基于遺傳算法的LTCC微波組件制造工藝協(xié)同調(diào)控研究.pdf

1、隨著微波集成芯片的發(fā)展，微波電路系統(tǒng)越來越輕量化，小型化和高度集成化。特別是在現(xiàn)代雷達、武器和衛(wèi)星通訊領(lǐng)域，對微波組件的重量、可靠性和性能提出了更高要求。由于低溫共燒陶瓷（LTCC）技術(shù)具有良好的電熱、機械和工藝加工特性，被越來越多的用到微波組件制造領(lǐng)域。LTCC微波組件制造技術(shù)復(fù)雜，難度大，體現(xiàn)在其對工藝參數(shù)敏感，微小的成型缺陷將對其功能特性造成較大影響。針對具體的LTCC微波組件研制，因為材料、尺寸、結(jié)構(gòu)等參數(shù)及其相互影響關(guān)系不同，

2、往往需要多輪次樣件試制和逐漸優(yōu)化才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，這對新型的微波組件研制帶來了較大的技術(shù)和成本壓力。本文結(jié)合相關(guān)科研項目所需，以某新型LTCC微波組件為研究對象，對其制造工藝及其參數(shù)優(yōu)化進行了研究。
　　本文研究的LTCC微波組件主要由LTCC基板和微波射頻多功能芯片組成。本文針對LTCC微波組件主要的成型工藝—基板層壓、燒結(jié)和芯片真空共晶焊接進行了研究，分析了三種工藝過程中產(chǎn)生的成型缺陷及工藝間的耦合性。結(jié)果表明，層壓和燒結(jié)工藝

3、過程中易產(chǎn)生垂直互聯(lián)柱錯位、微通道變形、基板翹曲三種缺陷，彼此耦合性較強，而真空共晶焊工藝過程中容易產(chǎn)生焊接空洞缺陷，與層壓和燒結(jié)工藝耦合性較弱。提出了針對層壓和燒結(jié)工藝進行多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化和對共晶焊接工藝進行單目標(biāo)優(yōu)化的工藝調(diào)控思路。
　　將有限元數(shù)值分析結(jié)合智能優(yōu)化決策算法應(yīng)用于本文LTCC微波組件成型工藝的協(xié)同優(yōu)化研究中：采用有限元軟件建立LTCC微波組件的基板（以下簡稱LTCC基板）和焊接有限元分析模型，針對相應(yīng)的工藝參數(shù)設(shè)

4、計正交試驗方案，分析構(gòu)建各個工藝參數(shù)對成型缺陷的影響關(guān)系；采取BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多目標(biāo)遺傳算法—NSGA-II(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)相結(jié)合用于LTCC基板在層壓和燒結(jié)工藝過程中的工藝參數(shù)優(yōu)化；采取二次響應(yīng)面和遺傳算法針對真空共晶焊進行工藝參數(shù)優(yōu)化。
　　根據(jù)LTCC基板成型過程中出現(xiàn)的微通道變形、互聯(lián)金屬柱錯位、基板翹曲這三種缺陷的正

5、交仿真實驗結(jié)果對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，建立此三種缺陷與工藝參數(shù)之間的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。利用多目標(biāo)遺傳算法獲得三種缺陷對應(yīng)工藝參數(shù)的Pareto解集，通過多屬性決策方法，決策獲得一組較優(yōu)工藝參數(shù)組合，其對應(yīng)的優(yōu)化結(jié)果為：互聯(lián)柱最大錯位度為2.3979%，微通道綜合變形為0.1604mm，基板翹曲度為0.515%。同時，根據(jù)焊接空洞仿真數(shù)據(jù)通過響應(yīng)面法擬合真空共晶焊接工藝與焊接空洞缺陷映射關(guān)系，利用遺傳算法對關(guān)系模型進行工藝邊界條件內(nèi)的全局