CN113871834A - 四倍频模块的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四倍频模块的制作工艺，包括：步骤1、将电路板与绝缘子同时烧结到腔体上；步骤2、将元器件烧结到电源板上；步骤3、共晶芯片；步骤4、将芯片组件烧结到腔体上；步骤5、将电源板及腔体滤波器电装到腔体上；步骤6、进行金丝键合；步骤7、对步骤6得到的模块进行调试、测试、封盖及打标。该制作工艺科学、简便、易掌握，制作得到的四倍频模块功耗更小，控制精度更高，稳定性更好。
Description
技术领域
本发明涉及微波模块制作加工工艺的技术领域，具体地，涉及一种四倍频模块的制作工艺。
背景技术
在无线电发射机、频率合成器等电子设备中，都广泛运用倍频器。倍频器的使用能降低电子设备中的主振频率、在通信机的主振器工作波段不扩展的条件下，可利用倍频器扩展发射机输出级的工作波段、在调频和调相发射机中，采用倍频器可加大频移或相移，即可加深调制深度。
其中，四倍频是一种利用非线性材料实现激光频率为输入光频率四倍的效应，广泛应用于数控机床的位置检测装置中，它可以有效提高数控机床的定位精度。但是，传统的四倍频使用时功率消耗大，实时性差。
因此，急需要提供一种新的制作工艺来生产加工四倍频模块，以解决上述技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种四倍频模块的制作工艺，该制作工艺科学、简便、易掌握，制作得到的四倍频模块功耗更小，控制精度更高，稳定性更好。
为了实现上述目的，本发明提供了一种四倍频模块的制作工艺，包括：
步骤1、将电路板与绝缘子同时烧结到腔体上；
步骤2、将元器件烧结到电源板上；
步骤3、共晶芯片；
步骤4、将芯片组件烧结到腔体上；
步骤5、将电源板及腔体滤波器电装到腔体上；
步骤6、进行金丝键合；
步骤7、对步骤6得到的模块进行调试、测试、封盖及打标。
优选地，步骤1包括：
步骤1.1、清洗待烧结腔体及电路板：首先，将腔体置于汽相清洗机内清洗，其中，汽相清洗机温度设置为60-70℃，清洗时间为5-10min；电路板清洗采用手工擦拭方式：使用宽口镊子夹取适量酒精棉擦拭电路板背面镀金层，风干备用；
步骤1.2、对照电路板与绝缘子烧结图，在腔体滤波器待安装位置使用白色耐高温3M胶带保护，使用手术刀裁取与腔体滤波器待安装位置输入输出端侧壁高度大小一致并贴于该位置；
步骤1.3、选择熔点为183℃、成分为SN63CR32焊锡膏，打开点胶机，将压力设置为50-80psi，在电路板背面采用连续点胶方式进行点涂焊膏，根据此电路板的宽度及形状沿着电路板中间均匀点涂一条焊膏，用镊子夹取电路板安装到腔体内，在绝缘子外侧均匀点涂一圈焊膏；
步骤1.4、打开加热平台，将温度设置为210-220℃，将压块工装置于腔体内放置在加热平台上，观察绝缘子周围焊锡融化，使用镊子点压压块工装使气泡排出以保证电路板烧结的焊透率；待焊膏充分融化后，将电路板与绝缘子烧结组件取下置于散热块冷却至常温，并使用万用表检测绝缘子是否短路；
步骤1.5、打开电烙铁，将温度设置为280-300℃，选用熔点为183℃焊锡丝将绝缘子内针一端与对应电路板微带焊接互连；
步骤1.6、将步骤1.5得到的电路板与绝缘子烧结组件进行清洗，使用汽相清洗机清洗，汽相清洗机设置温度60-70℃，设置清洗时间18-25min。
优选地，步骤2包括：
步骤2.1、将点胶机压力设置为40-50psi，在电源板焊盘处点涂熔点为183℃、成分为SN63CR32焊锡膏；
步骤2.2、对照电源板元器件烧结图，用镊子夹取元器件正确放置在相对应的焊盘上；
步骤2.3、将加热平台温度设置为200-210℃，将安放好元器件的电源板放在加热平台上进行烧结，并在显微镜下观察，如元器件发生移位、翘起，用镊子拨正；烧结完成后，取下烧结完成后的电路板放在滤纸上，自然冷却；
步骤2.4、将已烧结元器件的电源板组件使用汽相清洗机清洗，汽相清洗机设置温度60-70℃，设置清洗时间15-20min，清洗干净后存放在培养皿中备用。
优选地，步骤3包括：
步骤3.1、对照芯片共晶图，将倍频器裸芯片及芯片电容共晶到对应载体上；
步骤3.2、打开共晶台，设置温度315-320℃，使用弯头镊子夹取载体固定，在载体表面平铺金锡焊片，待焊片融化使用尖头镊子夹取裸芯片快速充分摩擦，排除空气保证焊透率；芯片摩擦固定后，再夹取芯片电容摩擦固定，再将共晶好的芯片组件从共晶台夹取至防静电盒中备用。
优选地，步骤4包括：
步骤4.1、对照芯片组件烧结图，使用针管免清洗助焊剂在芯片组件待烧结位置孔内注射并风干；
步骤4.2、打开加热平台，设置温度160-175℃，将芯片组件对照芯片组件烧结图依次夹取放置待烧结位置孔附近电路板介质处，再将腔体组件置于加热平台预热2min，在待烧结芯片组件孔内放置低温焊片熔点为144-163℃，成分Sn43Pb43Bi13，焊片融化进行预敷锡，时间控制在30s内以避免焊锡氧化；预敷锡完成后，用镊子依次夹取芯片组件边缘置于对应孔内摩擦点压固定，烧结完成后取下腔体组件自然冷却至室温。
优选地，在步骤4中，先进行芯片组件置于腔体组件内预热，然后再依次烧结，以减少焊锡氧化并保证焊透率。
优选地，步骤5包括：
步骤5.1、对照电源板电装图，将电源板组件装配至腔体组件内并进行引线互连焊接，使用十字槽盘头三组合螺钉将电源板组件固定至腔体组件内；
步骤5.2、将电烙铁温度设置为320-350℃，使用熔点为183℃焊锡丝进行引线互连焊接，采用勾焊方式焊接，将导线与DC2516加电绝缘子、电源板组件表面对应焊盘互连焊接；
步骤5.3、对照腔体滤波器电装图，使用腔体滤波器配套螺钉从腔体组件背面穿过正面固定腔体滤波器，在装配滤波器前先在滤波器底部垫上一层铜箔，以更好地接触地保证信号稳定传输；
步骤5.4、腔体滤波器电装完全后，将滤波器输入输出端与电路板微带互连焊接，焊接完成后，使用酒精棉擦拭所有焊接点。
优选地，步骤6包括：
步骤6.1、打开键合机，选用压焊方式进行键合，将键合机加热台温度设置为90-100℃，预热3-5min；
步骤6.2、将来经过步骤5得到的腔体组件固定在加热台上，调整工作底台高度，使得劈刀下降最低时比待键合芯片略低，然后设置键合压力参数；
步骤6.3、对照金丝键合图进行金丝键合，键合时第一点焊在芯片组件上，其位置应准确对准其焊盘的中间位置，第二点焊在对应微带线中间位置，金丝弧度无需拱起，键合距离短，以保证其信号平稳传输。
优选地，步骤7包括：金丝键合完成后，连接好外围电路和仪器仪表对四倍频模块进行调试和测试，待调试、测试完成后，对四倍频模块进行激光封盖和打标。
根据上述技术方案，本发明依次通过：首先，将电路板与绝缘子同时烧结到腔体上；其次，将元器件烧结到电源板上；再其次，共晶芯片；然后，将芯片组件烧结到腔体上；接着，将电源板及腔体滤波器电装到腔体上；再接着，进行金丝键合；最后，对前步骤得到的模块进行调试、测试、封盖及打标。经过此工艺生产的四倍频模块经过测试、环境实验以及整机现场调试，各项性能指标完全达到整机要求。生产此四倍频模块的工艺流程科学、简便、可靠，生产的产品合格率较高，适合批量生产。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中电路板及绝缘子烧结图；
图2是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中电源板元器件烧结图；
图3是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中芯片共晶图；
图4是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中芯片组件烧结图；
图5是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中电源板电装图；
图6是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中腔体滤波器电装图；
图7是本发明提供的一种四倍频模块的制作工艺中金丝键合图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，“内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。
本发明提供一种四倍频模块的制作工艺，包括：
步骤1、将电路板与绝缘子同时烧结到腔体上；
步骤2、将元器件烧结到电源板上；
步骤3、共晶芯片；
步骤4、将芯片组件烧结到腔体上；
步骤5、将电源板及腔体滤波器电装到腔体上；
步骤6、进行金丝键合；
步骤7、对步骤6得到的模块进行调试、测试、封盖及打标。
具体的，步骤1包括：
步骤1.1、清洗待烧结腔体及电路板：首先，将腔体置于汽相清洗机内清洗，其中，汽相清洗机温度设置为60-70℃，清洗时间为5-10min；电路板清洗采用手工擦拭方式：使用宽口镊子夹取适量酒精棉(微干，不容易有印记残留)，轻轻擦拭电路板背面镀金层，风干备用；
步骤1.2、对照电路板与绝缘子烧结图(见图1)，在腔体滤波器待安装位置使用白色耐高温3M胶带保护，使用手术刀裁取与腔体滤波器待安装位置输入输出端侧壁高度大小一致并贴于该位置；这样，不但可以防止烧结电路板时焊锡溢出与侧壁，影响后续腔体滤波器安装，而且由于待烧结电路板尺寸小烧结时位置容易跑偏，可以固定电路板减少错位的可能。
步骤1.3、选择熔点为183℃、成分为SN63CR32焊锡膏，打开点胶机，将压力设置为50-80psi，在电路板背面采用连续点胶方式进行点涂焊膏，根据此电路板的宽度及形状沿着电路板中间均匀点涂一条焊膏，对照图1，用镊子夹取电路板安装到腔体内，在绝缘子外侧均匀点涂一圈焊膏；其中，将绝缘子DC2516安装置图一代号1，绝缘子RF2516安装置图一代号2，绝缘子HW2006安装置图一代号3。
步骤1.4、打开加热平台，将温度设置为210-220℃，将压块工装置于腔体内放置在加热平台上，观察绝缘子周围焊锡融化，使用镊子轻轻点压压块工装使气泡排出以保证电路板烧结的焊透率；待焊膏充分融化后，将电路板与绝缘子烧结组件取下置于散热块冷却至常温，并使用万用表检测绝缘子是否短路；
步骤1.5、打开电烙铁，将温度设置为280-300℃，选用熔点为183℃焊锡丝将绝缘子内针一端与对应电路板微带焊接互连；
步骤1.6、将步骤1.5得到的电路板与绝缘子烧结组件进行清洗，使用汽相清洗机清洗，汽相清洗机设置温度60-70℃，设置清洗时间18-25min。
步骤2包括：
步骤2.1、将点胶机压力设置为40-50psi，在电源板焊盘处点涂熔点为183℃、成分为SN63CR32焊锡膏；
步骤2.2、对照电源板元器件烧结图(见图2)，用镊子夹取元器件正确放置在相对应的焊盘上；其中包括电容：C100，C101，C102；钽电容：E100，E101，E102；贴片磁珠：L100，L101。
步骤2.3、将加热平台温度设置为200-210℃，将安放好元器件的电源板放在加热平台上进行烧结，并在显微镜下观察，如元器件发生移位、翘起，用镊子拨正；烧结完成后，取下烧结完成后的电路板放在滤纸上，自然冷却；
步骤2.4、将已烧结元器件的电源板组件使用汽相清洗机清洗，汽相清洗机设置温度60-70℃，设置清洗时间15-20min，清洗干净后存放在培养皿中备用。
步骤3包括：
步骤3.1、对照芯片共晶图(见图3)，将倍频器裸芯片及芯片电容共晶到对应载体上；包括待共晶裸芯片倍频器U101-U102，藕合器U100，芯片电容100pf，载体(1.29*4*0.2)mm。
步骤3.2、打开共晶台，设置温度315-320℃，使用弯头镊子夹取载体固定，在载体表面平铺金锡焊片，待焊片融化使用尖头镊子夹取裸芯片快速充分摩擦，排除空气保证焊透率；芯片摩擦固定后，再夹取芯片电容摩擦固定，再将共晶好的芯片组件从共晶台夹取至防静电盒中备用。
步骤4包括：
步骤4.1、对照芯片组件烧结图(见图4)，使用针管免清洗助焊剂在芯片组件待烧结位置孔(U101-U102,U100)内注射适量并风干；
步骤4.2、打开加热平台，设置温度160-175℃，将芯片组件对照芯片组件烧结图依次夹取放置待烧结位置孔附近电路板介质处，再将腔体组件置于加热平台预热2min，在待烧结芯片组件孔内放置低温焊片熔点为144-163℃，成分Sn43Pb43Bi13，焊片融化进行预敷锡，时间控制在30s内以避免焊锡氧化；预敷锡完成后，用镊子依次夹取芯片组件边缘置于对应孔内摩擦点压固定，烧结完成后取下腔体组件自然冷却至室温。
此外，在步骤4中，先进行芯片组件置于腔体组件内预热，然后再依次烧结，以减少焊锡氧化并保证焊透率。
步骤5包括：
步骤5.1、对照电源板电装图(见图5)，将电源板组件装配至腔体组件内并进行引线互连焊接，使用十字槽盘头三组合螺钉将电源板组件固定至腔体组件内；
步骤5.2、将电烙铁温度设置为320-350℃，使用熔点为183℃焊锡丝进行引线互连焊接，采用勾焊方式焊接，将导线与DC2516加电绝缘子、电源板组件表面对应焊盘互连焊接；
步骤5.3、对照腔体滤波器电装图(见图6)，使用腔体滤波器配套螺钉从腔体组件背面穿过正面固定腔体滤波器，在装配滤波器前先在滤波器底部垫上一层铜箔，以更好地接触地保证信号稳定传输；
步骤5.4、腔体滤波器电装完全后，将滤波器输入输出端与电路板微带互连焊接，焊接完成后，使用酒精棉擦拭所有焊接点。
步骤6包括：
步骤6.1、打开一台747677E型三用键合机，选用压焊方式进行键合，将键合机加热台温度设置为90-100℃，预热3-5min；
步骤6.2、将来经过步骤5得到的腔体组件固定在加热台上，调整工作底台高度，使得劈刀下降最低时比待键合芯片略低，然后设置键合压力参数；
步骤6.3、对照金丝键合图(见图7)进行金丝键合，键合时第一点焊在芯片组件上，其位置应准确对准其焊盘的中间位置，第二点焊在对应微带线中间位置，金丝弧度无需拱起，键合距离短，以保证其信号平稳传输。
步骤7包括：金丝键合完成后，连接好外围电路和仪器仪表对四倍频模块进行调试和测试，待调试、测试完成后，对四倍频模块进行激光封盖和打标。
通过上述技术方案，首先，将电路板与绝缘子同时烧结到腔体上；其次，将元器件烧结到电源板上；再其次，共晶芯片；然后，将芯片组件烧结到腔体上；接着，将电源板及腔体滤波器电装到腔体上；再接着，进行金丝键合；最后，对前步骤得到的模块进行调试、测试、封盖及打标。经过此工艺生产的四倍频模块经过测试、环境实验以及整机现场调试，各项性能指标完全达到整机要求。生产此四倍频模块的工艺流程科学、简便、可靠，生产的产品合格率较高，适合批量生产。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (9)
1.一种四倍频模块的制作工艺，其特征在于，包括：
步骤1、将电路板与绝缘子同时烧结到腔体上；
步骤2、将元器件烧结到电源板上；
步骤3、共晶芯片；
步骤4、将芯片组件烧结到腔体上；
步骤5、将电源板及腔体滤波器电装到腔体上；
步骤6、进行金丝键合；
步骤7、对步骤6得到的模块进行调试、测试、封盖及打标。
2.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤1包括：
步骤1.1、清洗待烧结腔体及电路板：首先，将腔体置于汽相清洗机内清洗，其中，汽相清洗机温度设置为60-70℃，清洗时间为5-10min；电路板清洗采用手工擦拭方式：使用宽口镊子夹取适量酒精棉擦拭电路板背面镀金层，风干备用；
步骤1.2、对照电路板与绝缘子烧结图，在腔体滤波器待安装位置使用白色耐高温3M胶带保护，使用手术刀裁取与腔体滤波器待安装位置输入输出端侧壁高度大小一致并贴于该位置；
步骤1.3、选择熔点为183℃、成分为SN63CR32焊锡膏，打开点胶机，将压力设置为50-80psi，在电路板背面采用连续点胶方式进行点涂焊膏，根据此电路板的宽度及形状沿着电路板中间均匀点涂一条焊膏，用镊子夹取电路板安装到腔体内，在绝缘子外侧均匀点涂一圈焊膏；
步骤1.4、打开加热平台，将温度设置为210-220℃，将压块工装置于腔体内放置在加热平台上，观察绝缘子周围焊锡融化，使用镊子点压压块工装使气泡排出以保证电路板烧结的焊透率；待焊膏充分融化后，将电路板与绝缘子烧结组件取下置于散热块冷却至常温，并使用万用表检测绝缘子是否短路；
步骤1.5、打开电烙铁，将温度设置为280-300℃，选用熔点为183℃焊锡丝将绝缘子内针一端与对应电路板微带焊接互连；
步骤1.6、将步骤1.5得到的电路板与绝缘子烧结组件进行清洗，使用汽相清洗机清洗，汽相清洗机设置温度60-70℃，设置清洗时间18-25min。
3.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤2包括：
步骤2.1、将点胶机压力设置为40-50psi，在电源板焊盘处点涂熔点为183℃、成分为SN63CR32焊锡膏；
步骤2.2、对照电源板元器件烧结图，用镊子夹取元器件正确放置在相对应的焊盘上；
步骤2.3、将加热平台温度设置为200-210℃，将安放好元器件的电源板放在加热平台上进行烧结，并在显微镜下观察，如元器件发生移位、翘起，用镊子拨正；烧结完成后，取下烧结完成后的电路板放在滤纸上，自然冷却；
步骤2.4、将已烧结元器件的电源板组件使用汽相清洗机清洗，汽相清洗机设置温度60-70℃，设置清洗时间15-20min，清洗干净后存放在培养皿中备用。
4.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤3包括：
步骤3.1、对照芯片共晶图，将倍频器裸芯片及芯片电容共晶到对应载体上；
步骤3.2、打开共晶台，设置温度315-320℃，使用弯头镊子夹取载体固定，在载体表面平铺金锡焊片，待焊片融化使用尖头镊子夹取裸芯片快速充分摩擦，排除空气保证焊透率；芯片摩擦固定后，再夹取芯片电容摩擦固定，再将共晶好的芯片组件从共晶台夹取至防静电盒中备用。
5.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤4包括：
步骤4.1、对照芯片组件烧结图，使用针管免清洗助焊剂在芯片组件待烧结位置孔内注射并风干；
步骤4.2、打开加热平台，设置温度160-175℃，将芯片组件对照芯片组件烧结图依次夹取放置待烧结位置孔附近电路板介质处，再将腔体组件置于加热平台预热2min，在待烧结芯片组件孔内放置低温焊片熔点为144-163℃，成分Sn43Pb43Bi13，焊片融化进行预敷锡，时间控制在30s内以避免焊锡氧化；预敷锡完成后，用镊子依次夹取芯片组件边缘置于对应孔内摩擦点压固定，烧结完成后取下腔体组件自然冷却至室温。
6.根据权利要求5所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，在步骤4中，先进行芯片组件置于腔体组件内预热，然后再依次烧结，以减少焊锡氧化并保证焊透率。
7.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤5包括：
步骤5.1、对照电源板电装图，将电源板组件装配至腔体组件内并进行引线互连焊接，使用十字槽盘头三组合螺钉将电源板组件固定至腔体组件内；
步骤5.2、将电烙铁温度设置为320-350℃，使用熔点为183℃焊锡丝进行引线互连焊接，采用勾焊方式焊接，将导线与DC2516加电绝缘子、电源板组件表面对应焊盘互连焊接；
步骤5.3、对照腔体滤波器电装图，使用腔体滤波器配套螺钉从腔体组件背面穿过正面固定腔体滤波器，在装配滤波器前先在滤波器底部垫上一层铜箔，以更好地接触地保证信号稳定传输；
步骤5.4、腔体滤波器电装完全后，将滤波器输入输出端与电路板微带互连焊接，焊接完成后，使用酒精棉擦拭所有焊接点。
8.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤6包括：
步骤6.1、打开键合机，选用压焊方式进行键合，将键合机加热台温度设置为90-100℃，预热3-5min；
步骤6.2、将来经过步骤5得到的腔体组件固定在加热台上，调整工作底台高度，使得劈刀下降最低时比待键合芯片略低，然后设置键合压力参数；
步骤6.3、对照金丝键合图进行金丝键合，键合时第一点焊在芯片组件上，其位置应准确对准其焊盘的中间位置，第二点焊在对应微带线中间位置，金丝弧度无需拱起，键合距离短，以保证其信号平稳传输。
9.根据权利要求1所述的四倍频模块的制作工艺，其特征在于，步骤7包括：金丝键合完成后，连接好外围电路和仪器仪表对四倍频模块进行调试和测试，待调试、测试完成后，对四倍频模块进行激光封盖和打标。
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2021
- 2021-09-16 CN CN202111085865.9A patent/CN113871834A/zh active Pending
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