CN102059448A - 一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置。该装置包括真空罩体，真空罩体的一侧设有出气口，另一侧设有进气口；所述真空罩体内底部设有工件支架，工件支架下部设有一根以上的辐射灯管，辐射灯管的接电接口位于真空罩体下部一侧，电源输入端、电源输出端位于底部支架的两侧。本发明对于中小型盒体（外型尺寸小于100×50×10）和微波电路基板接地焊接，采用真空红外定向辐射加热方法，加热速度快，真空条件下焊接加热时间短，对焊接过程中的真空度要求小于5×10^-1Pa，焊接设备简单。实际加工过程中，盒体内电路基板接地焊接界面内空洞较少，焊接质量较高，整个焊接工序时间一般在10分钟以内，生产效率高。

Description

一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置

技术领域

本发明涉及一种真空条件下利用红外定向辐射热效应，焊接微波电路基板的方法。

背景技术

微波电路基板的良好接地，对电性能的实现与稳定很重要，因此减少焊接缺陷，改善接地效果是降低微波电路组装成本、保证微波电路电性能可靠性及一致性的重要因素。低频段微波电路基板与盒体底部之间通过螺钉连接就能满足要求，可是对于陶瓷类脆性基板（如Al₂O₃、LTCC等）实际装配过程中由于两刚性接触面平整度的差异，不仅存在接地间隙随机变化，而且容易造成微波电路基板断裂报废；对于复合介质类柔性基板，螺钉连接接地虽不会造成基板断裂，由于其自身的柔性，即使接触面无平整度差异也会存在明显接地间隙，电路长期工作还会因螺钉松动造成接地性能恶化现象。L波段以上微波电路若接地间隙明显，就会发生S参数频率漂移、传输损耗增加、可靠性降低等现象，目前国内外应用于高频微波电路的基板与盒体底部之间的连接已普遍使用钎焊方法来减小接地面的间隙实现微波电路可靠接地。大家为了满足电性能的要求，已经探索出许多微波电路基板与盒体的焊接方法。由于大面积接地焊接的缺陷是随机分布的，不同的焊接方法，其焊接缺陷分布、大小差异较大，因此业界一直在探索新方法，提高生产微波电路产品的合格率以及生产效率。常见方法如下： 

空气中热板加热焊接方法：在空气中由于热传递的三种基本方式：传导、对流、辐射都能发挥作用，对于小型盒体（一般情况下外型尺寸小于（30×15×10）内微波电路基板焊接或频率低于L波段的中型盒体（一般情况下外型尺寸小于（100×50×10）内电路基板焊接，采用热板加热焊接，工件通过简易夹具安装固定，操作方便，生产效率高。随着盒体尺寸增大，达到电路基板的焊接温度，盒体在空气中加热时间相应增加，由于没有防氧化保护措施，焊料以及焊接界面氧化严重，焊料在焊接界面内的润湿能力下降，容易产生焊接缺陷。另外由于空气的存在造成焊接面内的气泡增多，即产生更多焊接缺陷，影响高频（高于L波段）微波电路的性能。 

气氛保护炉中加热焊接方法：在气氛保护下热传递的三种基本方式：传导、对流、辐射都能发挥作用，对于小型盒体（一般情况下外型尺寸小于（30×15×10）内微波电路基板接地焊接或频率低于L波段的中型盒体（一般情况下外型尺寸小于（100×50×10）内电路基板接地焊接，与空气中一样，热板加热效率高，工件通过专用夹具安装固定，操作比较方便。对于气氛保护炉来说，由于需要先排除箱体中空气后再充满保护气氛，生产效率比热板焊接低，但是避免了空气中氧气的氧化影响，减少了一些焊接缺陷。缺点是随着盒体尺寸增大，由于保护气氛的存在，焊接过程中焊接面也不容易排出裹夹进入的气体，焊接接地面焊接缺陷仍然明显存在，仍然会影响高频（高于L波段）微波电路的性能。 

真空炉中电阻带加热焊接方法：在真空条件下，热传递的传导、对流、辐射三种基本方式中，只有辐射发挥主要作用，传导在盒体材料内部能够起作用，对于小型盒体（一般情况下外型尺寸小于（30×15×10）内微波电路基板接地焊接，由于固定夹具等遮蔽效应，不同区域温差大，温度均匀化时间长，焊接质量难于控制；对于大型盒体（一般情况下外型尺寸大于（100×50×10）内微波电路基板接地焊接，对流的作用虽没有发生，内部传导作用明显，加热效率较高。工件通过专用夹具安装固定，操作比较方便。由于装载量大，盒体自身热容量又大，焊接加热时间长，为减小焊接面的氧化，对真空度的要求较高，一般情况下真空度小于5×10^-3Pa，设备真空系统需要配置分子泵或扩散泵，温度控制精度高，抽真空以及温度均匀化时间、焊接保温时间合在一起大约需3小时，焊接质量较高。由于真空度要求高，因此设备结构复杂，投入大，焊接周期长，焊接效率较低。

发明内容

发明内容

为了解决中小型盒体（外型尺寸小于100×50×10）和微波电路基板接地焊接存在的对真空度的要求较，设备结构复杂，投入大，焊接周期长，焊接效率较低的问题，本发明提供一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置包括真空罩体，真空罩体的一侧设有出气口，另一侧设有进气口；所述真空罩体内底部设有工件支架，工件支架下部设有一根以上的辐射灯管，辐射灯管的接电接口位于真空罩体下部一侧。

    所述辐射灯管为红外加热灯管，红外加热灯管的单管额定功率800W。

所述真空罩体内的工作真空度小于5×10^-1Pa。

本发明对于中小型盒体（外型尺寸小于100×50×10）和微波电路基板接地焊接，采用真空红外定向辐射加热方法，加热速度快，真空条件下焊接加热时间短，对焊接过程中的真空度要求小于5×10^-1Pa，焊接设备简单。实际加工过程中，盒体内电路基板接地焊接界面内空洞较少，焊接质量较高，整个焊接工序时间一般在10分钟以内，生产效率高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1的侧视图。

图3为图2中工件支架和工件处的局部放大图。

图4为图1的俯视图。

图中，真空罩体1、出气口2、进气口3、工件支架4、辐射灯管5、盒体6、焊料7、微波电路基板8、电源输入9、电源输出10。

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描述。

实施例1：

参见图1、图2和图4，一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置包括真空罩体1，真空罩体1的顶部装有圆弧盖，真空罩体1的一侧开设有出气口2，另一侧开设有进气口3，真空罩体1内底部安装有工件支架4，工件支架4下部安装有两根辐射灯管5，辐射灯管5为红外加热灯管，红外加热灯管的单管额定功率800W，红外加热灯管的接电接口位于真空罩体下部一侧。

红外辐射加热，俗称“红外线加热”。所谓红外线是指波长介于可见光与微波之间的电磁波，具有波动性和粒子性，可以在真空中与介质中传播，具有直射、折射、反射、干涉、衍射等物理现象。

根据微波电路组装的要求，进行了微波电路基板与盒体的接地的定向辐射加热焊接试验，首先，将焊料7、微波电路基板8依次放入待焊接的中型盒体6内，盒体尺寸98mm × 44mm × 11mm，盒体状态为柯伐合金镀金，使用焊料SnPb共晶合金，见图3，在内微波电路基板表面放置一定重量的压块；接着将两个盒体放入真空罩体1内的工件支架4上，两个中型盒体分别与工件支架4下部的两根辐射灯管5对应，盖上圆弧盖。启动机械泵，待真空罩体1内的真空度小于5×10^-1Pa时，启动加热按钮，加热温度420℃，加热时间120秒，通过进气口3充氮气或其他保护性气体冷却，冷却气流量120升/分，使微波电路基板8快速焊接在盒体6内。一炉的循环时间一般在10分钟以内。

本发明底部温度迅速达到钎焊温度，侧面温升慢，熔融焊料沿盒壁“上爬”的可能性减少。

实施例2：

盒体状态为柯伐合金镀金，使用焊料SnPb共晶合金，装载待焊工件，固定压块后，启动机械泵，待真空度小于5×10⁰Pa 时，启动加热按钮。盒体尺寸100mm × 18mm × 9mm, 加热温度410℃，加热时间110秒，冷却气流量80升/分。

其它同实施例1。

实施例3：

盒体状态为柯伐合金镀金，使用焊料SnPb共晶合金，装载待焊工件，固定压块后，启动机械泵，待真空度小于5×10⁰Pa 时，启动加热按钮。盒体尺寸78mm × 22mm × 9mm,加热温度410℃，加热时间110秒，冷却气流量80升/分。

其它同实施例1。

实施例4：

盒体状态为柯伐合金镀金，使用焊料SnPb共晶合金，装载待焊工件，固定压块后，启动机械泵，待真空度小于5×10⁰Pa 时，启动加热按钮。盒体尺寸62mm × 18mm × 9mm, 加热温度400℃，加热时间120秒，冷却气流量120升/分。

其它同实施例1。

实施例5：

盒体状态为铝合金，盒体底部内表面镀金、外表面导电氧化，使用焊料SnPb共晶合金，装载待焊工件，固定压块后，启动机械泵，待真空度小于5×10⁰Pa 时，启动加热按钮。盒体尺寸98mm × 44mm × 9mm,加热温度410℃，加热时间120秒，冷却气流量150升/分。

其它同实施例1。

Claims (3)

1.一种基于真空定向辐射焊接微波电路基板的装置，包括真空罩体，真空罩体的一侧设有出气口，另一侧设有进气口，其特征在于：所述真空罩体内底部设有工件支架，工件支架下部设有一根以上的辐射灯管，辐射灯管的接电接口位于真空罩体下部一侧。

2.根据权利要求1所述的一种基于真空红外定向辐射焊接微波电路基板的装置，其特征在于：所述辐射灯管为红外加热灯管，红外加热灯管的单管额定功率800W。

3.根据权利要求1所述的一种基于真空红外定向辐射焊接微波电路基板的装置，其特征在于：所述真空罩体内的工作真空度小于5×10^-1Pa。

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