射頻無源器件高頻感應焊接應用系統設計

摘 ?要：射頻無源器件中普遍采用手工焊接工藝焊接結構件，手工焊接是一種相對比較傳統的焊接方式，對一般操作人員稍加培訓即可安排其上線操作，尤其是在無線通信系統基站和室內分布系統的射頻無源器件。目前海外產品及國內產品互調指標要求越來越高，所以，對焊接的質量要求也相對提高。傳統手工焊接焊點質量、焊錫量、焊接效果（外觀）和可靠性無法得到保證，夾具調節空間有限，部分工序的焊接效率也無法得到有效提升。因此，需要引入高頻感應焊接應用系統，促進生產效率的提升。

關鍵詞：射頻;無源器件;感應焊接;焊接系統

中圖分類號：TG456.7;TN626 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）16-0138-04

Abstract：In RF passive devices，manual welding technology is commonly used to weld structural parts，manual welding is a relatively traditional welding method. General operators can arrange post operation with a little training，especially RF passive devices in wireless communication system base station and indoor distribution system. At present，overseas products and domestic products are required to adjust each other more and more，so the quality of welding requirements are also relatively improved. Traditional manual welding solder joint quality，solder amount，welding effect （appearance），reliability can not be guaranteed，fixture adjustment space is limited，part of the welding efficiency can not be effectively improved. Therefore，it is necessary to introduce high frequency induction welding application system to improve production efficiency.

Keywords：radio frequency;passive devices;induction welding;welding system

0 ?引 ?言

為提高產品焊接質量，提升生產效率，本文特導入高頻感應焊接應用系統，同時對裝配焊接夾具進行重新構思設計，以滿足不同結構件手工及高頻感應焊接的需求。實現射頻無源器件除PCB（線路板）以外全面高頻感應焊接，提升生產效率。

高頻感應加熱機是目前對金屬、非金屬材料加熱效率高、速度快、低耗節能的環保型感應加熱設備。其應用范圍十分廣泛，主要用途為：金屬熱處理、金屬淬火、金屬退火、金屬回火、金屬透熱、金屬的釬焊、銀焊、銅焊、金屬熱型、金屬熔煉、金屬埋植塑料等。

感應加熱是利用導體在高頻磁場作用下產生的感應電流（渦流損耗）以及導體內磁場的作用（磁滯損耗）引起的導體自身發熱而進行加熱的。導體有電流通過時，在其周圍就會產生磁場，高頻電流流向被繞制成環狀或其他形狀的電感線圈（通常是用紫銅管制作），由此在線圈內產生極性瞬間變化的強磁束。將被加熱的金屬物質放置在感應線圈內，磁束就會貫通整個被加熱物質，在被加熱物質內部與加熱電流相反的方向產生很大的渦流，由于被加熱金屬物質自身的電阻導致焦耳熱的產生，使金屬物質自身的溫度迅速上升，從而完成對金屬工件的加熱。

1 ?手工焊接特點

傳統手工焊接一致性較差，焊接夾具不穩定，人員可控性較小，焊接質量、焊錫量無法保證，焊接后容易出現焊點拉尖、流錫、焊點虛焊、老化等不良問題，如圖1—圖6所示。

2 ?高頻感應焊接配套設施平臺搭建

結構組成：高頻感應焊接應用系統由高頻感應加熱機，如圖7所示、冷水箱，如圖8所示、高頻感應焊接平臺，如圖9所示、通用夾具、定制夾具等組成。

高頻感應焊接可以利用現有焊接平臺，將新的焊接夾具、焊接設備、高頻感應腳踏平臺等組合整一個整體，在整套設備配備后員工操作強度、生產效率、焊接質量、焊接外觀等方面都有很大提升，改變了人們對高頻感應焊接的認知。

項目經過自主設計、優化多功能性焊接夾具、進行焊接組件參數驗證與數據匯總、制定高頻感應焊標準作業指導書、組件批量焊接與質量可靠性驗證等工作，最終在焊接工藝、焊點外觀、焊接性能、人工成本等方面都有所突破，達到行業領先水平。

3 ?高頻感應焊接應用系統導入與實施

3.1 ?技術獨特性

多功能高頻感應焊接夾具的穩定性加強，通過增加橫向定位槽、定位塊固定諧振柱、導線，保證尺寸穩定;能夠上下、左右自由調節以進行不同尺寸諧振柱的焊接，滿足不同結構件手工及高頻感應焊接需要，如圖10所示。多功能高頻感應焊接夾具已經優化完成并全面投入使用，并且針對Φ1.0mm、Φ1.2mm、Φ1.5mm、Φ2.0mm、Φ2.5mm、Φ3.0mm導線都設計了不同直徑的固定零件。新夾具覆蓋率達98%，且焊點質量問題經過階段性優化后合格率由80%提升到達到100%。

高頻感應焊接可100%解決抽頭焊點拉尖、毛刺、焊點未熔透等問題，焊接效率提高49.2%;實現了產品質量（焊點可靠性、互調合格率）的大幅提升和生產成本的降低。

焊點采用高頻感應焊接后基本未發現其導致的互調不合格問題，高頻感應焊接可實現98%以上的互調合格率。

高頻感應焊接系統通過設計連接頭，達到連接頭備份，實現換線效率提升。對焊接頭進行重新整形，實現不同結構全面高頻感應焊接，如圖11所示。設計、加工高頻感應腳踏平臺，如圖12所示，大大降低了員工的疲勞度。

高頻感應焊接根據不同結構類型，對所有抽頭、接頭組件、飛桿組件等制定統一定義調機標準，通過設計輸出高頻感應焊接夾具、高頻感應腳踏平臺、設計高頻感應連接頭、統一對高頻感應焊接頭結構進行整形，大大降低了員工的操作強度。

高頻感應焊接機結合冷水機，利用高頻感應焊接平臺焊接夾具尺寸控制和防呆設計，實現結構件感應焊接;整套焊接系統操作簡單，如圖13所示。

3.2 ?攻關難點

相同直徑的諧振柱與不同的焊接電流與焊接間距、焊接頭的高度匹配是調機難點，如圖14—圖17所示。受研發結構局限，如何保證焊點質量及焊接時間是工藝推行難點之一，而在此系統中通過單邊焊接方式及加快夾具推送速度，可以實現焊接質量、焊接效率達標。

焊接頭受產品結構局限需要換線，更換焊接頭時效率低，更換單個焊接頭最少需要10分鐘。在所有高頻感應焊接機焊接相同產品時需要實現不同高頻感應焊接設備焊接時間一致，因此通過重新設計高頻感應連接頭，進行連接頭備份，達到換線效率提升的效果。

為了保證焊點美觀、節約工時和成本、減少員工操作強度，鍍銀組件全部采用干棉簽擦拭工藝，此工藝對于工藝流程標準定義、生產可操作性、焊接可靠性等都是考驗，如圖18—圖21所示。為此采取以下措施：增加單邊焊接工藝，加快夾具推送速度;設計高頻感應連接頭，實現備份，達到效率提升;焊點美觀應對措施：干棉簽擦拭工藝鍍銀組件。

3.3 ?先進性

多功能焊接夾具應用范圍廣、可靠性強：舊的焊接夾具只能滿足手工焊接且導線垂直度無法保證，諧振柱無法固定，上下調節尺寸受限;而多功能焊接夾具穩定性加強，能夠實現上下、左右自由調節以滿足不同尺寸的諧振柱、鍍銀銅線和導線的焊接要求。

性能最優：傳統手工焊接經常出現焊點拉尖、毛刺、虛焊、焊點未熔透等質量問題;高頻感應焊接系統的應用加強了產品的可靠性，可以100%解決抽頭焊點拉尖、毛刺、焊點未熔透等問題，使產品質量（焊點可靠性、互調合格率）、工藝控制水平和生產效率均有顯著提升，且基本未發現由于高頻感應焊接導致的互調不合格問題，互調合格率達到98%以上。

設備操作簡單，更安全：高頻感應焊接系統操作簡單，稍做培訓即可操作，改變了傳統的手工焊接方式，降低員工燙傷的風險，安全性更高。

干擦工藝應用：傳統手工焊接方式焊接后殘留多，需要沾酒精進行擦拭;采用高頻感應系統進行焊接后殘留少，采用干擦工藝，且焊點更美觀。

規模生產性：全面應用高頻感應系統后，除了降低產品焊接工時、提升產品焊接可靠性及互調合格率外，對于焊接的工藝要求、生產控制點、焊接時間等可以統一參數，利于大規模生產和質量控制。

整套高頻感應焊接系統能夠實現射頻無源器件所有的結構件焊接：可通過更換連接頭組件達到所有結構件全面高頻感應焊接。

4 ?效益分析

4.1 ?經濟效益分析

手工焊接單個平均時間為41.33秒，采用高頻感應焊接，單個平均時間為20.98秒，對比手工焊接效率提高49.2%。根據初步統計，該系統應用后雙工器、濾波器等年產量為300000臺，按年產1000000個焊點計算，預計可節省年成本約339166.7元。

4.2 ?技術效益分析

高頻感應焊接系統的全面應用覆蓋了除PCB板外所有的結構件焊接，通過更換連接頭組件可達到所有結構件全面高頻感應焊接。通過該項目的應用，實現了調機標準與焊接標準定義，提高產品質量及生產效率，降低員工操作強度;通過應用在所有的結構件焊接，滿足規模化作業要求，已在生產中全面應用。該項目的應用還形成了一份規范文件《JX-PC0054-1028GY 射頻產品線焊接控制標準》，該文件是在高頻感應焊接調機標準中加入焊接控制標準文件，使其成為調機方式的一種標準化方式，實現工藝的共享。

參考文獻：

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作者簡介：劉平（1988.04-），男，漢族，湖南常德人，一級生技工程師，研究方向：射頻器件產品工藝、自動化、產品結構設計、工裝夾具設計。