功放模块制作方法

技术领域

本发明涉及微波模块制作工艺技术领域，具体地，涉及一种功放模块制作方法。

背景技术

功率放大器近年来已广泛应用于雷达、电子对抗、广播电视等领域，它具有体积小、重量轻、耗电少、可靠性高等特点。功率放大器是微波通信设备的重要部件，它的性能在很大程度上影响通信的质量。性能优良的功率放大器，除了要有良好的电路和结构设计作保证外，还必须有科学合理的生产工艺，才能满足模块的性能指标和可靠性。

但是，现有的功率放大器的生产工艺不甚合理，难以满足功率放大器的无污染、更绿色的制作要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种功放模块制作方法，该功放模块制作方法流程科学合理，制作方式无污染、更绿色；同时，提高了陶瓷基板与壳体焊接的焊透率，优化了批量化生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种功放模块制作方法，该功放模块制作方法包括：

步骤1、将连接器与壳体焊接；

步骤2、将陶瓷基板植金带；

步骤3、将陶瓷基板与壳体真空焊接；

步骤4、功放芯片共晶；

步骤5、焊接印制板元器件；

步骤6、将印制板、功放芯片组件焊接；

步骤7、汽相清洗；

步骤8、金丝键合；

步骤9、包金带；

步骤10、激光封焊。

优选地，步骤1包括：

步骤1.1、根据焊环尺寸设计要求，定制预成型焊环，分别为第一预成型焊环、第二预成型焊环和第三预成型焊环；

步骤1.2、根据功放模块装配图，用气动点胶机在壳体的预留玻珠孔内点一圈焊膏，将第二连接器短针朝壳内装入壳体预留玻珠孔内，再用镊子夹取第一预成型焊环，放入玻珠孔内；将第三连接器针朝壳内装入壳体预留玻珠孔内，再用镊子夹取第二预成型焊环，放入玻珠孔内；将4只第四连接器短针朝壳内装入壳体预留玻珠孔内，再用镊子夹取第三预成型焊环，放入玻珠孔内；

步骤1.3、经步骤1.2处理后放置在温度为300℃的热台上烧结，熔融后取下冷却得到安装有连接器的壳体组件即第一组件。

优选地，步骤2包括：

步骤2.1、选用尺寸为500um*25um金带，在显微镜下使用手术刀裁剪长度为3mm金带2根；

步骤2.2、将金带线焊机参数设置为：压力为0.4kg，电压为0.8V，脉冲时间为20ms；根据第五陶瓷基板植金带图、第九陶瓷基板植金带图，用金带线焊机分别将2根金带分别压焊至第五陶瓷基板微带线上和第八陶瓷基板微带线上，每根金带点焊2-3次。

优选地，步骤3包括：

步骤3.1、根据焊片尺寸设计要求，定制预成型焊片，分别为第一预成型焊片、第二预成型焊片、第三预成型焊片、第四预成型焊片和第五预成型焊片；

步骤3.2、将第一预成型焊片、第二预成型焊片、第三预成型焊片、第四预成型焊片、第五预成型焊片平整放入第一组件相应位置内；

步骤3.3、用镊子夹取第五陶瓷基板、第六陶瓷基板、第七陶瓷基板、第八陶瓷基板和第九陶瓷基板分别放入第一组件相应位置的第一预成型焊片、第二预成型焊片、第三预成型焊片、第四预成型焊片、第五预成型焊片上；

步骤3.4、根据石墨工装、压块工装匹配试装图，将第十三石墨工装、第十四石墨工装、第十五石墨工装、第十六石墨工装放入第一组件相应位置；然后将第十七压块工装、第十八压块工装压在陶瓷基板上，该压块通过自身的重力给陶瓷基板施压，使陶瓷基板、预成型焊片、壳体三者之间尽可能贴合紧密；

步骤3.5、采用SST3130真空共晶炉进行陶瓷基板与壳体的焊接，将其升温速率设置为4-4.5℃/s，前级温度设置为270℃，保温时间设置为160-170s，升温速率≤1-1.5℃/s，峰值温度为310℃，保温时间为200-210s，然后将组件放到真空共晶炉内进行焊接，焊接完成后，取下石墨工装、压块工装，得到第二组件；

步骤3.6、用X-RAY检测设备对第二组件进行焊透率检测，要求焊透率≥90％。

优选地，步骤4包括：

步骤4.1、根据功放芯片共晶示意图，将功放芯片A1、芯片电容C1、C2、C5、C6和芯片排容C3、C4用金锡焊片手动共晶摩擦焊接到钼铜载体上，其中，功放芯片A1焊接时间不超过30s，焊接完成后得到共晶组件；

步骤4.2、用X-RAY检测设备对共晶组件进行焊透率检测，要求焊透率≥95％。

优选地，步骤5包括：

步骤5.1、根据印制板元器件焊接图，用点胶机在第十印制板、第十一印制板、第十二印制板待贴元器件焊盘处点涂Sn96.5Ag3Cu0.5焊膏，用镊子夹取元器件C13-C16贴装在相应印制板焊盘上；

步骤5.2、放置在温度为230-240℃加热平台上进行烧结，待焊膏熔化后30s，取下印制板，自然冷却。

优选地，步骤6包括：

步骤6.1、根据焊片尺寸设计要求，定制预成型焊片即为第六预成型焊片，然后放置在Alpha EF-9301助焊剂中浸泡；

步骤6.2、将第六预成型焊片放置在Alpha EF-9301助焊剂中浸泡1min，然后将第六预成型焊片平整放入第二组件相应位置内，依次夹取第十印制板、第十一印制板、第十二印制板、共晶组件放置在第六预成型焊片处，然后放置在温度为210℃的热台上，待焊片融化后，用镊子夹取第十印制板、第十一印制板、第十二印制板、共晶组件进行摩擦焊接，得到第三组件；

步骤6.3、用X-RAY检测设备对第三组件进行焊透率检测，要求焊透率≥90％。

优选地，步骤7包括：将第三组件正面朝下平放置于自动汽相清洗机的清洗篮内，不可堆叠，选用自动清洗功能，自动汽相清洗机参数设置：温度为65-75℃，浸洗时间为200s，超声时间为50s，功率为20％(L)，烘干时间为250s，清洗结束后取出组件，待金丝键合；

步骤8包括：将组件放置在温度为105-115℃热台上，用手动锲型键合机对组件进行金丝、金带压焊键合，设置键合机参数；其中，

50μm金丝键合参数：芯片/芯片电容超声功率为160-180mw，芯片/芯片电容超声时间为40-60ms，陶瓷基板/印制板超声功率为250-330mw，陶瓷基板/印制板超声时间为90-120ms；

150*12.5μm金带键合参数：陶瓷基板/管柱超声功率为360-430mw，陶瓷基板/管柱超声时间为100-120ms；

根据功放模块装配图，对组件进行50μm金丝和150*12.5μm金带键合，得到第四组件。

优选地，步骤9包括：将金带线焊机参数设置为：压力为0.2kg，电压为0.6V，脉冲时间为20ms；

将第五陶瓷基板微带线上500um金带两端向上包裹到第二连接器内导体上端，金带两端重叠，使金带呈“o”型形状，然后用金带线焊机焊头压焊金带两端重叠处，使金带压焊到第二连接器内导体上端，实现闭合，金带点焊2-3次；

将第八陶瓷基板微带线上500um金带两端向上包裹到第三连接器内导体上端，金带两端重叠，使金带呈“o”型形状，然后用金带线焊机焊头压焊金带两端重叠处，使金带压焊到第三连接器内导体上端，实现闭合，金带点焊2-3次。

优选地，步骤10包括：将第四组件放置在温度100℃真空烘箱中烘烤8小时，然后用LW450激光焊接机对第四组件进行封盖，完成气密性缝焊；其中，

激光焊接参数：速度设置为4mm/s，频率设置为25Hz，脉宽设置为5ms，占空比设置为25h，平均功率为235W，平均能量设置为9.4J。

根据上述技术方案，本发明通过陶瓷基板与连接器之间包金带的方式，实现电气互联，代替传统锡联的工艺方法，实现无污染、更绿色的制作方式。此外，还通过设计石墨工装、压块工装将多个陶瓷基板与壳体放置在真空共晶炉一次焊接，既提高了陶瓷基板与壳体焊接的焊透率，又实现了批量化生产。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明中功放模块的装配示意图；

图2是第五陶瓷基板植金带的示意图；

图3是第八陶瓷基板植金带的示意图；

图4是石墨工装、压块工装的匹配试装示意图；

图5是功放芯片共晶的示意图；

图6是印制板元器件焊接的示意图。

附图标记说明

1-壳体 2-第二连接器

3-第三连接器 4-第四连接器

5-第五陶瓷基板 6-第六陶瓷基板

7-第七陶瓷基板 8-第八陶瓷基板

9-第九陶瓷基板 10-第十印制板

11-第十一印制板12-第十二印制板

13-第十三石墨工装14-第十四石墨工装

15-第十五石墨工装16-第十六石墨工装

17-第十七压块工装18-第十八压块工装

19-金带20-钼铜载体

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

本发明提供一种功放模块制作方法，该功放模块制作方法包括：

步骤1：连接器与壳体焊接

步骤1.1、根据焊环尺寸设计要求，定制预成型焊环，分别为第一预成型焊环(尺寸：

步骤1.2、根据功放模块装配图1所示，用气动点胶机在壳体的预留玻珠孔内(共6处)点一圈焊膏(Au80Sn20)，将第二连接器2短针朝壳内装入壳体预留玻珠孔内，再用镊子夹取第一预成型焊环，放入玻珠孔内；将第三连接器3针朝壳内装入壳体预留玻珠孔内，再用镊子夹取第二预成型焊环，放入玻珠孔内；将4只第四连接器4短针朝壳内装入壳体预留玻珠孔内，再用镊子夹取第三预成型焊环，放入玻珠孔内。

步骤1.3、然后放置在温度为300℃的热台上烧结，熔融后取下冷却得到安装有连接器的壳体组件即第一组件。

步骤2：陶瓷基板植金带

步骤2.1、选用尺寸为500um*25um金带，在显微镜下操作，使用手术刀裁剪长度为3mm金带2根。

步骤2.2、将金带线焊机参数设置如下：压力为0.4kg，电压为0.8V，脉冲时间为20ms。根据第五陶瓷基板植金带图2所示、第九陶瓷基板植金带图3所示，用金带线焊机分别将2根金带19分别压焊至第五陶瓷基板5微带线上、第八陶瓷基板8微带线上，每根金带点焊2-3次。

步骤3：陶瓷基板与壳体真空焊接

步骤3.1、根据焊片尺寸设计要求，定制预成型焊片，分别为第一预成型焊片(尺寸：2.2*3.6*0.05mm3，型号：Au80Sn20)、第二预成型焊片(尺寸：14.5*10.5*0.05mm3，型号：Au80Sn20)、第三预成型焊片(尺寸：10.5*3*0.05mm3，型号：Au80Sn20)、第四预成型焊片(尺寸：14.3*10.2*0.05mm3，型号：Au80Sn20)、第五预成型焊片(尺寸：4*3.4*0.05mm3，型号：Au80Sn20)。

步骤3.2、将第一预成型焊片、第二预成型焊片、第三预成型焊片、第四预成型焊片、第五预成型焊片平整放入第一组件相应位置内。

步骤3.3、用镊子夹取第五陶瓷基板5、第六陶瓷基板6、第七陶瓷基板7、第八陶瓷基板8和第九陶瓷基板9分别放入第一组件相应位置的第一预成型焊片、第二预成型焊片、第三预成型焊片、第四预成型焊片、第五预成型焊片上。

步骤3.4、根据石墨工装、压块工装匹配试装图4所示，将第十三石墨工装13、第十四石墨工装14、第十五石墨工装15、第十六石墨工装16放入第一组件相应位置，该石墨工装用于陶瓷基板的限位，防止陶瓷基板偏移；然后将第十七压块工装17、第十八压块工装18压在陶瓷基板上，该压块通过自身的重力给陶瓷基板施压，使陶瓷基板、预成型焊片、壳体三者之间尽可能贴合紧密。

步骤3.5、设置焊接参数。本发明采用SST3130真空共晶炉进行陶瓷基板与壳体的焊接。根据真空焊接参数表设置真空共晶炉参数，将组件放到真空共晶炉内进行焊接，焊接完成后，取下石墨工装、压块工装，得到第二组件。

真空焊接参数表

步骤3.6、用X-RAY检测设备对第二组件进行焊透率检测，要求焊透率≥90％。

步骤4：功放芯片共晶

步骤4.1、根据功放芯片共晶示意图5所示，将功放芯片A1、芯片电容C1/C2/C5/C6、芯片排容C3/C4用金锡焊片手动共晶摩擦焊接到钼铜载体20上，功放芯片A1焊接时间不超过30s，焊接完成后得到共晶组件。

步骤4.2、用X-RAY检测设备对共晶组件进行焊透率检测，要求焊透率≥95％。

步骤5：印制板元器件焊接

步骤5.1、根据印制板元器件焊接图6所示，用点胶机在第十印制板10、第十一印制板11、第十二印制板12待贴元器件焊盘处点涂焊膏(型号：Sn96.5Ag3Cu0.5)，用镊子夹取元器件C13-C16贴装在相应印制板焊盘上。

步骤5.2、然后放置在温度为235±5℃加热平台上进行烧结，待焊膏熔化后30s，取下印制板，自然冷却。

步骤6：印制板、功放芯片组件焊接。

步骤6.1、根据焊片尺寸设计要求，定制预成型焊片即为第六预成型焊片(尺寸：19*5.4*0.05mm3，型号：Sn63Pb37)，然后放置在助焊剂(型号：Alpha EF-9301)中浸泡。

步骤6.2、将第六预成型焊片放置在助焊剂(型号：Alpha EF-9301)中浸泡1分钟，然后将第六预成型焊片平整放入第二组件相应位置内，依次夹取第十印制板10、第十一印制板11、第十二印制板12、共晶组件放置在第六预成型焊片处，然后放置在温度为210℃的热台上，待焊片融化后，用镊子夹取第十印制板10、第十一印制板11、第十二印制板12、共晶组件进行摩擦焊接，得到第三组件。

步骤6.3、用X-RAY检测设备对第三组件进行焊透率检测，要求焊透率≥90％。

步骤7：汽相清洗

将第三组件正面朝下平放置于自动汽相清洗机的清洗篮内，不可堆叠，选用自动清洗功能，自动汽相清洗机参数设置：温度为(70±5)℃，浸洗时间200s，超声时间：50s、功率：20％(L)，烘干时间：250s，清洗结束后取出组件，转交下个工序金丝键合。

步骤8：金丝键合

将组件放置在温度为(110±5)℃热台上，用手动锲型键合机对组件进行金丝、金带压焊键合，设置键合机参数，50μm金丝键合参数为：芯片/芯片电容超声功率：160-180mw，芯片/芯片电容超声时间：40-60ms，陶瓷基板/印制板超声功率：250-330mw，陶瓷基板/印制板超声时间：90-120ms；150*12.5μm金带键合参数为：陶瓷基板/管柱超声功率：360-430mw，陶瓷基板/管柱超声时间：100-120ms；根据功放模块装配图1所示，对组件进行50μm金丝和150*12.5μm金带键合，得到第四组件。

步骤9:包金带

金带线焊机参数设置如下：压力为0.2kg，电压为0.6V，脉冲时间为20ms。将第五陶瓷基板5微带线上500um金带19两端向上包裹到第二连接器2内导体上端，金带两端重叠，使金带呈“o”型形状，然后用金带线焊机焊头压焊金带19两端重叠处，使金带压焊到第二连接器2内导体上端，实现闭合，金带点焊2-3次。将第八陶瓷基板8微带线上500um金带19两端向上包裹到第三连接器3内导体上端，金带两端重叠，使金带呈“o”型形状，然后用金带线焊机焊头压焊金带19两端重叠处，使金带压焊到第三连接器3内导体上端，实现闭合，金带点焊2-3次。

步骤10：激光封焊

将第四组件放置在温度100℃真空烘箱中烘烤8小时，根据激光焊接参数表设置焊接参数，用LW450激光焊接机对第四组件进行封盖，完成气密性缝焊。

激光焊接参数表

至此，一种功放模块制作工艺完成。

综上所述，本发明提供的制作方法工艺流程科学合理，通过陶瓷基板与连接器之间包金带的方式，实现电气互联，代替传统锡联的工艺方法，实现无污染、更绿色的制作方式。此外，本发明还通过设计石墨工装、压块工装将多个陶瓷基板与壳体放置在真空共晶炉一次焊接，既提高了陶瓷基板与壳体焊接的焊透率，又实现了批量化生产。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。