微波電路的三防設計

1、微波電路的三防設計微波電路的三防設計 - 馬馬 驂驂微波電路的三防設計提綱一、微波電路的防護需求二、微波模塊防護技術三、微波電路（器件）失效案例 1、 軍用、民用電子設備頻率上拓 L、S、C、毫米波段2、高可靠性及環(huán)境適應性的要求n高可靠性高可靠性 軍用防護要求高的環(huán)境剖面，平臺環(huán)境惡劣，MTBF相對低，可靠性要求高。 民用防護環(huán)境剖面單一，平臺環(huán)境相對簡單，MTBF要求高，長期可靠。n環(huán)境適應性環(huán)境適應性 沿海、高溫、高濕、鹽霧及強大太陽輻射，有害砂塵。3、集成化及輕量化 軍用相控陣雷達幾百、千個T/R組件，集成化及輕量化可靠性是關鍵 民用通訊產品對小型化/高可靠性要求高，MTBF指標高，必

2、須是成熟技術一、微波電路的防護需求一、微波電路的防護需求 4、環(huán)境因數對微波電路的影響4.1 潮濕、工業(yè)污染、鹽霧等對焊點、微帶金屬的影響（1）水（膜）對金屬腐蝕的影響 RH85%時，水膜100A1m厚 水膜中吸附了SO2、 NO2、 NH3、 CO2鹽霧形成電解液（2）化學反應 陽極反應：CuCu 2+ +2e 陰極反應：1/2O2 +H2O +2e 2OH 總反應： Cu+ 1/2O2 +H2O Cu（OH）2 Cu+ CO3 2- Cu CO3 Cu CO3 Cu（OH）2 n H2O Cu是由鍍金層中孔隙中遷移出。（3）電位（差）加速了電遷移及化學反應速度。一、微波電路的防護需求（4）

3、腐蝕反應緩慢進行，使電路性能逐漸惡化，表現在頻率下降，增益下降，噪聲增大，帶寬變窄及輸出功率變小等。4.2 潮濕，污染，鹽霧等作用因子使EMI襯墊失效，主要由于原電池作用使鋁表面氧化腐蝕，由鈍化膜導電狀態(tài)絕緣、腐蝕凹坑。4.3 部分器件引線由于腐蝕產生斷裂 可伐合金鍍金層產生點蝕，引起應力腐蝕斷裂4.4 緊固件銹蝕。（導致接地不良）4.5 潮濕引起鋁件鍍銀，鍍金層起泡、脫落。 基體/鍍層電偶腐蝕速度極快。4.6 基板受潮后變大，tan增大，電路性能變化，影響工作點。二、微波模塊防護技術 模塊的防護從以下四方面講述：模塊的防護從以下四方面講述： 1) 屏蔽盒材料及防護； 2) 電磁/水汽密封防護

4、； 3) 微波電路板的防護； 4) 吸收材料的應用.2.1 屏蔽盒材料及防護選材材料型號優(yōu)點缺點應用對象銅H62、H59-1耐蝕好、導電性優(yōu)重，材料價高地面設備及Ka波段以上的器件鋁6061、6063LF 5 （壓鑄鋁）輕，材料價低耐蝕性良，導電性良廣泛應用于L、S、C波段微波器件塑料（金屬化）PPS、PEEK、ABS輕，適合于大批量標準件生產，成本低一次費用高，散熱差L、S波段鋁材的防腐蝕性：純鋁防銹鋁鍛鋁壓鑄鋁硬鋁屏蔽盒材料及防護選材材料基材表面防護應用對象外部防護處理方法（殷鋼）銅Cu/EP.Ni25Ag8ptDJB-823Cu/EPNi15.Au1.5L、S毫米波鍍銀件，外部需噴S01

5、-3、B01-4清漆鋁導電氧化 AL/ct.OcdL 、S 、C波段噴涂UR或AR20-30m無色氧化（阿洛汀）C、X波段噴涂AR20-30m化學鎳AL/AP.Ni15C、X波段激光焊封噴涂AR20-30m化學鎳、銅、錫、鉍AL/AP.Ni25.EPCu20.SnBi15P.Ni12.EPCu9.SnBi15L 、S 、C波段可折卸焊封噴涂丙烯酸漆30m化學鎳、銀823AL/AP.Ni25EP.Ag8pt.DJB-823 AL/EP.Ni15Au2.5X、Ka波段鍍銀件需噴AR20-30m塑料（金屬化）PL/EP.Cu20.Ni10.Ag15Pt. DJB-823L、S批生產標準模塊一次費用高

6、，散熱差2.2 電磁/水汽密封防護采用導電密封襯墊低溫焊封技術激光焊接技術導電膠密封技術2.2.1導電密封襯墊（1）防止襯墊）防止襯墊/屏蔽盒之間的電偶腐蝕屏蔽盒之間的電偶腐蝕 1) 金屬允許電化偶（一級防護，允許0.25V；二級防護，允許0.4V ）金屬EMF（V）允許電化偶金銀黃銅錫鋁鋅+0.150-0.25-0.5-0.75-1.10導電密封襯墊 2) 產生電偶腐蝕必需同時具備以下三個條件： a. 不同類型金屬接觸，且電位差0.25V； b. 電連接：直接接觸或通過其它導體連接； c. 腐蝕電解液。（2）襯墊應該是閉合，不是采用拼接的預制成型件。）襯墊應該是閉合，不是采用拼接的預制成型件

7、。 a. 接頭部份電磁泄露1020dB； b. 接縫不可靠，達不到水、汽密封。導電密封襯墊（3）法蘭的設計）法蘭的設計 a.導電密封襯墊按2530%的壓縮量設計； b.槽必需留有壓縮后的襯墊變形容量； c.應留有5%左右的空間余量，保證壓縮后，法蘭與金屬蓋板緊密接觸； d.導電密封襯墊的邵氏硬度最佳值是5565度。2.2.2 低溫焊封技術鋁/鍍Ni/鍍Cu/錫鉍合金特點特點：可折卸維修難點難點：需有專項基礎工藝（化工、焊接）支撐；關鍵工藝關鍵工藝：混合集成工藝、鍍錫鉍合金、再流焊、充氣密封等專項工藝。 模塊材料： 鋁合金（LF-6或6063）三層鍍：Ni-Cu-SnBi 1。化學鎳 12； 2

8、。電鍍銅 9 ； 3。鍍錫鉍 912（Bi 含 3.80.2 %) 焊基板溫度高; 焊蓋板溫度低(140)充干燥空氣或惰性氣體. 低溫焊密封模塊 (1) 低溫焊密封模塊 (2) 低溫焊密封模塊 (3)2.2.3 激光焊封技術鋁材采用LD-31（6063）化學鍍鎳（中磷）15m蓋板采用激光（智能）焊外部噴AR涂料保護2.2.4 導電膠粘接密封優(yōu)點優(yōu)點：工藝簡單缺點缺點：可靠性不如金屬焊封，維修困難工藝關鍵點工藝關鍵點： 1、采用高性能導電膠 2、留有工藝孔 3、粘接后，導電膠金屬接觸部分涂清漆保護幾種密封方法比較密封方法可維修性密封可靠性工藝性成本主要缺點導電襯墊最好中等好低需螺釘連接，體積大低

9、溫焊可折卸維修好需專用基礎工藝設施高基礎工藝投入大激光焊不可（困難）最好需專用基礎工藝設施高基礎工藝投入中等維修困難導電膠困難中等簡便最低維修困難2.3 維波電路板的防護2.3.1 對基板材料的要求2.3.2 敷形保護涂層2.3.1 對基板材料的要求 要求基板材料電性能穩(wěn)定，尤其是受潮后變化要小要求基板材料電性能穩(wěn)定，尤其是受潮后變化要小。 需考慮：介電性能的要求耐熱性能的要求介電性能的穩(wěn)定性尺寸穩(wěn)定性要求2.3.2 敷形保護涂層w高頻、微波電路敷形涂層應具備：高頻、微波電路敷形涂層應具備： a. 在使用的頻率下，介電常數值小且穩(wěn)定 b. 在使用的頻率下，損耗角tan在3510-3以內 c.

10、高溫高濕下（2565，RH9595%），240h，體積電阻系數大于1010歐 d. 涂層經-65+125 沖擊50次，與基板不脫層，涂層不開裂 e. 涂敷于微波電路，對電路特性影響要小 f. 工藝簡單，涂層厚度可控，便于調試及維修 g. 希望涂層不產生應力，且有利于應力消除2) 敷形保護涂層敷形保護涂層高頻、微波涂料高頻、微波涂料類別型號化學組成固化后性狀工藝及聚合機理應用9204苯乙烯/丁二烯透明、硬噴、浸、溶劑揮發(fā)聚合100MHz以下FR-4基板SRDC1-2577DC1-2620有機硅橡膠與樹脂嵌段物透明彈塑性噴、借助空氣中微量濕氣固化適用100MHz2GHz電路板保護，適合于GX（F4

11、B）基板3-17653-1965單組分硅膠透明彈性膜噴、浸、 保溫下吸濕固化1-4105單組分硅膠透明彈性膜單組分，高溫快速固化XYParyleneCParyleneN聚對二甲苯透明膜真空氣相沉積，真空、常溫下成膜2GHz以下電路3) 微波電路涂覆應用a. 微波電路涂覆實施比較困難，需電路設計配合，且需進行大量試驗b. 軍品涂覆是環(huán)境特別惡劣情況下采用，如艦船上的濕熱、鹽霧c. 微波電路涂覆主要是為了防潮、保護導線不被腐蝕.2.4 吸收材料的應用 為防止微波信號的串擾，可采用吸收材料貼于屏蔽盒的某一區(qū)域，吸收干擾波。 C、X以上波段的吸收材料可以很薄0.52mm厚 L、S波段的吸收材料較厚24mm三三. 微波電路（器件）失效案例微波電路（器件）失效案例1、鋁鍍銀件，電偶腐蝕引起95瓷片開裂，電路損壞。 單元高低溫試驗時，潮氣滲入 水滲入鍍層（陰極）空隙 鋁/銀-0.75電位差 電化學反應繼續(xù)下去是瓷片開裂 微波電路（器件