一种低剖面渐变槽线天线单元制造工艺研究.docx

1、技术ECHNOLOGY一种低剖面渐变槽线天线单元制造工艺研究文/中国电子科技集团公司第14研究所周峻松杨金卓奚洋【摘要】本文介绍了一种低削面渐变槽线天线单元印制板的制造工艺，对所采取的关键技术进行了阐述。(关键词】渐变糟线天线；微波多层印制板、背景技术近年来.由于多功能雷达、电F战和通讯系统的迅速发展，宽带相控阵大线技术已经引起国内外宙达与大线设计、电子对抗等彳亍业专家的广泛关注。渐变懵线天线(TaperedSlotlineAntenna,简称TSA)因其具备增益高、超宽带、辐射波束对称以及具有印刷天线的剖面低、重址轻等优点，较多地应用在宽带相控阵犬线系统中。山TSA是-种端射行波天线.通常为

2、达到预期的屈宽带性能.天线单元一般需要数个至十数个波长的长度、数个波长的宽度，在微波频段内尺寸较大，限制了比在安装空间有限场合的应用。低剖面渐变槽天线为-种新型单极化渐变槽阵列大线.克服了天线高度对驻波带宽的限制，氓点优化大线单元在较低剖面条件下的有源扫描驻波性能而并不关注天线的超宽带特性.尺J小，组阵方便，可广泛应用于宽带宽角打描相控阵天线系统。根据仿真第一作者简介：周缓松：D72年出生.毕业于南京信息职业技术学院卬制板专业.毕业后进入中国电子科技集团公司第H研完所从事微波印制板工艺技术、品质控制工作计算结果.对天线单元印制电路的层间重合度和天线阵列的外形公茬提出了更高要求.从而使得天线单元

3、的生产匚艺相对尸普通多层板而言具有了许多硝点:低介电常数及低损耗角正切的PTFE基板材料及与其匹配的粘结材料选型、微波多层板高可靠性层间粘合艺，PTFE多层印制板金属化孔垂直互连技术.高精度机械加工技术等综合应用.有效地保证了大线单元散射的致性对于天线阵列的低散射特性。图1指数槽线天线结构示意图二、研究内容本技术研究1=1的是通过对天线单元印制板的高密度、高精度、高可旅性.经过长期试验确定一类微波多层板的制造工艺技术C低剖面渐变带天线单元制造艺，包括天线基板材料及粘结材料匹配性选型、PTFE基材微波印制板多层化技术、PTFE微波多层印制板的层间匪直互连技术、微波多层板的多阶台阶结构的实现和而外

4、形精度及履间重合度的实现。该工艺，选择了低介电常数及损耗佑正切的PTFE基板材料及与其匹配的粘结材料,PTFE基板材料有美国罗杰斯公司生产的RT62O2-O31-5E/5E和Diclad88()B()3O552(),美国泰康利公司生产的TSM-()30()-CH/CH和TLY-5Z;粘结材料有美国罗杰斯公司生产的2929和Cuclad67(W).美国泰康利公司生产的Fl<-2«o同时该匚艺采用了针对PTFE基板高可停性粘合的层压前处理工艺、压合匚艺.所讷层压前处理技术包括PTFE单片完成内层蚀刻后其介成表面应禁止任何形式的机械处理.带线采用表血粗糙度较低的白棕化处理，并且保证在

5、定时效内完成压合,超出层压时效的内层单片层压前应进行等离子活化处理；热氏及冷压技术包括严格的压力、降温速率控制°低剖面渐变槽天线单元制造T艺，采用了针对PTFE堆材微波多层板的金橱化孔垂百互连技术，其中包括PTFE基材数控钻孔、PTFE甚材孔金屈化之离子去钻污、等离，活化、化学沉铜及全板电镀艺过程。三、实施方式渐变槽天线单元仿真模型如图2,本技术的实施按工艺流如附图3进行。图2HFSS仿真模型11|工|"|“.|I"IILZEJ-tEEi，w回冏眉.圈.匿困厂.I一可_厂工.图3工艺流程图四、关键工序说明4.1CAM处理CAM处理包括印制板电路图形线宽及图形涨缩量

6、的匚艺设计、高精度数控钻孔程序编制、高精度数洗程序编制。4.2数控钻孔数控钻孔序包括数控钻孔的定位装央方式选取、盖板及垫板材料的选取及应用、数控钻孔艺参数的优化设祖及数控钻孔后的钻孔切屑残御的处理方法、4.3层压前等离子处理层压前等离F处理为采用低温气相等离"体对PTFEJ&材介质表而的活化处理艺，其II的通过提高介质表血张力从而提高多层板的层间结合力C4.4层压层JK【:艺为实现天线单元多层化的项关键艺，通过基板材料及粘结材料的有效匹配、匚艺方法的正确选取及I：艺参数的合理设?7及有效控制，可以微波多层板的较高可锚性的层间结合力。4.5高精度控深加工高粘度控深加r是实现天线

7、单元多阶台阶结构设计的关键I艺,该工艺通过对加工件上表面商度的实时测址来确定主轴的加I：深度,从根本上消除了因机床台面及零件表面凹凸引起的加误差。4.6高精度安装孔加工本专有技术的高粘度安装孔加E是通过前期cam处理过程中的丁艺余扯设计来实现的,X-Ray钻靶机钻出定位孔后门动生成多层板的涨缩数据.此数据通过推送方式传递至数控钻孔，数控钻孔过程中对*件涨缩进行实时调整“(下转第101页)卷起、拖尾改善有着不同的效果.其中当F=3U时.正面与地面的改善效果最为明显。四、试验测试总结通过对正常金手指引线设计资料采取不同的加工参数以及增加不同的辅助盖板进行相关测试凝证.测试分析结果表明：1）只是板了

8、上而增加盖板,结果都是无法改善金尹指处引线、拖尾的品质问题；2）经过采取不同加工参数、不同的辅助物料进行实验验证,当进刀速度改变并加上加常规的PP盖板.金手指引线脱落、拖尾的品质问题能得到改善并根除不同的进刀速度对引线洗板铜皮卷起、拖尾改善仃着不同的效果，其中当F=30时.正仲j地而的改善效果最为明显-SPCA卷起、拖尾改善有着不同的效果.其中当F=3U时.正面与地面的改善效果最为明显。四、试验测试总结通过对正常金手指引线设计资料采取不同的加工参数以及增加不同的辅助盖板进行相关测试凝证.测试分析结果表明：1）只是板了上而增加盖板,结果都是无法改善金尹指处引线、拖尾的品质问题；2）经过采取不同加

9、工参数、不同的辅助物料进行实验验证,当进刀速度改变并加上加常规的PP盖板.金手指引线脱落、拖尾的品质问题能得到改善并根除不同的进刀速度对引线洗板铜皮卷起、拖尾改善仃着不同的效果，其中当F=30时.正仲j地而的改善效果最为明显-SPCA测试方案I测试结果（正面）方案1/<2试敬结果勺分析方案2判定不合格不合格由于该铁刀为专用加工铝基、铜基产品铁刀.所以在加工时，断刀率100%,不合适普通产品加工”m国方案4方案5由于该铁刀为专用加工铝基、铜基产品说刀.所以在加工时.断刀率100%,不合适普通产品加工由于该铁刀为专用加工铝基、铜基产品铁刀，所以在加工时.断刀率100%.不合适普，产品加工F=

10、8|F=15|F=30测试结果（正面）不合格不合格测试条件主轴转速进刀速度退刀速度刀具选择增幅板方案1常规常规常规普通新刀不加方案2常规常规常规新双刃铁刀不加方案3常规常规常规普通新刀加方案4常规常规常规新双刃铁刀加方案5常规F=8、15、30常规新双刃铁刀加方案6常规F=8、15、30常规普通新刀加检1试验方案（上接第99页）<11HI7控体都合格,其中F=30效果最好方案6测试结果（反面）nnri_III；整体都合格，其中F=30效果最好五、实物验证实物验证通过个阵而规模为20x16个天线单元的实验小型面阵进行.如图4所，云图4天线单元及实验小面阵实物图（1）可靠性测试：按照IP<：601SB规定对实物抽样检测.检测内容包括交收态（显微剖切）、热应力（显微剖切）、模拟返（显微剖切）、热冲击（互联电阻变化率）和绝缘电阻；检测结果为合格（2）电性能测试：本文通过互耦法对实验小面阵阵中单元进行有源驻波测址.根据上述公式：计算推导得到E面和H面仃源扫描驻波的等高线对比仿其与实测结果发现两者基本吻合.并且扫描驻波实际测最值优尸仿真结果.天线在T：作频段8GHE2GHz范|1；1内E血、Hlhi&