一种双面焊接刚挠结合板一体化SMT工装及其使用方法与流程

一种双面焊接刚挠结合板一体化smt工装及其使用方法
技术领域
1.本发明涉及雷达电子功能部件制造smt技术领域，具体涉及一种双面焊接刚挠结合板一体化smt工装及其使用方法。


背景技术：

2.为了满足机载、弹载平台和载荷的小型化、高集成度、高频化、宽频段发展需求，天线系统作为其必不可少的部件也逐渐向小型化、宽带化、共形方向发展。共形天线是未来天线发展的重点趋势之一，也是目前天线领域的研究热点和难点之一。
3.共形天线多为无源天线与飞行器机体结构一体化的设计和实施路径，即在曲面机身、机翼等的结构形态上集成天线实现共形，但有源收发系统仍以原有的砖块式结构，安装在骨架结构内侧，通过多束线缆完成与天线的互联。该种方法不利于小型化、轻量化的总体要求，而共形天线也无法保证定长电缆的可靠安装和信号传输。
4.通过采用适配曲面骨架结构的刚挠结合板为载体的有源收发系统，通过将砖式tr组件更换为sip类型tr组件芯片，可取代电缆连接，同时通过挠性板的可弯曲特性实现了共形。然而sip类型tr组件芯片为细间距引脚的高集成度、大型芯片，对板级smt安装精度要求极高，而刚挠结合板很难控制平整度，使smt的困难大幅增加。
5.此外，由于取消了电缆连接，天线阵子与tr芯片间的微波信号通过连接器互联，在刚挠板背面使用了大量表贴型连接器，因此刚挠板需要进行双面高精度焊接。
6.传统双面刚性pcb的smt焊接为先焊a面、再焊b面，对于双面焊接刚挠结合板，存在贴片精度难控制、二次回流温度曲线难精准控制、二次回流过程中难保持连接器的位置精度等难题。
7.鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于解决双面焊接刚挠结合板无法使用常规刚性pcb的两次smt工艺流程制备高精度、高可靠、成品率高的组件的问题，提供了一种双面焊接刚挠结合板一体化焊接工装及其使用方法。
9.为了实现上述目的，本发明公开了一种双面焊接刚挠结合板一体化焊接工装，包括定位刚挠结合板的托盘和sip类型tr组件芯片的限位围框。
10.所述托盘包括放置挠结合板的刚性区域的卡槽，所述卡槽底部设有凸出的栅格，所述栅格用于对连接器进行限位，所述卡槽内设有定位销孔，所述托盘外围设有与所述限位围框连接的螺纹孔。
11.所述限位围框为一体式，限位围框上设有安装柱、限位框，所述限位框的中心与刚挠板上sip类型tr组件芯片的中心一致，所述安装柱设于所述限位围框的周围，所述安装柱上开设有光孔，所述光孔通过螺纹与螺钉连接，所述螺钉穿过所述光孔通过螺纹与所述托盘咬合固定。
12.所述托盘的材料为石墨、合成石、铝合金、不锈钢中的任意一种，托盘的总厚度≤35mm，加工精度优于
±
0.03mm，平面度优于0.03mm。
13.所述栅格的厚度为2.5mm～3.5mm，尺寸比连接器外径大0.05mm，高度比连接器高5.0～15mm。
14.所述定位销孔为盲孔，直径为2.0mm～4.0mm，加工精度优于
±
0.03mm。
15.所述限位围框上设有散热孔，所述散热孔孔径为2.0mm～4.0mm。
16.本发明还公开了上述双面焊接刚挠结合板一体化smt工装的使用方法，包括以下步骤：
17.s1：将双面贴片的刚挠结合板刚性区域放置入托盘卡槽，将连接器卡入卡槽内的栅格；
18.s2：在刚挠结合板和托盘上敲入定位销；
19.s3：将限位围框卡在sip类型tr组件芯片外侧，调整位置；
20.s4：通过螺钉穿过安装柱将限位围框固定在托盘上；
21.s5：将双面贴片的刚挠结合板和一体化smt工装进行焊接；
22.s6：降温后卸下螺钉，去除限位围框，去除定位销，卸下焊好的刚挠结合板。
23.通过该一体化smt工装焊接16个sip类型tr组件芯片、64个smp表贴连接器的刚挠结合板，实现了装配精度优于
±
0.05mm、合格率≥80％，在高低温循环环境试验(-45℃～75℃)100个循环之后电测无短路、开路，焊点无裂纹、断裂。
24.与现有技术比较本发明的有益效果在于：
25.1、本发明中的一体化smt工装提供了刚挠结合板双面器件的一次smt焊接结束方案，解决了二次焊接过程中表贴连接器位置容易偏移、焊点可靠性下降的问题，使刚挠结合板的焊接合格率提高；
26.2、该一体化smt工装保证了sip类型tr组件芯片细间距引脚的高装配精度，为tr芯片与天线阵子的微波信号高传输质量提供技术基础；
27.3、本发明中的smt工装使用材料为常规材料，采用工艺为传统机械加工手段，设备和工艺参数无特殊要求，工艺流程短、操作便捷，方便设计的快速实现和迭代，可在其他类似使用场景中快速推广。
附图说明
28.图1为本发明实施例1双面焊接刚挠结合板的结构示意图；
29.图2为一体化smt工装的托盘结构示意图；
30.图3为一体化smt工装的限位围框结构示意图；
31.图4为本发明实施例1工装使用的工艺流程示意图。
32.图中数字表示：
33.1、tr组件；2-微波刚性板；3-外导体；4-内导体；5-托盘；6-连接器散热孔；7-螺钉安装孔；8-定位销安装孔；9-定位销；10-卡槽；11-隔筋；12-限位槽；13-限位托；14-限位网板；15-器件散热孔；16-限位框；17-螺钉；18-螺钉安装孔；19-指脚。
具体实施方式
34.以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
35.针对图1中的刚挠结合板的刚性板区域，包含片式tr组件1、微波刚性板2和smp连接器(外导体3和内导体4)。该刚挠结合板包含4组刚性区域，水平排列，刚性区域间通过挠性板进行连接。
36.对比例
37.针对附图1的刚挠结合板，进行不使用工装辅助的smt工艺。首先进行b面焊膏印刷，之后通过八温区回流炉进行b面焊接，温度设置为：150℃、160℃、160℃、170℃、220℃、240℃、245℃、240℃，顶部温区和底部温区温度设置一致。传送带速度为80cm/min。之后进行a面焊膏印刷，a面的的回流温度设置为：150℃、160℃、160℃、180℃、240℃、260℃、270℃、260℃。传送带速度为78cm/min。焊接完成后，使用放大倍数不低于40倍的显微镜进行检验，之后进行电测。
38.实施例1
39.该工装包含5a06铝合金材质的托盘5和6061铝合金材质的限位围框14。其中托盘中包含刚性板安装的卡槽10、隔筋11、smp连接器的限位槽12和限位托13、连接器散热孔6、限位围框安装的螺钉安装孔7、定位销9和定位销安装孔8。限位围框包含限位网板14、tr组件芯片的限位框16、指脚19、器件散热孔15、螺钉17和螺钉安装孔18。
40.托盘的总厚度为30mm，加工精度为
±
0.03mm，平面度为0.03mm。栅格厚度为2.5mmmm，尺寸为连接器外径 0.05mm，高度为连接器高度 7.0mm。卡槽底部通孔的直径为1.5mm。定位销为不锈钢，直径为2.0mm，加工精度为-0.03mm。定位销孔直径为2.05mm，加工精度为
±
0.03mm。限位围框的总厚度为15mm，加工精度为
±
0.02mm。不锈钢螺纹孔的直径为4.0mm，加工精度为
±
0.03mm。
41.喷印了焊膏、安装了表贴器件(包含tr芯片)和smp连接器的刚挠结合板，刚性区域放置入托盘卡槽，将连接器卡入卡槽内的栅格，在刚性板和托盘上安装定位销，将限位围框卡在sip类型tr组件芯片外侧，调整位置，通过螺钉穿过安装柱将限位围框固定在托盘上。
42.将双面贴片的刚挠结合板和一体化smt工装进行焊接，之后通过八温区回流炉进行焊接，温度设置为：150℃、160℃、160℃、180℃、240℃、260℃、270℃、265℃。传送带速度为60cm/min。
43.焊接完成后，使用放大倍数不低于40倍的显微镜进行检验，之后进行电测。
44.实施例2
45.该工装包含不锈钢材质的托盘和不锈钢材质的限位围框。其余相同零部件均与实施例一的材料一致。
46.将双面贴片的刚挠结合板和一体化smt工装进行焊接，之后通过真空气相焊进行焊接，焊接参数设置为：prevacuum:200mbar、0s，injection 1:520ml、125s，injection 2:320ml、30s，injection 3:320ml、30s，injection 4:420ml、25，vacuum:15mbar、1s。
47.焊接完成后，使用放大倍数不低于40倍的显微镜进行检验，之后进行电测。
48.通过该一体化smt工装焊接16个sip类型tr组件芯片、64个smp表贴连接器的刚挠结合板，实施例1实现了装配精度优于
±
0.05mm、合格率83％，实施例2实现了装配精度优于
±
0.04mm、合格率87％。实施例1和实施例2得到的刚挠结合板组件在高低温循环环境试验
(45℃～75℃)100个循环之后电测无短路、开路，焊点无裂纹、断裂。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。