微波电路接地制造工艺的研究.pdfVIP

微波电路接地制造工艺研究 南京电子技术研究所 王听岳 210013 【摘要】微波电路的接地要求与低频电路相比要高得多，它直接影响到串扰与损耗，在一定 意义上讲，是电路成败的关键因素．接地连接的设计、制造工艺就成为微波电路设 计的一个重要组成。本文主要叙述制作工艺方面的一些研究，特别是陶瓷功能电路 块与金属载体大面积接地工艺的研究，详细介绍了在防裂、防变形、高钎透率方面 的研究成果． 【关键词】微波 接地 大面积钎接 0前言 微波电路通常频率较高(1GHZ以上)，是微波集成电路器件通过微带传输线构成的一个平 面电路、整个无论其图形如何复杂，均可简便地用厚、薄膜工艺制作在介质片上，将基片固定 于作为接地板的金属基座(载体)上就构成一个完整的电路。这种电路的制作成本比同功能的 波导和同轴电路便宜得多。这种电路由于消除了许多接头．同时带来了制作重复性好、性能优 良、调整方便、体积小、重量轻、可靠性高等优点，得到了广泛地应用。 微波电路制作一般可分三个阶段。微波器件制作一基板微带线制作并组成功能块一与金属 基座连接组成微波电路。 微波电路由于作用频率高，其接地要求特别高、接地包括功能块基片接地与功能块与金属 基座的接地连接。特别是后者，惯用的螺钉连接，由于连接间的空隙，导致功能块间的串扰(一 4dB)， 段≥0．5dB)，插入损耗增加一般(≥1 同时也带来了附加电容与振荡。L波段以上电 路已无法获得稳定的电路参数，可靠性低。目前国外己普遍使用钎接方法来实行“大面积钎接”。 国内也开始摸索和使用。大面积钎接的主要难点在于金属与陶瓷材料的物理、化学性能差异太 大，易造成陶瓷开裂、不良接头、变形等。本文主要介绍笔者与同仁们在这方面的研究成果。 I接地连接的分析和设计 微波电路的接地连接主要影响电路串扰和插入损耗。串扰主要是过长的连接线形成附加电 感引起的。插入损耗主要由四部分组成：导体损耗、介质损耗、辐射损耗及制作工艺引入的损 耗。 导体损耗指金属导带与接地金属面对传输信号所造成的插入损耗。介质损耗指电磁场在金 属导带和接地面中间的介质中传输，由填充介质引入的插入损耗。焊接缺陷(空洞、孔隙)及 其它制作缺陷(介质板、导带……)均会增加插入损耗。… 接地连接的设计原则就是就近接地，大面积(全面积)接地。几个典型的接地方式是： 1) 接地金属化通孔：主要连接微带线与基板接地面。可通过7L金属化、空心铆钉、连 接销钉的方法实现。 C3]]亡j■]盛’建” 广五Z酮 }：：：飘{。。 《滞i j ：：：； ≯仉‘一“8 {}o．；一}“7 图l接地通孔设计 图2空心铆钉 图3连接销钉 (a)薄膜接地孔一四周金属化 (b)厚膜接地孔一全孔金属孔 (c)多层厚膜．大面积接地， 采用网状孔，孔金属化 三种方法各有各的技术难点，特别是薄膜金属化孔，目前尚处研究阶段，一次成功率仅为 90％一采用空，心铆钉的方法最可靠，但空心铆钉的制作难度比较大。2)接地包边：为了更大 面积的与接地面连接-在条件允许的情况下，可采用直接用铜箔(iO．10一0．20)连接。 铜第 接地面 j口 图4 包边接地示意图 包边接地比较可靠，但只有在孔径及边带尺寸够犬的地方进行，而焊接J．作也往往只能靠 人。Ti进行．要求操怍F人的熟练裎度高。 3)接地面与接地板的大面积焊接：用于替代螺钉连接的大面积焊接，是保证接地可靠的 主要手段。 微波电路中的传输线(微带线)通常在坚固的介质基片(陶瓷、石英……)上用薄膜工艺 (蒸发、溅射……)来制作。随着