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微波电路的三防设计 ---- 马 骖 微波电路的三防设计 提纲 一、微波电路的防护需求 二、微波模块防护技术 三、微波电路（器件）失效案例 一、微波电路的防护需求 1、 军用、民用电子设备频率上拓 L、S、C、……毫米波段 2、高可靠性及环境适应性的要求 高可靠性 军用—防护要求高的环境剖面，平台环境恶劣，MTBF相对低，可靠性要求高。 民用—防护环境剖面单一，平台环境相对简单，MTBF要求高，长期可靠。 环境适应性 沿海、高温、高湿、盐雾及强大太阳辐射，有害砂尘。 3、集成化及轻量化 军用相控阵雷达几百、千个T/R组件，集成化及轻量化可靠性是关键 民用通讯产品对小型化/高可靠性要求高，MTBF指标高，必须是成熟技术 一、微波电路的防护需求 4、环境因数对微波电路的影响 4.1 潮湿、工业污染、盐雾等对焊点、微带金属的影响 （1）水（膜）对金属腐蚀的影响 RH≥85%时，水膜100A~1μm厚 水膜中吸附了SO2、 NO2、 NH3、 CO2盐雾形成电解液 （2）化学反应 阳极反应：Cu→Cu 2+ +2e 阴极反应：1/2O2 +H2O +2e →2OH 总反应： Cu+ 1/2O2 +H2O → Cu（OH）2 Cu+ CO3 2- → Cu CO3 Cu CO3· Cu（OH）2 ·n H2O Cu是由镀金层中孔隙中迁移出。 （3）电位（差）加速了电迁移及化学反应速度。 一、微波电路的防护需求 （4）腐蚀反应缓慢进行，使电路性能逐渐恶化，表现在频率下降，增益下降，噪声增大，带宽变窄及输出功率变小等。 4.2 潮湿，污染，盐雾等作用因子使EMI衬垫失效，主要由于原电池作用使铝表面氧化腐蚀，由钝化膜导电状态→绝缘、腐蚀凹坑。 4.3 部分器件引线由于腐蚀产生断裂 可伐合金镀金层产生点蚀，引起应力腐蚀断裂 4.4 紧固件锈蚀。（导致接地不良） 4.5 潮湿引起铝件镀银，镀金层起泡、脱落。 基体/镀层电偶腐蚀速度极快。 4.6 基板受潮后ε变大，tanδ增大，电路性能变化，影响工作点。 二、微波模块防护技术 模块的防护从以下四方面讲述： 1) 屏蔽盒材料及防护； 2) 电磁/水汽密封防护； 3) 微波电路板的防护； 4) 吸收材料的应用. 2.1 屏蔽盒材料及防护—选材 屏蔽盒材料及防护—选材 2.2 电磁/水汽密封防护 采用导电密封衬垫 低温焊封技术 激光焊接技术 导电胶密封技术 2.2.1导电密封衬垫 （1）防止衬垫/屏蔽盒之间的电偶腐蚀 1) 金属允许电化偶（一级防护，允许0.25V；二级防护，允许0.4V ） 导电密封衬垫 2) 产生电偶腐蚀必需同时具备以下三个条件： a. 不同类型金属接触，且电位差0.25V； b. 电连接：直接接触或通过其它导体连接； c. 腐蚀电解液。 （2）衬垫应该是闭合，不是采用拼接的预制成型件。 a. 接头部份电磁泄露10~20dB； b. 接缝不可靠，达不到水、汽密封。 导电密封衬垫 （3）法兰的设计 a.导电密封衬垫按25~30%的压缩量设计； b.槽必需留有压缩后的衬垫变形容量； c.应留有5%左右的空间余量，保证压缩后，法兰与金属盖板紧密接触； d.导电密封衬垫的邵氏硬度最佳值是55~65度。 2.2.2 低温焊封技术 铝/镀Ni/镀Cu/锡铋合金 特点：可折卸维修 难点：需有专项基础工艺（化工、焊接）支撑； 关键工艺：混合集成工艺、镀锡铋合金、再流焊、充气密封等专项工艺。 模块材料： 铝合金（LF--6或6063） 三层镀：Ni--Cu--Sn·Bi 1。化学镍 12μ； 2。电镀铜 9μ ； 3。镀锡铋 9~12μ（Bi 含 3.8~0.2 %) 焊基板温度高; 焊盖板温度低(140℃) 充干燥空气或惰性气体. 低温焊密封模块 (1) 低温焊密封模块 (2) 低温焊密封模块 (3) 2.2.3 激光焊封技术 铝材采用: LF 21 或 LD-31（6063）化学镀镍