高頻和高壓電子元器件的裝配質(zhì)量控制措施
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/5 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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1引言
為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在電子元器件的裝配過程中，對各個環(huán)節(jié)都要采取若干有效的質(zhì)量控制措施，設(shè)置關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要點。對元器件的鍍錫、點膠、涂膏、貼裝和焊接等關(guān)鍵工序都要進(jìn)行嚴(yán)格控制。如果裝配的質(zhì)量有問題，容易造成微帶隔離器等元器件損壞，將嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的可靠性。因此，在生產(chǎn)過程中，對電子元器件的裝配要有有效的質(zhì)量控制措施。
2 典型電子元器件的特性、用途和質(zhì)量控制要點
2.1隔離器和環(huán)行器
隔離器和環(huán)行器屬于微波鐵氧體器件，具有工作于微波頻段，帶有磁性，鍍金微帶線，焊接溶蝕和硬連接等特點。隔離器和環(huán)行器廣泛用于雷達(dá)、電子對抗、遙測遙控、微波測量等方面。隔離器和環(huán)行器是單向傳輸器件，具有單向傳輸性能，隔離器的單向傳輸性能如圖1所示。隔離器和環(huán)行器的輸入、輸出連接通常采用同軸接頭和微帶連接，最常用的同軸接頭是L16、N和SMA型。對微帶連接的要求高，裝配復(fù)雜，隔離器需根據(jù)微帶電路的實際生產(chǎn)情況進(jìn)行可靠的安裝固定，隔離器微帶插芯與微帶電路需實現(xiàn)良好的匹配。隔離器微帶插芯與微帶電路的連接，在L、S和C波段一般不成問題，然而在X和Ku波段，必須十分注意，要保證設(shè)計的結(jié)構(gòu)連接可靠，性能完好。圖1 隔離器的單向傳輸性示意圖
通過生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，總結(jié)出以下裝配隔離器和環(huán)行器時的控制要點。
（1）檢查隔離器和環(huán)行器標(biāo)示頻段與電路頻段是否一致。檢查隔離器和環(huán)行器的輸入、輸出方向是否一致。安裝固定時應(yīng)小心，不可調(diào)向。
（2）隔離器和環(huán)行器與電路連接時，連接器內(nèi)導(dǎo)體與隔離器和環(huán)行器輸入輸出微帶線在水平面及垂直面上要對齊，擰緊程度要適當(dāng)，防止松動和過度擰緊。
（3）隔離器和環(huán)行器的焊接要采用低溫焊料。由于SnPbIn低溫焊料的熔點（130℃）比一般的HlSnPb37焊料的熔點（183℃）低得多，焊接時間小于2s，在微帶隔離器和環(huán)行器裝配應(yīng)用后研制的產(chǎn)品通過了高低溫和振動等例行環(huán)境試驗的考核，滿足產(chǎn)品設(shè)計的性能指標(biāo)。
（4）用較干的酒精棉球?qū)⒑更c擦洗干凈。在擦洗時要特別注意酒精溶液不得流入焊接部位及隔離器和環(huán)行器上，以免焊接時磁芯溶化，損壞元器件。
（5）隔離器和環(huán)行器是磁性器件，存放安置時應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離鐵磁性物質(zhì)（大于5cm）。
2.2觸發(fā)管
觸發(fā)管是用在高壓產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。除要求觸發(fā)管本身工作可靠，使用時需嚴(yán)格挑選外，裝配質(zhì)量也直接影響高壓組件的質(zhì)量。經(jīng)過多次工藝實驗證明，裝配觸發(fā)管時應(yīng)控制好以下幾點：
（1）觸發(fā)管的焊接部位是否打毛，要根據(jù)被焊部位材料的具體情況而定。如果被焊部位的材料是鍍銀層，則可不用打毛。對不好鍍錫的可借助焊油，但鍍后一定要用汽油擦洗干凈。
（2）在鍍錫和焊接時需對觸發(fā)管的排氣孔進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)的基本方法有兩種：一是在排氣孔上套上耐高溫的聚四氟乙烯套管，但是，對陰極引線的焊接位置，規(guī)定需在遠(yuǎn)離排氣孔的一面焊接引線。采取這兩種保護(hù)措施就能夠有效地避免因電烙鐵觸及觸發(fā)管的排氣孔而造成漏氣，致使其損壞甚至報廢。
（3）待觸發(fā)管冷腳后再進(jìn)行清洗。由于觸發(fā)管的外殼材料是陶瓷，如果用75W烙鐵鍍錫和焊接，管殼升溫較快，難以控制。如果立即用酒精或汽油清洗，管殼易產(chǎn)生微小裂紋，為了避免此種情況的發(fā)展，目前，可以采用Mectal智能型烙鐵進(jìn)行鍍錫和焊接。這種烙鐵能夠自動調(diào)溫，并且溫度調(diào)節(jié)反應(yīng)快，不會過熱，可以在較低的溫度下傳遞很高的能量，與一般的內(nèi)熱式烙鐵相比，能更好地保證鍍錫和焊接質(zhì)量及可靠性。也可采用PRC2000型維修工作站上的手持可控溫烙鐵進(jìn)行焊接。PRC2000是1個集裝配/維修于一體的SMT型設(shè)備，對完成多品種、小批量的產(chǎn)品具有實用價值。
（4）增加工藝專檢，有效地加強質(zhì)量控制。為了驗證觸發(fā)管經(jīng)過鍍錫和焊接后性能是否正常，規(guī)定在觸發(fā)管鍍錫和焊接后，需靜放1段時間（96h）按技術(shù)條件重新檢驗，檢查觸發(fā)管的自擊穿電壓，合格后才能裝機。這樣就起到層層把關(guān)、預(yù)防為主的作用。
2.3CMOS集成電路
傳輸門和邏輯門組合在一起，可以構(gòu)成各種復(fù)雜的CMOS電路，如計數(shù)器、微處理器及存儲器等。在CMOS電路中，由于采用N溝道管與P溝道管互補式電路，所以CMOS的功耗比NMOS還小，而速度經(jīng)NMOS還高，具有功耗低、使用電源電壓范圍寬、抗干擾能力強和可靠性好等特點，應(yīng)用于空間、軍事、儀表等方面。
考慮到CMOS集成電路容易受到靜電或靜電感應(yīng)場的影響，裝配工藝必須采取控制措施。當(dāng)然防靜電損傷的措施很多，但總的原則有兩條；其一是盡量防止和減小靜電荷的產(chǎn)生；其二是加速靜電荷的逸散泄漏，防止靜電荷積累。具體控制要點如下：
（1）使用的電烙鐵的功率必須在25W以下，并同時保證烙鐵、鑷子和人體均接地良好。操作者通過帶防靜電護(hù)腕帶接地，烙鐵通過地線接地；
（2）焊接時間在3s以內(nèi)；
（3）先焊接電源高端，后焊接電源低端，再焊接輸入端和輸出端；
（4）不得在通電的情況下焊接和裝拆CMOS集成電路；
（5）CMOS集成電路應(yīng)保存在金屬容器中，以免在外引線腳形成靜電電荷。
2.4片式電阻器
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了SMT型片式元器件。在采用和實施SMT過程中，元器件的質(zhì)量和可靠性仍是關(guān)鍵問題。由于片式元器件一般無引線，這樣的結(jié)構(gòu)分布電容和寄生電感小，適合在高頻和高速信號處理電路中使用。在電子產(chǎn)品中，片式電阻器是3大基礎(chǔ)電子元件之一，應(yīng)用最廣泛。具有以下特性：
（1）體積小、重量輕，為整機實現(xiàn)輕、薄、小提供了保證；
（2）高頻性能好，電性能優(yōu)異；
（3）形狀簡單，尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，便于實現(xiàn)高速自動化生產(chǎn)和安裝；
（4）電阻器省去了1對鍍錫金屬線，為用戶省去了引線成形和浸助焊劑、搪焊料等預(yù)處理工序。由于緊貼電路板安裝，所以大大提高了可靠性。
片式電阻器可以采用手工焊、再流焊和波峰焊中的任何1種焊接方法。由于該類電阻器的體積小，熱容量不大，故無論采用那1種方法焊接，一定要按產(chǎn)品特性選擇助焊劑、焊膏和清洗劑，嚴(yán)格控制焊接溫度和焊接時間。采用手工焊接時，電烙鐵的功率不宜超過25W，烙鐵的溫度最好能調(diào)控，電烙鐵的焊頭一定要磨尖并除去氧化層，避免焊接時影響其他元件。為了防止片式電阻器受到熱損傷，手工烙鐵的焊接時間不超過2s，如果在此時間內(nèi)未焊好，則要待片式電阻器冷卻后進(jìn)行復(fù)焊。
如果采用PRC2000維修工作臺進(jìn)行貼裝，應(yīng)掌握以下控制要點：
（1）點涂焊膏要控制涂膏的位置和點涂的膏量。適量的點涂使形成的焊點既飽滿又不會橋接。現(xiàn)在采用的焊膏牌號為LR735，點膏針的針徑為0.53mm，焊膏覆蓋焊盤的面積應(yīng)大于75％，但又不要超出焊盤。片式電阻器的點涂焊膏位置如圖2所示。 圖2 片式電阻器的焊膏點涂示意圖
（2）貼片時要求夾住片式電阻器的主體部位：片式電阻器的焊端在焊盤上應(yīng)占大于75％的寬度；片式電阻器的焊端既不要偏移焊盤，也不要粘連其它焊盤。
（3）對于0805規(guī)格的片式電阻器用熱風(fēng)手持工具在焊端上方約0.5mm處用熱風(fēng)進(jìn)行焊接；對于0805規(guī)格以下的片式電阻器用鉗式烙鐵夾住元件的兩端，快速對準(zhǔn)已點好焊膏的焊盤進(jìn)行焊接。參數(shù)設(shè)置如表1所示。 表1 焊接片式電阻器的參數(shù)設(shè)置 焊接方式 焊接溫度/℃ 熱鉗、烙鐵 230～230 熱風(fēng) 380～440
3結(jié)論
以上主要闡述了隔離器、環(huán)行器、觸發(fā)管，片式電阻器的特性、用途和電子元器件的裝配工藝控制措施。總之，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的可靠性，在電子產(chǎn)品的裝配中，元器件的焊接工藝很重要。應(yīng)從焊接方式（手工焊、波峰焊和再流焊）和工藝流程的優(yōu)選上考慮，如焊接工具和焊接設(shè)備及焊料、焊劑、清洗劑等材料的選用；焊接時間和溫度等工藝參數(shù)的控制；焊點質(zhì)量的保證；檢測手段的配備等。對一些特殊的電子元器件，還要了解其特性和用途。另外，為了提高產(chǎn)品的可靠性，研制和生產(chǎn)過程中還要進(jìn)行可靠性試驗。
為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，在電子元器件的裝配過程中，對各個環(huán)節(jié)都要采取若干有效的質(zhì)量控制措施，設(shè)置關(guān)鍵工序質(zhì)量控制要點。對元器件的鍍錫、點膠、涂膏、貼裝和焊接等關(guān)鍵工序都要進(jìn)行嚴(yán)格控制。如果裝配的質(zhì)量有問題，容易造成微帶隔離器等元器件損壞，將嚴(yán)重影響電子產(chǎn)品的可靠性。因此，在生產(chǎn)過程中，對電子元器件的裝配要有有效的質(zhì)量控制措施。
2 典型電子元器件的特性、用途和質(zhì)量控制要點
2.1隔離器和環(huán)行器
隔離器和環(huán)行器屬于微波鐵氧體器件，具有工作于微波頻段，帶有磁性，鍍金微帶線，焊接溶蝕和硬連接等特點。隔離器和環(huán)行器廣泛用于雷達(dá)、電子對抗、遙測遙控、微波測量等方面。隔離器和環(huán)行器是單向傳輸器件，具有單向傳輸性能，隔離器的單向傳輸性能如圖1所示。隔離器和環(huán)行器的輸入、輸出連接通常采用同軸接頭和微帶連接，最常用的同軸接頭是L16、N和SMA型。對微帶連接的要求高，裝配復(fù)雜，隔離器需根據(jù)微帶電路的實際生產(chǎn)情況進(jìn)行可靠的安裝固定，隔離器微帶插芯與微帶電路需實現(xiàn)良好的匹配。隔離器微帶插芯與微帶電路的連接，在L、S和C波段一般不成問題，然而在X和Ku波段，必須十分注意，要保證設(shè)計的結(jié)構(gòu)連接可靠，性能完好。圖1 隔離器的單向傳輸性示意圖
通過生產(chǎn)中的實際應(yīng)用，總結(jié)出以下裝配隔離器和環(huán)行器時的控制要點。
（1）檢查隔離器和環(huán)行器標(biāo)示頻段與電路頻段是否一致。檢查隔離器和環(huán)行器的輸入、輸出方向是否一致。安裝固定時應(yīng)小心，不可調(diào)向。
（2）隔離器和環(huán)行器與電路連接時，連接器內(nèi)導(dǎo)體與隔離器和環(huán)行器輸入輸出微帶線在水平面及垂直面上要對齊，擰緊程度要適當(dāng)，防止松動和過度擰緊。
（3）隔離器和環(huán)行器的焊接要采用低溫焊料。由于SnPbIn低溫焊料的熔點（130℃）比一般的HlSnPb37焊料的熔點（183℃）低得多，焊接時間小于2s，在微帶隔離器和環(huán)行器裝配應(yīng)用后研制的產(chǎn)品通過了高低溫和振動等例行環(huán)境試驗的考核，滿足產(chǎn)品設(shè)計的性能指標(biāo)。
（4）用較干的酒精棉球?qū)⒑更c擦洗干凈。在擦洗時要特別注意酒精溶液不得流入焊接部位及隔離器和環(huán)行器上，以免焊接時磁芯溶化，損壞元器件。
（5）隔離器和環(huán)行器是磁性器件，存放安置時應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離鐵磁性物質(zhì)（大于5cm）。
2.2觸發(fā)管
觸發(fā)管是用在高壓產(chǎn)品中的關(guān)鍵器件。除要求觸發(fā)管本身工作可靠，使用時需嚴(yán)格挑選外，裝配質(zhì)量也直接影響高壓組件的質(zhì)量。經(jīng)過多次工藝實驗證明，裝配觸發(fā)管時應(yīng)控制好以下幾點：
（1）觸發(fā)管的焊接部位是否打毛，要根據(jù)被焊部位材料的具體情況而定。如果被焊部位的材料是鍍銀層，則可不用打毛。對不好鍍錫的可借助焊油，但鍍后一定要用汽油擦洗干凈。
（2）在鍍錫和焊接時需對觸發(fā)管的排氣孔進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)的基本方法有兩種：一是在排氣孔上套上耐高溫的聚四氟乙烯套管，但是，對陰極引線的焊接位置，規(guī)定需在遠(yuǎn)離排氣孔的一面焊接引線。采取這兩種保護(hù)措施就能夠有效地避免因電烙鐵觸及觸發(fā)管的排氣孔而造成漏氣，致使其損壞甚至報廢。
（3）待觸發(fā)管冷腳后再進(jìn)行清洗。由于觸發(fā)管的外殼材料是陶瓷，如果用75W烙鐵鍍錫和焊接，管殼升溫較快，難以控制。如果立即用酒精或汽油清洗，管殼易產(chǎn)生微小裂紋，為了避免此種情況的發(fā)展，目前，可以采用Mectal智能型烙鐵進(jìn)行鍍錫和焊接。這種烙鐵能夠自動調(diào)溫，并且溫度調(diào)節(jié)反應(yīng)快，不會過熱，可以在較低的溫度下傳遞很高的能量，與一般的內(nèi)熱式烙鐵相比，能更好地保證鍍錫和焊接質(zhì)量及可靠性。也可采用PRC2000型維修工作站上的手持可控溫烙鐵進(jìn)行焊接。PRC2000是1個集裝配/維修于一體的SMT型設(shè)備，對完成多品種、小批量的產(chǎn)品具有實用價值。
（4）增加工藝專檢，有效地加強質(zhì)量控制。為了驗證觸發(fā)管經(jīng)過鍍錫和焊接后性能是否正常，規(guī)定在觸發(fā)管鍍錫和焊接后，需靜放1段時間（96h）按技術(shù)條件重新檢驗，檢查觸發(fā)管的自擊穿電壓，合格后才能裝機。這樣就起到層層把關(guān)、預(yù)防為主的作用。
2.3CMOS集成電路
傳輸門和邏輯門組合在一起，可以構(gòu)成各種復(fù)雜的CMOS電路，如計數(shù)器、微處理器及存儲器等。在CMOS電路中，由于采用N溝道管與P溝道管互補式電路，所以CMOS的功耗比NMOS還小，而速度經(jīng)NMOS還高，具有功耗低、使用電源電壓范圍寬、抗干擾能力強和可靠性好等特點，應(yīng)用于空間、軍事、儀表等方面。
考慮到CMOS集成電路容易受到靜電或靜電感應(yīng)場的影響，裝配工藝必須采取控制措施。當(dāng)然防靜電損傷的措施很多，但總的原則有兩條；其一是盡量防止和減小靜電荷的產(chǎn)生；其二是加速靜電荷的逸散泄漏，防止靜電荷積累。具體控制要點如下：
（1）使用的電烙鐵的功率必須在25W以下，并同時保證烙鐵、鑷子和人體均接地良好。操作者通過帶防靜電護(hù)腕帶接地，烙鐵通過地線接地；
（2）焊接時間在3s以內(nèi)；
（3）先焊接電源高端，后焊接電源低端，再焊接輸入端和輸出端；
（4）不得在通電的情況下焊接和裝拆CMOS集成電路；
（5）CMOS集成電路應(yīng)保存在金屬容器中，以免在外引線腳形成靜電電荷。
2.4片式電阻器
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了SMT型片式元器件。在采用和實施SMT過程中，元器件的質(zhì)量和可靠性仍是關(guān)鍵問題。由于片式元器件一般無引線，這樣的結(jié)構(gòu)分布電容和寄生電感小，適合在高頻和高速信號處理電路中使用。在電子產(chǎn)品中，片式電阻器是3大基礎(chǔ)電子元件之一，應(yīng)用最廣泛。具有以下特性：
（1）體積小、重量輕，為整機實現(xiàn)輕、薄、小提供了保證；
（2）高頻性能好，電性能優(yōu)異；
（3）形狀簡單，尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，便于實現(xiàn)高速自動化生產(chǎn)和安裝；
（4）電阻器省去了1對鍍錫金屬線，為用戶省去了引線成形和浸助焊劑、搪焊料等預(yù)處理工序。由于緊貼電路板安裝，所以大大提高了可靠性。
片式電阻器可以采用手工焊、再流焊和波峰焊中的任何1種焊接方法。由于該類電阻器的體積小，熱容量不大，故無論采用那1種方法焊接，一定要按產(chǎn)品特性選擇助焊劑、焊膏和清洗劑，嚴(yán)格控制焊接溫度和焊接時間。采用手工焊接時，電烙鐵的功率不宜超過25W，烙鐵的溫度最好能調(diào)控，電烙鐵的焊頭一定要磨尖并除去氧化層，避免焊接時影響其他元件。為了防止片式電阻器受到熱損傷，手工烙鐵的焊接時間不超過2s，如果在此時間內(nèi)未焊好，則要待片式電阻器冷卻后進(jìn)行復(fù)焊。
如果采用PRC2000維修工作臺進(jìn)行貼裝，應(yīng)掌握以下控制要點：
（1）點涂焊膏要控制涂膏的位置和點涂的膏量。適量的點涂使形成的焊點既飽滿又不會橋接。現(xiàn)在采用的焊膏牌號為LR735，點膏針的針徑為0.53mm，焊膏覆蓋焊盤的面積應(yīng)大于75％，但又不要超出焊盤。片式電阻器的點涂焊膏位置如圖2所示。 圖2 片式電阻器的焊膏點涂示意圖
（2）貼片時要求夾住片式電阻器的主體部位：片式電阻器的焊端在焊盤上應(yīng)占大于75％的寬度；片式電阻器的焊端既不要偏移焊盤，也不要粘連其它焊盤。
（3）對于0805規(guī)格的片式電阻器用熱風(fēng)手持工具在焊端上方約0.5mm處用熱風(fēng)進(jìn)行焊接；對于0805規(guī)格以下的片式電阻器用鉗式烙鐵夾住元件的兩端，快速對準(zhǔn)已點好焊膏的焊盤進(jìn)行焊接。參數(shù)設(shè)置如表1所示。 表1 焊接片式電阻器的參數(shù)設(shè)置 焊接方式 焊接溫度/℃ 熱鉗、烙鐵 230～230 熱風(fēng) 380～440
3結(jié)論
以上主要闡述了隔離器、環(huán)行器、觸發(fā)管，片式電阻器的特性、用途和電子元器件的裝配工藝控制措施。總之，為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的可靠性，在電子產(chǎn)品的裝配中，元器件的焊接工藝很重要。應(yīng)從焊接方式（手工焊、波峰焊和再流焊）和工藝流程的優(yōu)選上考慮，如焊接工具和焊接設(shè)備及焊料、焊劑、清洗劑等材料的選用；焊接時間和溫度等工藝參數(shù)的控制；焊點質(zhì)量的保證；檢測手段的配備等。對一些特殊的電子元器件，還要了解其特性和用途。另外，為了提高產(chǎn)品的可靠性，研制和生產(chǎn)過程中還要進(jìn)行可靠性試驗。
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