本發(fā)明涉及一種微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接工裝及焊接方法。

背景技術(shù)：

微波封裝電路氣密性封裝目前采用氣密性金屬外殼封裝。氣密性金屬外殼的外引線是采用玻璃珠燒結(jié)到金屬外殼上，這種結(jié)構(gòu)氣密性好，但金屬外殼材料只能選用可伐合金或不銹鋼，其導(dǎo)熱系數(shù)＜80w/m℃，不能滿足微波功能電路散熱要求。

目前微波功能電路常采用鋁外殼或硅鋁外殼，其外引線（連接器）通過粘接劑粘接固定到鋁外殼上，不能達(dá)到高可靠電路的氣密性要求。

硅鋁外殼可以與連接器進(jìn)行焊接。目前行業(yè)常采用高頻感應(yīng)焊，這種焊接由于溫度可控性不好，只能選用熔點(diǎn)較低的鉛錫焊料，其氣密性難以達(dá)到要求，且在高熱環(huán)境中使用受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接工裝和微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接方法，工藝簡單，焊接強(qiáng)度高，環(huán)境適應(yīng)性好，氣密性高，可靠性高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接工裝，其特征是，包括導(dǎo)熱夾具、加壓塞、固定座和加壓擋板；

導(dǎo)熱夾具用于承載微波電路外殼，微波電路外殼側(cè)面具有安裝SMP連接頭的安裝孔；

加壓塞，一端具有一向內(nèi)凹的內(nèi)槽；

固定座的側(cè)面分別設(shè)置有2個與彈簧螺釘相配合螺紋連接的螺紋孔；

彈簧螺釘中的彈簧套于螺釘上，彈簧由螺釘?shù)念^部限制不脫離螺釘；

每個加壓檔板的兩端設(shè)置2個與固定座側(cè)面的螺紋孔相對應(yīng)的貫穿孔，貫穿孔的孔徑大于螺釘?shù)穆輻U直徑，小于彈簧內(nèi)徑，通過彈簧螺釘穿過貫穿孔和螺紋孔將加壓擋板安裝到固定座的側(cè)面；

當(dāng)SMP連接頭插入微波電路外殼側(cè)面的安裝孔中時，在安裝孔中放入焊料片和內(nèi)槽端朝向安裝孔內(nèi)的加壓塞，通過彈簧螺釘將加壓擋板螺紋連接在固定座的側(cè)面，由加壓擋板將微波電路外殼側(cè)面安裝孔內(nèi)的加壓塞頂壓。

微波電路外殼材質(zhì)為硅鋁合金，表面鍍金。

導(dǎo)熱夾具材質(zhì)為石墨。

焊料片為Au80Sn20或Au88Ge12，厚度d為0.05mm～0.1mm，形狀為環(huán)形，內(nèi)環(huán)直徑ID0=SMP連接頭最大外徑+0.02mm；外環(huán)直徑OD0=安裝孔內(nèi)徑-0.05mm。

通過多個焊料片重疊來控制焊料量，重疊的焊料片個數(shù)n=( SMP連接頭伸出安裝孔高度-0.05mm)÷d，結(jié)果四舍五入取整數(shù)。

加壓塞為圓柱體，總高度H=安裝孔深+30mm，外徑OD1=OD0-0.05mm；加壓塞上的內(nèi)槽深度h=SMP連接頭伸出安裝孔高度，內(nèi)槽直徑ID1=ID0+0.05mm。

加壓塞材質(zhì)為石墨。

固定座的材質(zhì)為鋁或鋁合金。

一種微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接方法，其特征是，包括以下步驟：

1）將微波電路外殼放到導(dǎo)熱夾具上，用高溫膠帶固定；

2）將SMP連接頭插入微波電路外殼側(cè)面的安裝孔中，并在安裝孔中放入預(yù)成型焊料片和加壓塞；當(dāng)微波電路外殼一側(cè)的SMP連接頭、預(yù)成型焊料片和加壓塞全部放完后，最后用高溫膠帶將加壓塞與微波電路外殼固定；

同理，進(jìn)行微波電路外殼另一側(cè)面的安裝，最后形成焊件；

3）將焊件放到箱式共晶焊加熱臺上，在導(dǎo)熱夾具上罩上固定座，使微波電路外殼的兩端被固定座夾在其中，通過彈簧螺釘將加壓擋板螺紋連接在固定座的側(cè)面，由加壓擋板將微波電路外殼側(cè)面安裝孔內(nèi)的加壓塞頂壓；

4）最后采用共晶焊工藝實(shí)現(xiàn)SMP連接頭與微波電路外殼側(cè)面的焊接。

彈簧螺釘將加壓擋板螺紋連接在固定座的側(cè)面時，使彈簧螺釘上的彈簧有2～4個螺距的加壓形變。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

1）工藝簡單，靈活，適合大、中、小各種批量產(chǎn)品加工；

2) 焊接頭強(qiáng)度高，環(huán)境適應(yīng)性好，耐機(jī)械疲勞和冷熱疲勞，抗蠕變，長期可靠性高。

3) 焊接接頭密封性好，焊接出微波功率電路封裝外殼能達(dá)到GJB2438所規(guī)定的氣密性封裝要求。

附圖說明

圖1預(yù)成型焊料片示意圖；

圖2焊接工裝示意圖；

圖3加壓塞主視圖；

圖4加壓塞俯視圖；

圖5彈簧螺釘示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供一種微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接方法，包括：關(guān)鍵工藝技術(shù)參數(shù)、焊接材料選用要求、工裝夾具設(shè)計(jì)要求等信息。

1 “一種微波電路外殼側(cè)面連接器密封焊接方法”特點(diǎn)

1.1 技術(shù)方案

1）采用一種硅鋁材料外殼，表面鍍金，硅鋁外殼側(cè)面留有微波SMP連接頭安裝孔；

2）采用SMP連接頭，其引線針芯與連接器殼體用玻珠密封燒結(jié)到一起；

3）硅鋁外殼與微波SMP連接頭采用金基共晶焊焊接到一起，形成具有氣密性封裝功率外殼；

4）金基焊料（AuSn或AuGe）先制成適當(dāng)形狀的預(yù)成型焊料片；

5）設(shè)計(jì)一種外殼側(cè)面焊接加壓焊接工裝，其核心是采用帶彈簧螺釘夾持焊件，其作用是在焊接過程中，彈簧力持續(xù)提供適當(dāng)壓力，將多余的熔融焊料擠壓出來并填補(bǔ)浸潤到外殼與SMP連接頭的接縫中，形成氣密性連接。

1.2 方案優(yōu)點(diǎn)

1）工藝簡單，靈活，適合大、中、小各種批量產(chǎn)品加工；

2) 焊接頭強(qiáng)度高，環(huán)境適應(yīng)性好，耐機(jī)械疲勞和冷熱疲勞，抗蠕變，長期可靠性高。

3) 焊接接頭密封性好，達(dá)到GJB2438所規(guī)定的氣密性封裝要求。

2 關(guān)鍵工藝、材料選用

2.1 焊接工藝、材料選用

1）焊接工藝：采用箱式真空共晶焊（軟釬焊）工藝焊接。

2）焊接材料： Au80Sn20或Au88Ge12焊料片，厚度0.05mm～0.1mm。

2.2 預(yù)成型焊料片設(shè)計(jì)

1）形狀設(shè)計(jì)：預(yù)成型焊料片設(shè)計(jì)成圓環(huán)形狀，如圖1所示。

2）內(nèi)環(huán)直徑（ID0）：ID0=SMP連接頭最大外徑+0.02mm；

3）外環(huán)直徑（OD0）：OD0=安裝孔內(nèi)徑-0.05mm；

2.3 焊料量控制規(guī)則

焊料量的控制是通過焊料片厚度來控制，焊料片的厚度一般是確定的（設(shè)焊料片厚度為d），因此，焊料量控制用多個焊料片重疊來控制。重疊焊料片的個數(shù)計(jì)算如下：

重疊焊料片個數(shù)（n）：n=(微波SMP連接頭伸出安裝孔高度-0.05mm)÷d，結(jié)果四舍五入取整數(shù)。

3 側(cè)加壓焊接工裝設(shè)計(jì)

3.1 焊接工裝：如圖2所示。焊接工裝由導(dǎo)熱夾具1、加壓塞2、固定座3、加壓擋板4組成。

1）導(dǎo)熱夾具1：根據(jù)硅鋁外殼形狀設(shè)計(jì)加工而成，材料：高純石墨；

2）加壓塞2： 設(shè)計(jì)圖如圖3和圖4所示，加壓塞2為圓柱體，總高度H，外徑OD1；加壓塞2一端設(shè)計(jì)有一圓形的內(nèi)槽21，內(nèi)槽深度h，內(nèi)槽直徑ID1。H=安裝孔深+30mm；h=SMP連接頭伸出安裝孔高度；內(nèi)槽直徑ID1=ID0+0.05mm；外徑OD1=OD0-0.05mm。加壓塞2材料：高純石墨。

3）固定座3：根據(jù)硅鋁外殼裝載到導(dǎo)熱夾具上的綜合尺寸設(shè)計(jì)加工而成，固定座3兩側(cè)面分別設(shè)計(jì)有2個彈簧螺釘5的螺紋孔31。固定座3材料：鋁或鋁合金。

4）彈簧螺釘5：螺釘51型號：M2.5-10，彈簧52位置如圖5所示，套于螺釘51上，并由螺釘?shù)念^部限制不脫離螺釘。材料：不銹鋼。

5）加壓擋板4：根據(jù)固定座上螺紋孔位置、硅鋁外殼安裝位置等尺寸設(shè)計(jì)加工而成，每個加壓檔板4的兩端設(shè)置2個與固定座3側(cè)面的螺紋孔相對應(yīng)的貫穿孔41，貫穿孔的孔徑大于彈簧螺釘上的螺桿直徑，小于彈簧內(nèi)徑，通過彈簧螺釘5穿過貫穿孔41將兩塊加壓擋板4安裝到固定座3的兩個側(cè)面。

3.2 焊件夾持方法

1）將硅鋁外殼7放到導(dǎo)熱夾具1中，用高溫膠帶固定住。

2）先將SMP連接頭6插入硅鋁外殼7上的安裝孔71中，并放上預(yù)成型焊料片8（預(yù)成型焊料片8從SM連接頭6套上放入），然后在安裝孔內(nèi)放入加壓塞2（加壓塞2的內(nèi)槽21朝向安裝孔內(nèi)部，壓于預(yù)成型焊料片8上）。當(dāng)一側(cè)加壓塞2全部放完后，最后用高溫膠帶將加壓塞2與硅鋁外殼7固定住。同樣方法，再將另一側(cè)SMP連接頭6插入硅鋁外殼7安裝孔，并放上預(yù)成型焊料片8、加壓塞2固定好，形成焊件。

3）將通過高溫膠帶固定好的焊件放到箱式共晶焊加熱臺上，放上固定座3，再將兩側(cè)加壓擋板4用彈簧螺釘5擰到松緊合適位置，確保兩側(cè)加壓擋板4頂住安裝孔內(nèi)的加壓塞2，使彈簧螺釘5上的彈簧有2～4個螺距的加壓形變。最后采用共晶焊工藝實(shí)現(xiàn)焊接，焊接過程中，彈簧持續(xù)提供適當(dāng)壓力，將多余的熔融焊料擠壓出來并填補(bǔ)浸潤到外殼與連接頭的接縫中，形成氣密性連接。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。