高频和高压电子元器件的装配质量控制措施
时间：10-02
整理：3721RD
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为了保证产品质量，在电子元器件的装配过程中，对各个环节都要采取若干有效的质量控制措施，设置关键工序质量控制要点。对元器件的镀锡、点胶、涂膏、贴装和焊接等关键工序都要进行严格控制。如果装配的质量有问题，容易造成微带隔离器等元器件损坏，将严重影响电子产品的可靠性。因此，在生产过程中，对电子元器件的装配要有有效的质量控制措施。
2 典型电子元器件的特性、用途和质量控制要点
2.1隔离器和环行器
隔离器和环行器属于微波铁氧体器件，具有工作于微波频段，带有磁性，镀金微带线，焊接溶蚀和硬连接等特点。隔离器和环行器广泛用于雷达、电子对抗、遥测遥控、微波测量等方面。隔离器和环行器是单向传输器件，具有单向传输性能，隔离器的单向传输性能如图1所示。隔离器和环行器的输入、输出连接通常采用同轴接头和微带连接，最常用的同轴接头是L16、N和SMA型。对微带连接的要求高，装配复杂，隔离器需根据微带电路的实际生产情况进行可靠的安装固定，隔离器微带插芯与微带电路需实现良好的匹配。隔离器微带插芯与微带电路的连接，在L、S和C波段一般不成问题，然而在X和Ku波段，必须十分注意，要保证设计的结构连接可靠，性能完好。
通过生产中的实际应用，总结出以下装配隔离器和环行器时的控制要点。
（1）检查隔离器和环行器标示频段与电路频段是否一致。检查隔离器和环行器的输入、输出方向是否一致。安装固定时应小心，不可调向。
（2）隔离器和环行器与电路连接时，连接器内导体与隔离器和环行器输入输出微带线在水平面及垂直面上要对齐，拧紧程度要适当，防止松动和过度拧紧。
（3）隔离器和环行器的焊接要采用低温焊料。由于SnPbIn低温焊料的熔点（130℃）比一般的HlSnPb37焊料的熔点（183℃）低得多，焊接时间小于2s，在微带隔离器和环行器装配应用后研制的产品通过了高低温和振动等例行环境试验的考核，满足产品设计的性能指标。
（4）用较干的酒精棉球将焊点擦洗干净。在擦洗时要特别注意酒精溶液不得流入焊接部位及隔离器和环行器上，以免焊接时磁芯溶化，损坏元器件。
（5）隔离器和环行器是磁性器件，存放安置时应尽可能远离铁磁性物质（大于5cm）。
2.2触发管
触发管是用在高压产品中的关键器件。除要求触发管本身工作可靠，使用时需严格挑选外，装配质量也直接影响高压组件的质量。经过多次工艺实验证明，装配触发管时应控制好以下几点：
（1）触发管的焊接部位是否打毛，要根据被焊部位材料的具体情况而定。如果被焊部位的材料是镀银层，则可不用打毛。对不好镀锡的可借助焊油，但镀后一定要用汽油擦洗干净。
（2）在镀锡和焊接时需对触发管的排气孔进行保护，保护的基本方法有两种：一是在排气孔上套上耐高温的聚四氟乙烯套管，但是，对阴极引线的焊接位置，规定需在远离排气孔的一面焊接引线。采取这两种保护措施就能够有效地避免因电烙铁触及触发管的排气孔而造成漏气，致使其损坏甚至报废。
（3）待触发管冷脚后再进行清洗。由于触发管的外壳材料是陶瓷，如果用75W烙铁镀锡和焊接，管壳升温较快，难以控制。如果立即用酒精或汽油清洗，管壳易产生微小裂纹，为了避免此种情况的发展，目前，可以采用Mectal智能型烙铁进行镀锡和焊接。这种烙铁能够自动调温，并且温度调节反应快，不会过热，可以在较低的温度下传递很高的能量，与一般的内热式烙铁相比，能更好地保证镀锡和焊接质量及可靠性。也可采用PRC2000型维修工作站上的手持可控温烙铁进行焊接。PRC2000是1个集装配/维修于一体的SMT型设备，对完成多品种、小批量的产品具有实用价值。
（4）增加工艺专检，有效地加强质量控制。为了验证触发管经过镀锡和焊接后性能是否正常，规定在触发管镀锡和焊接后，需静放1段时间（96h）按技术条件重新检验，检查触发管的自击穿电压，合格后才能装机。这样就起到层层把关、预防为主的作用。
2.3CMOS集成电路
传输门和逻辑门组合在一起，可以构成各种复杂的CMOS电路，如计数器、微处理器及存储器等。在CMOS电路中，由于采用N沟道管与P沟道管互补式电路，所以CMOS的功耗比NMOS还小，而速度经NMOS还高，具有功耗低、使用电源电压范围宽、抗干扰能力强和可靠性好等特点，应用于空间、军事、仪表等方面。
考虑到CMOS集成电路容易受到静电或静电感应场的影响，装配工艺必须采取控制措施。当然防静电损伤的措施很多，但总的原则有两条；其一是尽量防止和减小静电荷的产生；其二是加速静电荷的逸散泄漏，防止静电荷积累。具体控制要点如下：
（1）使用的电烙铁的功率必须在25W以下，并同时保证烙铁、镊子和人体均接地良好。操作者通过带防静电护腕带接地，烙铁通过地线接地；
（2）焊接时间在3s以内；
（3）先焊接电源高端，后焊接电源低端，再焊接输入端和输出端；
（4）不得在通电的情况下焊接和装拆CMOS集成电路；
（5）CMOS集成电路应保存在金属容器中，以免在外引线脚形成静电电荷。
2.4片式电阻器
随着电子技术的发展，出现了SMT型片式元器件。在采用和实施SMT过程中，元器件的质量和可靠性仍是关键问题。由于片式元器件一般无引线，这样的结构分布电容和寄生电感小，适合在高频和高速信号处理电路中使用。在电子产品中，片式电阻器是3大基础电子元件之一，应用最广泛。具有以下特性：
（1）体积小、重量轻，为整机实现轻、薄、小提供了保证；
（2）高频性能好，电性能优异；
（3）形状简单，尺寸标准化，便于实现高速自动化生产和安装；
（4）电阻器省去了1对镀锡金属线，为用户省去了引线成形和浸助焊剂、搪焊料等预处理工序。由于紧贴电路板安装，所以大大提高了可靠性。
片式电阻器可以采用手工焊、再流焊和波峰焊中的任何1种焊接方法。由于该类电阻器的体积小，热容量不大，故无论采用那1种方法焊接，一定要按产品特性选择助焊剂、焊膏和清洗剂，严格控制焊接温度和焊接时间。采用手工焊接时，电烙铁的功率不宜超过25W，烙铁的温度最好能调控，电烙铁的焊头一定要磨尖并除去氧化层，避免焊接时影响其他元件。为了防止片式电阻器受到热损伤，手工烙铁的焊接时间不超过2s，如果在此时间内未焊好，则要待片式电阻器冷却后进行复焊。
如果采用PRC2000维修工作台进行贴装，应掌握以下控制要点：
（1）点涂焊膏要控制涂膏的位置和点涂的膏量。适量的点涂使形成的焊点既饱满又不会桥接。现在采用的焊膏牌号为LR735，点膏针的针径为0.53mm，焊膏覆盖焊盘的面积应大于75％，但又不要超出焊盘。
（2）贴片时要求夹住片式电阻器的主体部位：片式电阻器的焊端在焊盘上应占大于75％的宽度；片式电阻器的焊端既不要偏移焊盘，也不要粘连其它焊盘。
（3）对于0805规格的片式电阻器用热风手持工具在焊端上方约0.5mm处用热风进行焊接；对于0805规格以下的片式电阻器用钳式烙铁夹住元件的两端，快速对准已点好焊膏的焊盘进行焊接。
3结论
以上主要阐述了隔离器、环行器、触发管，片式电阻器的特性、用途和电子元器件的装配工艺控制措施。总之，为了保证产品的质量，提高产品的可靠性，在电子产品的装配中，元器件的焊接工艺很重要。应从焊接方式（手工焊、波峰焊和再流焊）和工艺流程的优选上考虑，如焊接工具和焊接设备及焊料、焊剂、清洗剂等材料的选用；焊接时间和温度等工艺参数的控制；焊点质量的保证；检测手段的配备等。对一些特殊的电子元器件，还要了解其特性和用途。另外，为了提高产品的可靠性，研制和生产过程中还要进行可靠性试验。
2 典型电子元器件的特性、用途和质量控制要点
2.1隔离器和环行器
隔离器和环行器属于微波铁氧体器件，具有工作于微波频段，带有磁性，镀金微带线，焊接溶蚀和硬连接等特点。隔离器和环行器广泛用于雷达、电子对抗、遥测遥控、微波测量等方面。隔离器和环行器是单向传输器件，具有单向传输性能，隔离器的单向传输性能如图1所示。隔离器和环行器的输入、输出连接通常采用同轴接头和微带连接，最常用的同轴接头是L16、N和SMA型。对微带连接的要求高，装配复杂，隔离器需根据微带电路的实际生产情况进行可靠的安装固定，隔离器微带插芯与微带电路需实现良好的匹配。隔离器微带插芯与微带电路的连接，在L、S和C波段一般不成问题，然而在X和Ku波段，必须十分注意，要保证设计的结构连接可靠，性能完好。
通过生产中的实际应用，总结出以下装配隔离器和环行器时的控制要点。
（1）检查隔离器和环行器标示频段与电路频段是否一致。检查隔离器和环行器的输入、输出方向是否一致。安装固定时应小心，不可调向。
（2）隔离器和环行器与电路连接时，连接器内导体与隔离器和环行器输入输出微带线在水平面及垂直面上要对齐，拧紧程度要适当，防止松动和过度拧紧。
（3）隔离器和环行器的焊接要采用低温焊料。由于SnPbIn低温焊料的熔点（130℃）比一般的HlSnPb37焊料的熔点（183℃）低得多，焊接时间小于2s，在微带隔离器和环行器装配应用后研制的产品通过了高低温和振动等例行环境试验的考核，满足产品设计的性能指标。
（4）用较干的酒精棉球将焊点擦洗干净。在擦洗时要特别注意酒精溶液不得流入焊接部位及隔离器和环行器上，以免焊接时磁芯溶化，损坏元器件。
（5）隔离器和环行器是磁性器件，存放安置时应尽可能远离铁磁性物质（大于5cm）。
2.2触发管
触发管是用在高压产品中的关键器件。除要求触发管本身工作可靠，使用时需严格挑选外，装配质量也直接影响高压组件的质量。经过多次工艺实验证明，装配触发管时应控制好以下几点：
（1）触发管的焊接部位是否打毛，要根据被焊部位材料的具体情况而定。如果被焊部位的材料是镀银层，则可不用打毛。对不好镀锡的可借助焊油，但镀后一定要用汽油擦洗干净。
（2）在镀锡和焊接时需对触发管的排气孔进行保护，保护的基本方法有两种：一是在排气孔上套上耐高温的聚四氟乙烯套管，但是，对阴极引线的焊接位置，规定需在远离排气孔的一面焊接引线。采取这两种保护措施就能够有效地避免因电烙铁触及触发管的排气孔而造成漏气，致使其损坏甚至报废。
（3）待触发管冷脚后再进行清洗。由于触发管的外壳材料是陶瓷，如果用75W烙铁镀锡和焊接，管壳升温较快，难以控制。如果立即用酒精或汽油清洗，管壳易产生微小裂纹，为了避免此种情况的发展，目前，可以采用Mectal智能型烙铁进行镀锡和焊接。这种烙铁能够自动调温，并且温度调节反应快，不会过热，可以在较低的温度下传递很高的能量，与一般的内热式烙铁相比，能更好地保证镀锡和焊接质量及可靠性。也可采用PRC2000型维修工作站上的手持可控温烙铁进行焊接。PRC2000是1个集装配/维修于一体的SMT型设备，对完成多品种、小批量的产品具有实用价值。
（4）增加工艺专检，有效地加强质量控制。为了验证触发管经过镀锡和焊接后性能是否正常，规定在触发管镀锡和焊接后，需静放1段时间（96h）按技术条件重新检验，检查触发管的自击穿电压，合格后才能装机。这样就起到层层把关、预防为主的作用。
2.3CMOS集成电路
传输门和逻辑门组合在一起，可以构成各种复杂的CMOS电路，如计数器、微处理器及存储器等。在CMOS电路中，由于采用N沟道管与P沟道管互补式电路，所以CMOS的功耗比NMOS还小，而速度经NMOS还高，具有功耗低、使用电源电压范围宽、抗干扰能力强和可靠性好等特点，应用于空间、军事、仪表等方面。
考虑到CMOS集成电路容易受到静电或静电感应场的影响，装配工艺必须采取控制措施。当然防静电损伤的措施很多，但总的原则有两条；其一是尽量防止和减小静电荷的产生；其二是加速静电荷的逸散泄漏，防止静电荷积累。具体控制要点如下：
（1）使用的电烙铁的功率必须在25W以下，并同时保证烙铁、镊子和人体均接地良好。操作者通过带防静电护腕带接地，烙铁通过地线接地；
（2）焊接时间在3s以内；
（3）先焊接电源高端，后焊接电源低端，再焊接输入端和输出端；
（4）不得在通电的情况下焊接和装拆CMOS集成电路；
（5）CMOS集成电路应保存在金属容器中，以免在外引线脚形成静电电荷。
2.4片式电阻器
随着电子技术的发展，出现了SMT型片式元器件。在采用和实施SMT过程中，元器件的质量和可靠性仍是关键问题。由于片式元器件一般无引线，这样的结构分布电容和寄生电感小，适合在高频和高速信号处理电路中使用。在电子产品中，片式电阻器是3大基础电子元件之一，应用最广泛。具有以下特性：
（1）体积小、重量轻，为整机实现轻、薄、小提供了保证；
（2）高频性能好，电性能优异；
（3）形状简单，尺寸标准化，便于实现高速自动化生产和安装；
（4）电阻器省去了1对镀锡金属线，为用户省去了引线成形和浸助焊剂、搪焊料等预处理工序。由于紧贴电路板安装，所以大大提高了可靠性。
片式电阻器可以采用手工焊、再流焊和波峰焊中的任何1种焊接方法。由于该类电阻器的体积小，热容量不大，故无论采用那1种方法焊接，一定要按产品特性选择助焊剂、焊膏和清洗剂，严格控制焊接温度和焊接时间。采用手工焊接时，电烙铁的功率不宜超过25W，烙铁的温度最好能调控，电烙铁的焊头一定要磨尖并除去氧化层，避免焊接时影响其他元件。为了防止片式电阻器受到热损伤，手工烙铁的焊接时间不超过2s，如果在此时间内未焊好，则要待片式电阻器冷却后进行复焊。
如果采用PRC2000维修工作台进行贴装，应掌握以下控制要点：
（1）点涂焊膏要控制涂膏的位置和点涂的膏量。适量的点涂使形成的焊点既饱满又不会桥接。现在采用的焊膏牌号为LR735，点膏针的针径为0.53mm，焊膏覆盖焊盘的面积应大于75％，但又不要超出焊盘。
（2）贴片时要求夹住片式电阻器的主体部位：片式电阻器的焊端在焊盘上应占大于75％的宽度；片式电阻器的焊端既不要偏移焊盘，也不要粘连其它焊盘。
（3）对于0805规格的片式电阻器用热风手持工具在焊端上方约0.5mm处用热风进行焊接；对于0805规格以下的片式电阻器用钳式烙铁夹住元件的两端，快速对准已点好焊膏的焊盘进行焊接。
3结论
以上主要阐述了隔离器、环行器、触发管，片式电阻器的特性、用途和电子元器件的装配工艺控制措施。总之，为了保证产品的质量，提高产品的可靠性，在电子产品的装配中，元器件的焊接工艺很重要。应从焊接方式（手工焊、波峰焊和再流焊）和工艺流程的优选上考虑，如焊接工具和焊接设备及焊料、焊剂、清洗剂等材料的选用；焊接时间和温度等工艺参数的控制；焊点质量的保证；检测手段的配备等。对一些特殊的电子元器件，还要了解其特性和用途。另外，为了提高产品的可靠性，研制和生产过程中还要进行可靠性试验。