微帶隔離器裝配工藝研究

1、微帶隔離器裝配工藝研究微帶隔離器裝配工藝研究李志李志（南京電子技術(shù)研究所，南京（南京電子技術(shù)研究所，南京210013210013）摘要：分析裝配機(jī)械應(yīng)力導(dǎo)致微帶隔離器中鐵氧體基片出現(xiàn)裂紋甚至斷裂的失效機(jī)制，給出微帶隔離器與其它電路單元連接的幾種低應(yīng)力接頭結(jié)構(gòu)，討論微帶隔離器中AgPd厚膜導(dǎo)體在焊接過程中出現(xiàn)熔蝕現(xiàn)象的原因和對策。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：微帶隔離器；裝配應(yīng)力；熔蝕1引言隔離器在微波電路中的設(shè)計(jì)功能是實(shí)現(xiàn)微波功率的單向傳輸。理想的隔離

2、器對一個(gè)方向的微波功率完全吸收，對相反方向的微波功率則無損傳輸，通常使用的隔離器要求正向傳輸插入損耗小于1dB，反向衰減大于20dB。隔離器在微波電路中具有用于中間耦合、極間耦合、去耦保護(hù)發(fā)射源、減少頻率牽引、去干擾、分離收發(fā)、清除不必要的輻射等電路功能，正確使用隔離器，可以有效地改善電路品質(zhì)。隔離器可以有多種構(gòu)成方式。鐵氧體隔離器利用了電磁波在有外加直流磁場的旋磁鐵氧體材料中傳輸時(shí)極化平面發(fā)生旋轉(zhuǎn)的法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)，使正向

3、傳輸時(shí)電磁波極化平面與接地電阻性插板垂直，因而衰減很小，反向傳輸時(shí)電磁波極化平面與接地性電阻插板平行，幾乎完全被吸收。根據(jù)不同的能量傳輸方式〔1〕，鐵氧體隔離器可以采用波導(dǎo)、同軸、波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換、帶線、微帶等多種封裝結(jié)構(gòu)。微帶隔離器以其體積小、重量輕的特點(diǎn)在模塊化設(shè)計(jì)的微波組件中獲得廣泛應(yīng)用。微帶隔離器獲得體積小、重量輕的優(yōu)越性是以封裝結(jié)構(gòu)簡化為代價(jià)的，在裝配、焊接、環(huán)境試驗(yàn)過程中都曾發(fā)生微帶隔離器損壞現(xiàn)象，損壞模式包括鐵氧體基片出現(xiàn)裂紋

4、、基片橫向斷裂、導(dǎo)帶焊區(qū)脫落等?；瑱M向出現(xiàn)裂紋甚至斷裂會(huì)使接地通路斷開，反向傳輸?shù)奈⒉üβ薀o法通過接地通路被吸收，而完全傳送到輸入通道中，隔離器變成了單純的導(dǎo)帶。導(dǎo)帶焊區(qū)銀鈀厚膜脫落則會(huì)直接導(dǎo)致輸入或輸出通道開路。有些器件上的微裂紋不易發(fā)現(xiàn)，在使用過程中會(huì)隨環(huán)境應(yīng)力的變化而擴(kuò)展，就成為威脅產(chǎn)品可靠性的隱患。微帶隔離器損壞與隔離器的封裝結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配工藝都有關(guān)系。2隔離器裝配應(yīng)力與鐵氧體基片裂損的關(guān)系隔離器裝配應(yīng)力與鐵氧體

5、基片裂損的關(guān)系隔離器裝配有兩項(xiàng)要求：一是隔離器的金屬基座與組件安裝槽形成良好的歐姆接觸；二是隔離器不得受力變形而在其內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力。微帶隔離器的結(jié)構(gòu)尺寸和裝配空間如圖1所示。以上測量表明隔離器安裝時(shí)存在兩翼懸空的可能。第二項(xiàng)證據(jù)得自于實(shí)際的裝配工作。在組件研制初期，出于強(qiáng)調(diào)電訊接地，在隔離器的下底加墊厚度為010mm的錫箔，隔離器兩臂懸空，期望螺釘?shù)木o固力使隔離器下底與安裝槽底面緊密接觸。結(jié)果出現(xiàn)很多隔離器的鐵氧體基片橫向斷裂的現(xiàn)象，

6、僅一次集中更換的數(shù)量就達(dá)110只，損壞率超過50％。后改為隔離器下底和兩臂加墊整體錫箔，隔離器仍時(shí)有損壞，最高的一次為100只隔離器中損壞了32只。調(diào)整裝配工藝，在裝配前試裝，感覺隔離器在安裝槽中配合良好，沒有傾仄、搖動(dòng)的現(xiàn)象，再進(jìn)行裝配，隔離器兩臂下面多墊一層錫箔，隔離器損壞現(xiàn)象明顯減少，其中一次統(tǒng)計(jì)為340只中損壞5只，損壞率小于15％。要提高隔離器的裝配合格率和可靠性，可以采取以下措施：1）隔離器的安裝槽可設(shè)計(jì)使得隔離器兩臂受支撐

7、力，下底略懸空；2）隔離器兩臂下表面在同一加工平面內(nèi)進(jìn)行加工；3）裝配前檢查安裝槽并試裝，在隔離器兩臂下面墊錫箔。3內(nèi)導(dǎo)體連接結(jié)構(gòu)內(nèi)導(dǎo)體連接結(jié)構(gòu)微波組件的不同腔體之間用隔墻內(nèi)導(dǎo)體連接，微波組件與外部的連接用SMA插座的內(nèi)導(dǎo)體。如果不是特意回避，總會(huì)出現(xiàn)內(nèi)導(dǎo)體與隔離器的連接接頭，一般的做法是內(nèi)導(dǎo)體直接釬焊到隔離器的微帶線焊區(qū)上，如圖3所示，這樣的接頭經(jīng)過環(huán)境試驗(yàn)后失效率很高，表現(xiàn)為常溫下電路正常工作，但在高低溫工作狀態(tài)下電路出現(xiàn)故障，有時(shí)