Современная электроника №8/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 15 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 ально концентричен с наружным про- водником (соосность не хуже 5 мкм), размеры допусков на графитовой оснастке должны быть очень малень- кими. Так как графит по своей приро- де анизотропный и довольно хрупкий материал, для изготовления оснастки миниатюрных СВЧ-вводов применя- ют графит высокой чистоты со сред- ним размером зерна не более 5 мкм [5]. Кроме того, все монтажные операции (сборка и демонтаж после пайки) необ- ходимо выполнять с использованием оптического микроскопа при увеличе- нии до 40 крат [5]. При таком увеличе- нии даже небольшая вибрация на рабо- чем месте или неустойчивость рук опе- ратора создают проблемы при сборке. Д ЕФЕКТЫ В МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННОМ СПАЕ СВЧ- ВВОДА В спаях стекла с металлом всегда име- ются внутренние напряжения: радиаль- ные, тангенциальные и аксиальные. Эти напряжения могут быть коэффициент- ными, вызванными различием в коэф- фициентах термического расширения (КТР) стекла и металла, временными и остаточными. Причиной возникнове- ния временных и остаточных напря- жений под действием градиента тем- пературы является низкая теплопро- водность стёкол всех марок. Чтобы не произошло разрушение стекла в спае, необходимо, чтобы сумма всех напря- жений не превышала предела прочно- сти стекла. Основные дефекты спая стекла с металлом – это трещины и отлипание стекла. Природа этих дефектов оди- накова: недопустимо высокие напря- жения в стекле. Если стекло имеет сла- бую адгезию к металлу, то происходит его отлипание от металла. При силь- ной адгезии в стекле, как в самом сла- бом звене спая, возникают трещины. Радиальная трещина в стекле возни- кает, если КТР стекла больше КТР цен- трального проводника. Если КТР стекла меньше КТР центрального проводни- ка, возможно появление круговой тре- щины [6]. Трещины и отлипания воз- никают из-за неправильного выбора конструкции спая и соединяемых мате- риалов, недопустимо высоких скоро- стей нагрева и охлаждения, плохого отжига спая. Другой распространённый дефект спаев – пузыри в стекле. Появле- ние пузырей в стекле обусловле- но недостаточным обезуглерожива- нием металлических деталей спая (пузырьки СО 2 ) вследствие завышен- ного содержания углерода в метал- ле, а также низкой температурой и малой продолжительностью отжига металлических деталей перед пай- кой СВЧ-ввода. Кроме того, причи- ной появления пузырей может быть плохая предварительная очистка сте- клянных изоляторов. Из-за этого так- же ухудшается адгезия стекла к метал- лу. Отдельные мелкие разрозненные пузыри не представляют опасности. Однако пузыри размером более 1/3 ширины спая и сплошные пузыри в виде цепочек ослабляют спай: ухуд- шают его прочность и герметичность. Нередко возникает брак по геоме- трическим размерам и форме спая. Он вызван неправильным выбором разме- ров стеклянного изолятора и металли- ческой детали, ошибками при констру- ировании оснастки для пайки и несо- блюдением температурно-временного режима пайки. Ещё один дефект – силь- ное окисление металла, обусловлен наличием в защитной среде молекул воды и кислорода. Т РЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКЕ СВЧ- ВВОДОВ В КОРПУС ИЗДЕЛИЯ СВЧ-вводы устанавливают в корпу- се изделия низкотемпературной пай- кой. Для обеспечения требуемого уров- ня КСВН необходимо предусмотреть в корпусе воздушную коаксиальную секцию и компенсирующую ступень- ку. На рисунке 5а показан пример уста- новки СВЧ-ввода МК100А (АО «НПФ «Микран») с центральным проводни- ком ∅ 0,3 мм, наружным проводником ∅ 1,93 и длиной 1,4 мм. На рисунке 5б приведена разделка корпуса под уста- новку этого ввода с указанием разме- ров воздушной секции и компенсиру- ющей ступеньки. Центральный проводник СВЧ- ввода должен быть соединён с поло- ском микрополосковой линии (МПЛ). В области перехода с МПЛ на коакси- альную линию СВЧ-ввода на относи- тельно коротком расстоянии должно происходить превращение ТЕМ-волны, распространяющейся в коаксиальной линии, в квази ТЕМ-волну в МПЛ. Необ- ходимо, чтобы соединение централь- ного проводника с полоском МПЛ, а наружного проводника СВЧ-ввода с корпусом изделия обеспечивало опти- мальные параметры согласования, достаточную механическую прочность и устойчивость к воздействию внеш- них факторов. На рисунке 5а показано соединение «внахлёст», когда центральный прово- дник лежит на полоске МПЛ, осущест- вляемое низкотемпературной пайкой. Соединение «внахлёст» допустимо при- менительно к измерительной аппара- туре, не подвергающейся воздействию смены температур и вибрациям. В изде- лиях микроэлектроники СВЧ его при- менение нежелательно, так как при циклическом изменении температу- ры из-за разности коэффициентов термического расширения материа- лов корпуса и платы оно подвержено разрушению. В таких случаях рекомен- дуется применять перемычки, соединя- ющие торец центрального проводника с полоском МПЛ [3]. Однако при этом возникает проблема соединения пере- мычкой тонкого центрального прово- дника диаметром менее 0,3 мм с узким полоском МПЛ. Поэтому для СВЧ-вводов мм-диапа- зона целесообразно применение скользящего контакта. Скользящий контакт представляет собой миниа- тюрную трубку из термически упроч- нённой бериллиевой бронзы, покры- тую износостойким золотом, раз- Рис. 5. СВЧ-ввод МК100А: а) установка в корпус изделия; б) разделка корпуса под установку ввода Пайка Компенсирующий зазор Припой ПОС-61 0,1 ± 0,0125 0,43 ± 0,05 0,08 ± 0,015 1,42 +0,08 Микрополосковая плата б а ∅ 0,7 ± 0,025 ∅ 1,68 ± 0,05 ∅ 1,98 ± 0,025