CN113787241B - 一种用于微带器件的焊接工装及基于该焊接工装的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于微带器件的焊接工装及基于该焊接工装的焊接方法，该焊接工装包括底座；以及结合固定于底座上的框架；所述底座包括有位于框架内的凸起结构；所述凸起结构被配置为与框架的内侧壁配合形成压接工位；所述焊接工装还包括位于压接工位的用于压紧微带器件微带电路片和微带器件合金载体板的压块。该焊接工装能够有效提升微带器件焊接后的质量。

Description

一种用于微带器件的焊接工装及基于该焊接工装的焊接方法

技术领域

本发明涉及铁氧体微带器件技术领域。更具体地，涉及一种用于微带器件的焊接工装及基于该焊接工装的焊接方法。

背景技术

铁氧体微带器件主要包括环行器和隔离器，高功率铁氧体微带器件由于具有体积小、厚度薄、易于微波电路集成等优点，被大量应用在固态有源相控阵雷达高密度微组装的阵列天线系统中，是雷达系统必不可少的重要部件。

高功率铁氧体微带器件由合金载体板、铁氧体微带电路片、电阻组成。其中铁氧体微带电路片和合金载体板之间采用真空钎焊工艺。焊接面积最小3mm×3mm，最大17mm×20mm，高功率铁氧体微带器件对焊接质量要求高，要求焊透率大于97％，但是应用现有的焊接工装，会出现较多的焊接质量问题，焊透率低，微带器件的质量比较差。

发明内容

针对上述问题，本发明一个目的在于提供一种用于微带器件的焊接工装，该焊接工装能够有效提升微带器件焊接后的质量。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种用于微带器件的焊接工装，包括：

底座；以及

结合固定于底座上的框架；

所述底座包括有位于框架内的凸起结构；

所述凸起结构被配置为与框架的内侧壁配合形成压接工位；

所述焊接工装还包括位于压接工位的用于压紧微带器件微带电路片和微带器件合金载体板的压块。

此外，优选地方案是，所述压块靠近微带器件微带电路片的表面为平面；

所述压块上包括有用以避让微带器件电阻片的缺口。

此外，优选地方案是，所述凸起结构与框架内侧壁围合形成四个压接工位；四个压接工位沿框架的周向设置；所述焊接工装包括四个分别位于压接工位的压块。

此外，优选地方案是，所述凸起结构上形成有贯穿凸起结构上下两侧表面的第一释气通道，所述第一释气通道贯穿凸起结构的侧壁面并与压接工位连通。

此外，优选地方案是，所述框架上形成有贯穿框架上下两侧表面的第二释气通道；所述第二释气通道贯穿框架的内侧壁面并与压接工位连通。

此外，优选地方案是，所述底座的厚度尺寸为3mm～5mm，所述底座的边长尺寸小于60mm。

此外，优选地方案是，所述框架通过定位柱结合固定于底座上；所述框架包括第一结构体，以及与第一结构体成中心对称设置的第二结构体；

所述底座的不相邻的两个角部上均包括有定位孔；所述第一结构体以及第二结构体分别通过定位柱与底座结合固定。

此外，优选地方案是，所述底座的材质为铝合金。

本发明的另一个目的在于提供一种基于上述的焊接工装的焊接方法，包括：

提供合金载体板；

在合金载体板的侧壁面镀金属阻焊膜；

将具有金属阻焊膜的合金载体板置入所述焊接工装的压接工位内；

在具有金属阻焊膜的合金载体板上放置焊料片；

在焊料片的上方放置微带电路片，调整微带电路片的位置使微带电路片与合金载体板的位置重合；

在微带电路片上方放置压块；

将所述焊接工装放入真空焊接炉中对合金载体板以及微带电路片进行焊接。

此外，优选地方案是，所述金属阻焊膜的膜厚为0.05μm～0.1μm；膜层附着力大于1.5Kg/mm²。

本发明的有益效果为：

本发明通过底座以及框架的配合将微带电路片、合金载体板以及压块容置固定在压接工位，再利用压块将微带器件微带电路片和微带器件合金载体板压紧便于后续微带电路片和合金载体板被焊接固定，而且利用该焊接工装能够显著提高生产效率，提升微带器件的良品率，提高焊接质量；另外，在取放移动该焊接工装过程中能够防止出现压块位移导致微带电路片和合金载体板焊接位置偏移的情况。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是本发明的焊接工装的结构示意图。

图2是本发明的金属阻焊膜与合金载体板配合示意图。

图3a-图3b是微带器件的整体结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了解决现有的焊接工装焊接质量低的问题。本发明提供一种用于微带器件的焊接工装，结合图1-图2、图3a-图3b所示，具体地所述焊接工装包括：底座1；以及结合固定于底座1上的框架2；所述底座1包括有位于框架2内的凸起结构3；所述凸起结构3被配置为与框架2的内侧壁配合形成压接工位；所述焊接工装还包括位于压接工位的用于压紧微带器件4微带电路片6和微带器件4合金载体板7的压块8。本发明通过底座1以及框架2的配合将微带电路片6、合金载体板7以及压块8容置固定在压接工位，再利用压块8将微带器件4微带电路片6和微带器件4合金载体板7压紧便于后续微带电路片6和合金载体板7被焊接固定，而且利用该焊接工装能够显著提高生产效率，提升微带器件4的良品率，提高焊接质量；另外，在取放移动该焊接工装过程中能够防止出现压块8位移导致微带电路片6和合金载体板7焊接位置偏移的情况。

在一具体的实施例中，所述压块8靠近微带器件4微带电路片6的表面为平面；所述压块8上包括有用以避让微带器件4电阻片9的缺口。该焊接工装采用面接触的加压方式即压块8加压，依据铁氧体微带器件4的大小和焊料片的体积，采用不同重量的压块8，使微带电路片6在焊接时受力均匀，避免以往点接触造成微带电路片6碎裂的风险。

在一具体的实施例中，所述凸起结构3与框架2内侧壁围合形成四个压接工位；四个压接工位沿框架2的周向设置；所述焊接工装包括四个分别位于压接工位的压块8。四个压接工位可同时放置四组微带电路片6以及合金载体板7并分别加压上压块8，提高生产效率。

为了提升微带器件4焊接的良品率，所述凸起结构3上形成有贯穿凸起结构3上下两侧表面的第一释气通道10，所述第一释气通道10贯穿凸起结构3的侧壁面并与压接工位连通。该焊接工装的凸起结构3上设计第一释气通道10有利于抽真空时阻焊剂的释放和焊料的延展，避免在微带电路片6和合金载体板7之间放置焊料片的位置由于有气体的存在而产生过多气泡影响焊接效果。

在一可选的实施例中，所述框架2上形成有贯穿框架2上下两侧表面的第二释气通道11；所述第二释气通道11贯穿框架2的内侧壁面并与压接工位连通。该焊接工装的框架2上设计有第二释气通道11有利于抽真空时阻焊剂的释放和焊料的延展，避免在微带电路片6和合金载体板7之间放置焊料片的位置由于有气体的存在而产生过多气泡影响焊接效果，第一释气通道10与第二释气通道11均可设置多个，第一释气通道10与第二释气通道11相配合共同起到在抽真空时排气的作用。

可以理解的是，真空焊接设备采用热传导的方式，也就是说，在真空焊接时，热量从真空焊接炉中的加热板传递给所述焊接工装，焊接工装再传递给合金载体板7、焊料片和微带电路片6；焊接工装材料及厚度对焊接热量传递的均匀性和一致性有很大的影响，从而影响到焊透率。该焊接工装底座1采用热容小以及热导率高的铝合金材质，底座1厚度经仿真分析和试验得出3mm～5mm为最优尺寸，边长尺寸小于60mm，当底座1的厚度太薄或者外形尺寸太大其容易发生变形，使得接触面的平面度变差，不利于热传导；当底座1厚度太厚热容会比较大，热传导效率会下降。

关于框架2与底座1的配合方式，具体地，所述框架2通过定位柱12结合固定于底座1上；所述框架2包括第一结构体13，以及与第一结构体13成中心对称设置的第二结构体14；所述底座1的不相邻的两个角部上均包括有定位孔；所述第一结构体13以及第二结构体14分别通过定位柱12与底座1结合固定。该焊接工装的底座1上设计有定位柱12，第一结构体13与第二结构体14通过定位孔套装在定位柱12上与底座1固定，其优势在于，该配合方式便于快速拆装，而且定位准确，能够保证焊接精度；进一步地，该焊接工装为敞开式结构，装配方式是层层叠放的，适合在自动贴片机上装配，从而提高装配效率。

本发明还提供一种基于上述焊接工装的焊接方法，具体地，包括：提供合金载体板7；在合金载体板7的侧壁面镀金属阻焊膜15；将具有金属阻焊膜15的合金载体板7置入所述焊接工装的压接工位内；在具有金属阻焊膜15的合金载体板7上放置焊料片；在焊料片的上方放置微带电路片6，调整微带电路片6的位置使微带电路片6与合金载体板7的位置重合；在微带电路片6上方放置压块8；将所述焊接工装放入真空焊接炉中对合金载体板7以及微带电路片6进行焊接。

可以理解的是，由于微带电路片6的材质为硬脆材料，焊接方法不当，容易出现碎裂，裂片率约为2％，从而影响微带器件4质量，生产效率低、不利于大批量生产，另外，焊料很难精确控制，焊锡易流淌到安装面，易出现锡珠等缺陷，焊接精度低，约为±50μm；而且当前阻焊膜多为液态或者干膜，这种阻焊膜的制作工艺相对复杂，精度低，不能满足铁氧体微带器件4精密焊接的要求。

具体地，在合金载体板7的周面镀一层金属阻焊膜15；对具有金属阻焊膜15的合金载体板7，抽取5％进行膜层质量检测，检测项目有膜层附着力、尺寸精度和膜厚精度；把检验合格的合金载体板7装入所述焊接工装，在具有金属阻焊膜15的合金载体板7上放置焊料片，把铁氧体微带电路片6放置在焊料片的上方，调整位置使微带电路片6与合金载体板7的位置一致；在微带电路片6上方放置压块8；该步骤可人工操作也可以由贴片机完成；将焊接工装放入真空焊接炉中，根据具体的微带器件4选择合适的温度曲线，运行设备完成批量焊接；从焊接工装上取下已焊接完成的微带器件4进行焊接焊透率和焊接精度检验。

综合考虑各种金属材料的焊接特性、与合金载体板7的结合特性和经济性，该金属阻焊膜15的膜厚为0.05μm～0.1μm；膜层附着力大于1.5Kg/mm²，根据合金载体板7的厚度，使位于合金载体板7侧壁上的阻焊膜的宽度稍大于合金载体板7的厚度，使其恰好可以阻挡在焊缝的位置，既不会影响微带电路片6的放置又能够防止焊料流出。

该焊接方法解决了铁氧体微带器件焊接时存在的焊透率低、焊接精度低、微带电路片容易出现裂片、生产效率低的问题，金属阻焊膜制作工艺简单，每小时可制作3000～5000个合金载体板的阻焊膜，生产效率高。通过上述焊接工装实施该焊接方法，使得现有的铁氧体微带器件的焊透率从75％提升到97％以上，焊接精度±50μm提升到±20μm，焊料可以精确控制在焊接区域不会流淌到安装面，焊接裂片率从2％降低到0，而且该焊接工装操作简单不仅适用手工操作，也适用于贴片机，可大幅提升装配效率，能够保证铁氧体微带器件大批量生产，并保证微带器件质量的一致性。

下面附上某批次铁氧体微带器件的焊接检验结果：

焊接后在显微镜下检验，焊料均精确控制在焊接区域无流淌到安装面，100％在影像仪下进行焊接精度检测，精度全部优于±20μm，在X光机下100％进行检测，焊透率全部优于97％，裂片率为0。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种基于用于微带器件的焊接工装的焊接方法，其特征在于，焊接工装包括：

底座；以及

结合固定于底座上的框架；

所述底座包括有位于框架内的凸起结构；

所述凸起结构被配置为与框架的内侧壁配合形成压接工位；

所述焊接工装还包括位于压接工位的用于压紧微带器件微带电路片和微带器件合金载体板的压块；

所述凸起结构上形成有贯穿凸起结构上下两侧表面的第一释气通道，所述第一释气通道贯穿凸起结构的侧壁面并与压接工位连通；

所述焊接方法包括：

提供合金载体板；

在合金载体板的侧壁面镀金属阻焊膜；

将具有金属阻焊膜的合金载体板置入所述焊接工装的压接工位内；

在具有金属阻焊膜的合金载体板上放置焊料片；

在焊料片的上方放置微带电路片，调整微带电路片的位置使微带电路片与合金载体板的位置重合；

在微带电路片上方放置压块；

将所述焊接工装放入真空焊接炉中对合金载体板以及微带电路片进行焊接。

2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述压块靠近微带器件微带电路片的表面为平面；

所述压块上包括有用以避让微带器件电阻片的缺口。

3.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述凸起结构与框架内侧壁围合形成四个压接工位；四个压接工位沿框架的周向设置；所述焊接工装包括四个分别位于压接工位的压块。

4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述框架上形成有贯穿框架上下两侧表面的第二释气通道；所述第二释气通道贯穿框架的内侧壁面并与压接工位连通。

5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述底座的厚度尺寸为3mm～5mm，所述底座的边长尺寸小于60mm。

6.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述框架通过定位柱结合固定于底座上；所述框架包括第一结构体，以及与第一结构体成中心对称设置的第二结构体；

所述底座的不相邻的两个角部上均包括有定位孔；所述第一结构体以及第二结构体分别通过定位柱与底座结合固定。

7.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述底座的材质为铝合金。

8.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述金属阻焊膜的膜厚为0.05μm～0.1μm；膜层附着力大于1.5Kg/mm2。

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