CN104363716A - 微波电路基板接地焊接工艺 - Google Patents

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李煦
陈洋
王欣红
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Abstract

本发明涉及一种微波电路基板接地焊接工艺，属于焊接工艺技术领域。本发明的微波电路基板接地焊接工艺，采用全新的全新工艺参数和焊接方式实现微波电路基板接地，提高微波电路板焊接的接地面积到80％以上，从而达到了降低线路阻抗、保证接地阻抗的连续性以减少功率损耗，达到改善高频微波信号传输质量，降低调试难度和工作量的目的。

Description

微波电路基板接地焊接工艺
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，具体涉及一种微波电路基板接地焊接工艺。
背景技术
微波信号与低频信号传输特性不同，具体表现为：
(1)导体中流过的高频电流会产生集肤效应，使导体的有效导电面积减小，高频电阻增大，形成沿线分布电阻效应；
(2)高频电流还会在导线周围产生高频磁场，形成沿线分布电感效应；
(3)导线间存在的压差产生高频电场，形成沿线分布电容效应。
在低频时这些分布效应对电路的影响很小，可以忽略；当频率提高到微波波段时，这些分布效应将严重影响电路的性能指标：对于滤波器来说可能会增大器件的带内差损，甚至是影响通带的中心频率；对于功放可能会降低其增益甚至是对信号不能放大而发生自激等。
微波信号的这些影响甚至会导致系统无法正常工作。其常见的接地方式如下：①通过多处用螺钉紧固，保证印制底层敷铜与结构腔体(金属壳体)接触而达到接地的目的。②将微波板焊接到衬板上，再将微波板用螺钉紧固在结构腔体上从而达到接地的目的。第一种接地方式常用在频率较低的电路中，但是螺钉的点接地方式可能会在不知不觉之中引入不希望发生的耦合通道，安装和调试过程中都会出现干扰问题，从而影响电路的性能参数给调试带来很大的难度；第二种接地方式常用在频率相对较高的电路中，焊接完毕后仍需使用螺钉安装到腔体内，从本质上并未改变接地方式。这两种情况下常出现接地焊料流失、调试难度大、调试周期长的问题。
因此，如何设计一种微波电路基板接地焊接工艺，提高微波电路板焊接的接地面积，达到改善高频微波信号传输质量，降低调试难度和工作量的目的，成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种微波电路基板接地焊接工艺，提高微波电路板焊接的接地面积，达到改善高频微波信号传输质量，降低调试难度和工作量的目的。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微波电路基板接地焊接工艺，包括以下步骤：
S1、对焊锡膏进行一定时间的室温回温，并采用搅拌器进行搅拌均匀；
S2、曲线测试：使用汽相回流焊接设备的传感器探头粘接在金属壳体上，进行曲线测试，得到符合预设焊接要求的回流焊曲线；
S3、在微波电路基板的元器件安装面涂刷焊锡膏，然后将元器件贴装到微波电路基板上；同时，将金属壳体内表面涂敷焊锡膏，并将贴装完毕的微波电路基板水平放置在金属壳体上，其中微波电路基板没有贴装元器件的一面与金属壳体内表面接触；
S4、使用汽相回流焊接设备对微波电路基板进行接地焊接：汽相回流焊炉分多层，先预热一定时间，至温度达到第一预设值，然后在第n1层升温一定时间使得温度达到第二预设值，然后从第n1层回到第n2层保温一定时间后回到第一层，然后将放置有微波电路基板的金属壳体放入汽相回流焊炉，按照测步骤S2得到的回流焊曲线开始焊接。
优选地，所述焊接面的温度为230℃，时间为25s。
优选地，所述汽相回流焊炉分20层，开始前进行红外预热10s温度达到30℃，然后到第8层进行升温，时间为90s温度达到120℃-160℃后，从第8层回到第4层保温75s后回到第一层，将焊接面放入开始焊接，所述焊接面的温度为230℃，时间为25s。
优选地，步骤S2中，在峰值温度为225～235℃，时间6～10s的条件下进行曲线测试。
优选地，所述焊锡膏为铟泰焊锡膏。
(三)有益效果
本发明的微波电路基板接地焊接工艺，采用全新的全新工艺参数和焊接方式实现微波电路基板接地，提高微波电路板焊接的接地面积到80％以上，从而达到了降低线路阻抗、保证接地阻抗的连续性以减少功率损耗，达到改善高频微波信号传输质量，降低调试难度和工作量的目的。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明采用的第二网板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明采用将微波电路基板(印制电路板)与金属壳体焊接在一起，实现了面接触方式的接地效果，相对于现有技术中采用螺钉实现的点接触的接地效果，达到了改善高频微波信号传输质量，降低了调试难度和工作量的目的。
如图1所示，本发明提供的微波电路基板接地焊接工艺，具体包括以下步骤：
S1、对铟泰焊锡膏RMA SMQ51AC(Sn62/Pb36/Ag2)进行6小时的室温回温，并采用锡膏搅拌器进行搅拌均匀；该铟泰焊锡膏的熔点为183℃，为松香型助焊剂，采用它作为本发明的焊锡膏能够实现焊接目的，获得良好的焊接效果；
S2、曲线测试：使用汽相回流焊接设备的传感器探头粘接在金属壳体上，在峰值温度为225～235℃，时间6～10s的条件下进行曲线测试，得到符合预设焊接要求的回流焊曲线；
S3、采用第一网板(为常用网板)在微波电路基板的元器件安装面涂刷焊锡膏，然后手工将元器件贴装到微波电路基板上；同时，将金属壳体内表面用图2所示的第二网板均匀涂敷焊锡膏(且采用刮涂的方式实现涂覆，确保均匀性)，并用真空泵吸嘴将贴装完毕的微波电路基板水平放置在金属壳体上，其中微波电路基板没有贴装元器件的一面与金属壳体内表面接触；图2所示的第二网板具有手持装置(图中的圆柱体)，使用方便，且不会对金属壳体内表面造成影响，现有技术中常采用纯手工方式在金属壳体内表面涂刷焊锡膏，这种工艺方式完全依靠工人的个人经验，而且手工涂刷无法保证焊锡膏的均匀度，无法办证微波板与金属壳体间形成的金属间化合物稳定性；
S4、使用汽相回流焊接设备对微波电路基板进行接地焊接：所述汽相回流焊炉分20层，开始前进行红外预热10s温度达到30℃，然后到第8层进行升温，时间为90s温度达到120℃-160℃后，从第8层回到第4层保温75s后回到第一层，然后将放置有微波电路基板的金属壳体放入汽相回流焊炉，按照测步骤S2得到的回流焊曲线开始焊接，所述焊接面的温度为230℃，时间为25s。汽相回流焊的优点是汽相液液化过程中，每层的温度一致，焊接时处于真空状态，汽相液热传导性能大大优于热风回流焊接，整个过程中保证了微波电路基板焊接时金属壳体受热均匀，可以保证电路基板与金属壳体间形成有效的金属间化合物。
在焊接完成之后，还需要对焊接效果进行外观检查，看是否满足焊接要求。
实验表明，在同等设计条件下，采用本发明的微波基板接地焊接工艺后，拓宽了模块的使用频率，增益、1dB压缩点、噪声系数等主要技术指标方面也有较大的改善，扩大了模块的使用范围，增强了环境适用性。且在同样性能要求下，不必采用更高性能的器件即能达到设计要求，节省了设计成本。具体参数对比参见表1所示。
表1参数对比表
由表1可以看出，采用微波电路基板接地焊接工艺后，由原有点接地方式变成面接地，接地条件大大改善，满足后续数据链产品的生产需求，电路调试过程中经常出现的电路自激，杂散发射等现象不再出现，减少了电路的调试量，节省了调试时间。较少的操作也降低了对器件损伤的风险，降低坏件率，节省了研发和生产成本，提高产品的可靠性和使用寿命。
微波电路基板各种模块对接地的要求基本一致且较高，微波电路基板接地焊接工艺在样件上成功应用后，在其它模块的设计、加工、生产中有较强的借鉴指导作用，该工艺应有的成功扩展，将极大的促进微波电路设计制造水平的提高。该工艺的应用也为更高频率的微波电路研制生产提供了技术保障。
综上，本发明的微波电路基板接地焊接工艺，采用全新工艺参数和焊接方式实现微波电路基板接地，实验表明，该工艺提高微波电路板焊接的接地面积到80％以上(现有的接地方式接地面积仅2％)，从而达到了降低线路阻抗、保证接地阻抗的连续性以减少功率损耗，达到改善高频微波信号传输质量，降低调试难度和工作量的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种微波电路基板接地焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、对焊锡膏进行一定时间的室温回温，并采用搅拌器进行搅拌均匀；
S2、曲线测试：使用汽相回流焊接设备的传感器探头粘接在金属壳体上，进行曲线测试，得到符合预设焊接要求的回流焊曲线；
S3、在微波电路基板的元器件安装面涂刷焊锡膏，然后将元器件贴装到微波电路基板上；同时，将金属壳体内表面涂敷焊锡膏，并将贴装完毕的微波电路基板水平放置在金属壳体上，其中微波电路基板没有贴装元器件的一面与金属壳体内表面接触；
S4、使用汽相回流焊接设备对微波电路基板进行接地焊接：汽相回流焊炉分多层，先预热一定时间，至温度达到第一预设值，然后在第n1层升温一定时间使得温度达到第二预设值，然后从第n1层回到第n2层保温一定时间后回到第一层，然后将放置有微波电路基板的金属壳体放入汽相回流焊炉，按照测步骤S2得到的回流焊曲线开始焊接。
2.如权利要求1所述的微波电路基板接地焊接工艺，其特征在于，所述焊接面的温度为230℃，时间为25s。
3.如权利要求1所述的微波电路基板接地焊接工艺，其特征在于，所述汽相回流焊炉分20层，开始前进行红外预热10s温度达到30℃，然后到第8层进行升温，时间为90s温度达到120℃-160℃后，从第8层回到第4层保温75s后回到第一层，将焊接面放入开始焊接，所述焊接面的温度为230℃，时间为25s。
4.如权利要求1所述的微波电路基板接地焊接工艺，其特征在于，步骤S2中，在峰值温度为225～235℃，时间6～10s的条件下进行曲线测试。
5.如权利要求1～4中任一项所述的微波电路基板接地焊接工艺，其特征在于，所述焊锡膏为铟泰焊锡膏。
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