一种有源电磁功能结构元器件二次封装方法与流程

本发明涉及一种有源电磁功能结构元器件二次封装方法，属于航空复合材料成型。

背景技术：

1、频率选择表面(frequency selective surface，fss)是一种具有周期性阵列结构的人工电磁材料，在入射电磁波作用下fss会激励出表面电流，表面振荡电流会对外发生二次辐射，对某种特定频率、入射角度、极化方向的电磁波发生透射或者反射，从而表现出空间滤波器的功能。

2、为了适应现代高端装备中复杂多变的电磁环境，确保雷达性能不受制约，由滤波结构和激励源构成的有源电磁功能结构概念被提出，它可以通过控制外加激励，根据实际需要而改变自身通阻状态、谐振频率、带宽等特性，在时域和空间来调控透波频段和最佳的电磁特性，满足雷达工作状态灵活多变的需求，既可保证工作频段的传输性能，又能满足飞行器的低散射性能要求。相比无源fss的单层结构，有源电磁功能结构的设计及制造技术更复杂，通常是在无源fss单元内引入有源开关元件，例如pin二极管、变容二极管、mems开关等，通过控制外加偏置电压改变单元结构的通断或阻抗，实现电磁传输特性的可调谐。

3、由于有源元器件均是具有一定厚度的三维结构，高密度海量元器件的埋入会造成不可靠胶接界面，对夹层结构强度造成不利影响，导致最终成型结构件承载能力不及要求。另一方面，元器件与复合材料基板的热膨胀系数差异较大，在经历固化热历程后，极易导致脱粘变形、功能单元失效等问题。因此需要对高密度元器件进行二次封装处理。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提出了一种有源电磁功能结构元器件二次封装方法，该方法适用于复杂曲面有源电磁功能结构成型，通过对高密度元器件二次封装处理，实现三维结构元器件的平面化填充，为后续胶接提供良好胶接界面，解决高密度元器件埋入造成的胶接界面不可靠性，提高有源电磁功能结构强度，减少元器件失效风险。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种有源电磁功能结构元器件二次封装方法，该封装方法包括以下步骤：

4、步骤1、根据元器件厚度，将适量二次封装材料铺放在平面或曲面有源电磁结构表面；

5、步骤2、采用真空热压实工艺，对二次封装材料进行预压实；

6、步骤3、采用吸胶工艺完成二次封装材料高温固化，完成元器件二次封装处理，保证二次封装材料将元器件完全包裹。

7、进一步地，二次封装材料为由热固性树脂基体和短切纤维毡增强体组成的膜状材料。采用这种材料，一方面可以保证器件完全被填充，避免出现架桥现象；另一方面，可以有效增强二次封装材料的力学性能。

8、进一步地，膜状材料厚度为0.1～0.3mm。

9、进一步地，二次封装材料用树脂基体可以为氰酸酯树脂、环氧树脂、双马树脂中的一种。

10、进一步地，二次封装材料用增强体为短切玻璃纤维毡、短切石英纤维毡、短切芳纶纤维毡、短切聚酰亚胺纤维毡、短切pbo纤维毡中的一种。

11、进一步地，步骤3中吸胶工艺具体过程是：首先在二次封装材料表面铺放一层吸胶层，再铺放一层有孔透气膜，再有孔透气膜上再铺放一层吸胶层；这种工艺可以增加固化过程中，树脂流动性，使内部空气可以完全排除，有效保证二次封装材料的低孔隙率特性。

12、进一步地，二次封装使用的树脂基体采用高温下呈现低粘度特性的树脂；保证二次封装材料固化过程中树脂基体可以充分浸润元器件之间的间隙；保证元器件间隙被完成填充。

13、有益技术效果：本发明所提出的方法适用于复杂曲面有源电磁功能结构成型，通过对高密度元器件二次封装处理，实现三维结构元器件的平面化填充，为后续胶接提供良好胶接界面，解决高密度元器件埋入造成的胶接界面不可靠性，提高有源电磁功能结构强度，减少元器件失效风险。为新一代航空有源电磁功能结构制造提供技术支持。

技术特征：

1.一种有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，二次封装材料为由热固性树脂基体和短切纤维毡增强体组成的膜状材料。

3.如权利要求2所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，膜状材料厚度为0.1～0.3mm。

4.如权利要求1所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，二次封装材料用树脂基体为氰酸酯树脂、环氧树脂、双马树脂中的一种。

5.如权利要求4所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，二次封装使用的树脂基体采用高温下呈现低粘度特性的树脂。

6.如权利要求4所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，二次封装材料用增强体为短切玻璃纤维毡、短切石英纤维毡、短切芳纶纤维毡、短切聚酰亚胺纤维毡、短切pbo纤维毡中的一种。

7.如权利要求1所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，步骤3中吸胶工艺具体过程是：首先在二次封装材料表面铺放一层吸胶层，再铺放一层有孔透气膜，再有孔透气膜上再铺放一层吸胶层。

8.如权利要求7所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，步骤3中，用真空袋将有源电磁功能结构平板密封，放入烘箱中，进行真空热压实，压力为0.1mpa，温度为70℃，时间为30分钟。

9.如权利要求1所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，检查热压实后的元器件状态，如果二次封装材料未能将元器件完全包裹，增加1～2层二次封装材料，重新热压实，保证元器件被完全包裹。

10.如权利要求9所述的有源电磁功能结构元器件二次封装方法，其特征在于，在热压实后的二次封装材料表面放置玻璃布作为吸胶层，然后重新用真空袋密封，放入热压罐中，完成二次封装材料的高温固化，固化温度为180℃，升温速率为1.5℃/min，压力为0.3mpa。

技术总结本发明属于航空复合材料成型技术领域，具体涉及一种有源电磁功能结构元器件二次封装方法，首先根据元器件厚度，将适量二次封装材料铺放在平面或曲面有源电磁结构表面；然后采用真空热压实工艺，对二次封装材料进行预压实；最后采用吸胶工艺完成二次封装材料高温固化，完成元器件二次封装处理，保证二次封装材料将元器件完全包裹。本发明特别适用于复杂曲面有源电磁功能结构成型，通过对高密度元器件二次封装处理，实现三维结构元器件的平面化填充，为后续胶接提供良好胶接界面，解决高密度元器件埋入造成的胶接界面不可靠性，提高有源电磁功能结构强度，减少元器件失效风险。技术研发人员：黄信佐,门薇薇,王亚楠,孙梦尘,徐慧,吴霄受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司济南特种结构研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/29