CN101557066B - 用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法。同轴传输线由内导体和空心外导体所组成，内导体由两根导体连接组成T型或L型，所述钎焊方法包括以下操作步骤：两根导体的连接端头分别为螺纹孔和螺杆；所述螺纹孔和螺杆连接处的退刀槽内放置焊丝或涂敷焊膏；将两根导体拧紧；使感应线圈套在深腔内导体端头连接处或辅助导体与内导体的连接处，焊接条件为：高频发生器功率5kW，功率比为30-60％，加热通电时间6-80秒。本发明感应加热钎焊，工件焊缝处局部温度很快达到钎焊温度的要求，焊料均匀铺展，工件吸收的热量与整体加热方式相比，热输入小，热量集中，利用工件自身内部热传导冷却或辅助水冷，快速实现连接端头的钎焊连接，焊缝质量高。

Description

用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法

技术领域

本发明涉及一种位于同轴传输线外导体深腔内的内导体两端头的钎焊连接方法。

背景技术

由内导体和空心外导体所组成的同轴传输线广泛地应用于天线和射频发射机或射频接收机的互连中，其作用是有效地传输电磁能量。射频同轴连接器与其它同轴元器件连接起来构成的射频同轴传输线成为射频同轴传输系统的主要组成部分。射频同轴传输线，它是雷达、射频中继站和通信系统中传输信号的关键元件，而且在高速数据传输设备中应用越来越广泛，作用也越来越重要。随着大型电子设备轻量性、机动性要求的提高，同轴传输线的结构越来越紧凑，上述两种形式(T型结构，L型结构)是新型的设计方式，内导体连接焊缝位置距离空心外导体安装表面距离较深，连接装配空间越来越小，电性能指标以及可靠性要求越来越高，迫切需要研究新的连接装配方法。

同轴传输线内导体连接通常有两种方式：

(1)导电胶粘接法，本方法就是在连接处涂上合适用量的导电胶，利用连接端头的螺纹定位后，清除接缝处多余的胶，在一定温度下(一般情况下为120-150℃)的烘箱中加热，保持一段时间(一般情况下为1-2小时)使其固化，同轴线的长度受烘箱内部尺寸限制。另外同轴线在高频段，大功率工作条件下，接缝处导电胶传热效果差，容易老化，影响其电性能的长期可靠性。这种方法虽然操作简单，成本较低，但是对于长期可靠性要求高的高频段大功率传输线，工作期间存在过发热以及打火现象，甚至不能正常工作。

(2)整体加热法，本方法就是在内导体两端头连接处涂上合适用量的焊膏或焊丝，在气氛保护的加热炉或真空加热炉中整体加热，焊料熔化润湿铺展冷却后形成钎焊连接。由于是内外导体一起整体加热(一般情况下为150-260℃)，温度较高，出炉后很难保证实现均匀冷却，变形大。在真空炉中焊接，由于内外导体不连续，温度均匀化速度较慢，容易产生局部温度过高，除此之外，加热时间长，生产效率低下。加热过程内外导体温差大，内导体钎焊变形比气氛保护的加热炉中的情况下更大。整体加热法设备投入较大，对焊接温度控制精度要求高，并且，同轴线的设计长度与方法(1)一样受加热炉内部尺寸限制。

高频感应加热原理：对于介质材料，利用其在高频电场的作用下发生分子极化现象，并按电场方向排列，由于高频电场以极快的速度改变分子方向，则材料就会因介电损耗而发热；对于金属材料，高频电流流向被绕制成环状或其它形状的感应线圈(通常是用紫铜管制作)，在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将被加热的金属工件放置在线圈内，磁束就会贯通整个被加热金属工件，在其内部与加热电流相反的方向产生很大的涡电流，由于被加热金属工件内的自身电阻而产生焦耳热。由于高频电流的“集肤效应”使工件特别是表面的温度迅速上升，热量主要局限在感应线圈的临近区域。其特点加热速度快，热量集中，在工件内部热量传导服从传导与辐射的相关定律，因此一旦停止加热，由于金属导热性好，焊缝处温度很快降低，周围空气中的氧气对焊缝处熔化的焊料表面的氧化不明显，焊缝质量好。实现高频感应加热需要三个组成部分：高频发生器、感应线圈、工件。

发明内容

为了解决现有技术存在的内导体连接方法使内导体变形大不能满足高精度要求、设备投入较大的问题，本发明旨在采用高频感应加热技术，提供一种用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法。

实现上述目的的本发明技术方案如下：

用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法，所述同轴传输线由内导体和空心外导体所组成，所述空心外导体的深腔深度为25-80毫米，深腔直径范围为7-30毫米，空心外导体呈T型或L型，内导体由两根导体连接组成T型或L型。

高频感应钎焊方法包括以下操作步骤：

(1)、空心外导体深腔内的T型或L型两根导体的对应连接端头分别设有对应配合的螺纹孔和螺杆；

(2)、所述两根导体对应配合的螺纹孔和螺杆连接处的退刀槽内绕置线型焊料，或螺纹孔和螺杆上及退刀槽处涂覆焊膏；

(3)、将两根导体对应配合拧紧；

(4)、将绕制成环状的感应线圈伸入空心外导体的深腔，并套在内导体端头连接处，焊接条件为：高频发生器功率5KW，功率比为30-60％，加热通电时间6-80秒。

在靠近内导体端头连接处的内导体伸出端部同轴连接辅助导体，并将环状的感应线圈套在内导体伸出端部与辅助导体的连接处。

所述线型焊料长度大于相应内导体焊接处退刀槽周长的2.5倍。

在空心外导体腔体内部注入自来水或环保型液体冷却介质。

本发明方法与现有技术相比较的有益技术效果体现在下述几个方面：

1、本发明方法利用高频感应发热效应，根据工件尺寸、形状，绕制相应尺寸、形状的感应线圈，选取高频感应发生器的功率，在端头连接螺纹处采用绕制相应规格焊丝线圈或点涂焊膏，通过控制感应发生器的功率百分比以及感应加热时间，采取连接处局部加热或通过加热内导体，最近距离传热至连接处，利用工件自冷或水冷，快速实现连接端头的钎焊连接，焊缝质量高，保证了同轴线的长期可靠性。高频感应发生器，其结构简单，每个6000元人民币，设备投入低；无需使用现有技术中的气氛保护炉或真空炉，每台这样的设备目前价格大约35万元左右。

2、另一方面，本发明方法提出利用内导体两端头螺纹连接预定位设计，保证焊接精度，定位方法简单、精确，不需要特别的工装夹具，节约了制造工装夹具的成本。

3、本发明方法在开放环境条件下操作，减少了同轴线设计长度的限制，降低了加工操作的防护成本以及提供相应特殊空间条件(如加热炉腔体空间)的成本。

4、本发明方法，利用感应局部加热以及发挥被加热工件自身热传导冷却或在空心外导体腔体内部注入自来水或环保型液体介质冷却。焊接热影响区小，工件变形小，焊缝质量高。

5、本发明方法，采用在连接螺纹退刀槽处绕制相应规格焊丝线圈或点涂焊膏，同类焊缝的焊丝或焊膏用量控制准确，操作简单。

附图说明

图1为本发明T型结构同轴传输线结构示意图，

图2为图1的局部放大图，

图3为本发明L型结构同轴传输线结构示意图，

图4为图3的局部放大图，

图5为具有辅助导体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例1：

参见图1和图2，对于T型结构同轴传输线包括空心外导体1和内导体2，空心外导体1的深腔深度为H＝60mm，直径D＝30mm；内导体2由两根导体连接组成T型，两根导体直径为d＝10mm，两根导体的对应连接端头分别为对应配合的螺纹孔和螺杆3，两根导体对应配合的螺纹孔和螺杆3连接处的退刀槽4内放置线型焊料，且线型焊料线长度大于相应内导体焊接处周长的2.5倍；并将两根导体对应配合拧紧；将绕制成环状的直径为12mm感应线圈5，伸入空心外导体1的深腔，套在内导体端头连接处；

高频发生器功率5KW的情况下，采用直径Φ0.8mm焊丝线圈，合金组成成分为Sn63Pb37，感应钎焊参数设置为：功率比30％，焊接加热，时间20秒。

实施例2：

参见图5，对于T型结构，空心外导体1的深腔深度为H＝80mm，直径D＝24mm；两根导体直径为d＝10mm，腔体深，空间较小，在靠近内导体端头连接处的内导体伸出端部同轴连接辅助导体6，感应线圈5的直径为18mm，并将环状的感应线圈5套在辅助导体6上，其它同实施例1。

高频发生器功率5KW的情况下，采用直径Φ0.5mm焊丝线圈，合金组成成分为Sn63Pb37，感应钎焊参数设置为：功率比55％，焊接加热时间80秒。

实施例3：

参见图3和图4，对于L型结构，空心外导体1的深腔深度为H＝60mm，直径D＝16mm；两根内导体直径为d＝5mm，空间较小，在靠近内导体端头连接处的内导体伸出端部同轴连接辅助导体6，感应线圈5的直径为10mm，并将环状的感应线圈5套在辅助导体6上，其它同实施例1。

高频发生器功率5KW的情况下，直径Φ0.5mm线型焊料线圈，合金组成成分为Sn96.5Ag3.0Cu0.5感应钎焊参数设置为：功率比40％，焊接时间35-40秒。

实施例4：

参见图3和图4，对于L型结构，空心外导体1的深腔深度为H＝30-40mm，直径D＝16mm；两根内导体直径为d＝5mm，在螺纹孔和螺杆上及退刀槽处涂设焊膏；空间较小，在靠近内导体端头连接处的内导体伸出端部同轴连接辅助导体6，感应线圈5的直径为10mm，并将环状的感应线圈5套在辅助导体6上，其它同实施例1。

高频发生器功率5KW的情况下，焊膏合金组成成分为Sn63Pb37，其焊膏中焊球直径介于17-25μm，感应钎焊参数设置为：功率比40％，焊接加热时间25-30秒。

实施例5：

参见图3和图4，对于L型结构，空心外导体1的深腔深度为H＝40mm，直径D＝24mm；内导体直径为d＝5mm，将绕制成环状的直径为12mm感应线圈5，伸入空心外导体1的深腔，套在内导体端头连接处，其它同实施例1；

高频发生器功率5KW的情况下，采用直径Φ0.5mm线型焊料线圈，组成成分为Sn63Pb37，感应钎焊参数设置为：功率比40％，焊接加热，时间6-8秒。

实施例6：

参见图3和图4，对于L型结构，空心外导体1的深腔深度为H＝25mm，直径D＝7mm；内导体直径为d＝3.04mm，空间很小，在靠近内导体端头连接处的内导体伸出端部同轴连接辅助导体6，感应线圈5的直径为10mm，并将环状的感应线圈5套在辅助导体6上，其它同实施例1。

高频发生器功率5KW的情况下，采用直径Φ0.5mm线型焊料线圈，合金组成成分为Sn63Pb37，感应钎焊参数设置为：功率比60％，焊接加热，时间15-20秒。

Claims (3)

1.用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法，所述同轴传输线由内导体和空心外导体所组成，所述空心外导体的深腔深度为25-80毫米，深腔直径范围为7-30毫米，空心外导体呈T型或L型，内导体由两根导体连接组成T型或L型，其特征在于高频感应钎焊方法包括以下操作步骤：

(1)、空心外导体深腔内的T型或L型两根导体的对应连接端头分别设有对应配合的螺纹孔和螺杆；

(2)、所述两根导体对应配合的螺纹孔和螺杆连接处的退刀槽内绕置线型焊料，或螺纹孔和螺杆上及退刀槽处涂覆焊膏；

(3)、将两根导体对应配合拧紧；

(4)、将绕制成环状的感应线圈伸入空心外导体的深腔，并套在内导体端头连接处，焊接条件为：高频发生器功率5KW，功率比为30-60％，加热通电时间6-80秒。

2.根据权利要求1所述的用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法，其特征在于：所述线型焊料长度大于相应内导体焊接处退刀槽周长的2.5倍。

3.根据权利要求1所述的用于同轴传输线的深腔内导体连接的高频感应钎焊方法，其特征在于：在空心外导体腔体内部注入自来水或环保型液体冷却介质。

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