微组装技术在机载雷达修理中的应用研究

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1、微组装技术在机载雷达修理中的应用研究StudyontheApplicationofMicro-AssemblyTechnologyinAirbomeRadar■朱康珑1’2／1国防科技大学2江苏金陵机械制造总厂摘要：在介绍微波组件的主要失效方式、修理措施以及容易产生问题的基础上．以机载雷达的关键部件——微波组件的局部功能替代方案为例，介绍了微组装工艺技术在机载雷达修理中的应用，阐述了微组装关键工艺技术及指标要求。关键词：微组装技术：机载雷达：修理Keywords：micro—assemblytechnology；airborneradar；repair相控阵体制雷达已成为当今世界雷达

2、研制与发展的主流，值得关注的是，其关键部件微波T／R组件的制造成本约占整部雷达系统造价的60％以上。根据对相控阵体制雷达的修理经验和数据统计，微波组件在飞机进入翻修期后故障率大大增高，主要故障模式如表l所示，组件本身的性能指标(增益，功率等)下降。为满足微波电路性能要求，微波组件中普遍采用裸芯片，并利用微组装技术进行组装。因微组装技术及微波性能调整工艺复杂等原因导致微波组件价格昂贵，因而也就具有了较高的修理价值。1故障实例分析1．1典型故障表l中的失效模式通常在修理中综合性发生，其中，有源器件和互连(键合)失效所占比例相对较高。如果在修理中进行部分功能替代，通常面临以下两个问题：1)

3、若替代电路或器件存在电源不匹配问题，需增iJ[IDC／DC变换。因此，要有足够的安装空间保证电源的安表1微波混合电路主要失效原因和修理措施_唧黼_■蠊圜曩I■归嘲■呵一}．可能存在电源不匹配问题，如果增加D(：皿C变换，更换或局部功能替代要有足够的电源安装空间，井控制产品功耗有源器件失效3l2．与原电路组装工艺匹配Fo‘¨述A戈⋯7J’尤氤1；JLT象．，^if牝证继Al星』!『『连0、设1j1⋯一功能替代或重新踺合沾污使器件、薄膜电路或互连失效沾污214t卫他!t叭0,；t；JlJ能锌f℃包括眶H裂iZ，眸裂!，k断裂I。￡¨ⅢmN。)其精密的薄膜混合电路工艺。电路由多个薄膜混合电

4、路单元拼接而成，通过软钎焊方式固定在镀金铝板衬板上，有源器件均为裸芯片，镍铬电阻和预置导线采用薄膜工艺加工制作，再通过金丝键合完成电气连接，。在修理中发现，大部分故障是由于有源器件(晶体管、二极图1低噪声放大电路(局部放大)管和集成电路等)失效，以及镍铬电阻氧化产生的阻值偏差等原因导致。该电路中同型号的有源器件已停产，无法进行器件替换，因此修理时通常需要制定部分电路替代方案。1．3制定修理方案考虑到低噪声放大器中的限幅电路、电源电路、隔离器以及输入输出接口仍可使用，决定予以保留，仅替换低噪声放大电路。受安装空间限制，不易安装DC／DC电路，所以替代方案应综合考虑电源的匹配问题。因此，

5、选择的有源器件工作电压应为DC5V。此外，还要考虑工作频率、增益、噪声系数等电路参数的匹配问题。根据以上需求分析，进行器件选型，最终选择满足要求的单片微波集成电路(MMIC)m～8399B—scc，如图2a所示，采用高集成的MMIC芯片替代原先的薄膜混合电路。相比混合电路，MMIC不仅密度更大，也能通过更好的散热、受控的阻抗和容抗以及缩短互连路径等提高电路的性能。另外，从组装后的调试角度来说，MMIC避免了后期对微波电路调整经验的极度依赖问题。TGA8399B—SCC器件外形尺寸为3．071mmX2．414mm，厚度0．15mm。与电路的连接示意图如图2b所示，输入输出各采用2根25

6、t．tm金丝键合连接，电源通过1个100PF的电容连接到DC5V上。为保证与限幅电路和电源电路连接的匹配，利用ADS仿真软件分析制作连接电路基板。基板采用具有优异介电特性和机械性能的ROGERS覆铜板，外形尺寸与被替代电路相同(见图3)，图中矩形缺口用于安装MMIC器件。2徽组装要求及流程2．1环境要求微组装应遵循以下环境要求：1)10Zi级净化厂房，局部l万级(键合、封装等工序)，2)温度可控制在20±5"C；R，I丽空维僖与工蠢目亚衄V‘IAVfATIOfuM^JNn象融怔&dw猢证王R目vG3)湿度可控制；i生45±10％；4)裸芯片都为一级或二级静电敏感器件，要求有防静电的生

7、产环境系统和控制要求。单个裸芯片不可用镊子夹取，应使用具有非金属ESD保护头的真空笔吸取。2．2微组装修理工艺流程低噪声放大电路的典型微组装修理工艺流程如图4所示。在拆焊低噪声放大电路时，应特别注意掌握外壳金属封装、基板钎焊、器件贴装之间的温度梯度，否则会导致难以修复的误损伤。用加热的方式打开该微波组件的密封盖板，取下低噪声放大器。断开取下部分与保留电路之间的金带连接后，利用高温胶带覆形固定，设定加热温度，取下低噪声放大电路。清除多余的焊锡，为后续组装替代