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微波組件模塊組裝管理的論文
摘要：介紹微波組件的應(yīng)用及其組裝焊接的重要性，提出組裝焊接中焊點的特點，并對焊點失效進(jìn)行詳細(xì)機理分析，闡述機械應(yīng)力和熱應(yīng)力對焊點失效的影響，在焊接工藝和焊點設(shè)計方面找到抗失效斷裂的有效措施，從而保證焊點的質(zhì)量，提高微波組件的可靠性。
關(guān)鍵詞：微波組件；焊點；可靠性
微波組件廣泛應(yīng)用于電視廣播、衛(wèi)星通信、中繼通信、移動通信、雷達(dá)等眾多領(lǐng)域。近幾年來，隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)領(lǐng)域大量應(yīng)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(yīng)能力進(jìn)行的。微波組件組裝技術(shù)有手工組裝、流水線自動組裝和計算機集成自動化組裝等三大類，目前，應(yīng)用于雷達(dá)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)過程中，組裝故障占總故障的80%以上，組裝故障的突出表現(xiàn)是焊點質(zhì)量問題，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，高的焊點合格率是微波組件組裝生產(chǎn)過程中刻意追求的目標(biāo)，焊點的質(zhì)量應(yīng)包含兩方面的內(nèi)容：即焊點的設(shè)計和生產(chǎn)控制。焊點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、模塊組裝的焊點特點
微波組件內(nèi)模塊組裝的焊點具有與傳統(tǒng)集成電路焊點不同的特點：
（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(jié)構(gòu)精密，尺寸精度高，大多以小模塊的形式出現(xiàn)，不是標(biāo)準(zhǔn)的SMT焊點。
（2）微波組件內(nèi)不同的模塊就有不同的連接方式，因此焊點的類型較多。
（3）微波組件內(nèi)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，焊點結(jié)合力較弱。
（4）微波組件的電性能對寄生參數(shù)、尺寸與結(jié)構(gòu)的偏差和不一致性較敏感，必須嚴(yán)格控制焊點。
模塊組裝焊點的這些特點對提高其可靠性增加了設(shè)計與工藝的難度。
二、焊點失效分析
研究焊點失效的目的就是為焊接工藝和焊點的設(shè)計提供依據(jù)，從而提高焊點的可靠性。從微波組件服役過程中焊點失效可以發(fā)現(xiàn)：最先發(fā)生失效的焊點為模塊引腳點，如圖1所示為典型模塊與高頻印制板之間焊點開裂失效，這些模塊都是非標(biāo)準(zhǔn)SMT器件，而且這些模塊都具有線性尺寸大，與殼體直接安裝在一起的特點。
焊點在實際工作過程中的失效過程一般為：塑性變形→裂紋萌生→裂紋擴(kuò)展→失效。從焊點實際經(jīng)歷的環(huán)境條件來看，內(nèi)部應(yīng)力是焊點失效的根本原因，焊點應(yīng)力由機械應(yīng)力和交變熱應(yīng)力組成。
（1）交變熱應(yīng)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，它們有不同的線膨脹系數(shù)，溫度循環(huán)試驗時由于溫度的交變變化，器件和殼體的膨脹量隨著溫度發(fā)生變化，器件和殼體是無緩沖裝置的硬性連接，焊接點不能自由伸縮，殼體和器件之間相互制約，在焊接點產(chǎn)生熱應(yīng)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(shù)；α2為殼體的熱膨脹系數(shù)；L為器件的長度；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(shù)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(shù)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(yīng)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(dǎo)熱率不同，換熱系數(shù)的不同，使得在溫度變化時，器件和殼體之間的溫度變化速率不同，更加劇了熱失配現(xiàn)象，增大熱應(yīng)力，另外溫度的周期交變變化，使得熱應(yīng)力也相應(yīng)作周期變化，焊接點在這種周期熱應(yīng)力的作用下導(dǎo)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(yīng)力主要由以下幾個方面產(chǎn)生。
a、焊盤和小模塊引腳在高度方向按SMT規(guī)范應(yīng)為0.05～0。1mm，小模塊引腳低于或高于介質(zhì)板焊盤平面時，裝配時引腳變形會產(chǎn)生機械應(yīng)力。
b、焊接工藝不當(dāng)，采用先焊后螺栓緊固的次序，在引腳處產(chǎn)生機械應(yīng)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，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(yīng)力，螺栓的松動也會產(chǎn)生殘余機械應(yīng)力。
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