用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法。涉及被焊接的復(fù)合介質(zhì)基板和天線子，復(fù)合介質(zhì)基板的過(guò)孔及部分表面上鍍覆有帶銅箔孔的銅箔；具體釬焊操作步驟如下：1.根據(jù)天線子的端頭的形狀、尺寸，繞制相應(yīng)形狀和尺寸的感應(yīng)線圈；2.將所述復(fù)合介質(zhì)基板固定在銅質(zhì)限位板上；3.在天線子和銅箔之間預(yù)置焊膏或焊絲；4.將感應(yīng)線圈套在天線子的端頭處，設(shè)置合適的感應(yīng)發(fā)生器參數(shù)，加熱至焊料熔化完畢，即實(shí)現(xiàn)天線子和復(fù)合介質(zhì)基板的釬焊連接。本發(fā)明方法利用高頻感應(yīng)發(fā)熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)釬焊焊接，設(shè)備投入低；焊接時(shí)間短可避免焊料氧化，提高了焊縫質(zhì)量；解決了現(xiàn)有其他焊接方法存在的銅箔變色、變形、脫落這一關(guān)鍵問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于焊接【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及用于覆銅復(fù)合介質(zhì)基板上的鋁質(zhì)天線子及其陣列的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]天線子及其陣列廣泛應(yīng)用于氣象、通訊、廣播等領(lǐng)域的天線系統(tǒng)中，也是雷達(dá)、射頻中繼站和通信系統(tǒng)中傳輸、接收信號(hào)的關(guān)鍵部件，在高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備中也發(fā)揮著極其重要的作用。隨著大型電子設(shè)備輕量性、機(jī)動(dòng)性要求的提高，天線子呈大密度、陣列式、輕質(zhì)化發(fā)展。為了保證輕質(zhì)化的要求，天線子多選用鋁質(zhì)材料，其底部基板也由較重的金屬材料變?yōu)閺?fù)合材料、塑料等，玻璃化溫度(Tg)高于240 0C ;復(fù)合介質(zhì)基板上預(yù)制過(guò)孔，并在基板的過(guò)孔中鍍覆厚度0.2?0.4毫米的銅箔，需要將天線子和所述銅箔釬焊焊接在一起。現(xiàn)有釬焊焊接方法通常有以下三種:
(1)空氣中熱臺(tái)加熱焊接方法(熱臺(tái)焊):在空氣中熱臺(tái)上進(jìn)行焊接，加熱方式主要為熱傳遞中的傳導(dǎo)發(fā)揮作用。對(duì)于小尺寸(一般情況下外形尺寸不大于100*50*10)基板上的天線子，可以使用熱臺(tái)加熱焊接，天線子焊接部位預(yù)置適量焊膏或焊絲，通過(guò)簡(jiǎn)易夾具限位固定后焊接。隨著基板尺寸增大，基板會(huì)通過(guò)輻射、對(duì)流方式散失大量熱量，為了達(dá)到設(shè)定的加熱溫度，加熱時(shí)間需相應(yīng)增加。帶來(lái)的問(wèn)題是:首先，在空氣中長(zhǎng)時(shí)間加熱，焊料及天線子焊接面會(huì)氧化造成焊接缺陷；其次，長(zhǎng)時(shí)間的基板整體高溫加熱，會(huì)造成基板表面金屬化層一銅箔變色、變形、脫落。同時(shí)，當(dāng)基板底部不平整、與熱臺(tái)無(wú)法充分接觸時(shí)，工件的對(duì)流、輻射方式散熱的效率大于傳導(dǎo)方式加熱的效率，最終無(wú)法達(dá)到要求的釬焊溫度。所以，熱臺(tái)焊方法特點(diǎn)是:對(duì)基板整體加熱，會(huì)對(duì)基板其他部位和元器件產(chǎn)生加熱影響；熱臺(tái)焊對(duì)基板外形提出限制，要求尺寸要小，基板要平整，不適用于大面積基板上的天線子及其陣列釬焊焊接；
(2)電烙鐵加熱焊接方法(烙鐵焊):本方法首先通過(guò)簡(jiǎn)易夾具限位固定天線子，然后用烙鐵熔化焊絲，并均勻的涂抹在天線子接頭焊縫周圍，實(shí)現(xiàn)焊料快速熔化、潤(rùn)濕鋪展、冷卻形成釬焊連接。但該方法的局限是:首先，形成不光滑焊點(diǎn)，尤其是當(dāng)天線子尺寸較大，則需要多次烙鐵焊；其次，烙鐵焊天線子的焊料分布在焊縫表面，焊縫內(nèi)部無(wú)焊料，焊接強(qiáng)度不足；另外，當(dāng)焊縫位于工件內(nèi)部，如天線子端頭遮擋電烙鐵時(shí)，電烙鐵無(wú)法完成焊接；
(3)氣氛保護(hù)爐中加熱焊接方法(氣氛保護(hù)焊):在保護(hù)氣氛存在情況下，主要通過(guò)輻射、對(duì)流方式，對(duì)小型基板上天線子進(jìn)行加熱釬焊。天線子焊接部位預(yù)置適量焊膏或焊絲，通過(guò)簡(jiǎn)易夾具限位固定后加熱焊接。對(duì)于氣氛保護(hù)焊接，由于先排除了爐腔中的空氣再通以保護(hù)氣氛，可以避免加熱時(shí)的焊料氧化缺陷。但該方法的不足是:首先，與方法(I)一樣，對(duì)基板整體加熱，會(huì)對(duì)基板其他部位和元器件產(chǎn)生加熱影響，基板上的銅箔會(huì)變色、變形、脫落；其次，由于氣體的長(zhǎng)時(shí)間存在，焊接過(guò)程中焊接面內(nèi)很容易裹夾氣泡而造成空洞，影響釬焊接的效果和焊接質(zhì)量，這在高頻電路中影響尤甚；再次，該方法加熱時(shí)間長(zhǎng)，效率不高；最后，由于氣氛爐加熱腔尺寸局限，大尺寸(大于爐腔體尺寸)的基板及其天線子陣列釬焊不適用這種方法。
[0003]對(duì)于基板為復(fù)合介質(zhì)，在基板的過(guò)孔中鍍覆銅箔焊接天線子，上述三種釬焊焊接方法無(wú)法滿足技術(shù)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述在復(fù)合介質(zhì)基板上天線子及其陣列的焊接問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法。
[0005]用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法，涉及被焊接的復(fù)合介質(zhì)基板和天線子，復(fù)合介質(zhì)基板的過(guò)孔及部分表面上鍍覆有帶孔的銅箔，具體釬焊操作步驟如下:
(1)根據(jù)天線子的端頭的形狀、尺寸，繞制相應(yīng)形狀和尺寸的感應(yīng)線圈；
(2)將所述復(fù)合介質(zhì)基板固定在銅質(zhì)限位板上；
(3)在天線子和銅箔之間預(yù)置焊膏或焊絲；
(4)將感應(yīng)線圈套在天線子的端頭處，設(shè)置合適的高頻感應(yīng)發(fā)生器參數(shù)，加熱至焊料熔化完畢，即實(shí)現(xiàn)天線子和復(fù)合介質(zhì)基板的釬焊連接；所述焊膏或焊絲為低溫軟釬焊焊料。
[0006]高頻感應(yīng)發(fā)生器的功率為3?6kW，功率比為30?80%，加熱通電時(shí)間為10?30秒。
[0007]所述焊料為錫鉛焊料(Sn63Pb37)或錫鉛鉍焊料(Sn43Pb43Bi 14)或銦錫焊料(In48Sn52)。
[0008]本發(fā)明采用高頻感應(yīng)加熱技術(shù),利用電磁感應(yīng)效應(yīng),在感應(yīng)線圈中的磁通作用下，天線子的端頭上會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)和渦流，并產(chǎn)生電阻熱，電阻熱通過(guò)熱傳導(dǎo)方式給接頭上的焊料加熱，使焊料熔化。控制高頻感應(yīng)發(fā)生器到合適的參數(shù)，可以使焊縫位置的溫度達(dá)到焊料的熔化溫度，此時(shí)銅箔不變色、不變形，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合介質(zhì)基板與鋁質(zhì)天線子的高頻感應(yīng)釬焊。
[0009]本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比較的效益、效果體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面:
1.本發(fā)明方法利用高頻感應(yīng)發(fā)熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)釬焊焊接，高頻感應(yīng)發(fā)生器和感應(yīng)線圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備投入低，每個(gè)高頻感應(yīng)發(fā)生器6000元人民幣，無(wú)需使用現(xiàn)有技術(shù)中的氣氛保護(hù)爐或真空爐，每臺(tái)氣氛保護(hù)爐或真空爐設(shè)備目前價(jià)格大約35萬(wàn)元左右；
2.本發(fā)明方法采用感應(yīng)加熱方式，加熱可在短至五秒、長(zhǎng)至三十秒內(nèi)完成，周期短，傳統(tǒng)熱板焊或氣氛保護(hù)焊一般焊接需時(shí)數(shù)十分鐘，生產(chǎn)效率顯著提高；同時(shí)，時(shí)間周期短可避免焊料氧化，提聞了焊縫質(zhì)量；
3.本發(fā)明方法采用感應(yīng)加熱方式，因感應(yīng)發(fā)熱的“集膚效應(yīng)”，實(shí)現(xiàn)了將熱量控制在天線子焊接接頭局域部位，熱量集中，避免了對(duì)其他部位和元器件的加熱影響，解決了前述的其他方法焊接時(shí)的銅箔變色、變形、脫落這一關(guān)鍵問(wèn)題；
4.本發(fā)明方法在開(kāi)放環(huán)境條件下操作，克服了其他焊接方法(如真空爐或氣氛爐中焊接的方法)對(duì)天線子設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的限制(因長(zhǎng)度過(guò)大無(wú)法在爐中放置焊接)，天線子的長(zhǎng)度可達(dá)到900毫米；
5.本發(fā)明方法采用感應(yīng)加熱方式，克服了其他焊接方法(如熱臺(tái)焊)對(duì)基板平整度的要求(因不平整時(shí)無(wú)法有效熱傳導(dǎo))，對(duì)基板的平整度無(wú)要求?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明操作狀態(tài)示意圖。
[0011]圖2為圖1的剖視圖。
[0012]圖3為圓環(huán)狀感應(yīng)線圈外形示意圖。
[0013]圖4為方環(huán)狀感應(yīng)線圈外形示意圖。
[0014]圖5為多邊形感應(yīng)線圈外形示意圖。
[0015]上圖中序號(hào):復(fù)合介質(zhì)基板1、天線子2、銅箔3、感應(yīng)線圈4、焊料5、銅質(zhì)限位板6?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明。
[0017]實(shí)施例1:
天線子2為圓柱桿狀，總長(zhǎng)60毫米，材質(zhì)為鋁合金，表面鍍金，天線子2端頭厚度2毫米；參見(jiàn)圖1，復(fù)合介質(zhì)基板I的過(guò)孔及部分表面上鍍覆有帶銅箔孔的銅箔3，銅箔3厚度為
0.25暈米；
具體釬焊操作步驟如下:
1.根據(jù)天線子2的端頭的形狀、尺寸，繞制相應(yīng)形狀和尺寸的感應(yīng)線圈4，見(jiàn)圖3;感應(yīng)線圈4的內(nèi)徑大于天線子2端頭外徑2毫米；
2.將所述復(fù)合介質(zhì)基板I固定在銅質(zhì)限位板6上；
3.在天線子2和銅箔3之間預(yù)置兩圈焊料5，焊料5的直徑Φ0.5毫米，為錫鉛焊料，成分為Sn63Pb37 ；
4.將感應(yīng)線圈4套在天線子2的端頭處，參見(jiàn)圖1和圖2，高頻發(fā)生器功率3kW，功率比50%，加熱通電時(shí)間30秒，焊料5熔化完畢，即實(shí)現(xiàn)天線子2和復(fù)合介質(zhì)基板I的釬焊連接。自然冷卻，取下線圈。
[0018]實(shí)施例2:
天線子2為四棱柱狀，總長(zhǎng)500毫米，材質(zhì)為鋁合金，表面鍍銀，天線子端頭厚度3毫米；復(fù)合介質(zhì)基板I上覆銅，銅箔3厚度為0.3毫米；感應(yīng)線圈形狀見(jiàn)圖4，感應(yīng)線圈4的內(nèi)徑大于天線子2的端頭外徑4毫米；所用焊料:焊料，直徑Φ0.5毫米，焊料為鉛鉍焊料，成分Sn43Pb43Bil4 ;高頻感應(yīng)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置為:功率6kW，功率比40%，焊接時(shí)間15秒；其工藝過(guò)程同實(shí)施例1。
[0019]實(shí)施例3:
天線子2的橫截面為多邊形，總長(zhǎng)900毫米，材質(zhì)為鋁合金，表面鍍金，天線子的端頭厚度4毫米；復(fù)合介質(zhì)基板I上覆銅，銅箔厚度為0.4毫米；感應(yīng)線圈形狀見(jiàn)圖5，感應(yīng)線圈的內(nèi)徑大于天線子端頭外徑3毫米；所用焊料:焊絲，直徑Φ0.5毫米，焊絲為錫鉛焊料，成分Sn63Pb37 ;高頻感應(yīng)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置為:功率6kW，功率比60%，焊接時(shí)間10秒；
其工藝過(guò)程同實(shí)施例1。
[0020]實(shí)施例4:
天線子陣列:復(fù)合介質(zhì)基板I上間隔排布有64個(gè)天線子組成陣列，單個(gè)天線子同實(shí)施例1，復(fù)合介質(zhì)基板及其銅箔厚度同實(shí)施例1 ;所用焊料:焊絲為錫鉛焊料(直徑Φ0.5毫米)，成分Sn63Pb37 ;高頻感應(yīng)發(fā)生器參數(shù)設(shè)置同實(shí)施例1 ; 其工藝過(guò)程同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法，涉及被焊接的復(fù)合介質(zhì)基板和天線子，復(fù)合介質(zhì)基板的過(guò)孔及部分表面上鍍覆有帶孔的銅箔，其特征在于具體釬焊操作步驟如下: (1)根據(jù)天線子的端頭的形狀、尺寸，繞制相應(yīng)形狀和尺寸的感應(yīng)線圈； (2)將所述復(fù)合介質(zhì)基板固定在銅質(zhì)限位板上； (3)在天線子和銅箔之間預(yù)置焊膏或焊絲； (4)將感應(yīng)線圈套在天線子的端頭處，設(shè)置合適的高頻感應(yīng)發(fā)生器參數(shù)，加熱至焊料熔化完畢，即實(shí)現(xiàn)天線子和復(fù)合介質(zhì)基板的釬焊連接；所述焊膏或焊絲為低溫軟釬焊焊料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法，其特征在于:高頻感應(yīng)發(fā)生器的功率為3?6kW，功率比為30?80%，加熱通電時(shí)間為10?30秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于復(fù)合介質(zhì)基板上的天線子的高頻感應(yīng)釬焊方法，其特征在于:所述焊料為錫鉛焊料或錫鉛秘焊料或鋼錫焊料。
【文檔編號(hào)】B23K1/002GK104028870SQ201410248286
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】劉炳龍, 霍紹新, 解啟林, 邱穎霞, 宋夏 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所