CN105862015A - 一种应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法、铝硅材料在双定向电桥的应用、铝硅材料制成的双定向电桥和和加工方法，包括如下步骤：1)将所述铝硅材料经喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；2)化学镀镍；3)热处理：温度400℃，时间为一小时；通过合理的牌号选择，结构设计和处理工艺，降低了双定向电桥的重量，提高了定向电桥的综合性能。基于铝硅材料的轻量化电桥利于微波系统的轻量化、便携化发展，有很好的应用前景。

Description

一种应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法
技术领域
本发明涉及电子通信技术领域，具体涉及一种双定向电桥的铝硅材料的处理方法、双定向电桥及加工方法。
背景技术
双定向电桥在射频微波系统及测试测量中应用广泛，可用于移相、功率合成与分配、功率取样、定向耦合、定向检波、信号源动态监测等用途。基于巴伦与电阻功分电路结构的定向电桥具有适用频带宽，耦合输出平坦，方向性高，隔离度高，尺寸小等优点，在矢网、综测仪、信号源等测试测量仪器中应用普遍，由于微波系统的集成度不断提高，小型化、轻量化是微波模块的发展趋势。目前基于巴伦与功分电路的双定向电桥主要为铜等封装，铜材料强度较高，适合粘接、焊接等装配工艺，膨胀系数与内部电路接近，适合镀层改善电性能，是优秀的封装材料，但材料密度大，结构质量重，无法适应模块轻量化的发展需要。
结构腔为电路提供机械承载，环境防护和电磁屏蔽等，是双定向电桥的重要组成。目前双定向耦合器封装结构可选的材料有铜及铜合金，可伐合金等，密度大不适合轻量化设计；铝及铝合金密度较小，适合减重设计，但膨胀系数大，而且双定向电桥尺寸较大，热膨胀带来的形变量相应更大，易给电缆组件等带来过大的形变应力。微波模块的轻量化是未来的发展趋势，是测试测量仪器轻量化、便携化的必然要求。目前的微波模块封装方案无法满足测试测量仪器的发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法、铝硅材料、铝硅材料在双定向电桥的应用、双定向电桥及加工方法，基于铝硅材料对双定向电桥进行轻量化设计，实现减重，提高其综合性能。
本发明的应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法，包括如下步骤：1)将所述铝硅材料经喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；2)化学镀镍；3)热处理：温度400℃，时间为一小时。
上述方法得到的铝硅材料的的性能参数如下：
热导率 >110W/m.K
膨胀系数 11ppm/℃(25-150℃)
气密性 <5×10- 9atm·cm3/s,He
抗弯强度 >200MPa
电阻率 50μΩ·cm
密度 >2.50g/cm3
弹性模量 ＞200Gpa
本发明保护的主题还涉及上述铝硅材料在双定向电桥的应用，所述铝硅材料作为双定向电桥的结构腔体。
本发明保护的主题还涉及使用上述铝硅材料制成的双定向电桥，所述双定向电桥包括结构腔体、同轴电缆、磁芯及两个微带片，所述腔体内侧壁粘贴有U型槽吸收体，所述同轴电缆上串有磁芯，同轴电缆的两端的内外导体分别搭接到双定向耦合器两端的两个微带片上；所述结构腔体为上述铝硅材料。
双定向电桥整体对称布置，电桥两端底部各贴装两个功分电路微带片，同轴电缆串接数量和磁导率不等的磁芯，同轴两端对应搭接到双定向电桥两端的微带片上，其内外导体分别与端上的两个微带片互连。同轴微带连接器安装在腔体螺纹孔中，内导体穿入腔内，锡焊连接到微带功分电路上，内导体与微带片的搭接长度控制在0.4-0.6mm。
所述双定向电桥，同轴微带连接器安装在结构腔体螺纹孔中，开有螺纹孔的腔体壁厚度增加，相应螺纹孔深度增加，使同轴连接器安装和使用过程能承受更大的转动力矩，安装更牢固。
上述方案中，所述结构腔体内部镀金，外部导电氧化。
另外，还涉及上述铝硅材料制成的双定向电桥的加工方法：
1)材料选取：根据铝硅成分组成比例不同其膨胀系数也不同的特点，选择相应的材料牌号；
2)机械加工：控制精度，加工结构腔体，保证切削面平整；
3)喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；
4)结构腔体内化学镀镍：
5)热处理：温度400℃，时间1小时；
6)结构腔体外部导电氧化；
7)微波组装：分阶段应用合适的焊料、硅胶进行U型槽吸收体、微带片、磁芯、同轴电缆的安装。
首先在腔体侧壁及底部相应位置使用硅胶粘接U型槽吸收体，自然晾干后切除溢出的多余硅胶；双定向电桥呈轴对称布置，两端腔底各用双管胶贴装两片微带片，两端的两片微带片分别构成一个完整的功分电路；同轴电缆上套有不同磁导率的数个磁芯，同轴电缆的两端分别搭接到双定向电桥两端的微带片上，同轴电缆的内外导体分别与两个微带片互联，其中内导体锡膏焊料焊接，温度控制在180-200℃，搭接长度为0.3-0.35mm，外导体通过金带压接到另一个微带片上；最后安装同轴微带连接器到腔体上，其内导体穿入腔内，搭接在微带片上，搭接长度控制在0.4-0.6mm，锡焊连接。
本发明的具有如下有益效果：
(1)重量减轻：铝硅材料密度小，基于铝硅材料的双定向电桥可减重七成，符合双定向电桥轻量化发展要求。
(2)铝硅材料可以进行镀金、镀镍，导电氧化等表面处理，适合锡焊、导电胶等混合集成工艺。
(3)铝硅的膨胀系数小，与内部电路匹配性好，能避免因为热膨胀产生的形变应力对内部电路及焊接、粘接造成的损坏。
(4)铝硅抗弯强度高，减少了结构腔体在外力下形变对双定向电桥的电性能影响。
本发明采用铝硅材料实现双定向电桥的结构腔体，通过合理的牌号选择，结构设计和处理工艺，降低了双定向电桥的重量，提高了定向电桥的综合性能。基于铝硅材料的轻量化电桥利于微波系统的轻量化、便携化发展，有很好的应用前景。
附图说明
图1是双定向电桥原理图；
图2是本发明的双定向电桥组装图。
图中：1.结构腔体；2.同轴电缆；3.磁芯；4、微带片；5.U型槽吸收体；6.同轴微带连接器。
具体实施方式
实施例1
本实施例的应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法，包括如下步骤：1)将所述铝硅材料经喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；2)化学镀镍；3)热处理：温度400℃，时间为一小时。
实施例2
实施例1的方法得到的铝硅材料的的性能参数如下：
热导率 >110W/m.K
膨胀系数 11ppm/℃(25-150℃)
气密性 <5×10- 9atm·cm3/s,He
抗弯强度 >200MPa
电阻率 50μΩ·cm
密度 >2.50g/cm3
弹性模量 ＞200Gpa
实施例3
本实施例为将上述铝硅材料在双定向电桥中的应用，铝硅材料作为双定向电桥的结构腔体。
实施例4
本实施例的使用上述铝硅材料制成的双定向电桥，其原理图如图1所示。正向传输是P1为输入端口，P3为直通输出端口，P2为耦合输出端口，P4为隔离端口。输入输出端口与功分电路互连，功分电路之间是对称互连的同轴巴伦。图2是双定向电桥的组装图，构成主要包括：同轴巴伦(含同轴电缆和磁芯)，电阻功分电路(基于0.127mm陶瓷片的厚膜印制电路)，输入输出端同轴连接器，结构腔等。结构腔体为内部电路提供机械承载，环境保护和电磁屏蔽等，是双定向电桥的重要组成。结构腔体的质量占双定向电桥的90％，是双定向电桥轻量化设计的主要目标。
本实施例使用上述铝硅材料制成的双定向电桥，包括结构腔体1、同轴电缆2、磁芯3及两个微带片4，所述结构腔体1内侧壁粘贴有U型槽吸收体5，所述同轴电缆2上串有磁芯3，同轴电缆2的两端的内外导体分别搭接到双定向耦合器两端的两个微带片4上，所述结构腔体1为上述铝硅材料。
所述同轴微带连接器6安装在结构腔体1的螺纹孔中，螺纹孔处腔体壁厚加厚，螺纹孔相应加深，增加同轴微带连接器螺纹安装的强度。
所述结构腔体1内部镀金，外部导电氧化。
实施例5
上述铝硅材料制成的双定向电桥的加工方法，包括如下步骤：
1)材料选取：根据铝硅成分组成比例不同其膨胀系数也不同的特点，选择相应的材料牌号；
2)机械加工：控制精度，加工结构腔体，保证切削面平整；
3)喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；
4)结构腔体内化学镀镍：
5)热处理：温度400℃，时间1小时；
6)结构腔体外部导电氧化；
7)微波组装：分阶段应用合适的焊料、硅胶进行U型槽吸收体5、微带片4、磁芯3、同轴电缆2的安装。
首先在结构腔体1侧壁及底部相应位置使用硅胶粘接U型槽吸收体5，自然晾干后切除溢出的多余硅胶；双定向电桥呈轴对称布置，两端腔底各用双管胶贴装两片微带片3，两端的两片微带片3分别构成一个完整的功分电路；同轴电缆2上套有不同磁导率的数个磁芯3，同轴电缆的两端分别搭接到双定向电桥两端的微带片3上，同轴电缆2的内外导体分别与两个微带片3互联，其中内导体锡膏焊料焊接，温度控制在180-200℃，搭接长度为0.3-0.35mm，外导体通过金带压接到另一个微带片3上；最后安装同轴微带连接器6到结构腔体1上，其内导体穿入腔内，搭接在微带片上，搭接长度控制在0.4-0.6mm，锡焊连接。
双定向电桥结构腔体可满足一定抗弯强度，稳定性，与混合集成工艺的配合性，同时需要低密度以实现轻量化设计。本实施例选用综合性能优秀的铝硅材料，根据铝硅成分组成比例不同膨胀系数也不同的特点，选择适合应用的材料牌号。
结构设计与加工：合理的结构设计和加工可提高结构强度；体积重量更小利于轻量化设计的实现；密封特性更好，可增强恶劣环境适应性，减少尘土水汽对电路的侵害；接头处结构壁加厚，提高接头安装强度。
表面处理工艺：通过超细晶粒喷砂处理提高表面粗糙度和镀层附着力，采用内部镀金外部导电氧化，适于焊接粘接等工艺，同时提高抗腐蚀能力。
微波组装工艺：分阶段应用合适的焊料、硅胶进行电路基片、吸收体、同轴巴伦及同轴连接器的安装，合理选择工艺利于保证电桥电性能，提高环境适应性。
本发明采用铝硅材料实现双定向电桥的结构腔体，通过合理的牌号选择，结构设计和处理工艺，降低了双定向电桥的重量，提高了定向电桥的综合性能。基于铝硅材料的轻量化电桥利于微波系统的轻量化、便携化发展，有很好的应用前景。

Claims (8)

1.一种应用于双定向电桥的铝硅材料的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将所述铝硅材料经喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；2)化学镀镍；3)热处理：温度400℃，时间为一小时。
2.根据权利要求1所述的应用于双定向电桥的铝硅材料，其特征在于：所述铝硅材料的性能参数如下：
3.使用权利要求2的铝硅材料在双定向电桥的应用，其特征在于：所述铝硅材料作为双定向电桥的结构腔体。
4.一种使用权利要求2的铝硅材料制成的双定向电桥，所述双定向电桥包括结构腔体、同轴电缆、磁芯及两个微带片，所述腔体内侧壁粘贴有U型槽吸收体，所述同轴电缆上串有磁芯，同轴电缆的两端的内外导体分别搭接到双定向耦合器两端的两个微带片上，其特征在于：所述结构腔体为权利要求2的铝硅材料。
5.根据权利要求4的铝硅材料制成的双定向电桥，其特征在于：所述同轴微带连接器安装在结构腔体的螺纹孔中，螺纹孔处腔体壁厚加厚，螺纹孔相应加深，增加同轴微带连接器螺纹安装的强度。
6.根据权利要求5的铝硅材料在双定向电桥，其特征在于：所述结构腔体内部镀金，外部导电氧化。
7.权利要求3的铝硅材料制成的双定向电桥的加工方法，其特征在于：所述定向电桥经如下处理：
1)材料选取：根据铝硅成分组成比例不同其膨胀系数也不同的特点，选择相应的材料牌号；
2)机械加工：控制精度，加工结构腔体，保证切削面平整；
3)喷砂预处理，去除表面氧化膜和污渍；
4)结构腔体内化学镀镍：
5)热处理：温度400℃，时间1小时；
6)结构腔体外部导电氧化；
7)微波组装：分阶段应用合适的焊料、硅胶进行U型槽吸收体、微带片、磁芯、同轴电缆的安装。
8.根据权利要求7的铝硅材料制成的双定向电桥的加工方法，其特征在于，步骤7)为：首先在结构腔体侧壁及底部相应位置使用硅胶粘接U型槽吸收体；两端腔底各用双管胶贴装两片微带片，两端的两片微带片分别构成一个完整的功分电路；同轴电缆上套有不同磁导率的数个磁芯，同轴电缆的两端分别搭接到双定向电桥两端的微带片上，同轴电缆的内外导体分别与两个微带片互联，其中内导体锡膏焊料焊接，温度控制在180-200℃，搭接长度为0.3-0.35mm，外导体通过金带压接到另一个微带片上；最后安装同轴微带连接器到腔体上，其内导体穿入腔内，搭接在微带片上，搭接长度控制在0.4-0.6mm，锡焊连接。
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