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微带隔离器装配工艺研究
隔离器在微波电路中的设计功能是实现微波功率的单向传输。理想的隔离器对一个方向的微波功率完全吸收,对相反方向的微波功率则无损传输,通常使用的隔离器要求正向传输插入损耗小于1dB, 反向衰减大于20dB 。隔离器在微波电路中具有用于中间耦合、极间耦合、去偶保护发射源、减少频率牵引、去干扰、分离收发、清楚不必要的辐射等电路功能,争取使用隔离器,可以有效地改善电路品质。
隔离器可以有多种构成方式。铁氧体隔离器利用了电磁波在右外加直流磁场的旋磁铁氧体材料中传输时极化平面发生旋转的法拉第旋转效应,经过适当设计,使正想传输时电磁波极化平面与接地电阻性插板垂直,因而衰减很小,反向传输时电磁波极化平面与接地性电阻插板平行,几乎完全被吸收。根据不同的能量传输方式,铁氧体隔离器可以采用波导、同轴、波导同轴转换、带线、微带等多种封装结构。微带隔离器以其体积小、重量轻的特点在模块化设计的微波组建中获得广泛应用。
微带隔离器获得体积小、重量轻的优越性是以封装结构简化为代价的,在装配、焊接、环境试验过程中都曾发生微带隔离器损坏现象,损坏模式包括铁氧体基片出现裂纹、基片横向断裂、导带焊区脱落等。基片横向出现裂纹甚至断裂会使接地通路断开,反向传输的微波功率无法通过接地通路被吸收,而完全传送到输入通道中,隔离器变成了单纯的导带。导带焊区银钯厚膜脱落则会直接导致输入或输出通道开路。有些器件上的微裂纹不易发现,在使用过程中随环境应力的变化而扩展,就成为威胁产品可靠性的隐患。微带隔离器损坏与隔离器的封装结构特点、装配结构设计、装配工艺都有关系。
隔离器装配应力与铁氧体基片列损的关系
隔离器装配有两项要求:一是隔离器的金属基座与组件安装槽形成良好的欧姆接触;二是隔离器不得受力变形而在其内部产生参与应力。微带隔离器的结构尺寸和装配空间如下图1所示。
图1 图2
隔离器与其他基片连接的跨接线结构
在电路中,隔离器要与邻接的微带线电路进行互联,以前采用与微带线等宽的厚度为0.05mm 镀金或镀锡铈合金的铜带做跨接线,经环境试验后电路出现故障,观察发现隔离器的厚膜微带线在靠近跨接线处出现横向裂纹,有些跨接线下面的厚膜微带线完全脱落。
将跨接线做成弧线形可以吸收部分热失配应力,但0.05mm 厚的铜带对隔离器的厚膜微带线而言刚性过大,无法起到吸收应力的作用,因此改用0.02-0.03mm 厚的铜带。
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隔离器的焊接工艺
微带铁氧体隔离器的微带线使用厚膜工艺制作的,导电金属为银钯合金。钯可以再烧固时促进银-钯的合金化,更好地湿润玻璃,增加对基板的附着力,抑制银向钎料中扩散,但钯的含量超过30%会产生较多氧化钯成分,降低焊料的润湿性,位确保焊料的润湿性,银与钯的比例为4~5:1,玻璃含量为10%~15%。
如果使用铅-锡系列焊料,银钯同焊料中的锡发生扩散反应,阻碍玻璃相和银-钯结合,这就是热损坏现象。在厚膜材料中加入氧化铜或三氧化二铋等物质,有助于缓和热损坏,但不能完全预防。焊接时避免使用含锡的焊料,特别是高频,有助于减少热损坏现象的发生。
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微带隔离器装配工艺研究
隔离器在微波电路中的设计功能是实现微波功率的单向传输。理想的隔离器对一个方向的微波功率完全吸收,对相反方向的微波功率则无损传输,通常使用的隔离器要求正向传输插入损耗小于1dB, 反向衰减大于20dB 。隔离器在微波电路中具有用于中间耦合、极间耦合、去偶保护发射源、减少频率牵引、去干扰、分离收发、清楚不必要的辐射等电路功能,争取使用隔离器,可以有效地改善电路品质。
隔离器可以有多种构成方式。铁氧体隔离器利用了电磁波在右外加直流磁场的旋磁铁氧体材料中传输时极化平面发生旋转的法拉第旋转效应,经过适当设计,使正想传输时电磁波极化平面与接地电阻性插板垂直,因而衰减很小,反向传输时电磁波极化平面与接地性电阻插板平行,几乎完全被吸收。根据不同的能量传输方式,铁氧体隔离器可以采用波导、同轴、波导同轴转换、带线、微带等多种封装结构。微带隔离器以其体积小、重量轻的特点在模块化设计的微波组建中获得广泛应用。
微带隔离器获得体积小、重量轻的优越性是以封装结构简化为代价的,在装配、焊接、环境试验过程中都曾发生微带隔离器损坏现象,损坏模式包括铁氧体基片出现裂纹、基片横向断裂、导带焊区脱落等。基片横向出现裂纹甚至断裂会使接地通路断开,反向传输的微波功率无法通过接地通路被吸收,而完全传送到输入通道中,隔离器变成了单纯的导带。导带焊区银钯厚膜脱落则会直接导致输入或输出通道开路。有些器件上的微裂纹不易发现,在使用过程中随环境应力的变化而扩展,就成为威胁产品可靠性的隐患。微带隔离器损坏与隔离器的封装结构特点、装配结构设计、装配工艺都有关系。
隔离器装配应力与铁氧体基片列损的关系
隔离器装配有两项要求:一是隔离器的金属基座与组件安装槽形成良好的欧姆接触;二是隔离器不得受力变形而在其内部产生参与应力。微带隔离器的结构尺寸和装配空间如下图1所示。
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隔离器与其他基片连接的跨接线结构
在电路中,隔离器要与邻接的微带线电路进行互联,以前采用与微带线等宽的厚度为0.05mm 镀金或镀锡铈合金的铜带做跨接线,经环境试验后电路出现故障,观察发现隔离器的厚膜微带线在靠近跨接线处出现横向裂纹,有些跨接线下面的厚膜微带线完全脱落。
将跨接线做成弧线形可以吸收部分热失配应力,但0.05mm 厚的铜带对隔离器的厚膜微带线而言刚性过大,无法起到吸收应力的作用,因此改用0.02-0.03mm 厚的铜带。
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隔离器的焊接工艺
微带铁氧体隔离器的微带线使用厚膜工艺制作的,导电金属为银钯合金。钯可以再烧固时促进银-钯的合金化,更好地湿润玻璃,增加对基板的附着力,抑制银向钎料中扩散,但钯的含量超过30%会产生较多氧化钯成分,降低焊料的润湿性,位确保焊料的润湿性,银与钯的比例为4~5:1,玻璃含量为10%~15%。
如果使用铅-锡系列焊料,银钯同焊料中的锡发生扩散反应,阻碍玻璃相和银-钯结合,这就是热损坏现象。在厚膜材料中加入氧化铜或三氧化二铋等物质,有助于缓和热损坏,但不能完全预防。焊接时避免使用含锡的焊料,特别是高频,有助于减少热损坏现象的发生。