微波組件模塊組裝管理的論文

　　摘要：介紹微波組件的應用及其組裝焊接的重要性，提出組裝焊接中焊點(diǎn)的特點(diǎn)，并對焊點(diǎn)失效進(jìn)行詳細機理分析，闡述機械應力和熱應力對焊點(diǎn)失效的影響，在焊接工藝和焊點(diǎn)設計方面找到抗失效斷裂的有效措施，從而保證焊點(diǎn)的質(zhì)量，提高微波組件的可靠性。

　　關(guān)鍵詞：微波組件；焊點(diǎn)；可靠性

　　微波組件廣泛應用于電視廣播、衛星通信、中繼通信、移動(dòng)通信、雷達等眾多領(lǐng)域。近幾年來(lái)，隨著(zhù)相控陣雷達技術(shù)的發(fā)展，雷達領(lǐng)域大量應用微波組件。微波組件組裝技術(shù)的發(fā)展是圍繞提高質(zhì)量與成品率、縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)效率和增強品種變換的適應能力進(jìn)行的。微波組件組裝技術(shù)有手工組裝、流水線(xiàn)自動(dòng)組裝和計算機集成自動(dòng)化組裝等三大類(lèi)，目前，應用于雷達領(lǐng)域的微波組件基本以手工組裝為主。

　　在以采用手工焊接為主的微波組件組裝生產(chǎn)過(guò)程中，組裝故障占總故障的80%以上，組裝故障的突出表現是焊點(diǎn)質(zhì)量問(wèn)題，它直接影響由模塊組成的微波組件可靠性。高的焊接可靠性，高的焊點(diǎn)合格率是微波組件組裝生產(chǎn)過(guò)程中刻意追求的目標，焊點(diǎn)的質(zhì)量應包含兩方面的內容：即焊點(diǎn)的設計和生產(chǎn)控制。焊點(diǎn)可靠性是微波組件的生命，對于航空航天產(chǎn)品，其重要性尤為突出。

　　一、模塊組裝的焊點(diǎn)特點(diǎn)

　　微波組件內模塊組裝的焊點(diǎn)具有與傳統集成電路焊點(diǎn)不同的特點(diǎn)：

　�。�1）微波組件采用的元器件品種多，外形尺寸與重量分布范圍廣，結構精密，尺寸精度高，大多以小模塊的形式出現，不是標準的SMT焊點(diǎn)。

　�。�2）微波組件內不同的模塊就有不同的連接方式，因此焊點(diǎn)的類(lèi)型較多。

　�。�3）微波組件內的模塊大多與高頻印制板連接，而高頻印制板不允許打焊接孔，焊接只能在印制板表面進(jìn)行，焊點(diǎn)結合力較弱。

　�。�4）微波組件的電性能對寄生參數、尺寸與結構的偏差和不一致性較敏感，必須嚴格控制焊點(diǎn)。

　　模塊組裝焊點(diǎn)的這些特點(diǎn)對提高其可靠性增加了設計與工藝的難度。

　　二、焊點(diǎn)失效分析

　　研究焊點(diǎn)失效的目的就是為焊接工藝和焊點(diǎn)的設計提供依據，從而提高焊點(diǎn)的可靠性。從微波組件服役過(guò)程中焊點(diǎn)失效可以發(fā)現：最先發(fā)生失效的焊點(diǎn)為模塊引腳點(diǎn)，如圖1所示為典型模塊與高頻印制板之間焊點(diǎn)開(kāi)裂失效，這些模塊都是非標準SMT器件，而且這些模塊都具有線(xiàn)性尺寸大，與殼體直接安裝在一起的特點(diǎn)。

　　焊點(diǎn)在實(shí)際工作過(guò)程中的失效過(guò)程一般為：塑性變形→裂紋萌生→裂紋擴展→失效。從焊點(diǎn)實(shí)際經(jīng)歷的環(huán)境條件來(lái)看，內部應力是焊點(diǎn)失效的根本原因，焊點(diǎn)應力由機械應力和交變熱應力組成。

　�。�1）交變熱應力的產(chǎn)生主要是因為器件和安裝殼體是由不同的材料組成，它們有不同的線(xiàn)膨脹系數，溫度循環(huán)試驗時(shí)由于溫度的交變變化，器件和殼體的膨脹量隨著(zhù)溫度發(fā)生變化，器件和殼體是無(wú)緩沖裝置的硬性連接，焊接點(diǎn)不能自由伸縮，殼體和器件之間相互制約，在焊接點(diǎn)產(chǎn)生熱應力。

　　小模塊的熱膨脹失配量為：

　　ΔL=（α2—α1）LΔT

　　其中，α1為器件的熱膨脹系數；α2為殼體的熱膨脹系數；L為器件的長(cháng)度；ΔT為溫度變化范圍。小模塊殼體一般為不銹鋼材料，其膨脹系數α1=0.112×10—4/C°，殼體為鋁合金，其α2=0.238×10—4/C°，二者熱膨脹系數相差一倍多。溫度變化范圍ΔT越大，失配量也越大，產(chǎn)生的熱應力越大，溫度變化不但要考慮環(huán)境溫度的變化范圍，而且器件和殼體的熱容不同，導熱率不同，換熱系數的不同，使得在溫度變化時(shí)，器件和殼體之間的溫度變化速率不同，更加劇了熱失配現象，增大熱應力，另外溫度的周期交變變化，使得熱應力也相應作周期變化，焊接點(diǎn)在這種周期熱應力的作用下導致斷裂。

　�。�2）微波組件中的電路介質(zhì)板和小模塊用螺栓固定在殼體上，機械應力主要由以下幾個(gè)方面產(chǎn)生。

　　a、焊盤(pán)和小模塊引腳在高度方向按SMT規范應為0.05～0。1mm，小模塊引腳低于或高于介質(zhì)板焊盤(pán)平面時(shí)，裝配時(shí)引腳變形會(huì )產(chǎn)生機械應力。

　　b、焊接工藝不當，采用先焊后螺栓緊固的次序，在引腳處產(chǎn)生機械應力。

　　c、裝配雖然采用了先螺栓緊固后焊引腳的工藝，但若先裝螺栓時(shí)，螺栓緊固力矩不足，焊后又進(jìn)行了二次螺栓緊固操作，引腳處產(chǎn)生殘余機械應力，螺栓的松動(dòng)也會(huì )產(chǎn)生殘余機械應力。

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