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微波组件模块组装管理的论文
摘要：介绍微波组件的应用及其组装焊接的重要性，提出组装焊接中焊点的特点，并对焊点失效进行详细机理分析，阐述机械应力和热应力对焊点失效的影响，在焊接工艺和焊点设计方面找到抗失效断裂的有效措施，从而保证焊点的质量，提高微波组件的可靠性。
关键词：微波组件；焊点；可靠性
微波组件广泛应用于电视广播、卫星通信、中继通信、移动通信、雷达等众多领域。近几年来，随着相控阵雷达技术的发展，雷达领域大量应用微波组件。微波组件组装技术的发展是围绕提高质量与成品率、缩短生产周期、降低成本、提高生产效率和增强品种变换的适应能力进行的。微波组件组装技术有手工组装、流水线自动组装和计算机集成自动化组装等三大类，目前，应用于雷达领域的微波组件基本以手工组装为主。
在以采用手工焊接为主的微波组件组装生产过程中，组装故障占总故障的80%以上，组装故障的突出表现是焊点质量问题，它直接影响由模块组成的微波组件可靠性。高的焊接可靠性，高的焊点合格率是微波组件组装生产过程中刻意追求的目标，焊点的质量应包含两方面的内容：即焊点的设计和生产控制。焊点可靠性是微波组件的生命，对于航空航天产品，其重要性尤为突出。
一、模块组装的焊点特点
微波组件内模块组装的焊点具有与传统集成电路焊点不同的特点：
（1）微波组件采用的元器件品种多，外形尺寸与重量分布范围广，结构精密，尺寸精度高，大多以小模块的形式出现，不是标准的SMT焊点。
（2）微波组件内不同的模块就有不同的连接方式，因此焊点的类型较多。
（3）微波组件内的模块大多与高频印制板连接，而高频印制板不允许打焊接孔，焊接只能在印制板表面进行，焊点结合力较弱。
（4）微波组件的电性能对寄生参数、尺寸与结构的偏差和不一致性较敏感，必须严格控制焊点。
模块组装焊点的这些特点对提高其可靠性增加了设计与工艺的难度。
二、焊点失效分析
研究焊点失效的目的就是为焊接工艺和焊点的设计提供依据，从而提高焊点的可靠性。从微波组件服役过程中焊点失效可以发现：最先发生失效的焊点为模块引脚点，如图1所示为典型模块与高频印制板之间焊点开裂失效，这些模块都是非标准SMT器件，而且这些模块都具有线性尺寸大，与壳体直接安装在一起的特点。
焊点在实际工作过程中的失效过程一般为：塑性变形→裂纹萌生→裂纹扩展→失效。从焊点实际经历的环境条件来看，内部应力是焊点失效的根本原因，焊点应力由机械应力和交变热应力组成。
（1）交变热应力的产生主要是因为器件和安装壳体是由不同的材料组成，它们有不同的线膨胀系数，温度循环试验时由于温度的交变变化，器件和壳体的膨胀量随着温度发生变化，器件和壳体是无缓冲装置的硬性连接，焊接点不能自由伸缩，壳体和器件之间相互制约，在焊接点产生热应力。
小模块的热膨胀失配量为：
ΔL=（α2—α1）LΔT
其中，α1为器件的热膨胀系数；α2为壳体的热膨胀系数；L为器件的长度；ΔT为温度变化范围。小模块壳体一般为不锈钢材料，其膨胀系数α1=0.112×10—4/C°，壳体为铝合金，其α2=0.238×10—4/C°，二者热膨胀系数相差一倍多。温度变化范围ΔT越大，失配量也越大，产生的热应力越大，温度变化不但要考虑环境温度的变化范围，而且器件和壳体的热容不同，导热率不同，换热系数的不同，使得在温度变化时，器件和壳体之间的温度变化速率不同，更加剧了热失配现象，增大热应力，另外温度的周期交变变化，使得热应力也相应作周期变化，焊接点在这种周期热应力的作用下导致断裂。
（2）微波组件中的电路介质板和小模块用螺栓固定在壳体上，机械应力主要由以下几个方面产生。
a、焊盘和小模块引脚在高度方向按SMT规范应为0.05～0。1mm，小模块引脚低于或高于介质板焊盘平面时，装配时引脚变形会产生机械应力。
b、焊接工艺不当，采用先焊后螺栓紧固的次序，在引脚处产生机械应力。
c、装配虽然采用了先螺栓紧固后焊引脚的工艺，但若先装螺栓时，螺栓紧固力矩不足，焊后又进行了二次螺栓紧固操作，引脚处产生残余机械应力，螺栓的松动也会产生残余机械应力。
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