中国电子科技集团第三十八研究所 安徽合肥 230011
摘要：微波组件模块的组装是微波产业中最重要的环节。微波组件组装的主要方式是焊接，如何做到组件之间的一致性和可靠性是微波组装焊接工艺的关键。本文简要的讨论微波组件模块组装焊接技术的特点，对焊接点的失效模式进行简要的分析，找出焊点失效的主要原因，并根据失效的模式提出相应的措施，从而提高微波组件模块组装焊接点的可靠性。
关键词：微波组件 组装 焊点 可靠性
微波组件主要由微波元器件和其他重要的零部件组装而成。随着我国科学技术的不断进步，微波组件广泛被应用于各个领域，比如航天技术、信息技术、电视广播等。微波组件属于上游企业，它的失效有滞后性和隐蔽性等特点。微波组件一般会在试车的时候才能发现问题，而且微波的机理非常复杂。一旦发生了质量问题，将会引起大量的经济损失。因此，微波组件的可靠性问题非常重要。
1微波组件组装焊点的特点
微波组件中元器件的种类繁多，其结构和尺寸相对比较小，而且焊接工艺要求比较高。微波组件大多数是小模块之间的联焊接。而且元器件模块之间的连接方式多，这也造成焊点的种类多。比如底板和载体之间的连接，芯片安装、引线键合以及密封等，不同的组装，焊接的工艺也不一样。而且组件模块主要焊接在高频印制板上面，这种板上面不允许打孔，只能在表面上进行焊接的工艺，因此焊点的比较弱。除此之外，微波组件使用时对于规格尺寸的一致性比较敏感，所以更需要严格管控。
微波组件的组装精度要求高，而且种类多，想要提高微波组件焊接的可靠性
2微波组件组装焊点的可靠性和失效模式分析
焊接点的可靠性问题是表面组装技术中最关键的问题之一。微波组件焊点的有可靠性可以用发生失效的频率来侧面反应。根据有关的总结表明，微波组件焊点最容易发生失效的阶段是刚使用的时候，这个阶段可以暴露出许多的问题。发生了焊点失效的微波组件如果接着时候，就会产生疲劳，不断增加失效的发生，最后导致组件无法工作。因此，对微波组件进行失效模式的分析十分重要。失效模式分析主要有以下的几个目的：（1）对微波组件焊点进行失效模式的分析，解决微波组件焊点的质量问题，提高微波组件焊点的可靠性，从而提升微波组件成品的质量，避免电子设备产生故障；（2）因为微波组件属于上游企业，如果焊接点存在质量问题，要到试车的时候才能发现。到了试车阶段寻找问题点需要消耗大量时间精力，这样不仅影响项目的进度，还会造成巨大的经济损失；（3）失效模式对于微波组件的使用和生产有着至关重要的作用。
微波组件焊点的主要失效模式主要有两方面来源。一方面是生产过程中焊接造成的失效；另一方面是在使用的过程中，由于环境温度变化，导致微波组件和低板之间存在热膨胀差异，在焊点内产生应力，导致焊点产生疲劳损伤。
3微波组件失效的原因
3.1材料热膨胀系数的影响
研究发现，材料的热膨胀系数是焊点产生应变的主要原因。微波组件中有许多种材料组成。元器件和安装的低板以及外壳之间因为温度的原因发生膨胀。由于热膨胀系数不同，膨胀量也不一样。这样必然产生热应力。应力的大小会随着温度和时间的变化而不同。一旦发生热变形不同步的时候，会造成焊接点产生应变，从而产生焊点的失效，导致焊接组件组装不当，产生焊点失效。这种失效如果没有被及时发现，就会造成微波组件的产品不良，甚至流入到市场上，影响机器设备的运行。
3.2焊点内部结构的影响
焊接的钎料一般由Pb-Sn合金组成，焊接后的焊接点会分成Pb区和Sn区。由于温度的变化，产生变形，这样焊点会沿着Pb-Sn区断裂。Pb-Sn合金的物理特性和温度有着重大的关系。因此，钎料也是焊接点失效需要考虑的因素之一。
3.3焊接点空洞的影响
微波组件焊接时，由于焊接的工艺问题，焊接点容易产生空洞。空洞是因为焊接时，焊料灵谷的时候，残留的助焊剂没有及时的排出，在焊料内形成气泡。气泡又没有及时排出，便在焊点内产生空洞。有空洞的焊点在微波组件工作时产生集中应力，并且会改变应力的作用方式，从而大大降低焊点的使用寿命。产生空洞的焊点，如果有裂纹出现的时候，会促进裂痕的产生。使得应力集中的地方快速裂开。
3.4金属化合物的生长影响
在焊接的工艺过程中，当熔融的焊料和引线等混合融化时，在化学反应的作用下产生金属化合物。随着温度和时间的不断增加，以及后期保存和使用时，金属化合物的厚度会不断增加。经过长时间堆积得化合物会使焊接点的强度以及抗疲劳强度降低。另外，由于金属化合物硬度比较高，脆性也大，这样的特性在应力作用下不能与钎料协调变形。久而久之，使得焊接点的周围产生裂痕。据经验来说，脆性金属化合物的抗疲劳强度比较低。
4提高焊接点可靠性的方法
焊接工艺中，焊接材料的热膨胀系数，焊点的内部结构以及焊接时产生的金属化合物会导致焊点有周期性热应力。这种焊接应力会导致焊接点产生疲劳断裂，而焊接点因为硬度比较高，所以抗疲劳的能力不足。对于提高焊接的的可靠性应该从以下几个方面进行考量：
（1）提升微波组件安装底板的平面度。微波组件中元器件比较多，这要求安装的底板平面度和刚度比较好。微波组件的元器件全部都焊接在底板上面。底板的振动惯量和平面度，如果底板的平面度比较差，那么安装的时候会造成元器件焊接时产生应力变形，固定得不牢固。这样的安装方式在底板振动的时候，会使得焊接点的周围产生应力便，从而造成焊接点的失效。严重的话，会使得已经焊接在底板上的电线脱落损坏。
（2）合理制定微波组件焊接工艺流程。对于微波组件中的元器件焊接，进行合理的安排小模块装焊次序对焊接点应力有重要影响，应该严格遵守先恒力矩紧固螺栓再进行焊接过程，以此提高微波组件焊接点的可靠性。提高各小模块的连接可靠性。
（3）微波组件的焊接工艺应该稳定且规范。焊接的工艺对于焊接点的质量起至关重要的作用。这其中主要包括焊接钎料的成分，焊接钎料的使用量、焊接时间和温度的控制以及焊接时的表面处理方式等。焊接点的可靠性还应该注意焊接环境的选择。防氧化的焊接环境更有利于焊接点的保存。
（4）焊接点的大小应该严格按照电线等进行选择。焊接点的大小主要包括焊接的引脚高度、焊接焊盘尺寸等，其中焊接焊盘和焊接引脚高度之间的间隙最好控制在0.1mm左右。焊接焊盘必须大于焊接引脚高度，单边大小控制在0.2mm左右。
5.总结
微波组件的组装是微波产品最重要的环节。微波组件生产之后，如果有质量问题，一般要过很长一段时间才会发现。滞后性和隐蔽性是微波组件故障的主要特征。微波组件的质量会影响整机系统。微波组件是整机的重要组成部分。因此，我们应该重视微波组件的可靠性。提升微波组件的可靠性不仅可以降低产品的报废，还可以大大减少经济损失。
本文简单分析微波组件组装过程中的焊接工艺，以及焊接工艺产生的问题点。通过这些问题点，再简单提出提升焊接点可靠性的方式。微波组件失效的原因有本身存在的缺陷和使用过程中产生的失效，我们可以做的就是先控制本身存在的原因。从源头进行管控，降低产品失效率。微波组件的可靠性有了提升之后，整机系统的可靠性也会相应提高。作为上游企业，微波组件的可靠性及其重要。
参考文献：
[1] 杨晓红. 微波组件模块组装焊点及其可靠性[A]. 工艺技术研究.2006（1）
[2] 黄萍. 焊点的失效模式与分析[A].电子工艺技术.2006(7)