高頻和高壓電子元器件的裝配質量控制措施
http://www.dcyhziu.cn 2007/6/5 源自:中華職工學習網 【字體：
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1引言
為了保證產品質量，在電子元器件的裝配過程中，對各個環節都要采取若干有效的質量控制措施，設置關鍵工序質量控制要點。對元器件的鍍錫、點膠、涂膏、貼裝和焊接等關鍵工序都要進行嚴格控制。如果裝配的質量有問題，容易造成微帶隔離器等元器件損壞，將嚴重影響電子產品的可靠性。因此，在生產過程中，對電子元器件的裝配要有有效的質量控制措施。
2 典型電子元器件的特性、用途和質量控制要點
2.1隔離器和環行器
隔離器和環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。隔離器和環行器廣泛用于雷達、電子對抗、遙測遙控、微波測量等方面。隔離器和環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，裝配復雜，隔離器需根據微帶電路的實際生產情況進行可靠的安裝固定，隔離器微帶插芯與微帶電路需實現良好的匹配。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，要保證設計的結構連接可靠，性能完好。圖1 隔離器的單向傳輸性示意圖
通過生產中的實際應用，總結出以下裝配隔離器和環行器時的控制要點。
（1）檢查隔離器和環行器標示頻段與電路頻段是否一致。檢查隔離器和環行器的輸入、輸出方向是否一致。安裝固定時應小心，不可調向。
（2）隔離器和環行器與電路連接時，連接器內導體與隔離器和環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，防止松動和過度擰緊。
（3）隔離器和環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，在微帶隔離器和環行器裝配應用后研制的產品通過了高低溫和振動等例行環境試驗的考核，滿足產品設計的性能指標。
（4）用較干的酒精棉球將焊點擦洗干凈。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行器上，以免焊接時磁芯溶化，損壞元器件。
（5）隔離器和環行器是磁性器件，存放安置時應盡可能遠離鐵磁性物質（大于5cm）。
2.2觸發管
觸發管是用在高壓產品中的關鍵器件。除要求觸發管本身工作可靠，使用時需嚴格挑選外，裝配質量也直接影響高壓組件的質量。經過多次工藝實驗證明，裝配觸發管時應控制好以下幾點：
（1）觸發管的焊接部位是否打毛，要根據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管的排氣孔進行保護，保護的基本方法有兩種：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，規定需在遠離排氣孔的一面焊接引線。采取這兩種保護措施就能夠有效地避免因電烙鐵觸及觸發管的排氣孔而造成漏氣，致使其損壞甚至報廢。
（3）待觸發管冷腳后再進行清洗。由于觸發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，管殼易產生微小裂紋，為了避免此種情況的發展，目前，可以采用Mectal智能型烙鐵進行鍍錫和焊接。這種烙鐵能夠自動調溫，并且溫度調節反應快，不會過熱，可以在較低的溫度下傳遞很高的能量，與一般的內熱式烙鐵相比，能更好地保證鍍錫和焊接質量及可靠性。也可采用PRC2000型維修工作站上的手持可控溫烙鐵進行焊接。PRC2000是1個集裝配/維修于一體的SMT型設備，對完成多品種、小批量的產品具有實用價值。
（4）增加工藝專檢，有效地加強質量控制。為了驗證觸發管經過鍍錫和焊接后性能是否正常，規定在觸發管鍍錫和焊接后，需靜放1段時間（96h）按技術條件重新檢驗，檢查觸發管的自擊穿電壓，合格后才能裝機。這樣就起到層層把關、預防為主的作用。
2.3CMOS集成電路
傳輸門和邏輯門組合在一起，可以構成各種復雜的CMOS電路，如計數器、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場的影響，裝配工藝必須采取控制措施。當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腕帶接地，烙鐵通過地線接地；
（2）焊接時間在3s以內；
（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
隨著電子技術的發展，出現了SMT型片式元器件。在采用和實施SMT過程中，元器件的質量和可靠性仍是關鍵問題。由于片式元器件一般無引線，這樣的結構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。在電子產品中，片式電阻器是3大基礎電子元件之一，應用最廣泛。具有以下特性：
（1）體積小、重量輕，為整機實現輕、薄、小提供了保證；
（2）高頻性能好，電性能優異；
（3）形狀簡單，尺寸標準化，便于實現高速自動化生產和安裝；
（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，一定要按產品特性選擇助焊劑、焊膏和清洗劑，嚴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，如果在此時間內未焊好，則要待片式電阻器冷卻后進行復焊。
如果采用PRC2000維修工作臺進行貼裝，應掌握以下控制要點：
（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規格的片式電阻器用熱風手持工具在焊端上方約0.5mm處用熱風進行焊接；對于0805規格以下的片式電阻器用鉗式烙鐵夾住元件的兩端，快速對準已點好焊膏的焊盤進行焊接。參數設置如表1所示。 表1 焊接片式電阻器的參數設置 焊接方式 焊接溫度/℃ 熱鉗、烙鐵 230～230 熱風 380～440
3結論
以上主要闡述了隔離器、環行器、觸發管，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，為了保證產品的質量，提高產品的可靠性，在電子產品的裝配中，元器件的焊接工藝很重要。應從焊接方式（手工焊、波峰焊和再流焊）和工藝流程的優選上考慮，如焊接工具和焊接設備及焊料、焊劑、清洗劑等材料的選用；焊接時間和溫度等工藝參數的控制；焊點質量的保證；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，為了提高產品的可靠性，研制和生產過程中還要進行可靠性試驗。
為了保證產品質量，在電子元器件的裝配過程中，對各個環節都要采取若干有效的質量控制措施，設置關鍵工序質量控制要點。對元器件的鍍錫、點膠、涂膏、貼裝和焊接等關鍵工序都要進行嚴格控制。如果裝配的質量有問題，容易造成微帶隔離器等元器件損壞，將嚴重影響電子產品的可靠性。因此，在生產過程中，對電子元器件的裝配要有有效的質量控制措施。
2 典型電子元器件的特性、用途和質量控制要點
2.1隔離器和環行器
隔離器和環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。隔離器和環行器廣泛用于雷達、電子對抗、遙測遙控、微波測量等方面。隔離器和環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，裝配復雜，隔離器需根據微帶電路的實際生產情況進行可靠的安裝固定，隔離器微帶插芯與微帶電路需實現良好的匹配。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，要保證設計的結構連接可靠，性能完好。圖1 隔離器的單向傳輸性示意圖
通過生產中的實際應用，總結出以下裝配隔離器和環行器時的控制要點。
（1）檢查隔離器和環行器標示頻段與電路頻段是否一致。檢查隔離器和環行器的輸入、輸出方向是否一致。安裝固定時應小心，不可調向。
（2）隔離器和環行器與電路連接時，連接器內導體與隔離器和環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，防止松動和過度擰緊。
（3）隔離器和環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，在微帶隔離器和環行器裝配應用后研制的產品通過了高低溫和振動等例行環境試驗的考核，滿足產品設計的性能指標。
（4）用較干的酒精棉球將焊點擦洗干凈。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行器上，以免焊接時磁芯溶化，損壞元器件。
（5）隔離器和環行器是磁性器件，存放安置時應盡可能遠離鐵磁性物質（大于5cm）。
2.2觸發管
觸發管是用在高壓產品中的關鍵器件。除要求觸發管本身工作可靠，使用時需嚴格挑選外，裝配質量也直接影響高壓組件的質量。經過多次工藝實驗證明，裝配觸發管時應控制好以下幾點：
（1）觸發管的焊接部位是否打毛，要根據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管的排氣孔進行保護，保護的基本方法有兩種：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，規定需在遠離排氣孔的一面焊接引線。采取這兩種保護措施就能夠有效地避免因電烙鐵觸及觸發管的排氣孔而造成漏氣，致使其損壞甚至報廢。
（3）待觸發管冷腳后再進行清洗。由于觸發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，管殼易產生微小裂紋，為了避免此種情況的發展，目前，可以采用Mectal智能型烙鐵進行鍍錫和焊接。這種烙鐵能夠自動調溫，并且溫度調節反應快，不會過熱，可以在較低的溫度下傳遞很高的能量，與一般的內熱式烙鐵相比，能更好地保證鍍錫和焊接質量及可靠性。也可采用PRC2000型維修工作站上的手持可控溫烙鐵進行焊接。PRC2000是1個集裝配/維修于一體的SMT型設備，對完成多品種、小批量的產品具有實用價值。
（4）增加工藝專檢，有效地加強質量控制。為了驗證觸發管經過鍍錫和焊接后性能是否正常，規定在觸發管鍍錫和焊接后，需靜放1段時間（96h）按技術條件重新檢驗，檢查觸發管的自擊穿電壓，合格后才能裝機。這樣就起到層層把關、預防為主的作用。
2.3CMOS集成電路
傳輸門和邏輯門組合在一起，可以構成各種復雜的CMOS電路，如計數器、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場的影響，裝配工藝必須采取控制措施。當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腕帶接地，烙鐵通過地線接地；
（2）焊接時間在3s以內；
（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
隨著電子技術的發展，出現了SMT型片式元器件。在采用和實施SMT過程中，元器件的質量和可靠性仍是關鍵問題。由于片式元器件一般無引線，這樣的結構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。在電子產品中，片式電阻器是3大基礎電子元件之一，應用最廣泛。具有以下特性：
（1）體積小、重量輕，為整機實現輕、薄、小提供了保證；
（2）高頻性能好，電性能優異；
（3）形狀簡單，尺寸標準化，便于實現高速自動化生產和安裝；
（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，一定要按產品特性選擇助焊劑、焊膏和清洗劑，嚴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，如果在此時間內未焊好，則要待片式電阻器冷卻后進行復焊。
如果采用PRC2000維修工作臺進行貼裝，應掌握以下控制要點：
（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規格的片式電阻器用熱風手持工具在焊端上方約0.5mm處用熱風進行焊接；對于0805規格以下的片式電阻器用鉗式烙鐵夾住元件的兩端，快速對準已點好焊膏的焊盤進行焊接。參數設置如表1所示。 表1 焊接片式電阻器的參數設置 焊接方式 焊接溫度/℃ 熱鉗、烙鐵 230～230 熱風 380～440
3結論
以上主要闡述了隔離器、環行器、觸發管，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，為了保證產品的質量，提高產品的可靠性，在電子產品的裝配中，元器件的焊接工藝很重要。應從焊接方式（手工焊、波峰焊和再流焊）和工藝流程的優選上考慮，如焊接工具和焊接設備及焊料、焊劑、清洗劑等材料的選用；焊接時間和溫度等工藝參數的控制；焊點質量的保證；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，為了提高產品的可靠性，研制和生產過程中還要進行可靠性試驗。
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