CN111958079A - 曲面微带天线的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种曲面微带天线的焊接方法，旨在提供一种焊接成功率高、焊接质量高的曲面微带天线的焊接方法，以满足曲面微带天线的长期使用可靠性要求。本发明通过下述技术方法予以实现：制备一个固定立柱支撑上压板和下压板的装夹工装，压力立柱外套主压力弹簧并穿过上压板与主压力螺母相连。利用钢网印刷的方式在微带底部印刷一层焊料，并利用销钉与基座、柔性均压板、刚性均压板固定。在刚性均压板四角布置副压板，并用副压力螺母将副压板、副立柱、副压力弹簧固定在下压板上压缩主压力弹簧和副压力弹簧从而使得微带和基座紧密接触。组装完成后，将装夹工装整体放入真空气相炉内加热，冷却后拆卸工装完成微带和基座的焊接。

Description

曲面微带天线的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种电子装备领域的一种微带天线的焊接方法。
背景技术
随着各类机载平台及弹载平台的轻量化以及低RCS需求的不断增加，微带天线阵面的尺寸随着天线孔径及阵元数量的增加而增大，微带天线阵面形状的复杂度和精度随着工作频率的提高而增加，天线阵面的装配可靠性需求随着天线位置由舱内向舱外共形的演变而增加。曲面微带天线技术从最初与飞行器共形，到现在作为头盔天线、基站天线和车载天线，其触角已经深入到现代通信的各个领域。在很多实际工程中，天线的载体为曲面结构,微带天线都是共形安装在有限尺寸的曲面结构载体上，载体空间、载体上其它设置的影响以及设备日益小型化，都可能导致天线接地面不能满足无限大的假设；微带天线单元以及其阵列排布方式具有多样性，不同几何形状、不同辐射特性、不同极化特性等适用于不同场合的曲面共形微带天线，使曲面共形微带天线成为天线家族中最富于变化，式样最多的天线。微带天线作为一类重要的天线，它是由一定形状的导电薄片粘贴在背面有导体接地板的介质基片上而形成的天线，它能够在100MHz～100GHz的宽频带范围内工作。必须解决曲面基体在三维空间的平动和转动。根据微带天线的曲面形状和金属图形的特征,需设计不同的三维工作台:锥形微带天线的制作,只要解决一维转动和X、Y方向的平动即可；而球面微带天线的制作则必须解决二维的转动和X、Y方向的平台的移动和旋转台的转动
对于微带天线阵面这一结构功能件，在微带板与结构件的装配上，当前行业内可选方法有螺装、胶接和焊接三种。螺装方法工艺简单、速度快、成本低、可修复，但从原理上讲螺装无法满足大面积的可靠连接需求，并且只适用于低频天线阵面的大间距阵元。螺钉通过机械上的局部施压连接微带板和金属载体，螺装连接后(特别是连接面积大、螺钉数量有限时)结合面上仍会存在大量的空气间隙，高频特性下会对微带板及电路组件的电性能造成严重影响。另外螺装连接的结合力很难掌握，结合力不足会造成连接不紧密，结合力太大会造成应力集中使微带板发生局部变形或开裂。对于高频天线的细间距阵元结构、金属螺钉的使用则直接影响天线性能指标。对于外露机载天线，螺钉的使用不管从机表美观还是螺钉脱落、天线阵面防水等风险的控制上均存在严重隐患。
胶接方法是多层板层压工艺在异种材料间的推广应用。胶接工艺方法在真空、高压条件下固化粘接材料，能够达到“无空洞”的良好胶接效果。但是受限于粘接材料自身理化性能及特点，粘接工艺方法的长期可靠性不高。工程上根据需求不同可选用热固/塑性的粘接材料，材料的导电性质可通过添加金属颗粒(如银粉)来实现。热塑性材料由于受热后会发生软化变形或重融现象，应用范围窄。热固性粘接材料，因以环氧树脂为主，存在低温脆性的风险；同时无论热塑性还是热固性的胶接材料，均存在长期使用后材料老化这一可靠性风险。
焊接工艺方法的导电、导热性能和连接强度一定程度上优于胶接并且在长期可靠性上优势明显。但是传统的焊接方式存在焊接空洞率高、焊接质量差等问题，难以满足曲面微带天线长期使用下的高可靠性要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有曲面微带天线焊接的不足，提供一种焊接适应性强，焊接均匀性好，焊接成功率高的曲面微带天线的焊接方法，以满足曲面微带天线的长期使用可靠性要求。
为实现本发明的上述目的提供的一种曲面微带天线的焊接方法，具有如下技术特征：利用微带天线的曲面形状和金属图形的特征,制备一个装夹微带14的装夹工装，以钢网印刷的方式在微带14底部印刷一层焊料，将柔性均压板13放置在微带14上，并放入装夹工装内，利用装夹工装的上压板2的销钉10，将基座15、柔性均压板13、刚性均压板12固定，在刚性均压板12四角布置四个副压板5；分别调节装夹工装上的主压力螺母9、副压力螺母11，副压力螺母12将副压板5、副立柱6、副压力弹簧7固定在下压板8上，用主压力弹簧 4和副压力弹簧7同时向微带施压，以主压力弹簧4产生的压力对微带进行施压，以副压力弹簧(7产生的压力对微带四角进行施压，使得刚性均压板12、柔性均压板13向微带施压；从而使得微带14和基座15紧密接触，然后将装夹工装整体放入真空气相炉内加热，设置真空汽相焊系统焊接温度和真空度，使焊料充分浸润，同时控制抽真空时机和时长，利用真空汽相焊准确地在曲面实现局部的金属化,实现微带与基座的焊接。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
焊接适应性强。本发明根据微带天线的曲面形状和金属图形的特征,制备一个装夹微带的装夹工装，通过装夹工装上的主压力弹簧和副压力弹簧同时向微带施压，以主压力弹簧产生的压力对微带进行施压，以副压力弹簧产生的压力对微带四角进行施压，大大减少改装工作量和对原有结构的破坏，可满足微带与任意曲面形状基座的焊接要求。
焊接均匀性好。本发明利用装夹工装的上压板的销钉，将基座、柔性均压板、刚性均压板固定，在刚性均压板四角布置四个副压板；分别调节装夹工装上的主压力螺母、副压力螺母，压缩主压力弹簧和副压力弹簧，副压力螺母将副压板、副立柱、副压力弹簧固定在下压板上，通过刚性均压板和柔性均压板结合向微带施压，压力均匀，柔性均压板由四块小板拼合而成，当微带受热局部区域发生形变时，柔性均压板仍可通过压力弹簧的作用继续补偿高度差并保持压力，确保整个微带的压力均匀可控。
焊接成功率高。本发明以主压力弹簧产生的压力对微带进行施压，以副压力弹簧产生的压力对微带四角进行施压，并用主压力弹簧和副压力弹簧同时向微带施压，焊接成功率高，刚性均压板结合柔性均压板向微带施压；从而使得微带和基座紧密接触，焊接质量高。然后将装夹工装整体放入真空气相炉内加热，设置真空汽相焊系统焊接温度，使焊料充分浸润，同时控制抽真空时机和时长，利用真空汽相焊准确地在曲面实现局部的金属化,实现微带与基座的焊接，焊接可靠性高。利用真空汽相焊实现微带与基座的焊接，温度控制准确，整个工装加热均匀，真空汽相焊系统是在一个相对密闭且有抽真空辅助的条件下进行焊接，因此能够很好的将焊料中助焊剂挥发等产生的气泡有效的排除，大大降低焊接面空洞率。设置合理的焊接温度使得焊料充分浸润，同时控制抽真空时机和时长，避免由于真空负压使焊料通过微带板过孔溢出造成堵孔和短路，就可以达到微带高质量焊接目的。
附图说明
图1是本发明曲面微带天线的焊接装夹工装的装夹示意图。
图2是本发明曲面微带天线的焊接装夹工装的俯视图(去2上压板和9主压力螺母视图)
图中：1固定立柱，2上压板，3压力立柱，4压缩主压力弹簧，5副压板，6副立柱，7副压力弹簧，8下压板，9主压力螺母，10销钉，11副压力螺母，12刚性均压板，13柔性均压板，14微带，15基座。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
具体实施方式
参阅图1、图2。根据本发明，利用微带天线的曲面形状和金属图形的特征,制备一个装夹微带14的装夹工装，以钢网印刷的方式在微带14底部印刷一层焊料，将柔性均压板13放置在微带14上，并放入装夹工装内，利用装夹工装的上压板2的销钉10，将基座15、柔性均压板13、刚性均压板12固定，在刚性均压板12四角布置四个副压板5；分别调节装夹工装上的主压力螺母9、副压力螺母11，副压力螺母12将副压板5、副立柱6、副压力弹簧7固定在下压板8上，用主压力弹簧4和副压力弹簧7同时向微带施压，以主压力弹簧4 产生的压力对微带进行施压，以副压力弹簧7产生的压力对微带四角进行施压，使得刚性均压板12、柔性均压板13向微带施压；从而使得微带14和基座15紧密接触，然后将装夹工装整体放入真空气相炉内加热，设置真空汽相焊系统焊接温度和真空度，使焊料充分浸润，同时控制抽真空时机和时长，利用真空汽相焊准确地在曲面实现局部的金属化,实现微带与基座的焊接。
曲面微带天线装夹工装，包括：一个用四个固定立柱1支撑上压板2和下压板8的焊接骨架，在焊接骨架的固定区域内固联一个刚性均压板12，在刚性均压板12四角布置四个对称分布的副压板5，用外套主压力弹簧4的压力立柱3穿过上压板2、副压板5和上压板2与主压力螺母9相连，并用压力立柱3柱体上相连的副压力螺母12固定在副压板5上，构成一个通过副压力弹簧7固定在下压板8上，并对称分布在骨架固定区域内的副立柱6，从而形成了能够分别调节主压力螺母9和副压力螺母12压缩主压力弹簧4和副压板5下方副压力弹簧7，使微带14和基座15紧密接触的装夹工装。
以上所述为本发明较佳实施例，应该注意的是上述实施例对本发明进行说明，然而本发明并不局限于此，并且本领域技术人员在脱离所附权利要求的范围情况下可设计出替换实施例。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种曲面微带天线的焊接方法，具有如下技术特征：利用微带天线的曲面形状和金属图形的特征,制备一个装夹微带(14)的装夹工装，以钢网印刷的方式在微带(14)底部印刷一层焊料，将柔性均压板(13)放置在微带(14)上，并放入装夹工装内，利用装夹工装的上压板(2)的销钉(10)，将基座(15)、柔性均压板(13)、刚性均压板(12)固定，在刚性均压板(12)四角布置四个副压板(5)；分别调节装夹工装上的主压力螺母(9)、副压力螺母(11)，副压力螺母(12)将副压板(5)、副立柱(6)、副压力弹簧(7)固定在下压板(8)上，用主压力弹簧(4)和副压力弹簧(7)同时向微带施压，以主压力弹簧(4)产生的压力对微带进行施压，以副压力弹簧(7)产生的压力对微带四角进行施压，使得刚性均压板(12)、柔性均压板(13)向微带施压；从而使得微带(14)和基座(15)紧密接触，然后将装夹工装整体放入真空气相炉内加热，设置真空汽相焊系统焊接温度和真空度，使焊料充分浸润，同时控制抽真空时机和时长，利用真空汽相焊准确地在曲面实现局部的金属化,实现微带与基座的焊接。
2.如权利要求1所述的一种曲面微带天线的焊接方法，其特征在于：曲面微带天线装夹工装，包括：一个用四个固定立柱(1)支撑上压板(2)和下压板(8)的焊接骨架，在焊接骨架的固定区域内固联一个刚性均压板(12)，在刚性均压板(12)四角布置四个对称分布的副压板(5)，用外套主压力弹簧(4)的压力立柱(3)穿过上压板(2)、副压板(5)和上压板(2)与主压力螺母(9)相连，并用压力立柱(3)柱体上相连的副压力螺母(12)固定在副压板(5)上，构成一个通过副压力弹簧(7)固定在下压板(8)上，并对称分布在骨架固定区域内的副立柱(6)，从而形成了能够分别调节主压力螺母(9)和副压力螺母(12)压缩主压力弹簧(4)和副压板(5)下方副压力弹簧(7)，使微带(14)和基座(15)紧密接触的装夹工装。
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