通信基站RRU主板制作方法研究

何艳球 张亚锋 李成军 张永谋

（胜宏科技（惠州）股份有限公司，广东 惠州 516211）

0 背景

随着新网络设备技术的发展，分布式基站在多方面已经形成重大突破。在分布式基站架构中，主要由RRU（全称为射频拉远模块）和 BBU（基带处理单元）组成。采用 BBU+RRU多通道方案，可以很好地解决大型场馆和楼宇室内通信的覆盖，BBU与RRU之间采用光纤传输，RRU再通过同轴电缆及功分器（耦合器）等连接至天线。通常将BBU放在机房，通过光纤连接将RRU射频单元拉远到一些热点场所进行信号覆盖，以实现把基带部分和射频部分分离开来，适应多场景的网络覆盖和拉远覆盖。一个BBU后边可以连接几个RRU，需求量非常大。

RRU为分为 4 个大模块：中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块。数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、A/D 转换等；收发信机模块完成中频信号到射频信号的变换；再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。集成模块较多，因此对PCB制作要求非常严格，技术门槛较高。

1 RRU主板介绍

1.1 产品叠构

RRU主板为8层板，L8-L7层有背钻孔（如图1所示）。

图1 产品叠构示意图

1.2 产品基本信息

表1 基本信息

产品基本信息（见表1）。

2 流程设计

RRU各功能模块之间会产生很多种电磁干扰，为防止干扰电磁场向外扩散及防止功能模块受到外界的电磁场影响，最有效的方法是采用电磁屏蔽罩将受干扰的模块包围起来。电磁屏蔽罩安装需要接地效果好，焊接密封性及牢靠性好，因此需要在PCB上开很多长条形的PTH槽孔，用于固定屏蔽罩，另外在功放模块下方还需要开大尺寸的异形PTH半孔槽，用于放置散热器件。

在PCB制作流程中，一般干膜封孔能力要求槽长不超过8 mm，槽宽不超过5 mm，但此板中PTH槽孔长度有很多都大于8 mm。针对超过干膜封孔能力或有PTH半孔的板，常规方法都是采用正片流程制作，但正片流程有工序流程较长、生产成本高、电镀铜厚不均匀且容易夹膜等问题。本案研究采用负片流程制作此板，可减少生产周期，降低生产成本。具体流程设计如下：

开料→内层→内层AOI→压合→机械钻孔→铣PTH槽→电镀→机械控深钻孔→树脂塞孔→外层→外层AOI→防焊→文字→激光雕→Hipot测试→成型→FQC→化银→包装。

3 难点分析

3.1 树脂塞孔

常规树脂塞孔要求过孔离PTH槽需有0.6 mm以上的安全距离，但此板过孔离PTH仅0.45 mm，树脂塞孔时树脂油墨会渗入到PTH孔内，造成PTH槽内有残胶问题。

3.2 外层线路

（1）常规干膜封孔能力要求槽长小于8 mm，而此板有多个0.6 mm×13 mm以上的PTH槽孔，且含有异形槽，走负片流程时容易干膜破裂，导致槽孔孔铜被蚀刻掉。

（2）板内有多个9.3 mm×18.3 mm的异形PTH半孔，因异形槽孔尺寸较大且为半孔，负片流程无法实现干膜封孔。

3.3 机械控深钻

背钻孔要求从第8层钻孔，不钻到第7层，控深理论值为（0.25±0.10）mm，Stub值（残桩）要求0.1 mm～0.2 mm，深度较难管控，且残屑容易堵孔。

3.4 成型

PTH半孔采用负片流程制作时，成型时半孔电镀包边与非包边处铜批锋较难去除。

4 重点制程制作过程

4.1 树脂塞孔

首次树脂塞孔采用通用塞孔垫板，且丝印时没有采用真空塞孔机，有个别孔出现树脂油墨渗入旁边的PTH槽内（如图2）。

图2 树脂塞孔油墨入孔

更改后方案如下：

（1）制作专用塞孔导气板，材质为厚度2.0～2.5 mm的FR-4板料，需要树脂塞孔的过孔在对应的导气板上钻直径为2.0 mm及3.0 mm的导气孔。BGA（球栅陈列）密集区采用直径2.0 mm的孔钻通，非BGA稀疏区采用直径3.0 mm的孔控深钻，深度为1.5～1.8 mm（如图3）。

图3 塞孔导气板示意图

（2）采用真空树脂塞孔机作业，并在印刷时开启真空模式，从背钻孔面往下塞。

4.2 外层线路

（1）通过评估线路等级选用38 μm（1.5 mil）厚度的干膜，增加封孔能力。

（2）降低压膜温度及压力，并提高压膜速度，在压膜时减少一次热压，防止抗蚀层的溶剂过度挥发，使干膜变脆变薄而导致显影时出现干膜破裂。

（3）贴膜到曝光时间管控在12 h以内，提高曝光能量，曝光后静置20 min以上再显影。

（4）设计时将超大异形PTH半孔分解为两条宽度为0.8 mm的长条PTH槽孔，实现负片流程干膜封孔，中间无铜区最终成型时铣出，保证成品槽孔尺寸与规格要求一致。

图4 （A）原稿；（B）分解后的槽；（C）PTH最终成型时铣NPTH槽

4.3 背钻

（1）采用专用的CCD背钻机台，使用复合铝片，提高背钻精度。

（2）钻孔前需测量板子的涨缩，根据涨缩值修改钻带，防止钻偏。

（3）钻刀钻尖角度为130°，程式设计为第四象限作业。

（4）在制板边设计背钻试验板用于试钻，需切片确认每轴的控深深度后方可批量生产。

（5）需100%使用验孔机验孔，当有异物堵孔时，需使用气枪吹，禁止使用钻咀修理。

4.4 成型

（1）异形PTH半孔槽在槽孔两端，分别采用正反铣的方式，如图5所示，图中（A）处采用逆时针走刀，图中（B）处用顺时针走刀，避免铣板时刀悬空产生铜批锋。

图5 （A）铣刀路径示意图（B）实际铣板程式设计

（2）先用1.4 mm的刀正反走刀粗铣，再用1.2 mm的刀正反走刀精铣，粗铣时预留0.1 mm，即粗铣比实际尺寸小单边0.1 mm。

5 试验结果

5.1 树脂塞孔效果

经过制作专用导气板及使用真空塞孔机，塞孔后无油墨渗入附近PTH孔的现象，塞孔表面平整，无凹陷。

5.2 外层线路

通过优化压膜及曝光参数，并从设计端对异形槽进行分解，显影后未发现干膜破裂现象，蚀刻后PTH槽孔铜完好（如图6）。

图6 蚀刻后槽孔效果图

5.3 背钻

采用CCD背钻机台，并使用复合铝片替代传统木浆板+铝片方式，可实现背钻后无残屑，实测板孔内残桩（Stub）值为0.15～0.18 mm，可满足要求（如图7）。

图7 （A）孔内无残屑（B）Stub实测图

5.4 成型

针对半孔槽两端分别采用逆时针和顺时针走刀，且采用粗铣+精铣方式，成品板无明显批锋及毛刺问题，包边效果符合要求（如图8）。

图8 半孔槽成型前（左）成型后无批锋（右）

5 总结及结论

（1）通过使用真空树脂塞孔机并制作专用塞孔导气板，可提高树脂塞孔制程能力。

（2）通过分解异形槽设计，采用38 μm（1.5 mil）厚度的干膜，并调整压膜、曝光、显影等制作参数，可实现超长PTH孔干膜封孔。

（3）背钻采用复合铝片，使用CCD控深钻机，可满足Stub管控要求。

（4）成型PTH半孔槽处采用逆时针及顺时针正反走刀，可避免PTH半孔处产生批锋毛刺。

通过以上试验验证，RRU线路板在现有设备条件下可以制作，且品质可满足客户要求，同时该方案采用负片制程，具有流程短、成本低等优势，适合大批量生产。