陈正浩
中国电子科技集团公司第十研究所
摘要：微波电路是电子设备有效载荷的重要组成部分，MIC的性能、设计规则和工艺有着不同于常规PCB 的要求；本文分析了MIC安装设计工艺、结构的设计和RF印制电路板元器件间距设计要求，重点通孔插装元器件在微波基板上的安装焊接设计。 关键词：微波电路可制造性布局布线安装要求
一.概述
微波电路（Microwave integrated circuit，MIC）是电子设备有效载荷的重要组成部分，承担者对高频信号的传输、放大、滤波、耦合和隔离等作用。随着应用频段的提高，微波电路在电子设备中所占的比例越来越大，重要性也日益显著。
MIC的制作为混合集成形式，采用薄膜微带工艺制作出薄膜无源基板电路后，先用基板电路焊接在热沉上，再用焊接方式将元器件等焊接在薄膜基板电路上，最后将整体电路固定在机壳上。
按照国际无线电频谱波段划分：射频/微波频段为甚高频30MHz~300MHz，米波；特高频（UHF）300MHz~3GHz，分米波；超高频（SHF）3GHz~30GHz，厘米波；极高频（EHF）30GHz~300GHz，毫米波。
在实际应用中，航天领域通常使用L、S、C、X、Ku、K和Ka厘米波波段，正向毫米波波段发展；航空通信则使用米波或分米波波段。
L波段：1~2GHz；S波段：2~4GHz；C波段：4~8GHz；X波段：8~12.4GHz
Ku波段：12.4~18GHz；K波段：18~26.5GHz；Ka波段：26.5~40GHz。
这里所谈的MIC通常指导电边界包围的分布参数电路的工作频率范围在绞车滚筒
400MHz~30GHz的电路模块，而不是常规的集总参数电路元器件的工作频率范围【12】。
随着通信技术的发展，无线射频电路技术运用越来越广，如：无线寻呼机、手机、无线PDA等，其中射频电路的性能指标直接影响整个产品的质量。这些产品的一个最大特点就是小型化，而小型化意味着元器件的密度很大，这使得元器件（包括SMD、SMC、裸片等）之间的相互干扰十分突出。
鲜奶搅拌机电磁干扰信号如果处理不当，可能造成整个电路系统无法正常工作，因此，如何防止和抑制电磁干扰，
提高电磁兼容性，就成为设计微波/射频电路印制电路板时的一个非常重要的课题。同一电路，不同的印制电路板设计结构，其性能指标会相差很大。
在微波频段中电磁场效应在电子装联中起主导作用，电子装联技术主要解决的是整体布局、布线、线的长度和线的形态，以及与此相关的微波频段电磁兼容、屏蔽接地等技术问题。
在微波频段，电气互联不仅要考虑传统意义上的“点与点”、“件与件”之间的有形连接，更要关注该频段的组装延迟、热设计、电磁兼容、电磁传播等无形的连接；因此，传统意义上的印制电路板的可制造性设计技术在MIC的设计中大部分已不起作用，我们通常所说的适用于板级电路组装的THT技术和SMT技术在MIC的设计中部分已不起作用。
基于这些因素，微波电路的设计难度较大，制作工序复杂，加工装配调试过程中影响电性能和可靠性的因素较多，对可焊性、耐热性和装配精度有很高的要求。为提高MIC设计水平，确保微波电路的设计、制作、装配和调试质量，进而保证微波整机产品仍至系统电子设备的质量和可靠性，对MIC的性能、设计规则和工艺要求有全面而深入的了解是非常必要的。由于MIC的设计、加工、装配和调试、使用等方面的特殊性，设计者在设计时应充分考虑MIC的可制造型、可靠性、可操作性、经济型和加工周期等因素。
二.布局设计
布局总原则：元器件应尽可能同一方向排列，通过选择PCB进入熔锡系统的方向来减少甚至避免焊接不良的现象；根据经验元器件间最少要有0.5mm的间距才能满足元器件的熔锡要求，若PCB板的空间允许，元器件的间距应尽可能宽。对于双面板一般应设计一面为SMD及SMC元件，另一面则为分立元件。
1.选择表面贴装的细引脚高频器件，保证器件的高频特性满足电路要求；不推荐使用带引脚的插装器件，减小感应干扰。
2.首先确定与其它PCB板或系统的接口元器件在印制电路板上的位置，必须注意接口元器件间的配合问题（如元器件的方向等）
3.因为射频电路模块的体积越来越小，元器件间排列很紧凑，因此对于体积较大的元器件，必须优先考虑，确定出相应位置，并考虑相互间的配合问题。
4.认真分析电路结构，对电路进行分块处理（如高频放大电路、混频电路及解调电路等），尽可能将强电信号和弱电信号分开，数字信号电路和模拟信号电路分开，完成同一功能的电路应尽量安排在一定的范围之内，从而减小信号环路面积；各部分电路的滤波网络必须就近连接，这样不仅可以减小辐射，而且可以减少被干扰的几率，根据电路的抗干扰能力。
5.根据单元电路在使用中对电磁兼容性敏感程度不同进行分组。对于电路中易受干扰部分的元器件在布局时还应尽量避开干扰源。
6.传输线采用45°角或平滑的圆弧过渡，不得采用90°拐弯。
7.合理安排过孔位置，不要将金属化孔设置在敏感区域，以免过孔产生不必要的感应干扰。
8.加大接地面积，可通过增加大量的互连过孔将地连成一片，尽量覆盖板面空白区域，以抑制“3D”空间电磁场的产生。
三.布线设计
saw11.在基本完成元器件的布局后，就可开始布线了。布线的基本原则为：在组装密度许可情况下后，尽量选用低密度布线设计，并且信号走线尽量粗细一致，有利于阻抗匹配。
2.对于射频电路，信号线的走向、宽度、线间距的不合理设计，可能造成信号信号传输线之间的交叉干扰；另外，系统电源自身还存在噪声干扰，所以在设计射频电路PCB时一定要综合考虑，合理布线。
蓝牙GPS3.布线时，所有走线应远离PCB板的边框（2mm左右），以免PCB板制作时造成断线或有断线的隐患。
电源线要尽中能宽，以减少环路电阻，同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，以提高抗干扰能力；所布信号线应尽可能短，并尽量减少过孔数目；各元器件间的连线越短越好，以减少分布参数和相互间的电磁干扰；对于不相容的信号线应量相互远离，而且尽量避免平行走线，而在正向两面的信号线应用互垂直；布线时在需要拐角的地址方应以135°角为宜，避免拐直角。 4.布线时与焊盘直接相连的线条不宜太宽，走线应尽量离开不相连的元器件，以免短路；过孔不腚画在元器件上，且应尽量远离不相连的元器件，以免在生产中出现虚焊、连焊、短路等现象。
5.在射频电路PCB设计中，电源线和地线的正确布线显得尤其重要，合理的设计是克服电磁干扰的最重要的手段。PCB上相当多的干扰源是通过电源和地线产生的，其中地线引起的噪声干扰最大。
6）地线容易形成电磁干扰的主要原因于地线存在阻抗。当有电流流过地线时，就会在地线上产生电压，从而产生地线环路电流，形成地线的环路干扰。当多个
电路共用一段地线时，就会形成公共阻抗耦合，从而产生所谓的地线噪声。因此，在对射频电路PCB的地线进行布线时应该做到：
1）首先，对电路进行分块处理，射频电路基本上可分成高频放大、混频、解调、本振等部分，要为各个电路模块提供一个公共电位参考点即各模块电路各自的地线，这样信号就可以在不同的电路模块
之间传输。然后，汇总于射频电路PCB接入地线的地方，即汇总于总地线。由于只存在一个参考点，因此没有公共阻抗耦合存在，从而也就没有相互干扰问题。2）数字区与模拟区尽可能地线进行隔离，并且数字地与模拟地要分离，最后接于电源地。3）
在各部分电路内部的地线也要注意单点接地原则，尽量减小信号环路面积，并与相应的滤波电路的地址就近相接。
4）在空间允许的情况下，各模块之间最好能以地线进行隔离，防止相互之间的信号耦合效应。
7.走线表面一般不采用化学镀锡或热风整平浸锡铅合金镀涂，而采用镀厚金（2um~3um）。
8.微波板外表面一般不涂覆通常的阻焊膜来阻止焊料的流动，而是采用“焊料坝”来限制焊料流动区域。高斯玻取样
9.严格控制传输线走线的截面形状和表面特征，做到截面几何形状精确规范、表面镀涂均匀完整。必须采用18um或35um的铜箔，严格控制刻蚀量，减小“底切”，使线宽蚀刻精度控制在±0.02mm内。镀涂不仅要覆盖走线的顶部，而且要包覆走线的两个侧面。这不仅是满足特性阻抗要求，而且由改善了高频电路的“趋肤”效应。频率升高时，信号能量开始移向传输线的外表面，一般说来，三倍“趋肤”深度含有98%的信号能量。
表1信号“趋肤”深度与频率关系
频率（Hz）6010K10M10G
“趋肤”深度（mm）8.010.68590.02010.0007
四.MIC安装设计工艺要求
1.外接引带隔离器、连接器、滤波器等与机壳内MIC基片或微带隔离器搭焊，其搭焊焊盘尺寸长度应大于
2.5mm，宽度应大于外接器件引线宽度的1.2倍，外接器件引线必须紧贴在焊盘上，或略高于基板表面，一般在0.2mm~0.05mm；如图1。
图1外接器件与MIC基片焊接要求
2.在MIC基片叉指电容两端焊盘上，要求焊盘长度应不小于2.5mm，宽度大于器件引线宽度的1.2倍，
3.如果微波二极管负电极在MIC基片正面上焊接，其焊盘应设计成一个环带状，其环形焊
盘宽度W1应大于1mm，对应机壳底面应配打直径3mm的穿孔或深为3mm的槽孔；如果微波二极管负电极安装在MIC基片背面，正面微带线最小尺寸L×W2=1.5mm×0.5mm，对应机壳底面应配打直径7mm的穿孔或深为4mm的槽孔。
4.不允许片式元件侧立安装和叠装安装，见图2、图3。
图2片式元件侧立安装
图3元件叠装安装
5.在MIC上，外引线焊盘与电容共用一个焊盘，焊盘最小尺寸应大于2.5mm×1.5mm。外接引线焊点位置应清楚标注。见图4。
图4外接引线焊接要求
6.在MIC上，设计场效应管接地金属化孔时，应避开场效应管引线焊接位置，金属化孔位
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