李玲　王永生　曹慶

摘 要 本文主要介紹了厚膜工藝環(huán)形器的研制過程，解決了研制過程中幾個關鍵問題和關鍵工藝技術。

關鍵詞 厚膜 環(huán)形器 微帶線

中圖分類號：TN621 文獻標識碼：A

0引言

當前信號發(fā)射器件業(yè)內為了將發(fā)射的射頻信號與接收電子標簽的微弱信號區(qū)分開來，一般采用雙工器或環(huán)形器實現(xiàn)，由于雙工器造價昂貴，所以實際系統(tǒng)中常用后者來實現(xiàn)，通過正確使用環(huán)行器，可以有效地改善電路品質，實現(xiàn)分離信號的目的。目前市場上大多數(shù)為薄膜工藝環(huán)形器，由于薄膜的工藝特點其產品價格高，故開發(fā)厚膜工藝環(huán)形器降低價格，增加市場競爭力。

1研制過程

1.1產品主要技術指標

（1）隔離度：-30€？dB。

（2）向傳輸插入損耗：<1dB。

（3）反向衰減：>20dB。

1.2 產品外形

依據該產品所接負載的方式可將其分為外接負載和內置負載兩類。由于應用地方及實際需求的不同，基板尺寸的大小、厚度及匹配的微帶線均有不同。

1.3 設計思路

本文以使用廣泛的三端口鐵氧體環(huán)形器為例來了解環(huán)形器的傳輸特性，如圖1所示：環(huán)形器為三端口器件，當端口1為輸入，端口2為輸出，則3端口為隔離端口，能量幾乎不能穿過，以此類推，具體隔離度需參考器件參數(shù)和設計版圖效果，該環(huán)形器工作時為“一進一出，一進三出”，循環(huán)性較強。

微帶線是厚膜環(huán)形器重要組成部分，位于接地層上由電介質隔開的印制導線，它是一根帶狀導線與地平面之間用一種電介質隔離開。微帶線的特性阻抗由印制導線的厚度、寬度、與地層的距離以及電介質的介電常數(shù)決定。因為與地平面的距離依靠基板厚度來實現(xiàn)，也就是說該產品要想達到理想的隔離度全憑微帶線，微帶線自身的厚度和寬度依靠精確的設計以及成熟的工藝加工控制。

相對薄膜工藝加工的環(huán)形器，本文利用厚膜印刷工藝優(yōu)勢，針對用戶使用頻率高、頻帶寬、指標要求高等特點，對內置負載通過高精度激光調阻工藝實現(xiàn)，設計制作時遵循可靠、夠用、簡潔的原則，加強實用性，達到用戶需求，體現(xiàn)該產品的價值優(yōu)勢。

1.4產品材料的選擇

鐵氧體導電性能接近絕緣體，微波電磁波在其內傳輸介質損耗很小，鐵氧體加恒定磁場后，對電磁波在各方面上將表現(xiàn)不同的磁導率，利用這種異向磁導率可以制成傳輸特性不可逆的微波器件，所以最終選擇性能穩(wěn)定的鐵氧體基板。

由于鐵氧體相比Al2O3基板表面更光潔，而產品本身為表貼器件，自身尺寸小且焊接點面積小，所以導體漿料的選擇不僅要考慮到印制導體的附著力還要考慮到用戶后期使用的可焊性和耐焊性，通過一系列實驗比較選擇了附著力和耐焊性均較好的導體漿料。

2幾個關鍵問題的解決

2.1解決附著力問題

鐵氧體基板具有平坦、光潔和脆的特點，使得該基板的導體附著力差。通過查閱大量資料和多次實驗，總結出該基板在進行一些清洗等預處理后，可顯著提高導體附著力。由于基板材質脆，常規(guī)洗法容易碎裂、缺角，故通過制作專用清洗工裝加以固定，避免互相擠壓碰撞。

在漿料的選擇上，經過查閱大量資料咨詢有關專家，將導體材料首先定為我們常用的鈀銀漿料，不同廠家不同型號的鈀銀漿料與基板的附著力、焊接時的耐焊性不一樣。附著力用剪切力測試儀進行數(shù)據的采集，具體是指印制好的焊盤被外力拉掉時的這個力就是該材料的最大附著力。耐焊性是指在一定高溫下焊盤在焊料的作用下脫落的時間，實驗選用載流焊機和秒表進行數(shù)據的采集；實驗中先在焊盤上印好焊膏，設備溫度設置成略低于焊膏推薦的溫度，這樣可以使焊盤脫落的過程變慢，便于觀察不同漿料間的細微差別。

實驗中均選用2€？ mm2的獨立焊盤進行實驗，反復對比實驗數(shù)據，最終確定了一種對于鐵氧體基板附著力和耐焊性均較好的導體漿料。

2.2減小微帶線的印刷公差

該產品面積小、微帶線條細，對線寬的要求極高。為了減小設計尺寸和產品尺寸的偏差，先從膠片尺寸入手，發(fā)現(xiàn)膠片誤差在2mil左右，設計時將這幾種可能性都設計出來，膠片制成后用電子顯微鏡進行測量，選用符合尺寸的膠片。

漿料燒結后有一定的收縮性，對線寬有影響。實驗中制作了多個線粗的膠片進行印刷燒結，將印刷烘干后的線粗定為初始尺寸，經過高溫燒結后的線粗為最終尺寸，通過多次、多種線粗及多種印刷狀態(tài)數(shù)據的統(tǒng)計，在設計中再加以修正，從而降低這種對微帶線尺寸的影響。

2.3解決內置負載的阻值精度

微波負載的阻值大小對產品性能指標有著非常大的影響，結合電阻圖形設計開發(fā)新槽型進行調阻，既保障了導體的完整性又滿足其使用要求。

3產品特點

環(huán)形器是一種多端口定向傳輸電磁波的微波器件，其中微帶環(huán)行器以其體積小、重量輕的特點在模塊化設計的微波組件中獲得廣泛應用。

通過厚膜技術制作方式可以使環(huán)行器的制作成本降低，負載電阻亦可以直接印刷在基片上并且可以承受大功率，隨著無線通信的飛速發(fā)展，對射頻微波類產品的需求正在逐步加大，厚膜工藝環(huán)形器市場競爭力強大。

4結語

該產品通用性高，使用簡單，性價比高，具有很好的推廣價值。

參考文獻

[1] 顧其諍，項家楨，彭孝康.微波集成電路設計[J].人民郵電出版社，1978.

[2] 廖承恩.微波技術基礎[J].國防工業(yè)出版社，1984.