厚膜工藝環(huán)形器的研制-精品文檔

1、厚膜工藝環(huán)形器的研制0 引言 當前信號發(fā)射器件業(yè)內(nèi)為了將發(fā)射的射頻信號與接收電子 標簽的微弱信號區(qū)分開來， 一般采用雙工器或環(huán)形器實現(xiàn)， 由于 雙工器造價昂貴， 所以實際系統(tǒng)中常用后者來實現(xiàn)， 通過正確使 用環(huán)行器，可以有效地改善電路品質(zhì)，實現(xiàn)分離信號的目的。目 前市場上大多數(shù)為薄膜工藝環(huán)形器， 由于薄膜的工藝特點其產(chǎn)品 價格高，故開發(fā)厚膜工藝環(huán)形器降低價格，增加市場競爭力。1 研制過程1.1 產(chǎn)品主要技術指標（1）隔離度： -30? ？dB。（2）向傳輸插入損耗： 20dB。1.2 產(chǎn)品外形 依據(jù)該產(chǎn)品所接負載的方式可將其分為外接負載和內(nèi)置負 載兩類。由于應用地方及實際需求的不同，基板尺寸的

2、大小、厚 度及匹配的微帶線均有不同。1.3 設計思路 本文以使用廣泛的三端口鐵氧體環(huán)形器為例來了解環(huán)形器 的傳輸特性，如圖 1 所示：環(huán)形器為三端口器件，當端口 1 為輸 入，端口 2 為輸出，則 3 端口為隔離端口，能量幾乎不能穿過， 以此類推， 具體隔離度需參考器件參數(shù)和設計版圖效果， 該環(huán)形 器工作時為“一進一出，一進三出”，循環(huán)性較強。 微帶線是厚膜環(huán)形器重要組成部分， 位于接地層上由電介質(zhì) 隔開的印制導線， 它是一根帶狀導線與地平面之間用一種電介質(zhì) 隔離開。微帶線的特性阻抗由印制導線的厚度、寬度、與地層的 距離以及電介質(zhì)的介電常數(shù)決定。 因為與地平面的距離依靠基板 厚度來實現(xiàn)，也就是

3、說該產(chǎn)品要想達到理想的隔離度全憑微帶 線，微帶線自身的厚度和寬度依靠精確的設計以及成熟的工藝加 工控制。相對薄膜工藝加工的環(huán)形器，本文利用厚膜印刷工藝優(yōu)勢， 針對用戶使用頻率高、頻帶寬、指標要求高等特點，對內(nèi)置負載 通過高精度激光調(diào)阻工藝實現(xiàn)，設計制作時遵循可靠、夠用、簡 潔的原則，加強實用性， 達到用戶需求， 體現(xiàn)該產(chǎn)品的價值優(yōu)勢。1.4 產(chǎn)品材料的選擇鐵氧體導電性能接近絕緣體， 微波電磁波在其內(nèi)傳輸介質(zhì)損 耗很小， 鐵氧體加恒定磁場后， 對電磁波在各方面上將表現(xiàn)不同 的磁導率，利用這種異向磁導率可以制成傳輸特性不可逆的微波 器件，所以最終選擇性能穩(wěn)定的鐵氧體基板。由于鐵氧體相比 Al2O3

4、 基板表面更光潔， 而產(chǎn)品本身為表貼 器件，自身尺寸小且焊接點面積小， 所以導體漿料的選擇不僅要 考慮到印制導體的附著力還要考慮到用戶后期使用的可焊性和 耐焊性，通過一系列實驗比較選擇了附著力和耐焊性均較好的導 體漿料。2 幾個關鍵問題的解決2.1 解決附著力問題鐵氧體基板具有平坦、 光潔和脆的特點， 使得該基板的導體 附著力差。 通過查閱大量資料和多次實驗， 總結出該基板在進行 一些清洗等預處理后， 可顯著提高導體附著力。 由于基板材質(zhì)脆， 常規(guī)洗法容易碎裂、缺角，故通過制作專用清洗工裝加以固定， 避免互相擠壓碰撞。在漿料的選擇上， 經(jīng)過查閱大量資料咨詢有關專家， 將導體 材料首先定為我們常

5、用的鈀銀漿料， 不同廠家不同型號的鈀銀漿 料與基板的附著力、 焊接時的耐焊性不一樣。 附著力用剪切力測 試儀進行數(shù)據(jù)的采集， 具體是指印制好的焊盤被外力拉掉時的這 個力就是該材料的最大附著力。 耐焊性是指在一定高溫下焊盤在 焊料的作用下脫落的時間， 實驗選用載流焊機和秒表進行數(shù)據(jù)的 采集；實驗中先在焊盤上印好焊膏， 設備溫度設置成略低于焊膏 推薦的溫度， 這樣可以使焊盤脫落的過程變慢， 便于觀察不同漿 料間的細微差別。實驗中均選用2? mm2的獨立焊盤進行實驗，反復對比實 驗數(shù)據(jù)，最終確定了一種對于鐵氧體基板附著力和耐焊性均較好 的導體漿料。2.2 減小微帶線的印刷公差 該產(chǎn)品面積小、微帶線條

6、細，對線寬的要求極高。為了減小 設計尺寸和產(chǎn)品尺寸的偏差， 先從膠片尺寸入手， 發(fā)現(xiàn)膠片誤差 在 2mil 左右，設計時將這幾種可能性都設計出來，膠片制成后 用電子顯微鏡進行測量，選用符合尺寸的膠片。漿料燒結后有一定的收縮性， 對線寬有影響。 實驗中制作了 多個線粗的膠片進行印刷燒結， 將印刷烘干后的線粗定為初始尺 寸，經(jīng)過高溫燒結后的線粗為最終尺寸，通過多次、多種線粗及 多種印刷狀態(tài)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計， 在設計中再加以修正， 從而降低這種 對微帶線尺寸的影響。2.3 解決內(nèi)置負載的阻值精度微波負載的阻值大小對產(chǎn)品性能指標有著非常大的影響， 結 合電阻圖形設計開發(fā)新槽型進行調(diào)阻， 既保障了導體的完整性又 滿足其使用要求。3 產(chǎn)品特點環(huán)形器是一種多端口定向傳輸電磁波的微波器件， 其中微帶 環(huán)行器以其體積小、 重量輕的特點在模塊化設計的微波組件中獲 得廣泛應用。通過厚膜技術制作方式可以使環(huán)行器的制作成本降低， 負載 電阻亦可以直接