厚膜工艺环形器的研制

2016-08-19李玲王永生曹庆

科教导刊·电子版 2016年19期

关键词：厚膜微带线

李玲　王永生　曹庆

摘要本文主要介绍了厚膜工艺环形器的研制过程，解决了研制过程中几个关键问题和关键工艺技术。

关键词厚膜环形器微带线

中图分类号：TN621 文献标识码：A

0引言

当前信号发射器件业内为了将发射的射频信号与接收电子标签的微弱信号区分开来，一般采用双工器或环形器实现，由于双工器造价昂贵，所以实际系统中常用后者来实现，通过正确使用环行器，可以有效地改善电路品质，实现分离信号的目的。目前市场上大多数为薄膜工艺环形器，由于薄膜的工艺特点其产品价格高，故开发厚膜工艺环形器降低价格，增加市场竞争力。

1研制过程

1.1产品主要技术指标

（1）隔离度：-30€？dB。

（2）向传输插入损耗：<1dB。

（3）反向衰减：>20dB。

1.2 产品外形

依据该产品所接负载的方式可将其分为外接负载和内置负载两类。由于应用地方及实际需求的不同，基板尺寸的大小、厚度及匹配的微带线均有不同。

1.3 设计思路

本文以使用广泛的三端口铁氧体环形器为例来了解环形器的传输特性，如图1所示：环形器为三端口器件，当端口1为输入，端口2为输出，则3端口为隔离端口，能量几乎不能穿过，以此类推，具体隔离度需参考器件参数和设计版图效果，该环形器工作时为“一进一出，一进三出”，循环性较强。

微带线是厚膜环形器重要组成部分，位于接地层上由电介质隔开的印制导线，它是一根带状导线与地平面之间用一种电介质隔离开。微带线的特性阻抗由印制导线的厚度、宽度、与地层的距离以及电介质的介电常数决定。因为与地平面的距离依靠基板厚度来实现，也就是说该产品要想达到理想的隔离度全凭微带线，微带线自身的厚度和宽度依靠精确的设计以及成熟的工艺加工控制。

相对薄膜工艺加工的环形器，本文利用厚膜印刷工艺优势，针对用户使用频率高、频带宽、指标要求高等特点，对内置负载通过高精度激光调阻工艺实现，设计制作时遵循可靠、够用、简洁的原则，加强实用性，达到用户需求，体现该产品的价值优势。

1.4产品材料的选择

铁氧体导电性能接近绝缘体，微波电磁波在其内传输介质损耗很小，铁氧体加恒定磁场后，对电磁波在各方面上将表现不同的磁导率，利用这种异向磁导率可以制成传输特性不可逆的微波器件，所以最终选择性能稳定的铁氧体基板。

由于铁氧体相比Al2O3基板表面更光洁，而产品本身为表贴器件，自身尺寸小且焊接点面积小，所以导体浆料的选择不仅要考虑到印制导体的附着力还要考虑到用户后期使用的可焊性和耐焊性，通过一系列实验比较选择了附着力和耐焊性均较好的导体浆料。

2几个关键问题的解决

2.1解决附着力问题

铁氧体基板具有平坦、光洁和脆的特点，使得该基板的导体附着力差。通过查阅大量资料和多次实验，总结出该基板在进行一些清洗等预处理后，可显著提高导体附着力。由于基板材质脆，常规洗法容易碎裂、缺角，故通过制作专用清洗工装加以固定，避免互相挤压碰撞。

在浆料的选择上，经过查阅大量资料咨询有关专家，将导体材料首先定为我们常用的钯银浆料，不同厂家不同型号的钯银浆料与基板的附着力、焊接时的耐焊性不一样。附着力用剪切力测试仪进行数据的采集，具体是指印制好的焊盘被外力拉掉时的这个力就是该材料的最大附着力。耐焊性是指在一定高温下焊盘在焊料的作用下脱落的时间，实验选用载流焊机和秒表进行数据的采集；实验中先在焊盘上印好焊膏，设备温度设置成略低于焊膏推荐的温度，这样可以使焊盘脱落的过程变慢，便于观察不同浆料间的细微差别。

实验中均选用2€？ mm2的独立焊盘进行实验，反复对比实验数据，最终确定了一种对于铁氧体基板附着力和耐焊性均较好的导体浆料。

2.2减小微带线的印刷公差

该产品面积小、微带线条细，对线宽的要求极高。为了减小设计尺寸和产品尺寸的偏差，先从胶片尺寸入手，发现胶片误差在2mil左右，设计时将这几种可能性都设计出来，胶片制成后用电子显微镜进行测量，选用符合尺寸的胶片。

浆料烧结后有一定的收缩性，对线宽有影响。实验中制作了多个线粗的胶片进行印刷烧结，将印刷烘干后的线粗定为初始尺寸，经过高温烧结后的线粗为最终尺寸，通过多次、多种线粗及多种印刷状态数据的统计，在设计中再加以修正，从而降低这种对微带线尺寸的影响。

2.3解决内置负载的阻值精度

微波负载的阻值大小对产品性能指标有着非常大的影响，结合电阻图形设计开发新槽型进行调阻，既保障了导体的完整性又满足其使用要求。

3产品特点

环形器是一种多端口定向传输电磁波的微波器件，其中微带环行器以其体积小、重量轻的特点在模块化设计的微波组件中获得广泛应用。

通过厚膜技术制作方式可以使环行器的制作成本降低，负载电阻亦可以直接印刷在基片上并且可以承受大功率，随着无线通信的飞速发展，对射频微波类产品的需求正在逐步加大，厚膜工艺环形器市场竞争力强大。

4结语

该产品通用性高，使用简单，性价比高，具有很好的推广价值。

参考文献