2022-03-12 00:07:27

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微波组件是利用各种微波元器件(至少有一个是有源的)和其他零件组装而成的产品。

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基本信息

  • 中文名

    微波组件

  • 外文名

    microwave components

  • 工艺技术

    芯片贴装、引线键合互连等

  • 相关效应

    腔体效应

  • 基础技术

    SMT

  • 学科

    电子工程

折叠 编辑本段 微波组件的关键组装工艺技术

组装技术是微波组件研制、生产的重要环节,如何实现各种微波、控制元器件的高密度、高一致性、高可靠性组装是未来微波组件组装技术的研究方向。目前,以SMT为基础的微组装技术(MPT: Microelectronic Packaging Technology)已经成为微波组件组装技术的主流,并且微波组件组装技术正向高密度、立体组装方向发展。而传统的组装方式与新材料、新工艺相结合是目前微波组件组装工艺技术的现状。

由MPT的工艺流程可归纳出微波组件组装的关键工艺技术有如下4个方面:(1)基板/载体大面积接地互连;(2)芯片贴装;(3)引线键合互连;(4)密封。每种工艺在实际研制生产中有着多种实现方法,应用时需根据产品的不同特点和具体要求做适当选择,下面将逐一介绍这四种工艺的具体实现方法,并对微波组件组装技术的新工艺进行展望。

折叠 基板/载体大面积接地互连

综合考虑材料特性、结构需求、成本等方面因素,大多数微波组件的基板与盒体都分开制造,而两者的大面积接地互连质量,将直接影响微波组件的接地效果。目前,实现基板大面积接地互连有三种工艺方法:(1)螺钉压紧接地法;(2)钎焊接地法;(3)导电胶接地法。

折叠 芯片贴装技术

微波组件使用的微波及控制元器件较多,为了提高组装密度和降低封装损耗,绝大多数微波及控制元器件皆以裸芯片形式安装。实现芯片安装的方法有两种:合金贴装法和粘结剂贴装法。

折叠 引线键合互连

引线键合是最通用的芯片键合技术,能满足从消费类电子产品到大型电子产品、民用产品到军用产品的广泛需求,如今全球超过96%的IC芯片都使用引线键合。同时,引线键合也是实现微波组件电气互连的关键工序。引线键合根据键合机原理不同,分为球键合和楔键合;根据键合条件的不同,可分为热压焊、冷超声、热超声键合。

折叠 密封

良好的密封可以保护器件和封装金属内层不受环境腐蚀和机械损伤。目前微波组件的主要密封方式有钎焊密封、平行缝焊密封、激光焊接密封、环氧胶密封。

折叠 编辑本段 微波组件设计中的腔体效应

微波组件是有源相控阵雷达中的关键部件之一,是通过装在盒体内的微波器件来实现雷达微波信号的功率放大、低噪声放大和变频等功能。随着雷达技术和微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)技术的发展,对其尺寸的要求进一步提高。腔体效应是指微波组件的形状、尺寸和电路布局等结构参数对 S 参数的影响,这些结构参数对组件的性能指标和增益稳定性起着决定性作用。由于微波组件内部结构复杂,再加上器件对腔体的微扰,目前尚无非常完整的理论支持微波腔体的设计。工程上比较常见的方法是加吸波材料,通过合理的腔体尺寸避开工作频带等。

在微波电路设计中,腔体效应是需要重点考虑的因素,由于微波电路的组成较为复杂,需要引入数值仿真工具进行分析。首先选择合理的腔体尺寸。在腔体尺寸选定的情况下,可以通过改变微带线的布局来改变腔体的谐振特性。当谐振频率较低时,可以忽略该谐振频率点对微波电路的影响。

折叠 编辑本段 目前微波组件生产的特点

折叠 原有设计存在缺陷

早期研发的产品在可制造性设计和可靠性设计等方面考虑较少,在量产阶段不可避免地暴露出某些设计缺陷,出现重大质量问题。

折叠 量产阶段工艺控制和可靠性要求更严格

为了满足长期使用要求,量产阶段在产品的工艺过程控制和可靠性方面要求非常全面和严格,对原材料等级、工艺过程控制、筛选考核条件等环节,都结合产品的应用背景,提出了具体、实际的要求。

折叠 对各批次产品的一致性稳定性有严格要求

量产是一个持续性生产的过程,数量大,批次多。而整机系统出于可维护性的需要,要求组件的各批次产品要具备一致性、可替换性。

折叠 编辑本段 微波组件生产中质量问题的特点

微波组件通常作为整机系统的元器件配套使用,在整个产业链中居于上游,这种特殊地位使得微波组件的质量问题模式具有鲜明的特点,即滞后性和隐蔽性。

折叠 滞后性

具体表征:组件一般在交付整机用户后1年~ 2年内才暴露质量问题,此时已到了整机联试或试验阶段,排故障难度大、时间长,牵扯方面多,影响大。

折叠 隐蔽性

具体表征:表象看似简单,但形成机理具有复杂性和多样性。故障通常是在经过多次的环境和机械应力等试验后,由于累积效应和疲劳作用后才出现。

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