5. Сборка устройств на ПАВ

Сборка и защита -- это часть общего технологического цикла изготовления устройств на ПАВ, в результате проведения которого получают готовую конструкцию устройства.

При индивидуальной сборке даже с использованием высокомеханизированного и автоматизированного оборудования трудоемкость сборки достаточно высокая.

Процессы сборки условно можно разделить на следующие этапы:

ориентированное разделение пластин со сформированными схемами на кристаллы;

монтаж кристаллов на основание корпуса;

присоединение выводов;

герметизация;

проверка.

Каждый из этих этапов включает ряд операций, выполнение которых имеет свою специфику в зависимости от конструктивно-технологического исполнения устройства, выбранных методов монтажа кристалла и присоединения выводов.

6. Приклейка пьезоэлемента в корпус

7. Проверка внешнего вида

8. Герметизация изделий на установке конденсаторной сварки

9. Механические испытания

10. Проверка герметичности

11. Маркировка лазерная

Операция проводится на установке УМЛА - 600 - 13, при этом на корпус лучом лазера наносится надпись.

12. Контроль физических параметров

3. Постановка задачи

Процесс создания любого изделия акустоэлектроники очень сложен. Как видно из рис. 4.1 изменение любого этапа проектирования влечет за собой изменения в других этапах.

Рис. 3.1. Схема создания изделий акустоэлектроники.

Целью моей работы является описание математической модели для системы автоматического проектирования (САПР) элементов дисперсионных акустических линий задержки (ДАЛЗ) для формирования ЛЧМ сигналов.

В качестве исходных данных были выбраны вполне конкретные параметры акустической линии задержки, а также характеристики упругой волны:

Где - средняя частота;

и - нижняя и верхняя частоты;

- ширина полосы пропускания;

- длительность дисперсионной характеристики;

и - скорости ПАВ на металлизированной и свободной поверхности;

в качестве металлизированной поверхности будет использоваться ниобат лития (), поэтому

.

Результатом работы должны стать технические требования к фотошаблонам и платам ДАЛЗ.

4. Решение поставленной задачи

4.1 Некоторые данные и формулы, необходимые для расчета

4.1.1 Виды конструкций фильтров сжатия на ПАВ

Фильтры сжатия на ПАВ конструктивно выбираются, исходя из требований, предъявляемых к параметрам устройств. Существует два класса дисперсионных устройств, которые сильно различаются как по технологии исполнения, так и по своим реально достижимым параметрам: это фильтры с использованием свойств отражения поверхностных волн от неоднородностей и фильтры на основе ВШП структур.

Конструкции первого типа формируют или обрабатывают сигнал с большими базами (произведениями длительности на полосу частот), однако они сложны в изготовлении и узкоспециализированы. Поэтому для серийного изготовления дисперсионных устройств с заданными параметрами предпочтение было отдано второму типу конструкций.

Простейший ВШП представляет собой периодическую структуру, которая обычно наносится методом фотолитографии, который был рассмотрен ранее. При синтезе фильтра формирования либо сжатия ЛЧМ сигналов необходимо создать устройство с линейной дисперсионной характеристикой, т.е.

(4.1)

Такую систему можно реализовать с помощью встречно-штыревого преобразователя (либо преобразователей) с переменным шагом, так как отклик ВШП связан с геометрией.

4.1.2 Основные формулы для расчета

ВШП с переменным шагом называется неэквидистантным или дисперсионными. Конструктивно фильтр сжатия ЛЧМ сигналов с помощью неэквидистантных преобразователей может выполняться двух типов: как фильтр сжатия ЛЧМ сигналов с двумя дисперсионными преобразователями, как фильтр сжатия ЛЧМ сигналов с двумя наклонными дисперсионными преобразователями (см. рис.4.1).

Рис. 4.1. Виды встречно-штыревых преобразователей для дисперсионного фильтра

Мной был выбран второй вариант. Переменный шаг ВШП дает возможности каждой паре электродов работать синхронно на одной частоте. Но так как геометрическое положение каждой пары различно, время задержки будет зависеть от частоты. В результате этого характеристика ВШП становится дисперсионной. Важную роль играет уменьшение переотражений волн из-за меньшего перекрытия электродов, что уменьшает шумы. Количество электродов, необходимое для построения дисперсионного фильтра, определяется уравнением

, (4.2)

где - средняя частота,

- длительность дисперсионной характеристики.

Одним из наиболее важных критериев при проектировании дисперсионных ЛЧМ линий задержки на ПАВ состоит в том, чтобы расположить электроды таким образом, чтобы выполнялось классическое уравнение для временной области:

(4.3)

- функция взвешивания,

- ширина полосы пропускания,

- длительность дисперсионной характеристики,

- нижняя или верхняя частота (зависит от требуемого знака дисперсии: знак для и знак для ).

При конструировании реальных фильтров сжатия с ЛЧМ откликом электроды необходимо располагать в точках максимума и минимума действительной части экспоненциального члена в уравнении (4.3). Математически это означает выполнение следующего условия:

, (4.4)

где - порядковый номер электрода. Решая это уравнение относительно и переводя временные положения отсчетов в пространственные, получаем:

- для положительной дисперсии (4.5)

- для отрицательной дисперсии. (4.6)

Так как скорости поверхностной волны свободного пьезоэлектрика и нагруженного металла электрода различны, то для более точного расчета расположения электродов необходимо в выражение вместо подставить ее аналитическую зависимость от ширины электрода , разницы скоростей на свободной поверхности и металлизированной :

. (4.7)

4.2 Полученные результаты для фотошаблона

-- количество электродов, необходимое для построения дисперсионного фильтра;

-- ширина первого электрода;

-- первый полупериод ВШП;

-- ширина последнего электрода;

-- последний полупериод ВШП.

4.3 Изображение шаблона в программе AutoCAD

Рис. 4.2. Входной (слева) и выходной (справа) преобразователи ДАЛЗ.

Рис. 4.3. Увеличенный вид штырей.

Рис. 4.4. Структура шаблона.

4.4 Технические требования к производству ДАЛЗ

, ,

4.4.1 Технические требования к фотошаблонам

Фотошаблон на ДАЛЗ должен быть единым, чтобы платы, входящие в один комплект, были изготовлены в одном технологическом цикле на одной пластине (с одинаковой толщиной металла). В этом случае дисперсионные характеристики ДАЛЗ по модулю будут максимально близки;

Технические требования к фотошаблону ДАЛЗ:

Ширина первого электрода:

Первый полупериод ВШП:

Ширина последнего электрода:

Последний период ВШП:

Число активных электродов в ВШП: 1043

Число активных электродов с разрывами в одном ВШП - не более 2 и не ближе, чем через 30 электродов.

Замыкания активных электродов не допускаются.

4.4.2 Технические требования к платам

Толщина металлизации: (750 - 850) нм

Толщина пластины звукопровода: 0.35 мм.

Материал звукопровода: .

По периметру платы нанести поглотитель.

Технические требования к плате ДАЛЗ:

Ширина первого электрода:

Первый полупериод ВШП:

Ширина последнего электрода:

Последний период ВШП:

Число активных электродов в ВШП: 1043

Число активных электродов с разрывами в одном ВШП - не более 8 и не ближе, чем через 30 электродов.

Замыкания активных электродов не допускаются.

4.4.3 Технические требования к сборке

Длина соединительных проводников внутри корпуса не более 4 мм.

Емкость сигнальных контактов не более 0.5 пФ.

Монтаж платы.

Рис. 4.5. Пример монтажа платы.

4.5 Результаты измерений образцов

После изготовления опытных образцов, мной были измерены из амплитудно-частотные характеристики (см. рис. 4.6). Как видно из рисунка, заданная полоса частот входит в полученный интервал частот.

Рис. 4.6. Амплитудно-частотная характеристика изделия ДАЛЗ.

Следовательно, изделие было спроектировано правильно. Фазово-частотная характеристика имеет вид, приведенный на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Фазово-частотная характеристика изделия ДАЛЗ.

5. Выводы

В работе рассмотрена теория приборов на поверхностных акустических волнах и описана их математическая модель.

На основе этой модели проведены расчеты конкретного вида дисперсионной линии задержки и изготовлен фотошаблон.

Замерены электрические параметры изготовленных по данному фотошаблону дисперсионных линий задержки.

Полученные результаты удовлетворяют теоретичеким предположениям.

6. Список сокращений

ВШП - встречно-штыревой преобразователь

ЛЧМ - линейная частотная модуляция

ДАЛЗ - дисперсионная акустическая линия задержки

ПАВ - поверхностные акустические волны

РЛС - радиолокационная станция

САПР - система автоматического проектирования

АЧХ - амплитудно-частотная характеристика

ОР - отражательная решетка

ИС - интегральные схемы

ОАВ - объемные акустические волны

7. Список литературы

1. Высоцкий Б.Ф., Дмитриев В.В. «Интегральные пьезоэлектрические устройства фильтрации и обработки сигналов», Москва, «Радио и связь», 1985.

2. Кук Ч., Бернфельд М. «Радиолокационные сигналы», Москва, «Советское радио», 1971

3. Морган Д. «Устройства обработки сигналов на поверхностных акустических волнах», Москва, «Радио и связь», 1990.

4. Мэттьюз Г. «Фильтры на поверхностных акустических волнах», Москва, «Радио и связь», 1981.

5. Олинер А. «Поверхностные акустические волны», Москва, «Мир», 1981.

6. Танкрилл Р., Холланд М. «Фильтры на поверхностных акустических волнах», 1971

7. Шермергор Т.Д., Стрельцова Н. Н. «Пленочные пьезоэлектрики», Москва, «Радио и связь», 1986.

8. Ширман Я.Д. «Разрешение и сжатие сигналов», Москва, «Советское радио», 1974

Размещено на Allbest.ru