一種低剖面漸變槽線天線單元制造工藝研究.docx

1、技術(shù)ECHNOLOGY一種低剖面漸變槽線天線單元制造工藝研究文/中國電子科技集團(tuán)公司第14研究所周峻松楊金卓奚洋【摘要】本文介紹了一種低削面漸變槽線天線單元印制板的制造工藝，對(duì)所采取的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了闡述。(關(guān)鍵詞】漸變?cè)憔€天線；微波多層印制板、背景技術(shù)近年來.由于多功能雷達(dá)、電F戰(zhàn)和通訊系統(tǒng)的迅速發(fā)展，寬帶相控陣大線技術(shù)已經(jīng)引起國內(nèi)外宙達(dá)與大線設(shè)計(jì)、電子對(duì)抗等彳亍業(yè)專家的廣泛關(guān)注。漸變懵線天線(TaperedSlotlineAntenna,簡稱TSA)因其具備增益高、超寬帶、輻射波束對(duì)稱以及具有印刷天線的剖面低、重址輕等優(yōu)點(diǎn)，較多地應(yīng)用在寬帶相控陣犬線系統(tǒng)中。山TSA是-種端射行波天線.通常為

2、達(dá)到預(yù)期的屈寬帶性能.天線單元一般需要數(shù)個(gè)至十?dāng)?shù)個(gè)波長的長度、數(shù)個(gè)波長的寬度，在微波頻段內(nèi)尺寸較大，限制了比在安裝空間有限場(chǎng)合的應(yīng)用。低剖面漸變槽天線為-種新型單極化漸變槽陣列大線.克服了天線高度對(duì)駐波帶寬的限制，氓點(diǎn)優(yōu)化大線單元在較低剖面條件下的有源掃描駐波性能而并不關(guān)注天線的超寬帶特性.尺J小，組陣方便，可廣泛應(yīng)用于寬帶寬角打描相控陣天線系統(tǒng)。根據(jù)仿真第一作者簡介：周緩松：D72年出生.畢業(yè)于南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院卬制板專業(yè).畢業(yè)后進(jìn)入中國電子科技集團(tuán)公司第H研完所從事微波印制板工藝技術(shù)、品質(zhì)控制工作計(jì)算結(jié)果.對(duì)天線單元印制電路的層間重合度和天線陣列的外形公茬提出了更高要求.從而使得天線單元

3、的生產(chǎn)匚藝相對(duì)尸普通多層板而言具有了許多硝點(diǎn):低介電常數(shù)及低損耗角正切的PTFE基板材料及與其匹配的粘結(jié)材料選型、微波多層板高可靠性層間粘合藝，PTFE多層印制板金屬化孔垂直互連技術(shù).高精度機(jī)械加工技術(shù)等綜合應(yīng)用.有效地保證了大線單元散射的致性對(duì)于天線陣列的低散射特性。圖1指數(shù)槽線天線結(jié)構(gòu)示意圖二、研究內(nèi)容本技術(shù)研究1=1的是通過對(duì)天線單元印制板的高密度、高精度、高可旅性.經(jīng)過長期試驗(yàn)確定一類微波多層板的制造工藝技術(shù)C低剖面漸變帶天線單元制造藝，包括天線基板材料及粘結(jié)材料匹配性選型、PTFE基材微波印制板多層化技術(shù)、PTFE微波多層印制板的層間匪直互連技術(shù)、微波多層板的多階臺(tái)階結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)和而外

4、形精度及履間重合度的實(shí)現(xiàn)。該工藝，選擇了低介電常數(shù)及損耗佑正切的PTFE基板材料及與其匹配的粘結(jié)材料,PTFE基板材料有美國羅杰斯公司生產(chǎn)的RT62O2-O31-5E/5E和Diclad88()B()3O552(),美國泰康利公司生產(chǎn)的TSM-()30()-CH/CH和TLY-5Z;粘結(jié)材料有美國羅杰斯公司生產(chǎn)的2929和Cuclad67(W).美國泰康利公司生產(chǎn)的Fl<-2«o同時(shí)該匚藝采用了針對(duì)PTFE基板高可停性粘合的層壓前處理工藝、壓合匚藝.所訥層壓前處理技術(shù)包括PTFE單片完成內(nèi)層蝕刻后其介成表面應(yīng)禁止任何形式的機(jī)械處理.帶線采用表血粗糙度較低的白棕化處理，并且保證在

5、定時(shí)效內(nèi)完成壓合,超出層壓時(shí)效的內(nèi)層單片層壓前應(yīng)進(jìn)行等離子活化處理；熱氏及冷壓技術(shù)包括嚴(yán)格的壓力、降溫速率控制°低剖面漸變槽天線單元制造T藝，采用了針對(duì)PTFE堆材微波多層板的金櫥化孔垂百互連技術(shù)，其中包括PTFE基材數(shù)控鉆孔、PTFE甚材孔金屈化之離子去鉆污、等離，活化、化學(xué)沉銅及全板電鍍藝過程。三、實(shí)施方式漸變槽天線單元仿真模型如圖2,本技術(shù)的實(shí)施按工藝流如附圖3進(jìn)行。圖2HFSS仿真模型11|工|"|“.|I"IILZEJ-tEEi，w回冏眉.圈.匿困廠.I一可_廠工.圖3工藝流程圖四、關(guān)鍵工序說明4.1CAM處理CAM處理包括印制板電路圖形線寬及圖形漲縮量

6、的匚藝設(shè)計(jì)、高精度數(shù)控鉆孔程序編制、高精度數(shù)洗程序編制。4.2數(shù)控鉆孔數(shù)控鉆孔序包括數(shù)控鉆孔的定位裝央方式選取、蓋板及墊板材料的選取及應(yīng)用、數(shù)控鉆孔藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)祖及數(shù)控鉆孔后的鉆孔切屑?xì)堄奶幚矸椒ā?.3層壓前等離子處理層壓前等離F處理為采用低溫氣相等離"體對(duì)PTFEJ&材介質(zhì)表而的活化處理藝，其II的通過提高介質(zhì)表血張力從而提高多層板的層間結(jié)合力C4.4層壓層JK【:藝為實(shí)現(xiàn)天線單元多層化的項(xiàng)關(guān)鍵藝，通過基板材料及粘結(jié)材料的有效匹配、匚藝方法的正確選取及I：藝參數(shù)的合理設(shè)?7及有效控制，可以微波多層板的較高可錨性的層間結(jié)合力。4.5高精度控深加工高粘度控深加r是實(shí)現(xiàn)天線

7、單元多階臺(tái)階結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵I藝,該工藝通過對(duì)加工件上表面商度的實(shí)時(shí)測(cè)址來確定主軸的加I：深度,從根本上消除了因機(jī)床臺(tái)面及零件表面凹凸引起的加誤差。4.6高精度安裝孔加工本專有技術(shù)的高粘度安裝孔加E是通過前期cam處理過程中的丁藝余扯設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)的,X-Ray鉆靶機(jī)鉆出定位孔后門動(dòng)生成多層板的漲縮數(shù)據(jù).此數(shù)據(jù)通過推送方式傳遞至數(shù)控鉆孔，數(shù)控鉆孔過程中對(duì)*件漲縮進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整“(下轉(zhuǎn)第101頁)卷起、拖尾改善有著不同的效果.其中當(dāng)F=3U時(shí).正面與地面的改善效果最為明顯。四、試驗(yàn)測(cè)試總結(jié)通過對(duì)正常金手指引線設(shè)計(jì)資料采取不同的加工參數(shù)以及增加不同的輔助蓋板進(jìn)行相關(guān)測(cè)試凝證.測(cè)試分析結(jié)果表明：1）只是板了

8、上而增加蓋板,結(jié)果都是無法改善金尹指處引線、拖尾的品質(zhì)問題；2）經(jīng)過采取不同加工參數(shù)、不同的輔助物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)進(jìn)刀速度改變并加上加常規(guī)的PP蓋板.金手指引線脫落、拖尾的品質(zhì)問題能得到改善并根除不同的進(jìn)刀速度對(duì)引線洗板銅皮卷起、拖尾改善仃著不同的效果，其中當(dāng)F=30時(shí).正仲j地而的改善效果最為明顯-SPCA卷起、拖尾改善有著不同的效果.其中當(dāng)F=3U時(shí).正面與地面的改善效果最為明顯。四、試驗(yàn)測(cè)試總結(jié)通過對(duì)正常金手指引線設(shè)計(jì)資料采取不同的加工參數(shù)以及增加不同的輔助蓋板進(jìn)行相關(guān)測(cè)試凝證.測(cè)試分析結(jié)果表明：1）只是板了上而增加蓋板,結(jié)果都是無法改善金尹指處引線、拖尾的品質(zhì)問題；2）經(jīng)過采取不同加

9、工參數(shù)、不同的輔助物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,當(dāng)進(jìn)刀速度改變并加上加常規(guī)的PP蓋板.金手指引線脫落、拖尾的品質(zhì)問題能得到改善并根除不同的進(jìn)刀速度對(duì)引線洗板銅皮卷起、拖尾改善仃著不同的效果，其中當(dāng)F=30時(shí).正仲j地而的改善效果最為明顯-SPCA測(cè)試方案I測(cè)試結(jié)果（正面）方案1/<2試敬結(jié)果勺分析方案2判定不合格不合格由于該鐵刀為專用加工鋁基、銅基產(chǎn)品鐵刀.所以在加工時(shí)，斷刀率100%,不合適普通產(chǎn)品加工”m國方案4方案5由于該鐵刀為專用加工鋁基、銅基產(chǎn)品說刀.所以在加工時(shí).斷刀率100%,不合適普通產(chǎn)品加工由于該鐵刀為專用加工鋁基、銅基產(chǎn)品鐵刀，所以在加工時(shí).斷刀率100%.不合適普，產(chǎn)品加工F=

10、8|F=15|F=30測(cè)試結(jié)果（正面）不合格不合格測(cè)試條件主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)刀速度退刀速度刀具選擇增幅板方案1常規(guī)常規(guī)常規(guī)普通新刀不加方案2常規(guī)常規(guī)常規(guī)新雙刃鐵刀不加方案3常規(guī)常規(guī)常規(guī)普通新刀加方案4常規(guī)常規(guī)常規(guī)新雙刃鐵刀加方案5常規(guī)F=8、15、30常規(guī)新雙刃鐵刀加方案6常規(guī)F=8、15、30常規(guī)普通新刀加檢1試驗(yàn)方案（上接第99頁）<11HI7控體都合格,其中F=30效果最好方案6測(cè)試結(jié)果（反面）nnri_III；整體都合格，其中F=30效果最好五、實(shí)物驗(yàn)證實(shí)物驗(yàn)證通過個(gè)陣而規(guī)模為20x16個(gè)天線單元的實(shí)驗(yàn)小型面陣進(jìn)行.如圖4所，云圖4天線單元及實(shí)驗(yàn)小面陣實(shí)物圖（1）可靠性測(cè)試：按照IP<：601SB規(guī)定對(duì)實(shí)物抽樣檢測(cè).檢測(cè)內(nèi)容包括交收態(tài)（顯微剖切）、熱應(yīng)力（顯微剖切）、模擬返（顯微剖切）、熱沖擊（互聯(lián)電阻變化率）和絕緣電阻；檢測(cè)結(jié)果為合格（2）電性能測(cè)試：本文通過互耦法對(duì)實(shí)驗(yàn)小面陣陣中單元進(jìn)行有源駐波測(cè)址.根據(jù)上述公式：計(jì)算推導(dǎo)得到E面和H面仃源掃描駐波的等高線對(duì)比仿其與實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者基本吻合.并且掃描駐波實(shí)際測(cè)最值優(yōu)尸仿真結(jié)果.天線在T：作頻段8GHE2GHz范|1；1內(nèi)E血、Hlhi&