CN104393392B - 微波毫米波带状传输线的制备方法 - Google Patents

微波毫米波带状传输线的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出的一种微波毫米波带状传输线的制备方法，旨在提供一种成品率高,对电气性能的影响小，与原始设计吻合良好的传输线制作方法。本发明通过下述技术方案予以实现：以金属地平面(1)为基板固联下介质层(3)，并在其上制作与信号导线(2)相连的金属化过孔(4)，得到微带板，然后将馈电探针的馈电探针内芯(5)插入到金属化过孔中，焊接为焊点呈平面或凹陷状态的固联结构，并将馈电探针外芯(6)与下金属地平面焊接在一起连接为一体，与信号导线形成电连接；其次将上介质层(8)固联的上金属地平面(9)组成的PCB板通过粘接片(10)与上述以金属地平面为基板的微带板自上而下层叠在一起，送入到高温压机里进行压接。

Description

微波毫米波带状传输线的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型的微波毫米波带状传输线的制作方法，该方法适于作为制作基于带状线形式的微波毫米波无源及有源器件等等。
背景技术
在微波毫米波电路中，传输线作为一类重要的器件主要用于在各种有源无源器件之间提供有效的信号连接或利用其搭建各类有源无源器件。带状线作为微波毫米波传输的载体之一,被广泛应用于微波集成电路(MIC)等领域，以其优良的性能、小型化、轻量化、集成化的特点而得到越来越多的重视。带状线的基本结构由两个平行的金属地平面，以及一个位于这两个导体之间的平面信号导线构成。地平面与信号导线之间一般要填充绝缘介质。带状线的特性阻抗随带状线的厚度和、信号导线的宽度、介质的介电常数的变化而变化。由于带状线两边都具有金属地平面，故其电磁屏蔽效果较好。带状线的传输主模为TEM波。作为带状传输线的一个部分，其馈电结构式必不可少的。这些馈电结构通常是通过SMA、SMP、SSMP等射频插座馈电探针实现的，即这些射频插座馈电探针的外导体与带状传输线的金属地平面接触，内导体与带状传输线的信号导线进行连接。对工程化的问题来说，射频插座馈电探针与带状线的金属地平面实现良好的电接触是较为容易的。但是，由于带状线的信号线被夹持于上下金属地平面及介质层中间，射频插座馈电探针的内导体要如何穿过带状传输线一侧的金属地平面及该金属地平面与信号导线中间的介质层与带状线的信号导线进行连接就变得十分困难。目前，工程界、学术界面对该问题普遍采用以下方法解决：
1.通过盲插的方式实现，即通过PCB(print circuit board)工艺，对带状传输线的一侧的金属地平面与信号导线间的介质层中钻孔、电镀沉铜，形成一个金属化过孔，并且该金属化过孔与信号线是一体的，显然在电气上连通的。通过控制射频插座馈电探针内导体的直径与该金属化过孔的孔径，可以实现它们之间的紧配合，这样便达到了射频插座馈电探针内导体与带状传输线信号导线连接的目的。但是该结构是基于紧配合实现的，因此其强度及可靠性大打折扣。另外，紧配合结构的成品率也较低。
2.通过“焊接窗”实现，这种方式也是通过PCB工艺，在带状传输线的信号导线两侧的介质层中分别开两个过孔。其中一个过孔的直径通常更小，可以为金属化过孔也可以不做金属化。另一个孔孔径更大，也可以是金属化过孔或者非金属化过孔，作为“焊接窗”。射频插座馈电探针的内导体插入稍小的过孔，同时为了实现内导体与信号导线的连接并加强这种连接的可靠性，利用烙铁或者点胶机这些设备将焊锡、银浆等，通过上文提到的稍大的过孔滴入到内导体和信号导线间，并将其连接起来。但是该方法最大的弊端就是由于其引入了“焊接窗”，破坏了原有的电路设计，对电气性能的影响较大。并且在高频使用时，例如毫米波频段，开如此大的一个“焊接窗”往往是不能被接受的。这样，带状传输线的馈电部分如何实现便成为了一个十分棘手的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述技术的不足之处，提供一种成品率高,对电气性能影响小，操作简单、可靠性高、与原始设计吻合良好的微波毫米波带状传输线的制作方法。
本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现，一种微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先使用PCB印刷电路板技术，以金属地平面1为基板固联下介质层3，并在其上制作与信号导线2相连的金属化过孔4，得到以金属地平面1为基板的微带板，然后将馈电探针的馈电探针内芯5插入到金属化过孔4中，控制馈电探针内芯5的顶端高度低于金属化过孔4孔口，再将馈电探针内芯5及金属化过孔4焊接为焊点呈平面或凹陷状态的固联结构，并将馈电探针外芯6与下金属地平面1焊接在一起或者通过法兰盘固定的方式连接为一体，与信号导线2形成电连接；其次将上介质层8固联的上金属地平面9组成的PCB板通过粘接片10与上述以金属地平面1为基板的微带板自上而下层叠在一起，送入到高温压机里进行压接。
以上是向熟悉本发明领域的工程技术人员提供的对本发明及其实施方案的描述，这些描述应被视为是说明性的，而非限定性的。工程技术人员可据此发明权利要求书中的思想做具体的操作实施，在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。上述这些都应被视为本发明的涉及范围。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
本发明所提供的制作微波毫米波带状传输线的方法主要体现在“先焊接，再压接”的两步操作。由于该方法并没有涉及任何需要对PCB板进行挖槽、开“焊接窗”等的操作，故该方法并没有破坏微波毫米波带状传输线的原有设计。同时，在该方法中，馈电探针被焊接到了信号导线上，大大提高了微波毫米波带状传输线的结构强度及稳定性，而且成品率高,对电气性能的影响小，操作简单、可靠性高、与原始设计吻合良。而该焊接点呈平面或凹坑状，使得最终压接出来的微波毫米波带状传输线的平整度也较好，进而保证了其良好的电气性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明得到第一层微带板的三维透视图。
图2是图1的剖面透视图。
图3是本发明微波毫米波带状传输线的总体构造三维透视图。
图中：1下金属地平面，2信号导线，3下介质层，4金属化过孔，5馈电探针内芯，6馈电探针外芯，7填充介质，8上介质层，9上金属地平面，10粘接片。
具体实施方式
参阅图1及图2。根据本发明，使用PCB(print circuit board)印刷电路板技术，制作加工得到微带传输线结构的微带板，包括位于下金属地平面1上表面上的下介质层3和上表面上的信号导线2，以及相连信号导线2的金属化过孔4。
馈电探针内芯5与馈电探针外芯之间填充介质7一起组成馈电探针射频插座。馈电探针内芯5外径小于馈电探针外芯外径，馈电探针内芯5的最上端具有一个半球形的导向结构。
金属化过孔4的直径略微大于馈电探针内芯5的直径，馈电探针内芯5通过其导向结构插入到金属化过孔4当中。通过控制馈电探针内芯5的高度，使其最顶端比金属化过孔上端孔口略微低约0.05mm-0.1mm。接下来，使用烙铁、点胶机将内芯5及金属化过孔4焊接在一起，保证该焊点呈平面或者凹陷的状态。此处使用的焊料为铅锡焊料，其融化温度为183℃。接下来，需要将馈电探针外芯6与下金属地平面1焊接在一起或者通过法兰盘固定的方式连接为一体，形成电连接。
参阅图3。利用PCB技术，制作加工得到一块大小与图1所示微带线相同的PCB板，包括上介质层8、上金属地平面9。再利用铣床等设备铣出一块与图1所示微带板等大的粘接片10，粘接片型号为Arlon Cuclad-6250，其融化温度为120℃-130℃。将上介质层8和上金属地平面9组成的PCB板通过粘接片10，将下金属地平面1、信号导线2、下介质层3以及金属化过孔4组成的微带板按图3所示的方式自上而下的层叠在一起。然后将层叠得到的结构送入到高温压机里进行压接。由于高温压机所提供的压接面是平面的，然而在第一步操作中已经将射频插座馈电探针连接到下金属地平面1上，形成了一个突起的结构，这显然是无法进行压接的。为了解决这个问题，可采用类似阴阳模的压接工装，将突起的结构转化为平面结构。
在压接过程中，由于高温压机的设定温度与实际粘接片10处的温度存在差异，为了保证粘接片融化充分进而获得整个带状微带线良好的结构强度，压机的设定温度通常需要比粘接片理论融化温度高30℃-40℃。按上述方法进行操作便得到了微波毫米波带状传输线。

Claims (6)

1.一种微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于包括如下步骤：首先使用PCB印刷电路板技术，以金属地平面（1）为基板固联下介质层（3），并在其上制作与信号导线（2）相连的金属化过孔（4），得到以金属地平面（1）为基板的微带板，然后将馈电探针的馈电探针内芯（5）插入到金属化过孔（4）中，控制馈电探针内芯（5）的顶端高度低于金属化过孔（4）孔口，再将馈电探针内芯（5）及金属化过孔（4）焊接为焊点呈平面或凹陷状态的固联结构，并将馈电探针外芯（6）与下金属地平面（1）焊接在一起或者通过法兰盘固定的方式连接为一体，与信号导线（2）形成电连接；其次将上介质层（8）固联的上金属地平面（9）组成的PCB板通过粘接片（10）与上述以金属地平面（1）为基板的微带板自上而下层叠在一起，送入到高温压机里进行压接。
2.如权利要求1所述的微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于：馈电探针内芯（5）与馈电探针外芯之间填充介质（7）一起组成馈电探针射频插座。
3.如权利要求1所述的微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于：馈电探针内芯（5）外径小于馈电探针外芯外径，馈电探针内芯（5）的最上端具有一个半球形的导向结构。
4.如权利要求1所述的微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于：馈电探针内芯（5）顶端高度比金属化过孔上端孔口略微低0.05mm-0.1mm。
5.如权利要求1所述的微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于：为了保证粘接片融化充分进而获得整个带状线良好的结构强度，压机的设定温度比粘接片理论融化温度高30℃-40℃。
6.如权利要求1所述的微波毫米波带状传输线的制备方法，其特征在于：所述微带板包括位于下金属地平面（1）上表面上的下介质层（3）和位于下介质层（3）上表面上的信号导线（2），以及相连信号导线（2）的金属化过孔（4）。
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