CN106102339B - 一种深腔式微波组件的表面组装方法 - Google Patents

一种深腔式微波组件的表面组装方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于深腔式微波组件表面组装方法，包括：获得去除氧化层的第一焊片的步骤；获得经过一次定位的盒体的步骤；获得印有焊膏的第一微带板、完成第一次焊膏印刷的盒体的步骤；获得贴装有元器件的第一微带板、完成第一次元器件贴装的盒体的步骤；获得装配有第一配压工装的盒体的步骤；获得完成一次焊接的盒体的步骤；获得完成二次焊接的盒体的步骤；将完成二次焊接的盒体取出并进行清洗，获得成品的步骤。有益的技术效果：本发明不仅使用一种焊料完成微波组件双面多次焊接，减少对不同焊料温度梯度的依赖，还实现表贴元器件的自动化组装，使微带板大面积接地焊接和元器件焊接同时进行，提高生产效率，减少装配误差与工艺难度。

Description

一种深腔式微波组件的表面组装方法
技术领域
本发明涉及电气互联技术领域，具体涉及一种深腔式微波组件的表面组装方法。
背景技术
近年来，随着电子设备向小型化、轻量化、高可靠性方向发展，对模块等单元结构设计和相适应的制造工艺提出了相应的要求。对于微波组件来讲，不同组件的结构和制造以及装配技术直接影响着电性能，成为决定设备是否成功的关键。
微波组件特别是深腔双面结构组件，其结构通常由壳体、微带板、元器件构成，如何有效、合理的将三者互联，成为工艺设计师急需解决的问题。
传统上主要先通过SMT将元器件焊接在微带板或印制板上，再通过螺钉连接。但螺钉连接属于局部点的连接，不仅容易损坏基板，而且由于连接间的空隙，L波段以上电路将会发生S参数频率漂移、传输损耗增加、可靠性降低等现象。另外随着电讯指标，大量使用较软的微带板如rogers5880等，易变性，无法实现SMT自动组装。
目前，为保证接地信号，在微带板和壳体之间开始大量使用大面积钎焊来代替以前的螺钉连接，然后通过手工焊接来实现元器件与微带板的连接。大面积钎焊是运用软钎焊工艺后一种无间隙、连续的、高可靠性的连接，能较好地适应高频微波电路的要求，同时提供良好的接地、热传导性能，能有效增加微带线的功率容量、减小传输损耗。然而大面积焊接的应用必然带来焊接问题，同一结构面即需要元器件焊接在微带板上，又要微带板焊接在壳体上，以双面结构为例，至少需要4次焊接，焊接要求多。目前主要通过梯度焊接工艺来解决，即采用多种具有一定熔点间隔的焊料，在同一工件上多次施焊的焊接工艺。
现有的深腔结构微波组件组装存在以下问题：1)焊料选择存在局限性且组装时间长，尤其是焊接要求多的结构，一方面焊料种类往往无法满足设计要求，另一方面多次焊接浪费了大量时间。2)元器件手工焊接无法保证工艺一致性，而且对于焊盘在器件底部的元器件如QFN、BGA等，无法进行手工焊接，设计局限性大。若采用现有SMT设备，则无法完成深腔结构的自动印刷焊膏、贴片。
发明内容
针对现有工艺的以上不足，本发明提供了一种深腔式微波组件的表面组装方法方法，该方法减少了对温度梯度的依赖，提高了生产效率，还可实现深腔结构元器件自动化组装。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种深腔式微波组件的表面组装方法，所述微波组件包含一个盒体，在盒体的两侧分别含有1个腔室，依次记为第一腔室和第二腔室，其特征在于：按如下步骤进行：
步骤a：取一块微带板，记为第一微带板。按第一微带板的轮廓裁剪出一块焊片，记为第一焊片。去除第一焊片上的氧化层，获得去除氧化层的第一焊片。
步骤b：将由步骤a获得的去除氧化层的第一焊片、第一微带板安装到盒体的第一腔室中；通过定位销或螺钉对去除氧化层的第一焊片、第一微带板进行定位，获得经过一次定位的盒体。
步骤c：在完成步骤b中的第一微带板的表面印刷焊膏，获得印有焊膏的第一微带板、完成第一次焊膏印刷的盒体。
步骤d：通过深腔贴片机将元器件贴装在印有焊膏的第一微带板的表面，获得贴装有元器件的第一微带板、完成第一次元器件贴装的盒体。优选的方案是，深腔贴片机使用的是YAMAHA M10或YAMAHA M20。
步骤e：将第一配压工装安置在贴装有元器件的第一微带板的表面，获得装配有第一配压工装的盒体；在与贴装有元器件的第一微带板相接触的第一配压工装的表面设有凹槽。第一配压工装的表面的凹槽的轮廓与贴装有元器件的第一微带板的轮廓相匹配。
步骤f：将由步骤e获得的装配有第一配压工装的盒体放入气相焊接设备中进行焊接，获得完成一次焊接的盒体。
步骤g：将由步骤f获得的完成一次焊接的盒体取出并翻转，对第二腔室作如下操作：
取另一块微带板，记为第二微带板。再按第二微带板的轮廓裁剪出一块焊片，记为第二焊片。去除第二焊片上的氧化层，获得去除氧化层的第二焊片。
将去除氧化层的第二焊片、第二微带板安装到盒体的第二腔室中，并通过定位装置进行定位，获得经过二次定位的盒体。
随后，在第二微带板的表面印刷焊膏，获得印有焊膏的第二微带板。
通过深腔贴片机将元器件贴装在印有焊膏的第二微带板的表面，获得贴装有元器件的第二微带板。
将第二配压工装安置在贴装有元器件的第二微带板的表面，获得装配有第二配压工装的盒体。其中，在与贴装有元器件的第二微带板相接触的第二配压工装的表面设有凹槽。第二配压工装的表面的凹槽的轮廓与贴装有元器件的第二微带板的轮廓相匹配。
将装配有第二配压工装的盒体放入气相焊接设备中进行焊接，获得完成二次焊接的盒体。
步骤h：将完成二次焊接的盒体取出并进行清洗，获得成品。
所述步骤a中焊片成分可为SnPb系列或SnAgCu系列，厚度范围为0.05～0.2mm，焊片的裁剪可以选择手工裁剪、线切割或激光切割。
在步骤b中焊片和微带板安装时，可选择涂抹助焊剂或不涂抹助焊剂，使用的定位装置可以为定位销或螺钉。
在步骤c中印刷焊膏的成分或熔点和步骤a所述焊片相同。印刷焊膏的方式可采用焊膏喷印机喷印焊膏或点胶头进行点焊膏
在步骤d中适合深腔贴片的贴片机自动贴装应包括激光测高检测装置、贴片头等，贴片精度大于0.05mm，贴片头最大吸重大于100g，适合深腔高度大于15mm。
在步骤e中所使用的配压工装材料可选择为铜、不锈钢，且表面进行阻焊处理。工装厚度为1.0-2.0cm，
在步骤f中所述焊接设备为真空气相焊炉或真空气相回流焊接炉。
在步骤g中翻转盒体焊接另一面时，所使用的焊片和焊膏和步骤a、步骤c所要求一致。已焊接面的定位固定工装保留，并根据元器件大小选择或不选择防掉片工装。
步骤h具体为：通过水清洗或半水清洗方式去处盒体内残留的助焊剂等多余物。
本发明的优点在于
不仅使用一种温度焊料完成微波组件双面多次焊接要求，大大减少了对不同焊料温度梯度的需求，还可以实现表贴元器件在深腔结构印制板的自动化组装，微带板大面积接地焊接和元器件焊接同时进行，提高了生产效率，完成QFN等焊盘在器件底部的元器件焊接，突破手工焊接的局限性，减少装配误差，降低工艺难度，增加设计多样性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为实施例1中的深腔式微波组件的结构示意图。
图3为图2的A-A剖示图。
图4为图3的B区域放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
参见图1，一种深腔式微波组件的表面组装方法，所述微波组件包含一个盒体，在盒体的两侧分别含有1个腔室，依次记为第一腔室和第二腔室，当第一腔室位于盒体的外侧表面时，则第二腔室位于盒体的内侧表面。反之，当第一腔室位于盒体的内侧表面时，则第二腔室位于盒体的外侧表面。按如下步骤进行：
步骤a：取一块微带板，记为第一微带板。按第一微带板的轮廓裁剪出一块焊片，记为第一焊片。去除第一焊片上的氧化层，获得去除氧化层的第一焊片。
步骤b：将由步骤a获得的去除氧化层的第一焊片、第一微带板安装到盒体的第一腔室中。
通过定位销或螺钉对去除氧化层的第一焊片、第一微带板进行定位，获得经过一次定位的盒体。
步骤c：在完成步骤b中的第一微带板的表面印刷焊膏，获得印有焊膏的第一微带板、完成第一次焊膏印刷的盒体。
步骤d：通过深腔贴片机将元器件贴装在印有焊膏的第一微带板的表面，获得贴装有元器件的第一微带板、完成第一次元器件贴装的盒体。优选的方案是，深腔贴片机采用的是YAMAHA M10或YAMAHA M20。
步骤e：将第一配压工装安置在贴装有元器件的第一微带板的表面，获得装配有第一配压工装的盒体。
在与贴装有元器件的第一微带板相接触的第一配压工装的表面设有凹槽。第一配压工装的表面的凹槽的轮廓与贴装有元器件的第一微带板的轮廓相匹配。
步骤f：将由步骤e获得的装配有第一配压工装的盒体放入气相焊接设备中进行焊接，获得完成一次焊接的盒体。
步骤g：将由步骤f获得的完成一次焊接的盒体取出并翻转，对第二腔室作如下操作：
取另一块微带板，记为第二微带板。再按第二微带板的轮廓裁剪出一块焊片，记为第二焊片。去除第二焊片上的氧化层，获得去除氧化层的第二焊片。
将去除氧化层的第二焊片、第二微带板安装到盒体的第二腔室中，并通过定位装置进行定位，获得经过二次定位的盒体。
随后，在第二微带板的表面印刷焊膏，获得印有焊膏的第二微带板。
通过深腔贴片机将元器件贴装在印有焊膏的第二微带板的表面，获得贴装有元器件的第二微带板。
将第二配压工装安置在贴装有元器件的第二微带板的表面，获得装配有第二配压工装的盒体。其中，在与贴装有元器件的第二微带板相接触的第二配压工装的表面设有凹槽。第二配压工装的表面的凹槽的轮廓与贴装有元器件的第二微带板的轮廓相匹配。
将装配有第二配压工装的盒体放入气相焊接设备中进行焊接，获得完成二次焊接的盒体。
步骤h：将完成二次焊接的盒体取出并进行清洗，获得成品。
进一步说，第一微带板焊接于第一腔室，第二微带板焊接于第二腔室，，元器件分别焊接在第一微带板和第二微带板之上。第一腔室和第二腔室的深度均不超过15mm。
进一步说，步骤a和g中的第一焊片和第二焊片的成分为SnPb系列或无铅SnAgCu系列。第一焊片和第二焊片的厚度范围均为0.05～0.2mm。
进一步说，在步骤b中，在第一腔室和第一微带板之间涂抹助焊剂或不涂抹助焊剂。
在步骤g中，在第二腔室和第二微带板之间涂抹助焊剂或不涂抹助焊剂。定位装置为定位销或螺钉。
进一步说，步骤c中印刷焊膏的成分、步骤g中印刷焊膏的成分均与第一焊片的成分相同。
在步骤c中，印刷焊膏的方式为：采用焊膏喷印机喷印焊膏或自动点膏机进行点焊膏。
进一步说，在步骤d中，深腔贴片机包括激光测高检测装置和贴片头。其中，激光测高检测装置的精度大于0.05mm，贴片头的最大吸重大于100g，贴片头的工作深度大于15mm。
进一步说，在步骤e中，第一配压工装的材料为铜或不锈钢，且第一配压工装的表面经过阻焊处理。第一配压工装的厚度为1-2cm。
在步骤g中，第二配压工装的材料为铜或不锈钢，且第二配压工装的表面经过阻焊处理。第二配压工装的厚度为1-2cm。
进一步说，在步骤f和步骤g中，所述焊接设备为真空气相焊炉或真空气相回流焊接炉。
在步骤g中，第二焊片的成分、印刷在第二焊片之上的焊膏的成分均与步骤a中第一焊片的化学成分一致。
本发明不仅仅适合微波组件，对于所有同时要印制板大面积接地焊接和元器件焊接的双面结构均适合。
本发明所述微波组件为双面结构，相关技术人员也可在此基础上简化工艺，用于单面结构的微波组件上。
实施例1
参见图2、3和4，针对深腔式微波组件双面组装方法，包括如下步骤(图1所示)：
a)将厚度为0.1mm的Sn63Pb37焊片通过手工方式进行裁剪，焊片外型尺寸和微带板一致，裁剪完后使用手术刀片清理焊片正反两面的氧化层，并酒精棉球清洗干净，一般需擦洗3次以上，到不变色为准。
b)将焊片、微带板安装在盒体内，焊接面涂少量助焊剂，并使用定位销进行定位。
c)微带板上带焊接元器件位置使用焊膏喷印机进行喷印焊膏，焊膏成分同样为Sn63Pb37，焊膏厚度控制在0.12mm。
d)使用深腔式贴片机将表面组装器件贴装在微带板上。
e)使用铜镀鉻的专用工装配压微带板，工装结构需避开元器件安装位置，其尺寸相较于微带板各边缩小0.5mm，厚度为15mm。
f)将组装后的微波组件放入真空气相焊炉中进行焊接，预先测试好温度曲线，选择升温速率在2℃/s，峰值温度在225℃，液相线以上保温90s，峰值时真空度为20mbar。
g)翻转盒体，重复上述步骤a至f。其中，所使用的焊片和焊膏和步骤a)、步骤c)所要求一致。对已焊接面的定位固定工装保留，并对较大元器件安装对应的防掉片工装。
h)将焊接好的组件进行清洗，清洗溢出的焊锡及助焊剂残留物。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
在本实施例中，合序号的指代的含义为：1元器件、2微带板、3盒体、4焊膏、5焊片。

Claims (10)

1.一种深腔式微波组件的表面组装方法，所述微波组件包含一个盒体，在盒体的两侧分别含有1个腔室，依次记为第一腔室和第二腔室，其特征在于：按如下步骤进行：
步骤a：取一块微带板，记为第一微带板；按第一微带板的轮廓裁剪出一块焊片，记为第一焊片；去除第一焊片上的氧化层，获得去除氧化层的第一焊片；
步骤b：将由步骤a获得的去除氧化层的第一焊片、第一微带板安装到盒体的第一腔室中；通过定位销或螺钉对去除氧化层的第一焊片、第一微带板进行定位，获得经过一次定位的盒体；
步骤c：在完成步骤b中的第一微带板的表面印刷焊膏，获得印有焊膏的第一微带板、完成第一次焊膏印刷的盒体；
步骤d：通过深腔贴片机将元器件贴装在印有焊膏的第一微带板的表面，获得贴装有元器件的第一微带板、完成第一次元器件贴装的盒体；
步骤e：将第一配压工装安置在贴装有元器件的第一微带板的表面，获得装配有第一配压工装的盒体；在与贴装有元器件的第一微带板相接触的第一配压工装的表面设有凹槽；第一配压工装的表面的凹槽的轮廓与贴装有元器件的第一微带板的轮廓相匹配；
步骤f：将由步骤e获得的装配有第一配压工装的盒体放入气相焊接设备中进行焊接，获得完成一次焊接的盒体；
步骤g：将由步骤f获得的完成一次焊接的盒体取出并翻转，对第二腔室作如下操作：
取另一块微带板，记为第二微带板；再按第二微带板的轮廓裁剪出一块焊片，记为第二焊片；去除第二焊片上的氧化层，获得去除氧化层的第二焊片；
将去除氧化层的第二焊片、第二微带板安装到盒体的第二腔室中，并通过定位装置进行定位，获得经过二次定位的盒体；
随后，在第二微带板的表面印刷焊膏，获得印有焊膏的第二微带板；
通过深腔贴片机将元器件贴装在印有焊膏的第二微带板的表面，获得贴装有元器件的第二微带板；
将第二配压工装安置在贴装有元器件的第二微带板的表面，获得装配有第二配压工装的盒体；其中，在与贴装有元器件的第二微带板相接触的第二配压工装的表面设有凹槽；第二配压工装的表面的凹槽的轮廓与贴装有元器件的第二微带板的轮廓相匹配；
将装配有第二配压工装的盒体放入气相焊接设备中进行焊接，获得完成二次焊接的盒体；
步骤h：将完成二次焊接的盒体取出并进行清洗，获得成品。
2.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：第一微带板焊接于第一腔室，第二微带板焊接于第二腔室，元器件分别焊接在第一微带板和第二微带板之上；第一腔室和第二腔室的深度均不超过15mm。
3.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：步骤a和g中的第一焊片和第二焊片的成分为SnPb系列或无铅SnAgCu系列；第一焊片和第二焊片的厚度范围均为0.05～0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：在步骤b中，在第一腔室和第一微带板之间涂抹助焊剂或不涂抹助焊剂；定位装置为定位销或螺钉；在步骤g中，在第二腔室和第二微带板之间涂抹助焊剂或不涂抹助焊剂。
5.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：步骤c中印刷焊膏的成分、步骤g中印刷焊膏的成分均与第一焊片的成分相同；在步骤c中，印刷焊膏的方式为：采用焊膏喷印机喷印焊膏或自动点膏机进行点焊膏。
6.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：在步骤d中，深腔贴片机包括激光测高检测装置和贴片头；其中，激光测高检测装置的精度大于0.05mm，贴片头的最大吸重大于100g，贴片头的工作深度大于15mm。
7.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：在步骤e中，第一配压工装的材料为铜或不锈钢，且第一配压工装的表面经过阻焊处理；第一配压工装的厚度为1-2cm。
8.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：在步骤g中，第二配压工装的材料为铜或不锈钢，且第二配压工装的表面经过阻焊处理；第二配压工装的厚度为1-2cm。
9.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：在步骤f和步骤g中，所述焊接设备为真空气相焊炉或真空气相回流焊接炉。
10.根据权利要求1所述的一种深腔式微波组件的表面组装方法，其特征在于：在步骤g中，第二焊片的成分、印刷在第二微带板之上的焊膏的成分均与步骤a中第一焊片的化学成分一致。
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