

產品制作基本工藝流程見圖5所示。

表1 產品基本信息

圖1 產品疊構圖

圖2 產品成品圖

3 制作難點及解決方案

按表3制作方案，制作結果合格。

4 技術難點解決思路

4.1 嵌銅塊制作

表2 產品特點及工藝要求

圖3 背鉆孔設計

圖4 銅塊設計

圖5 工藝流程

制作流程：芯板和半固化片（PP）鑼槽→銅塊切割→棕化→嵌銅塊熔合和排板→壓合→樹脂磨板

4.1.1 芯板和PP銑槽

（1）PP在開料后需要使用酚醛底板+白紙包板，每包板PP數量≤12張，PP銑完后需要確保邊緣整齊，無膠渣、無玻纖絲殘留；

（2）包好PP送至鉆房鉆銑板定位孔和壓板熱熔定位孔（孔徑3.2 mm）和防呆孔；

（3）所有銑帶需要根據PCB板平均漲縮，按照單組位置移拼板操作，不可以整體漲縮，保證銑槽尺寸與設計尺寸相符，見表4。

4.1.2 銅塊棕化

制作難點：嵌銅塊最小銅塊尺寸為：10×10 mm，不能正常過水平棕化線，需輔助工具制作。

解決方案：

（1）目前銅塊棕化方式使用紅膠帶固定方式；

（2）紅膠帶使用專用耐高溫噴錫膠帶（四維精密Symbio.inc），不可用普通紅膠帶，否則有殘膠異常；

表3 產品制作難點及解決方案

（3）銅塊棕化過程中不允許發生銅塊磕碰、掉落至地面等問題，否則會引起銅塊拐角凹坑、凸起，壓合后導致殘膠異常；

（4）銅塊棕化按照35 μm銅參數作業，銅塊厚度3.0 mm，過棕化線時確保風刀高度調整合適，不卡板；

（5）銅塊棕化后需要烘烤120 ℃/ 2 h。

表4 銑槽尺寸管控方案

4.1.3 排板壓合

（1）熔合過程需要采用四點定位，放置PP時不能拉扯對位，否則會導致PP錯位；

（2）熔合后需要對板外層棕化面進行清潔，確保無PP粉，建議排板前加過粘塵滾輥；

（3）需要在排板盤上排板，將銅塊按照規定的方向一一放入PCB槽內；

（4）不可以先將銅塊先放置在PCB銑槽內再轉移到排板盤上，銅塊放置PCB槽內后不可再移動PCB板，否則會導致銅塊錯位，壓合不良和壓合后樹脂殘膠；

（5）銅塊放置時，不能用力按下，或者用工具敲入槽內，如出現銅塊放置困難現象，應該停止排板，銑槽需要返工；

（6）放置完銅塊后需要用手在PCB板面抹試，確保所有銅塊無突出板面、排錯等異常現象；

（7）排板時上下板面需要使用75 μm厚度離型膜隔離鋼板，可以有效阻止PP樹脂溢流至PCB板面。

4.1.4 樹脂磨板

（1）壓合后至一次電鍍過程中，不可以單手取板、放板，全部需要雙手拿板對邊作業，否則引起銅塊與樹脂之間裂縫；

（2）樹脂磨板時跳過砂帶和陶瓷輥，過兩遍不織布樹脂磨板；

（3）過完兩次樹脂磨板還有殘膠的位置，需要用手術刀片手動修理，手動修理后需再過一次不織布樹脂磨板，清理修痕；

（4）樹脂磨板時應避免磨板后露基材，手動修理殘膠避免使用手動打磨機；

（5）磨板后控制面銅厚度≥10 μm；

（6）壓合后所有轉板運輸，全部需要使用插架運轉，避免板與板之間擦花。

4.2 電鍍及背鉆孔制作

制作流程：整板電鍍錫→背鉆→閃蝕+褪錫

關鍵管控點見表5，孔剖面見圖6。

4.2.1 一次電鍍

（1）PCB板厚3.0 mm，確保孔內無電鍍空洞，電鍍工序需要走沉銅+板電+沉銅+板電流程（2次沉銅+2次板電）；

（2）第二次沉銅需要加光板混做或者與正常生產板混做，增加沉銅負載，避免沉銅不良；

（3）使用脈沖板電線制作，每次板電面銅厚度5～6 μm，板電后孔銅整體厚度10 μm，電鍍面銅12 μm；

（4）所有工序需要采用手動上下板操作，不可以使用機械手收放板，避免掉板擦花板面；

（5）整板電鍍，完成銅厚孔銅≥22 μm，面銅總厚35±5 μm。

4.2.2 背鉆+褪錫

（1）普通鉆孔程序（一次鉆到指定深度）容易導致背鉆孔孔塞，閃蝕+褪錫后也無法祛除塞孔異常；

（2）使用啄式鉆孔程序背鉆，每次進刀深度0.3 mm，然后全部抬起，再加深鉆0.3 mm，以此類推，到達指定深度；（鉆孔方式效果比較見圖7）；

（4）背鉆時機臺每個軸都需要做切片分析背鉆深度、孔偏狀況，符合要求后才可以全部開啟；

（5）背鉆鋁片使用普通鋁片，鋁片不可以有褶皺，不可以使用覆膜鋁片；

（5）鉆好的鋁片、PCB板、機臺軸號需要編號一一對應，以便追溯；

（6）鉆孔鋁片需要全部過驗孔機，防止漏鉆；

（7）PCB鉆完后需要過高壓水洗（跳過磨板段）；

（8）堿性蝕刻線5 m速度過一次蝕刻段+兩次褪錫段，褪錫后需要過高壓水洗+驗孔機，確保無銅屑堵孔，堵孔需要用針規疏通。

鉆孔方式效果圖對比（見圖7）。

4.3 樹脂塞孔

制作流程：塞孔治具制作→真空塞孔→樹脂磨板關鍵管控點見表6。

4.3.1 制作規則及塞孔品控要求

塞孔鋁片要求見表7所示。

4.3.2 背鉆孔深度及POFV確認

選用專用樹脂塞孔油墨GSH-00400L，塞孔面操作順序嚴格按照規范要求操作，第一面只塞小于0.4 mm的通孔和背鉆孔，第二面所有孔一起塞。

表5 電鍍及背鉆孔管控方案

圖6 孔剖面圖

圖7 背鉆孔效果圖

表6 樹脂塞孔管控方案

表7 塞孔鋁片要求

表8 控深銑管控方案

4.4 金屬功放槽控深銑

金屬功放槽控深銑管控方案及制作結果見表8、圖8所示。

圖8 控深銑深度測量

5 制作結論及后續改善項目

制作結果見表9，滿足客戶規格。

表9 制作結果

表10 樣品良率

圖9 不良缺陷

放量生產，整體良率72.5%，見表10所示。主要缺陷如圖9所示。

針對不良報廢前兩項問題點進行如下改善。

（1）外層AOI前擦花：外層壓合之后規定標準持板動作，減少擦花；壓合之后所有流程轉運用插板車進行轉運。

（2）銅塊微裂：搬運、接放板過程中不應單手持板，防止板彎曲；尺寸超過40 mm×40 mm銅塊，建議客戶將直銅設計優化成階梯銅設計，增加銅塊與PCB板結合力。