CN115360563B - 一种微波组件内外导体的一体化装焊方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波组件内外导体的一体化装焊方法，通过优化微波组件内导体和外导体预置焊料和焊接工艺的步骤，实现了微波组件表面贴装焊点和通孔插装焊点，与微带板大面积焊接的一体化焊接；有效避免传统微带板和微波组件的梯度回流焊接加微波组件内导体手工焊接，造成微波组件内导体多次受热，导致氧化或污染进而导致一定概率不润湿的问题，严重影响了内导体焊接质量；大大提高焊接质量和焊接效率。本发明还提出一种微波组件内外导体的一体化装焊系统。
Description
技术领域
本发明涉及微波组件导体装焊技术领域，尤其涉及一种微波组件内外导体的一体化装焊方法和系统。
背景技术
微波组件是相控阵雷达的核心组件之一，其装焊质量的好坏直接影响雷达的性能指标。微波组件含多种射频连接器和多种微带板，且组件壳体一般为深腔结构，制备工艺复杂，单位体积组装密度高。采用传统工艺方法加工时，需要对微波组件实施不同温度梯度焊接，即垂直安装微波组件一个温度梯度，水平安装微波组件和壳体正面微带板一个梯度焊接、壳体反面微带板一个梯度焊接，最后微波组件内导体手工焊接。此外，根据航天标准和禁限用工艺等文件要求，为了避免“金脆”等现象产生，镀金元器件在焊接前需进行搪锡去金处理。微波组件内外导体表面均镀金，因此焊接前必须对其进行搪锡去金处理。纵观整个工艺流程，微波组件内导体至少经历3次以上热过程。此外，微波组件内导体搪锡去金后表面为锡铅材料，如果多次受热过程无气体保护或真空环境容易导致其表面氧化，或者表面附着多余物经多次高温后难以去除。在后续的手工焊接过程中，微波组件内导体出现一定概率的局部不润湿等问题。传统工艺方法需多次施焊，全流程周期长、微波组件焊接质量和可靠性难以保证，不能满足批产产品的需求。因此，亟需寻找一种微波组件内外导体的一体化装焊新方法，使其加工装焊稳定可靠、工艺流程简单快捷、产品质量和可靠性更高。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种微波组件内外导体的一体化装焊方法和系统。
本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法，所述微波组件包括金工件、第一微带板、第二微带板、内连接器和外连接器，内连接器上设有第一外导体和第一内导体，外连接器上设有第二外导体和第二内导体；金工件包括外壁和安装板，安装板位于金工件内部且与外壁连接，安装板上设有用于安装内连接器的内安装孔，外壁上设有用于安装外连接器的外安装孔，第一微带板上具有第一焊盘，第二微带板上具有与内安装孔对应设置的第一通孔，所述第一通孔外缘设有第二焊盘；
所述装焊方法包括下列步骤：
S1、在外安装孔内预制第一焊料，在安装板一侧预置第二焊料，在内安装孔内预制第四焊料；
S2、将内连接器放置在内安装孔内，将第一微带板放置在安装板的预置第二焊料一侧，第一焊盘位于第一微带板远离安装板一侧且与外安装孔对应设置，内导体与所述第一通孔配合，将外连接器的第二外导体放置在外安装孔内，使得第二内导体位于第一焊盘上；
S3、在第一焊盘上预置第五焊料，使得第五焊料覆盖第二内导体，在第二焊盘上预置第六焊料；
S4、将第一微带板、第二微带板、内连接器和外连接器进行焊接；
其中，第一焊料、第二焊料、第四焊料、第五焊料和第六焊料为同一温度梯度焊料。
优选地，所述微波组件还包括第三微带板，内连接器的第一外导体两端分别设有两个第一内导体；第三微带板上具有与内安装孔对应设置的第二通孔，所述第二通孔外缘设有第三焊盘；
所述装焊方法包括下列步骤：
S1、在外安装孔内预制第一焊料，在安装板一侧预置第二焊料和第三焊料，在内安装孔内预制第四焊料；
S2、将内连接器放置在内安装孔内，将第一微带板和第二微带板放置在安装板预置第二焊料一侧分别与第二焊料和第三焊料对应布置，第一焊盘位于所述外安装孔与安装板之间，内连接器的一个第一内导体与第一通孔配合，将外连接器放置在外安装孔内，使得外导体位于第一焊盘远离安装板一侧；
S3、在第一焊盘上预置第五焊料，使得第五焊料覆盖外导体，在第二焊盘上预置第六焊料；
S4、在安装板远离第一微带板一侧预置第七焊料，并将第三微带板放置在安装板远离第一微带板一侧，使得另一第一内导体与第二通孔配合；
S5、在第三焊盘上预置第八焊料；
S6、将第一微带板、第二微带板、第三微带板、内连接器和外连接器进行焊接；
其中，第三焊料、第七焊料、第八焊料与第一焊料为同一温度梯度焊料。
优选地，在S1中，预先将安装板一侧朝上，然后预置第二焊料和第三焊料，在S4中，将安装板翻面，在安装板远离第二焊料一侧预置第七焊料。
优选地，第二焊料、第三焊料和第七焊料采用焊片或焊膏，第五焊料采用焊膏，第六焊料和第八焊料采用焊料环或焊膏。
优选地，第一焊料、第二焊料、第三焊料、第四焊料、第五焊料、第六焊料、第七焊料和第八焊料采用锡银铜、锡铅、锡铅银、铟锡、和锡铅铋中的一种。
优选地，在S6中，所述焊接采用真空气相焊接、回流焊接和低温真空钎焊中的一种。
优选地，在S1中，预先对第一外导体、第一内导体、第二外导体和第二内导体进行搪锡去金处理。
优选地，第五焊料采用焊膏，所述焊膏体积V5＝V焊点体积/s，s为焊膏收缩因子，V5＝T×S1，其中，所述S1为第一焊盘的焊接面积，T为点涂厚度。
优选地，第六焊料和第八焊料采用焊料环，焊料环厚度其中，k为焊料环焊接后的损耗系数。
本发明中，所提出的微波组件内外导体的一体化装焊方法，通过优化微波组件内导体和外导体预置焊料和焊接工艺的步骤，实现了微波组件表面贴装焊点和通孔插装焊点，与微带板大面积焊接的一体化焊接；有效避免传统微带板和微波组件的梯度回流焊接加微波组件内导体手工焊接，造成微波组件内导体多次受热，导致氧化或污染进而导致一定概率不润湿的问题，严重影响了内导体焊接质量；大大提高焊接质量和焊接效率。
本发明还提出一种微波组件内外导体的一体化装焊系统，其技术效果与上述方法类似，因此不再赘述。
附图说明
图1为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式的微波组件结构示意图。
图2为图1的实施方式中外连接器的结构示意图。
图3为图1的实施方式中内连接器的结构示意图。
图4为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式中焊料预制位置结构示意图。
图5为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式中内安装孔的局部安装示意图。
图6为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式中内连接器装焊后的局部示意图。
具体实施方式
如图1至6所示，图1为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式的微波组件结构示意图，图2为图1的实施方式中外连接器的结构示意图，图3为图1的实施方式中内连接器的结构示意图，图4为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式中焊料预制位置结构示意图，图5为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式中内安装孔的局部安装示意图，图6为本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法的一种实施方式中内连接器装焊后的局部示意图。
参照图1至3，本发明提出的一种微波组件内外导体的一体化装焊方法，所述微波组件包括金工件3、第一微带板5、第二微带板6、内连接器2和外连接器1，内连接器2上设有第一外导体和第一内导体，外连接器1上设有第二外导体和第二内导体；金工件3包括外壁和安装板，安装板位于金工件3内部且与外壁连接，安装板上设有用于安装内连接器2的内安装孔，外壁上设有用于安装外连接器1的外安装孔，第一微带板5上具有第一焊盘51，第二微带板6上具有与内安装孔对应设置的第一通孔，所述第一通孔外缘设有第二焊盘61；
参照图4至6，所述装焊方法包括下列步骤：
S1、在外安装孔内预制第一焊料41，在安装板一侧预置第二焊料43，在内安装孔内预制第四焊料42；
具体地，预先对第一外导体、第一内导体21、第二外导体和第二内导体11进行搪锡去金处理。
S2、将内连接器2放置在内安装孔内，将第一微带板5放置在安装板的预置第二焊料43一侧，第一焊盘51位于第一微带板5远离安装板一侧且与外安装孔对应设置，第一内导体与所述第一通孔配合，将外连接器1的第二外导体放置在外安装孔内，使得第二内导体11位于第一焊盘51上；
S3、在第一焊盘51上预置第五焊料，使得第五焊料覆盖第二内导体11，在第二焊盘61上预置第六焊料；
S4、将第一微带板5、第二微带板6、内连接器2和外连接器1进行焊接；
其中，第一焊料41、第二焊料43、第四焊料42、第五焊料和第六焊料为同一温度梯度焊料。
在本实施例中，所提出的微波组件内外导体的一体化装焊方法，通过优化微波组件内导体和外导体预置焊料和焊接工艺的步骤，实现了微波组件表面贴装焊点和通孔插装焊点，与微带板大面积焊接的一体化焊接；有效避免传统微带板和微波组件的梯度回流焊接加微波组件内导体手工焊接，造成微波组件内导体多次受热，导致氧化或污染进而导致一定概率不润湿的问题，严重影响了内导体焊接质量；大大提高焊接质量和焊接效率。
在实际加工过程中，为了实现自动化装焊流程，可设计用于实现上述装焊方法的装焊系统。该装焊系统通过上述方法的步骤实现自动一体化装焊。
在本发明的另一种具体实施方式中，所述微波组件还包括第三微带板7，内连接器2的第一外导体两端分别设有两个第一内导体21；第三微带板7上具有与内安装孔对应设置的第二通孔，所述第二通孔外缘设有第三焊盘71；
所述装焊方法包括下列步骤：
S1、在外安装孔内预制第一焊料41，在安装板一侧预置第二焊料43和第三焊料44，在内安装孔内预制第四焊料42；
S2、将内连接器2放置在内安装孔内，将第一微带板5和第二微带板6放置在安装板预置第二焊料43一侧分别与第二焊料43和第三焊料44对应布置，第一焊盘51位于所述外安装孔与安装板之间，内连接器2的一个第一内导体21与第一通孔配合，将外连接器1放置在外安装孔内，使得外导体11位于第一焊盘51远离安装板一侧；
S3、在第一焊盘51上预置第五焊料45，使得第五焊料45覆盖外导体11，在第二焊盘61上预置第六焊料46；
S4、在安装板远离第一微带板5一侧预置第七焊料47，并将第三微带板7放置在安装板远离第一微带板5一侧，使得另一第一内导体21与第二通孔配合；
S5、在第三焊盘71上预置第八焊料48；
S6、将第一微带板5、第二微带板6、第三微带板7、内连接器2和外连接器1进行焊接；
其中，第三焊料44、第七焊料47、第八焊料48与第一焊料41为同一温度梯度焊料。
在实际加工时，当安装板两侧均安装有微带板时，可依次对两侧进行焊料预制，便于装焊系统的工艺流程的设计。进一步地，在S1中，预先将安装板一侧朝上，然后预置第二焊料43和第三焊料44，在S4中，将安装板翻面，在安装板远离第二焊料43一侧预置第七焊料47。
此外，在产品结构设计中，也可以将第一微带板和第二微带板设计为一体式结构，相应地，只需要预制第二焊料。
在焊料的具体选择中，第二焊料43、第三焊料44和第七焊料47采用焊片或焊膏，第五焊料45采用焊膏，第六焊料46和第八焊料48采用焊料环或焊膏。采用焊膏时，系统相应采用点涂装置。焊膏预置方式为丝网印刷、焊膏点涂或焊膏喷印中的一种。第五焊料采用焊膏，所述焊膏体积V5＝V焊点体积/s，s为焊膏收缩因子，V5＝T×S1，其中，所述S1为第一焊盘的焊接面积，T为点涂厚度。采用焊料环时，焊料环内径与内导体外径相同，采用过盈配合，防止翻转工件焊料掉落；焊料环外径与第二焊盘61、第三焊盘71外径相同。第六焊料和第八焊料采用焊料环，焊料环厚度其中，k为焊料环焊接后的损耗系数。
在材料选择中，第一焊料41、第二焊料43、第三焊料44、第四焊料42、第五焊料45、第六焊料46、第七焊料47和第八焊料48采用锡银铜、锡铅、锡铅银、铟锡、和锡铅铋中的一种。
在具体焊接工艺中，所述焊接采用真空气相焊接、回流焊接和低温真空钎焊中的一种。
本实施例还提出一种微波组件内外导体的一体化装焊系统，根据上述的微波组件内外导体的一体化装焊方法工作。在实际工作中，通过上述装焊方法的步骤，可对焊接工艺进行优化并对参数进行预先计算，实现对连接器的自动化装焊。
下面通过下列两个实例来详细说明本实施例的微波组件内外导体的一体化装焊方法。
实施例1
外连接器的导体长度l＝1.2mm，直径为0.38mm；内连接器2的内导体长度为1.9mm，直径为0.3mm。微波组件的俯视图和剖面图如图3、4所示。第一焊盘长为2mm宽为1mm；第二焊盘外径为1.3mm且内径为0.6mm；第三焊盘的外径为1.3mm且内径为0.6mm；第二微带板和第三微带板的厚度均为1mm。内连接器的内导体露出微带板长度为0.6mm，第一微带板金属化通孔长度为1mm。
本实施例的微波组件内外导体的一体化装焊方法，包括以下步骤，
S1、外连接器1的导体11，内连接器2的内导体21和22均搪锡去金处理；
S2、金工件3的外安装孔内预置第一焊料41，内安装孔内预置第四焊料42；
S3、第一微带板5的B面、第一微带板6的B面第二焊接43、第三焊料44预置；
S4、依次安装内连接器2、第一微带板5、第二微带板6和外连接器1，工装固定；
S5、第一微带板5A面的第一焊盘51的第五焊料45预置，第二微带板6的A面的第二焊盘61的第六焊料46预置；
S6、翻转金工件3，第三微带板7的B面焊接用第七焊料47预置；
S7、安装第三微带板7，工装固定；
S8、第三微带板7的A面第三焊盘71用第八焊料48预置；
S9、第一微带板5、第二微带板6、第三微带板7、外连接器1的外导体11、内连接器2的内导体21、22与金工件3一体化焊接。
其中，第一焊料41和第四焊料42采用焊料环形式，第二焊料43、第三焊料44和第七焊料47采用焊片形式。第五焊料45采用焊膏形式，通过焊膏点涂设备点涂方式进行预置。第五焊料45点涂体积为：V5＝T×S焊盘，T＝0.13mm～0.2mm；S焊盘＝2mm2，T为0.2mm时，V焊料＝0.4mm3。
第六焊料46、第八焊料48采用焊料环形式，焊料环内径与内连接器的内导体外径相同，二者过盈配合，防止翻转工件焊料掉落；焊料环外径与第二焊盘61、第三焊盘71外径相同。具体地，焊料环厚度其中，k为焊料环焊接后的损耗系数。当k取0.9时，V焊点体积＝0.43mm3，S焊料环＝1.04mm2。其中，V焊点体积为实际焊点的体积计算所得。因此，焊料环厚度T焊料环≈0.46mm。
在焊料的实际选择中，焊料为同一温度梯度焊料，选择63Sn37Pb焊料。焊接方法选择真空气相焊接。
实施例2
具体步骤同实施例1。
其中，第一焊料41和第四焊料42采用焊膏形式，采用焊膏点涂设备进行点涂。第二焊料43、第三焊料44和第七焊料47采用焊膏形式，采用丝网印刷在微带板上预置。第五焊料45同实施例1。第六焊料46和第八焊料48采用焊膏，采用焊膏点涂设备进行点涂。焊膏点涂体积V与焊点体积V的关系：
V焊膏＝1/sV焊点体积,s取0.5mm时，V焊点体积≈0.43mm3；V焊膏≈0.86mm3。
在焊料的具体选择中，各个焊料为同一温度梯度焊料，选择62Sn36Pb2Ag焊料。焊接方法选择真空回流焊接。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，所述微波组件包括金工件(3)、第一微带板(5)、第二微带板(6)、内连接器(2)和外连接器(1)，内连接器(2)上设有第一外导体和第一内导体，外连接器(1)上设有第二外导体和第二内导体(11)；金工件(3)包括外壁和安装板，安装板位于金工件(3)内部且与外壁连接，安装板上设有用于安装内连接器(2)的内安装孔，外壁上设有用于安装外连接器(1)的外安装孔，第一微带板(5)上具有第一焊盘(51)，第二微带板(6)上具有与内安装孔对应设置的第一通孔，所述第一通孔外缘设有第二焊盘(61)；
所述装焊方法包括下列步骤：
S1、在外安装孔内预制第一焊料(41)，在安装板一侧预置第二焊料(43)，在内安装孔内预制第四焊料(42)；
S2、将内连接器(2)放置在内安装孔内，将第一微带板(5)放置在安装板的预置第二焊料(43)一侧，第一焊盘(51)位于第一微带板(5)远离安装板一侧且与外安装孔对应设置，第一内导体与所述第一通孔配合，将外连接器(1)的第二外导体放置在外安装孔内，使得第二内导体(11)位于第一焊盘(51)上；
S3、在第一焊盘(51)上预置第五焊料，使得第五焊料覆盖第二内导体(11)，在第二焊盘(61)上预置第六焊料；
S4、将第一微带板(5)、第二微带板(6)、内连接器(2)和外连接器(1)进行焊接；
其中，第一焊料(41)、第二焊料(43)、第四焊料(42)、第五焊料和第六焊料为同一温度梯度焊料。
2.根据权利要求1所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，所述微波组件还包括第三微带板(7)，内连接器(2)的第一外导体两端分别设有两个第一内导体(21)；第三微带板(7)上具有与内安装孔对应设置的第二通孔，所述第二通孔外缘设有第三焊盘(71)；
所述装焊方法包括下列步骤：
S1、在外安装孔内预制第一焊料(41)，在安装板一侧预置第二焊料(43)和第三焊料(44)，在内安装孔内预制第四焊料(42)；
S2、将内连接器(2)放置在内安装孔内，将第一微带板(5)和第二微带板(6)放置在安装板预置第二焊料(43)一侧分别与第二焊料(43)和第三焊料(44)对应布置，第一焊盘(51)位于所述外安装孔与安装板之间，内连接器(2)一个第一内导体(21)与第一通孔配合，将外连接器(1)放置在外安装孔内，使得外导体(11)位于第一焊盘(51)远离安装板一侧；
S3、在第一焊盘(51)上预置第五焊料(45)，使得第五焊料(45)覆盖外导体(11)，在第二焊盘(61)上预置第六焊料(46)；
S4、在安装板远离第一微带板(5)一侧预置第七焊料(47)，并将第三微带板(7)放置在安装板远离第一微带板(5)一侧，使得另一的第一内导体与第二通孔配合；
S5、在第三焊盘(71)上预置第八焊料(48)；
S6、将第一微带板(5)、第二微带板(6)、第三微带板(7)、内连接器(2)和外连接器(1)进行焊接；
其中，第三焊料(44)、第七焊料(47)、第八焊料(48)与第一焊料(41)为同一温度梯度焊料。
3.根据权利要求2所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，在S1中，预先将安装板一侧朝上，然后预置第二焊料(43)和第三焊料(44)，在S4中，将安装板翻面，在安装板远离第二焊料(43)一侧预置第七焊料(47)。
4.根据权利要求1或2所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，第二焊料(43)、第三焊料(44)和第七焊料(47)采用焊片或焊膏，第五焊料(45)采用焊膏，第六焊料(46)和第八焊料(48)采用焊料环或焊膏。
5.根据权利要求1或2所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，第一焊料(41)、第二焊料(43)、第三焊料(44)、第四焊料(42)、第五焊料(45)、第六焊料(46)、第七焊料(47)和第八焊料(48)采用锡银铜、锡铅、锡铅银、铟锡、和锡铅铋中的一种。
6.根据权利要求1或2所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，在S6中，所述焊接采用真空气相焊接、回流焊接和低温真空钎焊中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，在S1中，预先对第一外导体、第一内导体(21)、第二外导体和第二内导体(11)进行搪锡去金处理。
8.根据权利要求1所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，第五焊料(45)采用焊膏，所述焊膏体积V5＝V焊点体积/s，s为焊膏收缩因子，V5＝T×S1，其中，所述S1为第一焊盘的焊接面积，T为点涂厚度。
9.根据权利要求1所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法，其特征在于，第六焊料(46)和第八焊料(48)采用焊料环，焊料环厚度其中，k为焊料环焊接后的损耗系数。
10.一种微波组件内外导体的一体化装焊系统，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述的微波组件内外导体的一体化装焊方法工作。
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