通訊用環行器批生產技術研究

徐榆鴻

摘 要 環行器在民用通訊領域用量巨大，主要起雙工、環行作用，是不可缺少的微波器件，但目前市場上環行器的價格較高，供貨周期長。因此，有必要從技術和管理上對環行器批生產技術進行研究并提出解決方案。

【關鍵詞】環行器 批生產 過程控制

環行器是非互易的多端口器件，其工作原理如圖1所示，當電磁波從端口1輸入時，通過調節適當的參數，其能量就能幾乎無損耗從2端口輸出，端口3則無能量輸出。

環行器在移動通信系統中用量巨大，但由于目前市場上環行器供應商在產品批量生產管理能力、生產過程控制能力、產品容差設計能力等方面的不足，產品合格率低，生產效率低，導致產品價格昂貴并且周期較長。因此，本文在環行器生產的制約因素方面提出解決方案。

1 研究目標和主要考核指標

1.1 研究目標

本文通過對通訊用L波段環行器批生產技術研究，突破批量生產管理技術、生產過程控制技術、容差設計技術，完善環行器批生產管理質量控制體系，使產品一次裝配合格率達到99.73%，產品生產能力達到每天300只/人。

1.2 研究內容

“L波段環行器”批生產技術研究內容如下：

（1）容差設計技術；

（2）一致性裝配工藝技術；

（3）批生產管理技術；

（4）統計過程控制技術。

1.3 主要考核指標

批生產能力主要考核指標：

（1）產品一次裝配合格率達到99.73%；

（2）產品生產能力達到每天300只/人。

2 技術可行性分析

2.1 研究方案

項目分為三個階段：樣品階段、小批量試制階段和批生產階段。

樣品階段包括電路設計、結構設計和工藝設計，解決容差設計問題，進行三批次生產，每批不小于10只，一次裝配合格率大于95%。

小批量試制階段包括PID（過程識別文件）編制，工藝文件細化為操作文件，過程檢測規范制訂，工裝夾具設計及制作；解決產品一致性問題，進行三個批次生產，每批不小于100只，一次裝配合格率不低于99.73%。效率達到每天150只/人。

批生產驗證階段包括質量保證大綱、生產過程控制文件編制，工藝優化，SPC，缺陷分析及其糾正及預防措施方法研究，建立批生產體系；解決批生產工藝及管理問題，進行三個批次生產，每批不小于1000只，一次裝配合格率不低于99.73%。效率達到每天300只/人。

2.2 技術途徑

2.2.1 容差設計技術

容差設計包含結構及電路的尺寸容差設計和材料性能的容差設計，尺寸容差主要有永磁體、中心導體、鐵氧體基片的尺寸誤差。材料性能主要指鐵氧體基片的電磁性能和永磁體的磁性能。

采用以下方法開展容差設計技術研究：

（1）確定永磁體、中心導體、鐵氧體基片的尺寸誤差和鐵氧體基片的電磁性能及永磁體的磁性能偏差的一般水平；

（2）采用仿真分析方法，找出關鍵尺寸偏差和材料關鍵參數偏差；

（3）建立環行器的參數化仿真模型，通過仿真分析找出關鍵尺寸偏差和材料關鍵參數偏差。

2.2.2 一致性裝配工藝技術

一致性裝配工藝技術包含裝配工藝技術和裝配一致性控制技術。“L波段環行器”結構相對簡單，中心導體通過器件端口引腳固定。本項目的裝配工藝技術主要是引腳的裝配和蓋板的裝配。

引腳裝配包括介質套與腔體裝配，引腳與介質套的裝配，引腳、介質套、腔體均為緊配合。通過研究裝配的方法，設計適宜的工裝夾具，保證引腳、介質套、腔體過孔同心，引腳底面與腔體底面之間平整，保證引腳裝配一致性。

蓋板裝配主要存在兩個問題：其一是旋擰蓋板時，中心導體受力，產生轉動；其二是永磁體已經充磁，蓋板是良好導磁體，裝配時蓋板與永磁體相吸，導致蓋板螺紋與腔體螺紋難以正確卡合而失效。輕微時，蓋板不正，嚴重時損壞螺紋。

為了解決蓋板裝配問題，采取以下措施：

（1）在結構設計中，增加防轉片，防止中心導體隨蓋板裝配轉動；

（2）設計工裝夾具，確保蓋板螺紋與腔體螺紋正確卡合。

2.2.3 批生產管理技術

批生產管理技術包含物料管理、工裝夾具管理、儀器設備管理、產品批次管理、各工位工時分配、生產進度管理、不合格品管理、外包管理等內容。

本文結合“L波段環行器”開展批生產管理技術研究，建立批生產管理體系，實現生產高效有序、過程可控、產品可追溯。為此采取以下措施：

（1）編制PID文件、工藝操作文件、過程檢測規范、過程控制文件等，細化生產操作流程和管理流程；

（2）提取過程數據對生產過程進行分析和控制。

2.2.4 統計過程控制技術

結合“L波段環行器”開展統計過程控制研究，采用以下途徑：

（1）確定關鍵工序節點和關鍵工藝參數；

（2）確定關鍵工藝參數的控制量；

（3）確定已確定的工藝參數的采集、檢測、統計方法（計數、計量）；

（4）確定采用的控制技術；

（5）根據統計數據，利用控制圖進行受控狀態分析；

（6）對失控狀態運用直方圖、因果圖等方式分析失控原因；

（7）根據分析結果，采取糾正或預防措施，優化工藝參數；

（8）再確認工藝參數的控制量，達到過程統計受控，維持過程的穩定和減少過程的波動，不斷提高產品質量和可靠性；

（9）計算Cpk，并進行分析；

（10）修訂工藝和操作文件。

3 應用方向及成果形式

3.1 應用方向

隨著通信行業的快速發展，通信產業有望突破萬億，而環行器直接用于基臺（站）和移動臺系統中，需求量巨大，預計未來10年環行器年需求量至少在上億萬只。

L波段環行器批生產技術攻關后，所得到的過程管理方法可應用于其它民用鐵氧體器件的生產，軍用鐵氧體器件的批生產也可借鑒該技術。

3.2 最終成果形式

（1）PID文件

（2）工藝操作文件

（3）過程檢測規范

（4）質量保證大綱

（5）生產過程控制文件

4 結束語

環行器具有體積小、重量輕、功率容量大、可靠性高等系列優點，是通訊微波電路中必不可少的重要元器件之一，市場需求量巨大，如何控制產品成本、提高生產效率是環行器生產廠商面臨的一個重大挑戰，通過對環行器批生產技術研究，使得我們在容差設計技術、裝配工藝技術、過程控制技術以及管理等方面可得到較大提升。

參考文獻

[1]沈維福.帶線環行器_隔離器生產技術[J].磁性材料及器件，2009，40（4）：4-19.

[2]劉力，賈建華.射頻結環行器的設計流程與仿真[J].現代電子技術， 2007，19：101-106.

[3]蔣仁培.帶線環行器的設計綜述[J].微波學報，1982，6-15.

作者單位

中國電子科技集團公司第九研究所 四川省綿陽市 621000