CN109347450A - 一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于功率放大器制备技术领域，提供了一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，包括如下步骤：将微波电路板烧结到主腔体的底部；将功率放大芯片、芯片电容与铜片载体进行共晶，将获得的共晶功率放大组件片烧结到微波电路板的对应位置；在微波电路板上胶结电阻及电容；将共晶功率放组件与胶结有电阻及电容的微波电路板间采用金带键合；将盖板固定到主腔体的顶部。借助微电子组封装工艺技术，实现基于微波单片集成电路放大器芯片设计的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，获得的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器具有散热好、稳定性高、安装灵活、体积小、可靠性高且适用于批量生产。

Description

一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法

技术领域

本发明属于功率放大器制备技术领域，提供了一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法。

背景技术

近年来，随着安检门和通信行业的快速发展，微波单片集成电路已成为当前发展各种安检、和通信系统的重要支柱，并广泛应用于各种先进的安检门系统、通信系统、以及各种先进战斗机的有源相控阵雷达中。随着安检技术和通信技术的飞速发展，亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器在各个领域都得到了越来越广泛的应用，比如机场安检门系统采用亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器后可使其发射出较高的功率，以提高识别的精度减少X射线对人体损伤；通信测量设备用亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器来增大发射通道功率；在亚太赫兹波段有源相控阵雷达中，亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器是TR组件的主要组成单元，脉冲功率放大器可以较好地解决信号的杂散和噪声大的问题，因此急需一种适用于批量生成的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，旨在提供一种适用于批量生产的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器加工工艺。

本发明是这样实现的，一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，该方法包括如下步骤：

S1、将微波电路板烧结到主腔体的底部；

S2、将功率放大芯片、芯片电容与铜片载体进行共晶，获得共晶功率放大组件，并将共晶功率放大组件片烧结到微波电路板的对应位置；

S3、在微波电路板上胶结电阻及电容；

S4、将共晶功率放组件与胶结有电阻及电容的微波电路板间采用金带键合；

S5、将盖板固定到主腔体的顶部。

进一步的，所述步骤S1具体包括如下步骤：

S11、在微波电路板正面和主腔体的外壁上贴高温保护胶带

S12、将240℃焊膏均匀抹在微波电路板背面；

S13、用酒精棉擦拭微波电路板背面和主腔体中微波电路板烧结位置，并晾干；

S14、在焊膏的正反两面分别涂覆一层助焊剂，将贴有高温胶带的微波电路板正面置上，背面与焊膏接触；

S15、将馈电绝缘子安装至主腔体的侧壁；

S16、将装配好微波电路板及馈电绝缘子的腔体放置在(270±5)℃加热平台上烧结，待焊锡融化后，将主腔体放置在散热铝板上冷却。

进一步的，所述共晶功率放大组件的获取具体包括如下步骤：

S21、将金锡焊片切割成与铜片载体的尺寸一致；

S22、将准备好的金锡焊片、铜片载体和芯片放置在玻璃器皿内，用等离子清洗机进行清洗，芯片包括：功率放大器GN3537-P41及10只芯片电容；

S23、先进行功率放大芯片与铜片载体的共晶，再进行芯片电容与铜片载体的共晶，获得共晶功率放大组件。

进一步的，共晶功率组件的烧结方法具体如下：

在共晶功率放大组件的铜片载体背面涂覆焊锡，放置在主腔体的对应位置，将放置好共晶功率放大组件的主腔体放置在180℃加热平台上加热，至焊锡融化，将主腔体移出加热平台进行散热。

进一步的，所述步骤S3具体包括如下步骤：

S31、在微波电路板上贴装电阻及电容；

S32、将贴有电阻及电容的主腔体放置在(100±5)℃烘箱上烘，烘时间(11～12)h，烘烤完毕后，将主腔体放置移出烘箱放置在散热块上散热，冷却至室温；

S33、使用汽相清洗机将胶结电阻及电容的主腔体进行清洗。

本发明记载了一种基于微波单片集成电路放大器芯片设计的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法。该方法借助微电子组封装工艺技术，实现了一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工，且获得的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器具有散热好、指标优异、稳定性高、安装灵活、体积小、可靠性高，适用于批量生产的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的亚太赫兹波段20瓦功率放大器的加工方法流程图；

图2为本发明实施例提供的微波电路板与主腔体的装配示意图；

图3为本发明实施例提供的绝缘子与主腔体的装配示意图；

图4为本发明实施例提供的微波电路板烧结工装结构示意图；

图5为本发明实施例提供的共晶功率放大组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电阻及电容的胶结示意图；

图7为本发明实施例提供的图6中A区域的金丝键合示意图；

图8为发明实施例提供的盖板结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的亚太赫兹波段20瓦功率放大器的加工方法流程图，该方法包括如下步骤：

S1、将微波电路板烧结到主腔体的底部；

本发明中的微波电路板采用RT/duroid 6035HTC微波电路板，主腔体为脉冲功率放大模块的腔体，主腔体开口向上，步骤S1具体包括如下步骤：

S11、贴膜保护：在微波电路板正面和主腔体的外壁上贴高温保护胶带，用工具刀切除边缘多余部分高温保护胶带，与边齐平；

S12、匹配焊膏：使用工具刀将240℃焊膏均匀抹在微波电路板背面，用钢尺刮匀在RT/duroid 6035HTC微波电路板背面；

S13、用酒精棉擦拭RT/duroid 6035HTC微波电路板背面和主腔体中RT/duroid6035HTC微波电路板烧结位置，擦拭完成后放置在干燥纸上晾干10分钟。

S14、在焊膏的正反两面分别涂覆一层低残留助焊剂EF-9301，用铲子将焊膏放置在腔体内，均匀平铺即可，将贴有高温胶带的微波电路板正面置上，背面与焊膏接触，用铲子轻轻的按压微波电路板，使其与焊膏充分接触即可，图2为微波电路板与主腔体的装配示意图，其中，标号1为主腔体，标号5为微波电路板；

S15、将馈电绝缘子安装至主腔体的侧壁；

装馈电绝缘子：用半自动点胶机在馈电绝缘子金属壁上涂覆240℃焊膏装入腔体内，馈电绝缘子4300-03(采用标号3标示，共4个)，馈电绝缘子钉头一面置于腔体正面，且与主腔体内平面齐平，装入微波电路板烧结工装(即在微波电路板上压贴微波电路板烧结工装)，其作用是压贴微波电路板使其和主腔体接触充分，图3为绝缘子与主腔体的装配示意图，微波电路板烧结工装如图4所示；

S16、将装配好微波电路板及馈电绝缘子的腔体放置在(270±5)℃加热平台上烧结，待焊锡融化后，将主腔体放置在散热铝板上冷却；

装配好微波电路板及馈电绝缘子的主腔体放置在(270±5)℃加热平台上烧结，烧结时间(1.5～4)min，待焊锡融化后迅速取下主腔体放置在散热铝板上，用铲子按压微波电路板烧结工装，按压(20～40)s后取下微波电路板烧结工装，用铲子将微波电路板上高温胶带撕除，按压时力道均匀、稳定。

S2、将功率放大芯片、芯片电容与铜片载体进行共晶，获得共晶功率放大组件，并将共晶功率放大组件烧结到微波电路板的对应位置；

S21、金锡焊片匹配：在20X显微镜下，用手术刀将金锡焊片Au80Sn20(厚度0.03mm)切割成与铜片载体尺寸一致，这里的尺寸是长度及宽度与铜片载体的尺寸一致；

S22、将准备好的金锡焊片、铜片载体和芯片放置在玻璃器皿内，用等离子清洗机进行清洗，建议清洗参数：采用弱洗模式、超声30W、超声时间200s，芯片包括：功率放大器GN3537-P41，采用标号2进行标识；10只芯片电容SG355X102MNTW，分别采用C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10标识，作用是给功率放大器滤波作用。

S23、先进行功率放大芯片与铜片载体的共晶，再进行芯片电容与铜片载体的共晶；

先进行功率放大芯片GN3537-P41与铜片载体的共晶，使用高精度镊子夹取铜片载体放置在共晶台的加热台上固定，加热台的温度为(345±5)℃，将金锡焊片均匀的平铺在铜片载体上，用镊子尖头对金锡焊片进行涂覆(时间2s以内)，用镊子轻轻夹取1只清洗过的功率放大器GN3537-P41在金锡涂覆区进行共晶，2次左右摩擦即可，摩擦时间(2～4)s，用镊子依次夹取10个芯片电容SG355X102MNTW共晶到C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10的对应位置，2次左右摩擦即可，左右摩擦也就是来回摩擦其作用使其表面充分接触金锡，摩擦时间(2～4)s，共晶总计时间不超过30s，图5为共晶功率放大组件的结构示意图；

S24、在共晶功率放大组件的铜片载体背面涂覆焊锡，放置在主腔体的对应位置，将放置好共晶功率放大组件的主腔体放置在180℃加热平台上，在显微镜下用高精度镊子进行小幅度的摩擦焊方式进行烧结，摩擦次数2次，单芯片摩擦时间(2～4)S，总摩擦时长不超过20S。

S3、在微波电路板上胶结电阻及电容；

S31、在微波电路板上贴装电阻及电容；

贴装电阻：用气动点胶机在R1、R2、R3、R4与微波电路板接触位置点涂导电胶，将4个电阻JRC03K151FT贴装到R1、R2、R3、R4位置；

贴装电容：用气动点胶机在C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18，型号SG355X103MNTW，其作用滤波，与微波电路板接触位置点涂导电胶，将8个电容贴装到C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18位置，图6为本发明实施例提供的电阻及电容的胶结示意图；

S32、将贴有电阻及电容的主腔体放置在(100±5)℃烘箱上烘，烘时间(11～12)h，烘烤完毕后，用镊子从烘箱取下主腔体放置在散热块上散热，冷却至室温；

S33、使用汽相清洗机将胶结电阻及电容的主腔体进行清洗，推荐清洗参数(蒸煮温度为60度，蒸煮时间为600s；超声功率为：100Hz，超声时间为：700s；烘烤温度90度、烘干时间为：600s)，清洗时脉冲功率放大器模块主腔体正面朝下，操作中避免绝缘子变形、破损；

S4、将共晶功率放大组件与胶结有电阻及电容的微波电路板间采用金带键合。

图7为图6中A区域的金丝键合图，包括：功率放大器GN3537-P41供电焊盘与芯片电容SG355X102MNTW(C1～C10)的焊盘之间，芯片电容SG355X102MNTW之间、芯片电容SG355X102MNTW与电容(C10～C18)之间、电容(C10～C18)与微波电路板之间，使用75μm金带键合(推荐超声功率250，超声时间60ms)，A区域之外的功率放大组件与胶结有电阻及电容的微波电路板间金丝键合完全一致。

S5、将盖板固定到主腔体的顶部。

图8为盖板的结构示意图，装配盖板：将盖板装入电测试合格的主腔体，用10只M1.6×4十字平头螺丝锁紧封盖，至此，一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器制作完成。

本发明记载了一种基于微波单片集成电路放大器芯片设计的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法。该方法借助微电子组封装工艺技术，实现了一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工，且获得的亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器具有散热好、指标优异、稳定性高、安装灵活、体积小、可靠性高，适用于批量成产的特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、将微波电路板烧结到主腔体的底部；

S2、将功率放大芯片、芯片电容与铜片载体进行共晶，获得共晶功率放大组件，并将共晶功率放大组件片烧结到微波电路板的对应位置；

S3、在微波电路板上胶结电阻及电容；

S4、将共晶功率放组件与胶结有电阻及电容的微波电路板间采用金带键合；

S5、将盖板固定到主腔体的顶部。

2.如权利要求1所述亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括如下步骤：

S11、在微波电路板正面和主腔体的外壁上贴高温保护胶带；

S12、将240℃焊膏均匀抹在微波电路板背面；

S13、用酒精棉擦拭微波电路板背面和主腔体中微波电路板烧结位置，并晾干；

S14、在焊膏的正反两面分别涂覆一层助焊剂，将贴有高温胶带的微波电路板正面置上，背面与焊膏接触；

S15、将馈电绝缘子安装至主腔体的侧壁；

S16、将装配好微波电路板及馈电绝缘子的腔体放置在(270±5)℃加热平台上烧结，待焊锡融化后，将主腔体放置在散热铝板上冷却。

3.如权利要求1所述亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，其特征在于，所述共晶功率放大组件的获取具体包括如下步骤：

S21、将金锡焊片切割成与铜片载体的尺寸一致；

S22、将准备好的金锡焊片、铜片载体和芯片放置在玻璃器皿内，用等离子清洗机进行清洗，芯片包括：功率放大器GN3537-P41及10只芯片电容；

S23、先进行功率放大芯片与铜片载体的共晶，再进行芯片电容与铜片载体的共晶，获得共晶功率放大组件。

4.如权利要求1所述亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，其特征在于，共晶功率组件的烧结方法具体如下：

在共晶功率放大组件的铜片载体背面涂覆焊锡，放置在主腔体的对应位置，将放置好共晶功率放大组件的主腔体放置在180℃加热平台上加热，至焊锡融化，将主腔体移出加热平台进行散热。

5.如权利要求1所述亚太赫兹波段20瓦脉冲功率放大器的加工方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下步骤：

S31、在微波电路板上贴装电阻及电容；

S32、将贴有电阻及电容的主腔体放置在(100±5)℃烘箱上烘，烘时间(11～12)h，烘烤完毕后，将主腔体放置移出烘箱放置在散热块上散热，冷却至室温；

S33、使用汽相清洗机将胶结电阻及电容的主腔体进行清洗。