一種低剖面漸變槽線天線單元制造工藝研究.docx

1、技術(shù)ECHNOLOGY一種低剖面漸變槽線天線單元制造工藝研究文/中國電子科技集團公司第14研究所周峻松楊金卓奚洋【摘要】本文介紹了一種低削面漸變槽線天線單元印制板的制造工藝，對所采取的關(guān)鍵技術(shù)進行了闡述。(關(guān)鍵詞】漸變糟線天線；微波多層印制板、背景技術(shù)近年來.由于多功能雷達、電F戰(zhàn)和通訊系統(tǒng)的迅速發(fā)展，寬帶相控陣大線技術(shù)已經(jīng)引起國內(nèi)外宙達與大線設(shè)計、電子對抗等彳亍業(yè)專家的廣泛關(guān)注。漸變懵線天線(TaperedSlotlineAntenna,簡稱TSA)因其具備增益高、超寬帶、輻射波束對稱以及具有印刷天線的剖面低、重址輕等優(yōu)點，較多地應用在寬帶相控陣犬線系統(tǒng)中。山TSA是-種端射行波天線.通常為

2、達到預期的屈寬帶性能.天線單元一般需要數(shù)個至十數(shù)個波長的長度、數(shù)個波長的寬度，在微波頻段內(nèi)尺寸較大，限制了比在安裝空間有限場合的應用。低剖面漸變槽天線為-種新型單極化漸變槽陣列大線.克服了天線高度對駐波帶寬的限制，氓點優(yōu)化大線單元在較低剖面條件下的有源掃描駐波性能而并不關(guān)注天線的超寬帶特性.尺J小，組陣方便，可廣泛應用于寬帶寬角打描相控陣天線系統(tǒng)。根據(jù)仿真第一作者簡介：周緩松：D72年出生.畢業(yè)于南京信息職業(yè)技術(shù)學院卬制板專業(yè).畢業(yè)后進入中國電子科技集團公司第H研完所從事微波印制板工藝技術(shù)、品質(zhì)控制工作計算結(jié)果.對天線單元印制電路的層間重合度和天線陣列的外形公茬提出了更高要求.從而使得天線單元

3、的生產(chǎn)匚藝相對尸普通多層板而言具有了許多硝點:低介電常數(shù)及低損耗角正切的PTFE基板材料及與其匹配的粘結(jié)材料選型、微波多層板高可靠性層間粘合藝，PTFE多層印制板金屬化孔垂直互連技術(shù).高精度機械加工技術(shù)等綜合應用.有效地保證了大線單元散射的致性對于天線陣列的低散射特性。圖1指數(shù)槽線天線結(jié)構(gòu)示意圖二、研究內(nèi)容本技術(shù)研究1=1的是通過對天線單元印制板的高密度、高精度、高可旅性.經(jīng)過長期試驗確定一類微波多層板的制造工藝技術(shù)C低剖面漸變帶天線單元制造藝，包括天線基板材料及粘結(jié)材料匹配性選型、PTFE基材微波印制板多層化技術(shù)、PTFE微波多層印制板的層間匪直互連技術(shù)、微波多層板的多階臺階結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)和而外

4、形精度及履間重合度的實現(xiàn)。該工藝，選擇了低介電常數(shù)及損耗佑正切的PTFE基板材料及與其匹配的粘結(jié)材料,PTFE基板材料有美國羅杰斯公司生產(chǎn)的RT62O2-O31-5E/5E和Diclad88()B()3O552(),美國泰康利公司生產(chǎn)的TSM-()30()-CH/CH和TLY-5Z;粘結(jié)材料有美國羅杰斯公司生產(chǎn)的2929和Cuclad67(W).美國泰康利公司生產(chǎn)的Fl<-2«o同時該匚藝采用了針對PTFE基板高可停性粘合的層壓前處理工藝、壓合匚藝.所訥層壓前處理技術(shù)包括PTFE單片完成內(nèi)層蝕刻后其介成表面應禁止任何形式的機械處理.帶線采用表血粗糙度較低的白棕化處理，并且保證在

5、定時效內(nèi)完成壓合,超出層壓時效的內(nèi)層單片層壓前應進行等離子活化處理；熱氏及冷壓技術(shù)包括嚴格的壓力、降溫速率控制°低剖面漸變槽天線單元制造T藝，采用了針對PTFE堆材微波多層板的金櫥化孔垂百互連技術(shù)，其中包括PTFE基材數(shù)控鉆孔、PTFE甚材孔金屈化之離子去鉆污、等離，活化、化學沉銅及全板電鍍藝過程。三、實施方式漸變槽天線單元仿真模型如圖2,本技術(shù)的實施按工藝流如附圖3進行。圖2HFSS仿真模型11|工|"|“.|I"IILZEJ-tEEi，w回冏眉.圈.匿困廠.I一可_廠工.圖3工藝流程圖四、關(guān)鍵工序說明4.1CAM處理CAM處理包括印制板電路圖形線寬及圖形漲縮量

6、的匚藝設(shè)計、高精度數(shù)控鉆孔程序編制、高精度數(shù)洗程序編制。4.2數(shù)控鉆孔數(shù)控鉆孔序包括數(shù)控鉆孔的定位裝央方式選取、蓋板及墊板材料的選取及應用、數(shù)控鉆孔藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)祖及數(shù)控鉆孔后的鉆孔切屑殘御的處理方法、4.3層壓前等離子處理層壓前等離F處理為采用低溫氣相等離"體對PTFEJ&材介質(zhì)表而的活化處理藝，其II的通過提高介質(zhì)表血張力從而提高多層板的層間結(jié)合力C4.4層壓層JK【:藝為實現(xiàn)天線單元多層化的項關(guān)鍵藝，通過基板材料及粘結(jié)材料的有效匹配、匚藝方法的正確選取及I：藝參數(shù)的合理設(shè)?7及有效控制，可以微波多層板的較高可錨性的層間結(jié)合力。4.5高精度控深加工高粘度控深加r是實現(xiàn)天線

7、單元多階臺階結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵I藝,該工藝通過對加工件上表面商度的實時測址來確定主軸的加I：深度,從根本上消除了因機床臺面及零件表面凹凸引起的加誤差。4.6高精度安裝孔加工本專有技術(shù)的高粘度安裝孔加E是通過前期cam處理過程中的丁藝余扯設(shè)計來實現(xiàn)的,X-Ray鉆靶機鉆出定位孔后門動生成多層板的漲縮數(shù)據(jù).此數(shù)據(jù)通過推送方式傳遞至數(shù)控鉆孔，數(shù)控鉆孔過程中對*件漲縮進行實時調(diào)整“(下轉(zhuǎn)第101頁)卷起、拖尾改善有著不同的效果.其中當F=3U時.正面與地面的改善效果最為明顯。四、試驗測試總結(jié)通過對正常金手指引線設(shè)計資料采取不同的加工參數(shù)以及增加不同的輔助蓋板進行相關(guān)測試凝證.測試分析結(jié)果表明：1）只是板了

8、上而增加蓋板,結(jié)果都是無法改善金尹指處引線、拖尾的品質(zhì)問題；2）經(jīng)過采取不同加工參數(shù)、不同的輔助物料進行實驗驗證,當進刀速度改變并加上加常規(guī)的PP蓋板.金手指引線脫落、拖尾的品質(zhì)問題能得到改善并根除不同的進刀速度對引線洗板銅皮卷起、拖尾改善仃著不同的效果，其中當F=30時.正仲j地而的改善效果最為明顯-SPCA卷起、拖尾改善有著不同的效果.其中當F=3U時.正面與地面的改善效果最為明顯。四、試驗測試總結(jié)通過對正常金手指引線設(shè)計資料采取不同的加工參數(shù)以及增加不同的輔助蓋板進行相關(guān)測試凝證.測試分析結(jié)果表明：1）只是板了上而增加蓋板,結(jié)果都是無法改善金尹指處引線、拖尾的品質(zhì)問題；2）經(jīng)過采取不同加

9、工參數(shù)、不同的輔助物料進行實驗驗證,當進刀速度改變并加上加常規(guī)的PP蓋板.金手指引線脫落、拖尾的品質(zhì)問題能得到改善并根除不同的進刀速度對引線洗板銅皮卷起、拖尾改善仃著不同的效果，其中當F=30時.正仲j地而的改善效果最為明顯-SPCA測試方案I測試結(jié)果（正面）方案1/<2試敬結(jié)果勺分析方案2判定不合格不合格由于該鐵刀為專用加工鋁基、銅基產(chǎn)品鐵刀.所以在加工時，斷刀率100%,不合適普通產(chǎn)品加工”m國方案4方案5由于該鐵刀為專用加工鋁基、銅基產(chǎn)品說刀.所以在加工時.斷刀率100%,不合適普通產(chǎn)品加工由于該鐵刀為專用加工鋁基、銅基產(chǎn)品鐵刀，所以在加工時.斷刀率100%.不合適普，產(chǎn)品加工F=

10、8|F=15|F=30測試結(jié)果（正面）不合格不合格測試條件主軸轉(zhuǎn)速進刀速度退刀速度刀具選擇增幅板方案1常規(guī)常規(guī)常規(guī)普通新刀不加方案2常規(guī)常規(guī)常規(guī)新雙刃鐵刀不加方案3常規(guī)常規(guī)常規(guī)普通新刀加方案4常規(guī)常規(guī)常規(guī)新雙刃鐵刀加方案5常規(guī)F=8、15、30常規(guī)新雙刃鐵刀加方案6常規(guī)F=8、15、30常規(guī)普通新刀加檢1試驗方案（上接第99頁）<11HI7控體都合格,其中F=30效果最好方案6測試結(jié)果（反面）nnri_III；整體都合格，其中F=30效果最好五、實物驗證實物驗證通過個陣而規(guī)模為20x16個天線單元的實驗小型面陣進行.如圖4所，云圖4天線單元及實驗小面陣實物圖（1）可靠性測試：按照IP<：601SB規(guī)定對實物抽樣檢測.檢測內(nèi)容包括交收態(tài)（顯微剖切）、熱應力（顯微剖切）、模擬返（顯微剖切）、熱沖擊（互聯(lián)電阻變化率）和絕緣電阻；檢測結(jié)果為合格（2）電性能測試：本文通過互耦法對實驗小面陣陣中單元進行有源駐波測址.根據(jù)上述公式：計算推導得到E面和H面仃源掃描駐波的等高線對比仿其與實測結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者基本吻合.并且掃描駐波實際測最值優(yōu)尸仿真結(jié)果.天線在T：作頻段8GHE2GHz范|1；1內(nèi)E血、Hlhi&