Разработка конструкции антенного модуля СВЧ (стр. 2 из 12)

- изготовление крупных керамических подложек фотолитография по большим площадям обычно дают пониженный выход горных изделий.

Для решений вышесказанных проблем часто используют компромиссный метод конструирования. Конструкция сложного интегрального модуля при этом представляет собой сборку из ряда функциональных модулей или отдельных плат, установленных в сменных отсеках корпуса, разделенных экранирующими. Такое разделение модуля на отдельные узлы позволяет проводить испытание и наладку их перед сборкой. При этом возможны стандартизация отдельных узлов, используемых в схеме.

3.2 Корпуса модулей СВЧ

Корпус предназначен для предохранения интегральной схемы от воздействия окружающей среды, экранировки от внешних электромагнитных полей, теплоотвода, а также крепление подложки и других элементов схемы и т.д.

Конструкция корпуса представляет собой металлический короб. Его дно, крышки и стенки чаще всего имеют прямоугольную форму, что обусловлено конфигурацией стандартных подложек и удобством присоединения переходов. По типу конструкции корпуса подразделяют на рамочные, коробчатые, пенальные, пластинчатые.

Коробчатый корпус часто используется в экстремальных условиях, так как его легко изготовить фрезерованием, а наличие боковых стенок позволяет располагать на них коаксиальные переходы фланцевой и соосной конструкции. При серийном изготовлении можно использовать литье, штамповку, прессование из пластмассы и металлизацию гальвано – пластических способом. Плата в корпусе крепится либо механическим прижимом ко дну с помощью винтов или других элементов, либо припайкой металлизированной экранированной стороны платы ко дну корпуса. Недостатки корпуса: сложность размещения навесных компонентов, сложность припайки платы ко дну корпуса и соответственно смены платы при ремонте.

Рамочные корпуса в основном используются в узлах несимметричных или симметричных полосковых линиях, компланарных и щелевых линиях. Конструкция позволяет осуществить одно и двухъярусные расположение плат. Достоинство корпусов – в их технологичности дешевизне, простоте сборки, удобстве расположения навесных компонентов с обеих сторон платы, относительной легкости смены платы при ремонте. К недостаткам относят довольно большую (по сравнению с другими типами) протяжность швов, которые необходимо герметизировать.

Конструкция пенального корпуса позволяет осуществлять одно и двухъярусное расположение плат. Корпуса удобны для серийного производства. Достоинство корпусов: возможность предварительного контроля и подстройки схем на НПЛ перед установкой в пенал, уменьшена длина шва, которой необходимо герметизировать. Недостатки: возможность расположения СВЧ переходов только двух стенках корпуса, сложность ремонтных работ, для проведения которых требуется разгерметизация шва и полная разборка корпуса.

Пластинчатые корпуса используют в устройствах на СПЛ. Существует много вариантов конструкции данного корпуса, отличающихся в основном материалами, используемыми для создания пластин (обкладок). Достоинства пластинчатых корпусов – в их конструктивной простоте, что упрощают их серийный выпуск и облегчают сборку и ремонт. Эта конструкция более предпочтительна для негерметизированных узлов. Недостатки: относительная сложность герметизации, зависимость узла от равномерности прижима плат друг к другу т.е. от качества механической сборки.

При выборе материала корпуса руководствуются требованиями уменьшения массы, снижения стоимости изготовления, соответствия температурного коэффициента линейного расширения материала корпуса и подложки, возможность пайки и хорошей теплопроводности и т.д. Для корпусов применяют латунь, сплавы алюминия, титан, ковар и др. Свойства материалов корпуса приведены в таблице 3.1 [1]:

Таблица 3.1 – Свойства материалов корпусов

Материал (ГОСТ)	Плотность,	КТЛР 11 (при 0 )
Титановый сплав ВТ 1-0 ГОСТ 1980 – 74 Титановый сплав ВТ 5-1 ГОСТ 19807 – 74 Алюминиевый сплав В-95 ГОСТ 4784-74 Алюминиевый сплав Ал-2 ГОСТ 2685-63 Медь М 1 Сплав 29НК (ковар) ГОСТ 10994-74 Латунь Л-63 ГОСТ 15527-70 Алюминиевый сплав Д-16 ГОСТ4784-74	4,52 4,52 2,85 2,65 8,94 8,20 8,43 2,78	8,2 8,3…8,9 24,0 21,1…23,3 16,6…17,1 4,0…5,2 20,6 22,0

Согласно технологическому заданию тип корпуса разрабатываемого модуля – коробчатой (чашечной). Плата устанавливается в корпус и крепится механическими пружинами ко дну с помощью винтов. Плата крепится металлизированной экранной стороной ко дну корпуса через термокомпенсирующие прокладки из металлической сетки, чтобы снизить напряжение, возникающие из–за материалов корпуса и подложек.

Максимальный размер корпуса ограниченный возможностью возбуждения в прямоугольном резонансе, в котором является внутренняя полость корпуса. Максимальный размер корпуса приведен в исходных данных.

3.3 Плата модулей СВЧ

К платам предъявляют требования по внешнему виду, электрическим параметром, устойчивости при климатических или механических воздействиях и надежности. По внешнему виду проводящий рисунок должен быть четким, без рваных краев, вздутий, отслоенный, разрывов, протравов, темных пятен, загрязнений и окислов. На поверхностях проводящего рисунка не должно быть технологических повреждений и посторонних включений. элементы печатного контакта должны обеспечивать правильность монтажных соединений (соответствие целей технической документации, целостность электрических соединений, отсутствие коротких замыканий). Контактные площадки металлизированные отверстия должны обладать способностью равномерно смачиваться припоем при воздействии его на плату в течение 3с.

Печатные платы должны сохранить конструкцию, внешний вид и электрические параметры в пределах норм, а также соответствовать техническим условиям на изделие в рабочем режиме в течение гарантированного срока службы. Надежность печатных схем влияет на надежность модуля. Она проверяется в составе модуля и определяется минимальным значением вероятности безотказной работы.

Каждая плата имеет маркировку с указателем индекса или чертежного номера платы, а также дату изготовления и штамп ОТК о приемке.

Плата выполняет функцию основания на котором формируются пленочные элементы.

В зависимости от назначения платы выбирают материалом основания. Характеристики некоторых материалов, использованных для некоторых материалов, используемых для печатных полосковых плат, приведены в таблице 3.2 [2].

Для микрополоскрвых плат требуется материал, обладающий высоким

(диэлектрическая пронициаимость) малыми потерями, постоянством в широком диапазоне частот и температур, высокой степени частоты, малой пористостью, высокой теплопроводностью, низкой стоимостью.

Таблица 3.2 - Электрофизическое механические характеристики материалов плат

Характеристики материала		Ситалл СТ50-1 ТХО.781 009ТУ		Ситалл СТ38-1 ТХО.781 002ТУ		Керрами-ка «Поликор» ще 0,781 000ТУ		Кварцевое стекло (плавлен-ия ) кварц			Сапфир			Брокерит -9
1. Класс частоты поверхности			13,0-14,0	13,0-14,0			12,0-14,0		14,0			14,0			8,0-10,0
2. Температурных коэффициент линейного расширения, х град при			47,0- 51,0	38,0			75,0-85,0		85,0			80,0			79,0
Характеристики материала	Ситалл СТ50-1 ТХО.781 009ТУ				Ситалл СТ38-1 ТХО.781 002ТУ		Керрами-ка «Поликор» ще 0,781 000ТУ			Кварцевое стекло (плавлен-ия ) кварц			Сапфир	Брокерит -9
3. Теплопроводность, Вт/(м*к)	1,2				1,3		35,0			12,6			37,5	125,5
4. Температура размягчения,	620,0				-		1600,0			1500,0			1900,0	1900,0
5. Диэлектрическая проницаемость при частоте 10 Гц, и температуре 20	8,5				7,4		9,6			3,8			9,3-11,7	6,6
6. tg при частоте 10 Гц, и температуре 20	20,0				20,0		1,0			3,0			1,0	6,0
7. Электрическая прочность, кВ/мм	40,0				40,0		50,0			40,0			50,0	50,0
8. Удельное сопротивление, Ом*см	1,0-				-		1,0*			1,0*			1,0*	1,0*
9. Допустимое значение рассеиваемой мощности на единицу площади подложки, Вт/см	6,0				-		6,0			-			-	-

Керамика отличается высокой механической прочностью, твердостью, стабильностью размеров во времени и при воздействии технологических процессов изготовления полосковых схем. Керамические материалы допускают воздействия высокой температуры 1300

при технологических процессах, диапазон рабочих температур -60…+700 . Водопоглощение мало зависит от пористости керамики (0 для керамики «Поликор»). Наилучшими характеристиками обладают из подложки материалов содержащих 98…100% окиси алюминия ( ): поликор (99,7%), сопфирит (98%) и др.