CN109755715A - Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，该Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法包括：步骤1，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗；步骤2，将射频裸芯片和钼铜衬底进行共晶焊接得到部件A；步骤3，焊接得到馈电驱动电路板；步骤4，将绝缘子和射频电路板焊接至所述壳体中得到部件B；步骤5，将馈电驱动电路板和部件A焊接至所述部件B中得到部件C；步骤6，将内盖板和下盖板固定至所述部件C的壳体上；步骤7，将激光封盖板密封焊接至所述部件C的壳体上。该Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法增加了模块的可靠性，可广泛应用于各种射频前端系统中。
Description
技术领域
本发明涉及微波毫米波技术领域，具体地，涉及一种Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法。
背景技术
近年来，射频微波行业发展迅速，主要体现在雷达系统、手机终端、智能控制系统、通信市场等领域，使得人们对高集成度、高性能和低成本的射频前端的需求越发迫切，微波开关是射频前端的关键元件，其性能直接影响射频系统的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，该Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法增加了模块的可靠性，可广泛应用于各种射频前端系统中。
为了实现上述目的，本发明提供了一种Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，该Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法包括：
步骤1，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗；
步骤2，将射频裸芯片和钼铜衬底进行共晶焊接得到部件A；
步骤3，焊接得到馈电驱动电路板；
步骤4，将绝缘子和射频电路板焊接至所述壳体中得到部件B；
步骤5，将馈电驱动电路板和部件A焊接至所述部件B中得到部件C；
步骤6，将内盖板和下盖板固定至所述部件C的壳体上；
步骤7，将激光封盖板密封焊接至所述部件C的壳体上。
优选地，在步骤1中，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗的方法包括：
步骤1-1，使用酒精对壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗；
步骤1-2，使用氮气枪将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板吹干；
步骤1-3，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板放置在干燥箱中烘干，干燥箱的温度设置为100-120℃，烘干时间设置为15-30分钟。
优选地，在步骤2中，将射频裸芯片和钼铜衬底进行共晶焊接得到部件A的方法包括：
选择熔点为280℃、成份为Au80Sn20、厚度为0.0254mm的金锡焊片作为共晶焊的焊料，根据射频裸芯片的尺寸裁切所需焊片，焊片与射频裸芯片大小的比例为0.8:1-1.1:1；
将共晶焊台的温度设置为295～305℃，再将钼铜衬底固定在共晶焊台上，完成射频裸芯片与钼铜衬底之间的共晶焊接，焊接时间为15～30秒。
优选地，在步骤3中，焊接得到馈电驱动电路板的方法包括：
选择熔点为183℃、成分为Pb37Sn63的焊锡膏，利用丝网印刷板将焊膏印刷到电路板对应的焊盘上，将需要焊接的元器件一一放置于电路板上的对应位置上；
将加热平台的温度设置为205℃～220℃，将贴有元器件的电路板放置于加热平台上，待焊膏充分熔化后，利用镊子将焊接元器件的电路板从加热平台上取下并冷却；
将焊接元器件的电路板放置于汽相清洗机内清洗10-15分钟得到馈电驱动电路板。
优选地，在步骤4中，将绝缘子和射频电路板焊接至所述壳体中得到部件B的方法包括：
选择熔点为217℃成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5的焊锡膏，利用点胶机将锡膏点涂在馈电绝缘子周围以及壳体馈电绝缘子安装孔内壁，并将馈电绝缘子安装到壳体对应安装孔处。准备一台加热平台，温度设置为240℃～250℃，借助导热工装，完成馈电绝缘子的焊接；
选择厚度为0.05mm、熔点183℃且成分为Pb37Sn63的焊片，对焊片的外形进行裁切，并在焊片的两面和壳体的射频电路腔内焊接面刷涂助焊剂，将焊片放入壳体的射频电路腔内压平整，然后将射频电路板放入通道内并保持平整；
选择熔点为183℃且成分为Pb37Sn63的焊锡膏，借助点胶机将该焊锡膏涂在射频绝缘子、TTL绝缘子周围和壳体的对应绝缘子安装孔内壁处，并将射频绝缘子和TTL绝缘子安装到壳体对应安装孔处；
将加热平台的温度设置为210-220℃，借助导热工装和射频电路压块将壳体放置于加热平台上，待焊膏充分熔化后，取下壳体冷却。
优选地，在步骤5中，将馈电驱动电路板和部件A焊接至所述部件B中得到部件C的方法包括：
步骤5-1，将装配好的馈电驱动电路利用螺钉安装到壳体内，将接地柱以及穿心电容安装到壳体对应的螺纹处紧固；选择熔点为183℃且成分为Pb37Sn63的焊锡丝，利用300～350℃的电烙铁完成以下焊接：
馈电绝缘子、TTL绝缘子与馈电驱动电路板对应焊盘的焊接；馈电绝缘子与射频电路板对应焊盘的焊接；射频绝缘子与射频电路板之间的焊接；穿心电容与馈电驱动电路板对应焊盘的焊接；
步骤5-2，利用300-350℃的电烙铁，选择熔点为183℃且成分为Pb37Sn63的焊锡丝，完成射频电路板上的表贴电容与对应焊盘的焊接得到C1；
步骤5-3，将C1放置于汽相清洗机内清洗，清洗时间20-30分钟；
步骤5-4，利用半气密性检测模块，在检测到馈电绝缘子及射频绝缘子焊接处不漏气的情况下执行步骤55；
步骤5-5，利用点胶机，采用导电胶粘接工艺完成对应的芯片电容和部件A的胶结工作，放入烘箱中进行固化得到部件C2，烘箱温度为110-130℃，固化时间为1-1.5小时；
步骤5-6，完成C2内所有需要引线键合处的键合，采用25.4微米直径的金丝；
步骤5-7，将SMA射频连接器通过弹垫、螺钉和垫片分别安装固定在壳体上。
优选地，在步骤6中，将内盖板和下盖板固定至所述部件C的壳体上的方法包括：
利用专业微波测量设备，对部件C的电性能进行调试和优化，用螺钉将模块的内盖板和下盖板固定到所述壳体上。
优选地，步骤7，将激光封盖板密封焊接至所述部件C的壳体上的方法包括：
利用棉球蘸取丙酮擦拭壳体和激光封盖板焊接面，清理干净后放入激光焊接系统的真空烘箱内，烘烤温度为125℃，时间为4～8小时；
利用激光焊完成模块的气密性封装。
根据上述技术方案，本发明制作的模块工作带宽覆盖整个Ka频段，具有工作频带宽、平坦度好、体积小的特点，同时采用激光密封方式进行封焊，保障了模块的气密特性，增加了模块的可靠性，可广泛应用于各种射频前端系统中。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1a是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的外形结构正面示意图；
图1b是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的外形结构侧面示意图；
图1c是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的外形结构背面示意图；
图2是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的壳体的结构示意图；
图3a是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的射频电路的正面装配示意图；
图3b是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的射频电路的侧面装配示意图；
图3c是说明本发明的一种Ka全频段气密等级微波开关模块的射频电路的背面装配示意图；
图4a是说明本发明的一种Ka全波段气密等级微波开关模块馈电驱动电路的内盖板装配示意图；
图4b是说明本发明的一种Ka全波段气密等级微波开关模块馈电驱动电路的激光封盖板装配示意图；以及
图4c是说明本发明的一种Ka全波段气密等级微波开关模块馈电驱动电路的下盖板装配示意图。
附图标记说明
1、壳体；2、内盖板；3、激光封盖板；4、下盖板；5、SMA连接器；6、穿心电容；7、接地柱；8、TTL绝缘子；9、射频绝缘子；10、馈电绝缘子；a、上腔；b、下腔；c、固定臂；d、馈电绝缘子安装孔；e、射频绝缘子安装孔；f、TTL绝缘子安装孔；g、螺钉孔；h、螺钉孔；i、穿心电容安装孔；j、接地柱安装孔k。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上下左右”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
如附图1和附图2所示，本发明所述的一种Ka全波段气密等级微波开关模块结构包括：1、壳体，2、内盖板，3、激光封盖板，4、下盖板，5、SMA连接器，6、穿心电容，7、接地柱，8、TTL绝缘子，9、射频绝缘子，10、馈电绝缘子。
本发明提供了一种Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，具体步骤如下：
步骤1：结构件装配前清洗
具体地，使用酒精对壳体1、内盖板2、下盖板4及激光封盖板3进行清洗；然后，使用氮气枪将清洗件吹干；最后，将清洗件放置在干燥箱中烘干，干燥箱温度：100℃，干燥箱的烘烤时间：20分钟。
步骤2：芯片共晶
具体地，选择熔点为280℃，成份为Au80Sn20，厚度为0.0254mm的金锡焊片作为共晶焊的焊料，根据芯片U1和芯片U2的尺寸裁切所需焊片，焊片大小与芯片大小的裁切比例为：1:1；其中，该比例在(0.8-1.1):1之间。
将共晶焊台的温度设置为300℃，再将钼铜衬底固定在共晶台上，在显微镜下分别完成芯片U1、U2与钼铜衬底之间的共晶焊接，每个芯片共晶焊接时间：20秒；
最后，将共晶后的放大器芯片组件放置于凝胶盒内备用。
步骤3：馈电驱动电路装配
具体地，选择熔点为183℃成分为Pb37Sn63的焊锡膏，利用丝网印刷板(工装)将焊膏印刷到电路板对应的焊盘上，根据馈电驱动电路的装配图纸，将需要焊接的元器件R1、R2、R3、R4、R5、C1、C2、C3、C4、C5、U3分别放置于馈电驱动电路板上的对应位置上；
将加热平台的温度设置为205℃，待温度到达设定值后，将贴有元器件的馈电驱动电路板放置于加热平台上，待焊膏充分熔化后，利用镊子将馈电驱动电路从加热平台上取下并自然冷却；
将焊接好元器件的馈电驱动电路放置于汽相清洗机内清洗，清洗时间15分钟；
利用万用表检测电路有无短路，检查合格后待用。
步骤4：射频电路板大面积焊
具体地，首先，选择熔点为217℃成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5的焊锡膏，利用点胶机将锡膏点涂在馈电绝缘子10周围以及壳体1馈电绝缘子10安装孔内壁，并将馈电绝缘子10安装到壳体1对应安装孔处。准备一台加热平台，温度设置为245℃，借助导热工装，完成馈电绝缘子10的焊接。
选择厚度为0.05mm，熔点183℃成分为Pb37Sn63的焊片，按照射频电路的外形进行裁切，将裁切好的焊片两面以及壳体1射频电路腔内焊接面刷涂助焊剂，将焊片放入壳体1射频电路腔内压平整，然后将射频电路板放入通道内并保证平整。选择熔点为183℃成分为Pb37Sn63的焊锡膏，借助点胶机将锡膏涂在射频绝缘子9、TTL绝缘子8周围以及壳体1对应绝缘子安装孔内壁处，并将绝缘子安装到壳体1对应安装孔处。准备一台加热平台，温度设置为210℃，同时借助导热工装、射频电路压块将壳体1放置与加热平台上，以保证射频电路板焊接的焊透率，待焊膏充分熔化后，取下壳体1冷却至常温并转下一步骤。
步骤5：模块整装
具体地，步骤5-1，将步骤3中装配好的馈电驱动电路利用螺钉安装到壳体1内，将接地柱7以及穿心电容6安装到壳体1对应的螺纹处紧固，利用电烙铁，选择熔点为183℃成分为Pb37Sn63的焊锡丝，根据装配图要求，完成馈电绝缘子10、TTL绝缘子8与馈电驱动电路板对应焊盘的焊接，完成馈电绝缘子10与射频电路板对应焊盘的焊接，射频绝缘子9与射频电路板之间的焊接，穿心电容6与馈电驱动电路板对应焊盘的焊接，电烙铁设置温度：300℃。
步骤5-2，利用电烙铁，选择熔点为183℃成分为Pb37Sn63的焊锡丝，根据射频电路装配图要求，完成射频电路板上表贴电容c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11、c12与对应焊盘的焊接，电烙铁设置温度：300℃。
步骤5-3，将焊接好的模块放置于汽相清洗机内清洗，清洗时间30分钟，以去除装配过程中的助焊剂。
步骤5-4，利用半气密性检测模块馈电绝缘子10及射频绝缘子9焊接处是否漏气，合格转下一步骤。
步骤5-5，根据射频电路装配图，利用点胶机，采用导电胶粘接工艺完成对应的芯片电容c1、c2、c3以及步骤2中完成的芯片组件U1、U2的胶结工作，放入烘箱中进行固化，烘箱温度：125℃，固化时间：1小时。
步骤5-6，根据射频电路装配图，利用引线键合机，采用25.4微米直径的金丝，完成模块内所有需要引线键合处的键合。
步骤5-7，利用万用表检测模块有无短路、芯片是否有损坏。
步骤5-8，将SMA射频连接器通过弹垫、螺钉、垫片分别安装固定在壳体1上；
步骤6：模块调测试
具体地，利用专业微波测量设备，对模块的电性能进行调试、优化，使模块指标达到设计要求，用螺钉将模块的内盖板2、下盖板4固定到壳体1上。
步骤7：激光封焊
具体地，利用棉球蘸取丙酮擦拭壳体1以及激光封盖板3焊接面，清理干净后放入激光焊接系统的真空烘箱内，烘烤温度：125℃，时间：6小时。从烘箱内取出模块，设定好焊接程序，利用激光焊完成模块的气密性封装。依据GJB548B-2005《微电子器件试验方法和程序》中方法1014.2密封的要求，对模块进行气密性测试。
至此，一种Ka全频段气密等级微波开关模块制作完毕。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，该Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法包括：
步骤1，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗；
步骤2，将射频裸芯片和钼铜衬底进行共晶焊接得到部件A；
步骤3，焊接得到馈电驱动电路板；
步骤4，将绝缘子和射频电路板焊接至所述壳体中得到部件B；
步骤5，将馈电驱动电路板和部件A焊接至所述部件B中得到部件C；
步骤6，将内盖板和下盖板固定至所述部件C的壳体上；
步骤7，将激光封盖板密封焊接至所述部件C的壳体上。
2.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，在步骤1中，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗的方法包括：
步骤1-1，使用酒精对壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板进行清洗；
步骤1-2，使用氮气枪将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板吹干；
步骤1-3，将壳体、内盖板、下盖板和激光封盖板放置在干燥箱中烘干，干燥箱的温度设置为100-120℃，烘干时间设置为15-30分钟。
3.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，在步骤2中，将射频裸芯片和钼铜衬底进行共晶焊接得到部件A的方法包括：
选择熔点为280℃、成份为Au80Sn20、厚度为0.0254mm的金锡焊片作为共晶焊的焊料，根据射频裸芯片的尺寸裁切所需焊片，焊片与射频裸芯片大小的比例为0.8:1-1.1:1；
将共晶焊台的温度设置为295～305℃，再将钼铜衬底固定在共晶焊台上，完成射频裸芯片与钼铜衬底之间的共晶焊接，焊接时间为15～30秒。
4.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，在步骤3中，焊接得到馈电驱动电路板的方法包括：
选择熔点为183℃、成分为Pb37Sn63的焊锡膏，利用丝网印刷板将焊膏印刷到电路板对应的焊盘上，将需要焊接的元器件一一放置于电路板上的对应位置上；
将加热平台的温度设置为205℃～220℃，将贴有元器件的电路板放置于加热平台上，待焊膏充分熔化后，利用镊子将焊接元器件的电路板从加热平台上取下并冷却；
将焊接元器件的电路板放置于汽相清洗机内清洗10-15分钟得到馈电驱动电路板。
5.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，在步骤4中，将绝缘子和射频电路板焊接至所述壳体中得到部件B的方法包括：
选择熔点为217℃成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5的焊锡膏，利用点胶机将锡膏点涂在馈电绝缘子周围以及壳体馈电绝缘子安装孔内壁，并将馈电绝缘子安装到壳体对应安装孔处。准备一台加热平台，温度设置为240℃～250℃，借助导热工装，完成馈电绝缘子的焊接；
选择厚度为0.05mm、熔点183℃且成分为Pb37Sn63的焊片，对焊片的外形进行裁切，并在焊片的两面和壳体的射频电路腔内焊接面刷涂助焊剂，将焊片放入壳体的射频电路腔内压平整，然后将射频电路板放入通道内并保持平整；
选择熔点为183℃且成分为Pb37Sn63的焊锡膏，借助点胶机将该焊锡膏涂在射频绝缘子、TTL绝缘子周围和壳体的对应绝缘子安装孔内壁处，并将射频绝缘子和TTL绝缘子安装到壳体对应安装孔处；
将加热平台的温度设置为210-220℃，借助导热工装和射频电路压块将壳体放置于加热平台上，待焊膏充分熔化后，取下壳体冷却。
6.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，在步骤5中，将馈电驱动电路板和部件A焊接至所述部件B中得到部件C的方法包括：
步骤5-1，将装配好的馈电驱动电路利用螺钉安装到壳体内，将接地柱以及穿心电容安装到壳体对应的螺纹处紧固；选择熔点为183℃且成分为Pb37Sn63的焊锡丝，利用300～350℃的电烙铁完成以下焊接：
馈电绝缘子、TTL绝缘子与馈电驱动电路板对应焊盘的焊接；馈电绝缘子与射频电路板对应焊盘的焊接；射频绝缘子与射频电路板之间的焊接；穿心电容与馈电驱动电路板对应焊盘的焊接；
步骤5-2，利用300-350℃的电烙铁，选择熔点为183℃且成分为Pb37Sn63的焊锡丝，完成射频电路板上的表贴电容与对应焊盘的焊接得到C1；
步骤5-3，将C1放置于汽相清洗机内清洗，清洗时间20-30分钟；
步骤5-4，利用半气密性检测模块，在检测到馈电绝缘子及射频绝缘子焊接处不漏气的情况下执行步骤55；
步骤5-5，利用点胶机，采用导电胶粘接工艺完成对应的芯片电容和部件A的胶结工作，放入烘箱中进行固化得到部件C2，烘箱温度为110-130℃，固化时间为1-1.5小时；
步骤5-6，完成C2内所有需要引线键合处的键合，采用25.4微米直径的金丝；
步骤5-7，将SMA射频连接器通过弹垫、螺钉和垫片分别安装固定在壳体上。
7.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，在步骤6中，将内盖板和下盖板固定至所述部件C的壳体上的方法包括：
利用专业微波测量设备，对部件C的电性能进行调试和优化，用螺钉将模块的内盖板和下盖板固定到所述壳体上。
8.根据权利要求1所述的Ka全频段气密等级微波开关模块的制作方法，其特征在于，步骤7，将激光封盖板密封焊接至所述部件C的壳体上的方法包括：
利用棉球蘸取丙酮擦拭壳体和激光封盖板焊接面，清理干净后放入激光焊接系统的真空烘箱内，烘烤温度为125℃，时间为4～8小时；
利用激光焊完成模块的气密性封装。
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