表1　不同薄膜體系的工藝性能狀況

考慮微波電路的綜合要求（線厚、精度及焊接性等）選用 CrAuCuAu系統作為微波電路的導帶及接地面金屬化膜。

（b）厚膜制作

微波電路厚膜制作的關鍵是線條精度，接地面的金屬層一般是Au基合金，其中以Au-Pt的耐焊性最好。Au-Pt的耐焊性大于10次，如燒結工藝掌握好的話可達70～80次。Au-Pt膜的可焊性相對來說差一些，但經過適當處理，也能獲得較好的可焊性。

（c）LTCC共燒制作

各層之間的通孔、接地面均可用Au制作，整個基板的制作與厚膜制作相同，也以采用Au-Pt膜為主。

（2）載體可焊性鍍層研究

根據產品不同的要求，需選用不同的載體材料，功率大、散熱要求高的選AI、Cu；重量要求輕的選Al、Ti；與Al2O3陶瓷熱膨脹系數相近的選可伐合金、42合金等。另外還有與GaAs熱膨脹系數相近的Mo，新興的復合材料AlSiC等，這些載體材料要通過表面處理才能與陶瓷基片焊接，得到優良的焊接接頭。表面處理包括焊接性能良好的表面鍍層和熱膨脹系數分配合理的鍍層體系。

本研究設計了不同的鍍層系列。經環境試驗及試樣制作，最終選用的體系分別為：

Al——NiP-Cu-SnPb

Cu——Ag

Ti——Cu-SnPb

可伐——Ni-Au

42合金——Ni-Au

3　焊接工藝研究

焊接工藝研究主要包括三方面的內容：熱膨脹系數相異造成的陶瓷開裂；焊接變形和釬透率（被釬接面積/需焊接面積）。

（1）陶瓷開裂問題

從結構分析、設計；釬料和緩沖層；釬接工藝等幾個方面著手研究。

結構分析與設計—通過結構分析和計算，得出了最佳的結構因素。為計算簡便起見，作如下假設：a）不考慮Y、Z方面的變化；b）溫度范圍設定為 20～200℃，僅考慮彈性變形；c）中心軸的長度保持不變如圖3、圖4、圖5所示。

圖3　試樣示意圖

圖4　板厚比與po的關系

圖5　界面應力分布

綜合考慮，選擇r≤1為佳。

WilliamW在42合金和可伐合金上用Au-Ge焊料在400℃時焊接Al2O3，并對應力作了測定結果。見表2。

表2　應力測定結果

從表2中也可看出金屬基座愈薄，對抗裂愈有利。

釬料和緩沖層—選擇焊接溫度低，塑性好的釬料及應力緩沖層是防止陶瓷開裂的一個重要手段。研究了多種釬料的可焊性，最終選定In-Sn、Sn-Pb二種釬料作為基本釬料。［4］［6］緩沖層的結構也很多，材料選擇主要是以Mo片、Ti片為主。

釬接工藝—釬接工藝主要根據陶瓷熱性能來設計，選用緩慢加熱、冷卻過程如圖6所示。值得提出的是這種工藝對基片與載體的焊接性能，特別是耐焊性提出了更高的要求。

圖6　典型溫度曲線（Sn-Pb釬料）

（2）焊接變形

焊接變形主要影響最終裝配質量，變形大時，在最終裝配時不會引起開裂。變形必須控制在一定的范圍內。

控制變形的方法是載體材料、厚度的正確選擇和焊接夾具的設計。

選用夾具，控制變形，將增加應力，不利于防裂，為此夾具的壓力必須合適。壓力是保證間隙、焊接質量和減少焊后變形的關鍵因素，要在整個加熱過程中維護適當的壓力，是夾具設計的原則。

通常設計要求為變形小于0.1mm/100mm，正確設計夾具及焊接工藝，研究的實測變形一般在0.03～0.05mm之間。

（3）釬透率

釬透率直接反映了接地效果，是整個技術的重要指標，要在100mm×100mm（研究目標）內達到高指標，是一個難題。在焊接預置、載體開槽及打孔、夾具空隙等方面作了研究，使釬接率達到85%以上（一般可達90%）如載體金屬打工藝孔，可使釬接率從40%～50%上升到90%。開槽可控制被焊接的位置，在電性能上獲得了良好的效果。目前正在研究網格載體與電性能的關系，如獲得突破，則釬透率問題就將最終獲得解決。

4　討論與實例

Al2O3— Al產品的實例，其技術指標如下：

工作頻率　　1200～1400MHz

組件尺寸　　40mm×90mm

釬透率　　　90.28%

焊后變形　　≤0.01mm

接觸電阻　　≤0.02Ω

插入損耗　　≤0.06db

串　擾　　　≤0.1db

熱循環次數　≥45次

微波電路組裝技術的研究，是一個電、結構及工藝的綜合性課題。目前這項研究工作已應用于實踐，共制作組件2000余件，并獲得明顯的技術和經濟效益。