金属封装外壳的结构设计要求及功能需求

(一)、封装外壳的结构设计要求

TR组件目前常用的高功率发热芯片主要有GaAs，GaN和LTCC，其中典型的整体金属外壳TR组件的几乎都为封闭式盒体结构。GaAs，GaN芯片直接或间接(有过渡层)焊接在壳体上，然后和印制板进行键合，然后整个盒体进行密封装。

该种形式TR的气密封装形式简便，但是厚度受限，一般不低于5mm。我所目前常用微波、毫米波TR组件主要是Ku，K，Ka频段，半波长在5~11毫米。当TR组件的厚度受限时，就采用局部气密封装的形式，将天线和TR做成LTCC然后将LTCC焊接在TR背板上，对LTCC进行局部气密封。

相控阵毫米波导引头TR组件由于厚度受限，设计采用局部气密封装方式。相控阵毫米波导引头天线的间距为9mm，TR组件封装外壳典型结构为间距9mm的砖式结构。双面焊接LTCC基板，单面焊接2片，该TR背板上要同时集成LTCC及收发电路，中间还有部分波导，尺寸小，器件集成度好，安装定位要素多，精度要求高。该TR背板不仅是所有元器件的安装载体，也是整个TR抵抗环境应力破坏的基体，对设计该背板的材料除应与LTCC进行热匹配外，还应有足够的强度抵抗冲击、振动等环境因素的破坏。

为了与芯片的热膨胀系数相匹配以减少工作时芯片受热应力破坏的可能，应根据芯片的热膨胀系数选择与之相近的硅铝合金复合材料，硅铝合金复合材料的导热系数目前外洋有5，6，7，9，11，13，15，17等规格，国内厂家的产品还不能全部覆盖外洋的规格。由于加工性能和采购周期的限制，结合对国内相关使用情况的调研结果，对膨胀系数为9和11两种规格的材料进行了相关的验证。从试验结果来看，膨胀系数为9和11的硅铝合金复合材料材料LTCC封装的TR组件壳体的要求

除上述电路总体要求外，由于相控阵毫米波导引头项目TR组件外壳采用新型封装材料硅铝合金复合材料为基体材料，因其高脆性特点，结合气密封装性与环境适应性要求，结构设计需保护其加工工艺性、镀覆性能、焊接性能以及使用性能等。

(二)、蝶形微波器外壳自动生产线控制系统优化的功能需求

目前原有蝶形微波器外壳生产线的生产效率为4.2个/分钟，并且至少需要5名熟练操作的工人负责整条生产线的运转。由于原有生产线控制系统核心芯片采用C8051F020，与32位处理器相比，其处理性能较低，数据运算处理能力较弱，随着蝶形微波器外壳产品要求越来越高，这样使得新蝶形微波器外壳自动生产线控制系统的功能需求也要发生变化。

蝶形微波器外壳自动生产线根据生产工艺流程分为落料冲压冲孔、冲压成型、攻丝、放置螺钉、冲压螺钉五个工序以及每个工序之间机械手自动搬运工作过程。为了满足优化后的系统能够通过机械手自动搬运实现蝶形微波器外壳的全自动化生产的需要，并保护其系统的优良性，同时也为了系统能够为后期自动生产线升级预留相关功能，将蝶形微波器外壳自动生产线控制系统的功能需求分为以下五个主要部分：

(1)生产自动化。控制系统需要形成一套全自动化生产工艺流程，实现蝶形微波器外壳自动化生产，同时控制系统需有手动调试功能，方便该生产线上单个设备专机或者个别工序上下料机械手搬运过程的调试。

(2)生产化。由于该自动生产线自动化程度好，生产的性尤为重要。

为了保护微波器外壳自动生产线的运行，考虑的是该生产线各个设备机械结构安装和控制系统的优良性，在生产运行时，一保护现场操作人员人身，防止各个设备的误动作，如压力机上下位检测，模具位置到位检测，机械手限位检测，吸盘压力检测，气缸上下位检测；二保护稳定性好，由于工厂现场生产环境恶劣，需要控制系统有较强的抗干扰能力；第三控制系统较终实现能够自动诊断该生产线故障并具有警报功能。

(3)机械手搬运精度适宜化。目前受到机械模具的限制，要求具有较高的搬运精度，才能保护物料地放在指定的位置。

(4)生产效率化。在生产企业注重效益优先，生产速度是产品竞争力的关键因素，优化后预计每分钟生产8-12个。在保护生产性的前提下，同时对机械手的运动速度提出了确定的要求。

(5)开放性和可扩展性好。根据蝶形微波器外壳的产品要求不断提高，生产工艺流程日益复杂，为了使企业在未来发展中保持竞争力，保护控制系统具有良好的开放性和可扩展性。