本發(fā)明涉及蘭格耦合器加工制作領域，具體是一種蘭格耦合器生產(chǎn)工藝。

背景技術：

在微波毫米波組件系統(tǒng)中，經(jīng)常因為管芯的阻抗參數(shù)不確定、增加連接元件數(shù)目等對微波特性產(chǎn)生影響，所以調(diào)節(jié)功率分配和合成對高性能的微波特性輸出非常重要。常見的做法是通過調(diào)整電容值、改變鍵合引線長度、弧度等來微調(diào)匹配電路，從而使管芯發(fā)揮出更好的性能。而蘭格耦合器憑借其結(jié)構緊湊、可靈活外接負載電阻、較寬的通頻帶等優(yōu)點，用于體積要求較高的寬帶內(nèi)匹配功率管的功率合成設計中，可以用于功率分配和功率合成，因此對蘭格耦合器的設計、加工和封裝十分重要。

由于連接的金絲存在寄生電感影響微波性能，所以微帶線之間的高效率連接直接關系到性能的提高，而金絲鍵合是芯片組裝的關鍵工序，鍵合位置，鍵合時間和功率大小等對引線的鍵合強度都存在至關重要的影響，甚至是只要有一根連接金絲失效，就會影響到整個電路系統(tǒng)的正常工作?，F(xiàn)有的蘭格耦合器加工制作采用空氣橋工藝，增加刻孔和空氣橋接等使得工藝難度增加，加工成本高昂。在集成電路制造中金絲鍵合工藝較為成熟，將這種成熟的工藝運用到蘭格耦合器的制作中，并進行改進，尤其是要考慮到蘭格耦合器耦合交叉指處短金絲線的連接和金絲壓點位置的定位問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種蘭格耦合器生產(chǎn)工藝，以至少實現(xiàn)降低蘭格耦合器加工工藝難度、降低制作成本、提升蘭格耦合器性能的效果。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：一種蘭格耦合器生產(chǎn)工藝，它包括指線加寬電鍍工藝和指線金絲壓點鍵合工藝，所述的指線加寬電鍍工藝，首先在清洗潔凈的陶瓷基片上鍍指線，然后在耦合交叉指處設置金絲壓點，進行加寬電鍍，指條加寬位置用于鍵合工藝金絲線的連接，所述的加寬電鍍包括以下步驟：

1.1：配置電鍍液，亞硫酸金納濃度為16.00g/l~17.00g/l，氯化鉀濃度為95.00g/l~100.00g/l，檸檬酸鉀濃度為130.00g/l~150.00g/l，電鍍液ph在7.5-8.5之間；

1.2：金絲壓點加寬位置作為電鍍陰極，通電，電鍍液中的金離子，在電位差的作用下移動到金絲壓點位置形成鍍層，電鍍時間在25mins~30mins之間，通過控制電鍍時間來調(diào)節(jié)指線金絲壓點位置的寬度；

1.3：加熱電鍍液，溫度在35℃~40℃之間，使用玻璃棒輕微攪動金絲壓點位置，通過溫度控制儀控制溫度在35℃~40℃范圍內(nèi)，保持在該區(qū)間溫度范圍下反應25mins~30mins，實現(xiàn)金絲壓點位置的指條加寬；

所述的金絲壓點鍵合工藝，包括以下步驟：

2.1：使用鍵合設備對準指線加寬位置的金絲壓點位置，下降搜索焊盤，對準金絲壓點，控制焊盤與劈刀之間的高度為1mm~2mm；

2.2：開啟超聲振動，超聲功率在80w~100w之間調(diào)節(jié)，超聲時間200ms~300ms之間，金絲超過劈刀的伸出部分在超聲振動的作用下變成熔融狀態(tài)的金球，大小為金絲壓點寬度±1um，通過溫度控制儀保持溫度在210℃~230℃之間，下降劈刀接觸焊盤，按壓，保持按壓時間200ms~300ms，形成第一金絲壓點；

2.3：在劈刀接觸焊盤并進行按壓動作后，加大超聲功率，加大部分的超聲功率幅度區(qū)間為20w~30w，用于增強振動作用促使金原子擴散，保持加大后的超聲功率時間45ms~50ms，從而實現(xiàn)與第一金絲壓點牢固連接；

2.4：在第一金絲壓點牢固連接后，反向拉升劈刀，拉升高度為0.1~0.2mm，調(diào)節(jié)劈刀與垂直方向的夾角，該夾角在35度~40度之間時開始移動劈刀，劈刀在第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的移動軌跡保持與水平方向的夾角在30度~45度之間，第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的跨距在0.5mm~0.8mm之間，在劈刀對準第二金絲壓點之后，垂直下降劈刀接觸焊盤，按壓，保持按壓時間200ms~300ms，形成第二金絲壓點，第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的拱形結(jié)構高度在20um~40um之間。

進一步，在清洗潔凈的陶瓷基片上還包括鍍金屬連接帶，作為連接電通路，所述的金屬連接帶的厚度區(qū)間在6.82um~7.23um之間，通過控制厚度能夠增強基片耐大功率工作的能力。

所述的金屬連接帶厚度為7.00um。

所述的指線金絲壓點位置的寬度為金絲線直徑的3.0~4.0倍。

所述的金絲線直徑為25.00um，所述金絲壓點位置的寬度為100um。

所述的電鍍時間為27分鐘。

所述的劈刀在反向拉升后，朝第二金絲壓點移動之前與垂直方向的夾角為35度，在第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的移動軌跡與水平方向夾角為30度，跨距0.6mm，拱高為36.20um。

進一步，在步驟s13中，在35℃~40℃之間，保持這一溫度區(qū)間的反應時間為27mins~28mins。

進一步，在金絲壓點鍵合工藝之前，還包括仿真設計步驟，所述的仿真設計步驟包括ads仿真和cad仿真，首先使用ads仿真，然后再導出版圖，將版圖導入cad仿真，仿真后得到的優(yōu)化參數(shù)為：指線線長2.09mm，指線線寬0.05mm，指線線距0.01mm，并結(jié)合工藝條件進行耦合器性能測試，再通過實測數(shù)據(jù)對各工藝條件進行反復微調(diào)得到最佳工藝參數(shù)，并將最佳工藝參數(shù)固化在鍵合設備中。

所述的最佳工藝參數(shù)為線線長2.20mm，指線線寬0.08mm，指線線距0.01mm。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明在蘭格耦合器的指線上通過電鍍工藝設置加寬的金絲壓點，使用金絲跨接所述加寬的金絲壓點，實現(xiàn)蘭格耦合器指線的連接，相比傳統(tǒng)的空氣橋工藝顯著降低了工藝難度，節(jié)省了成本；基于加寬的金絲壓點進行金絲線鍵合，降低了引線鍵合的難度，可以推廣到集成電路封裝工藝中的引線鍵合領域，根據(jù)實際情況的需要設置加寬金絲壓點；通過控制鍵合工藝參數(shù)提高鍵合強度，連接界面不易滑移，能夠防止引線連接失效，增強可靠性，提高電路工作穩(wěn)定性；本發(fā)明的工藝簡單，成本低，健合時間短，效率高，在蘭格耦合器設計、制作中均可通過控制連接金絲的數(shù)量和金絲跨接的拱高，提高集成度，縮小組件體積；在加寬的金絲壓點進行焊接，在不影響焊球過度擴散的前提下，可以增加鍵合壓力，提高焊接強度。本發(fā)明的公開的工藝組合參數(shù)制作的蘭格耦合器，應用于放大器模塊中，利用不同的端口既可以作為功分器，又可以作為耦合器，能穩(wěn)定工作在50w條件下，輸入輸出駐波小于1.4db，帶內(nèi)損耗小于0.35db，非常適合于實際應用。

附圖說明

圖1為使用2根金絲跨接指線加寬金絲壓點位置的蘭格耦合器結(jié)構示意圖；

圖2為本發(fā)明工藝步驟中金球示意圖；

圖3為本發(fā)明工藝步驟中下降劈刀搜索金絲壓點的示意圖；

圖4為本發(fā)明工藝步驟中金秋接觸金絲壓點示意圖；

圖5為本發(fā)明工藝步驟中按壓金球示意圖；

圖6為本發(fā)明工藝步驟中增加超聲功率示意圖；

圖7為本發(fā)明工藝步驟中開啟反向拉升示意圖；

圖8為本發(fā)明工藝步驟中設定的反向拉升高度示意圖；

圖9為本發(fā)明工藝步驟中拉升到指定高度準備朝第二金絲壓點移動的位置示意圖；

圖10為本發(fā)明工藝步驟中劈刀以設定角度開始朝第二金絲壓點移動示意圖；

圖11為本發(fā)明工藝步驟中拉弧形成示意圖；

圖12為本發(fā)明工藝步驟中按壓第二金絲壓點示意圖；

圖13為使用本發(fā)明制造蘭格耦合器的端口s參數(shù)測試結(jié)果；

圖14為使用本發(fā)明制造蘭格耦合器的端口電壓駐波比測試結(jié)果；

圖中，1-第一加寬金絲壓點，2-第二加寬金絲壓點，3-第三加寬金絲壓點，41-第一組鍵合金絲，42-第二組鍵合金絲。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種蘭格耦合器生產(chǎn)工藝，它包括指線加寬電鍍工藝和指線金絲壓點鍵合工藝，所述的指線加寬電鍍工藝，首先在清洗潔凈的陶瓷基片上鍍指線，然后在耦合交叉指處設置金絲壓點，進行加寬電鍍，指條加寬位置用于鍵合工藝金絲線的連接，所述的加寬電鍍包括以下步驟：

1.1：配置電鍍液，亞硫酸金納濃度為16.00g/l~17.00g/l，氯化鉀濃度為95.00g/l~100.00g/l，檸檬酸鉀濃度為130.00g/l~150.00g/l，電鍍液ph在7.5-8.5之間；

1.2：金絲壓點加寬位置作為電鍍陰極，通電，電鍍液中的金離子，在電位差的作用下移動到金絲壓點位置形成鍍層，電鍍時間在25mins~30mins之間，通過控制電鍍時間來調(diào)節(jié)指線金絲壓點位置的寬度；

1.3：加熱電鍍液，溫度在35℃~40℃之間，使用玻璃棒輕微攪動金絲壓點位置，通過溫度控制儀控制溫度在35℃~40℃范圍內(nèi)，保持在該區(qū)間溫度范圍下反應25mins~30mins，實現(xiàn)金絲壓點位置的指條加寬；

所述的金絲壓點鍵合工藝，如圖2~12所示，具體包括以下步驟：

2.1：使用鍵合設備對準指線加寬位置的金絲壓點位置，下降搜索焊盤，對準金絲壓點，控制焊盤與劈刀之間的高度為1mm~2mm；

2.2：開啟超聲振動，超聲功率在80w~100w之間調(diào)節(jié)，超聲時間200ms~300ms之間，金絲超過劈刀的伸出部分在超聲振動的作用下變成熔融狀態(tài)的金球，大小為金絲壓點寬度±1um，通過溫度控制儀保持溫度在210℃~230℃之間，下降劈刀接觸焊盤，按壓，保持按壓時間200ms~300ms，形成第一金絲壓點；

2.3：在劈刀接觸焊盤并進行按壓動作后，加大超聲功率，加大部分的超聲功率幅度區(qū)間為20w~30w，用于增強振動作用促使金原子擴散，保持加大后的超聲功率時間45ms~50ms，從而實現(xiàn)與第一金絲壓點牢固連接；

2.4：在第一金絲壓點牢固連接后，反向拉升劈刀，拉升高度為0.1~0.2mm，調(diào)節(jié)劈刀與垂直方向的夾角，該夾角在35度~40度之間時開始移動劈刀，劈刀在第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的移動軌跡保持與水平方向的夾角在30度~45度之間，第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的跨距在0.5mm~0.8mm之間，在劈刀對準第二金絲壓點之后，垂直下降劈刀接觸焊盤，按壓，保持按壓時間200ms~300ms，形成第二金絲壓點，第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的拱形結(jié)構高度在20um~40um之間。

進一步，在清洗潔凈的陶瓷基片上還包括鍍金屬連接帶，作為連接電通路，所述的金屬連接帶的厚度區(qū)間在6.82um~7.23um之間，通過控制厚度能夠增強基片耐大功率工作的能力。

所述的金屬連接帶厚度為7.00um。

所述的指線金絲壓點位置的寬度為金絲線直徑的3.0~4.0倍。

所述的金絲線直徑為25.00um，所述金絲壓點位置的寬度為100um。

所述的電鍍時間為27分鐘。

所述的劈刀在反向拉升后，朝第二金絲壓點移動之前與垂直方向的夾角為35度，在第一金絲壓點與第二金絲壓點之間的移動軌跡與水平方向夾角為30度，跨距0.6mm，拱高為36.20um。

進一步，在步驟s13中，在35℃~40℃之間，保持這一溫度區(qū)間的反應時間為27mins~28mins。

進一步，在金絲壓點鍵合工藝之前，還包括仿真設計步驟，所述的仿真設計步驟包括ads仿真和cad仿真，首先使用ads仿真，然后再導出版圖，將版圖導入cad仿真，仿真后得到的優(yōu)化參數(shù)為：指線線長2.09mm，指線線寬0.05mm，指線線距0.01mm，并結(jié)合工藝條件進行耦合器性能測試，再通過實測數(shù)據(jù)對各工藝條件進行反復微調(diào)得到最佳工藝參數(shù)，并將最佳工藝參數(shù)固化在鍵合設備中。

所述的最佳工藝參數(shù)為線線長2.20mm，指線線寬0.08mm，指線線距0.01mm。

首先將陶瓷基板處理清潔，利用薄膜專業(yè)制造技術——真空鍍膜方式于陶瓷基板上濺鍍結(jié)合于金屬復合層，經(jīng)曝光、顯影、蝕刻、去膜工藝完成線路制作，最后再以電鍍/化學鍍沉積方式增加線路厚度，待光阻移除后即完成金屬化線路制作，由于陶瓷材料具有電阻高、高頻特性突出、熱導率高、化學穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性良好、熔點高等特點，在電子線路的設計和制造非常需要以上性能，因此陶瓷被廣泛用于不同厚膜、薄膜和電路的基板材料，還可以用作絕緣體，在熱性能要求苛刻的電路中做導熱桐廬以及用來制造各種電子元件，本發(fā)明在陶瓷基片上可控鍍金屬層，增加陶瓷基器件的耐功率輻射能力。

應用本發(fā)明制作的蘭格耦合器，用于放大器設計中并測試放大指標，如圖13，14所示，可以看到使用本發(fā)明制造的蘭格耦合器具有優(yōu)良的耦合指標，非常適合實際應用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構想范圍內(nèi)，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內(nèi)。