1.項目背景
隨著雷達射頻電路不斷向高度集成化方向發展，射頻 信號互聯傳輸的高頻電路也趨向小型化、微型化。受產品 內部空間尺寸約束，普通的電纜導線的互聯方式不再適 用。此外，高頻電路的小型化情況下，采用常規焊接互聯 時，因異質材料間存在熱膨脹系數差異，在溫度載荷沖擊 下會出現焊點開裂失效的情況。
微型跨接片互聯相較于導線電纜的連接形式，其具有 對產品的空間依賴小，解決異質材料間熱失配問題、性能 穩定等優點，因而應用于復雜電子組件中射頻微波信號的 連續傳輸。
Ω形跨接片由于其結構特點，對熱沖擊載荷的適應性 更好，可以更好解決互聯板間的熱應力集中，因此使得焊點可靠更高。而由于射頻信號的性能要求，導致這種Ω跨 接片的互聯兩端會存在大熱容接地焊點。項目使用的某種 跨接片長3mm，寬僅0.5mm。與其相對應的焊盤寬度最 窄處僅有0.8mm寬，跨接片與焊盤尺寸都較小，焊接難度很大。
跨接片的焊接要求較高。如圖所示，Ω跨接片拱形部分 不可爬錫，焊料只允許在引腳兩端潤濕。根據相關標準規 定，焊片焊后不允許有側面偏出，即跨接片兩端不可偏出 焊盤。此外，射頻信號的傳輸，導致對Ω跨接片的焊接一致 性要求很高。
目前產品產能受限，其瓶頸工序就是Ω跨接片的焊接。 并且，手工焊接跨接片偏移的約有10%，而這導致電性能 不達標的返工耗時進一步限制了跨接片裝焊工序的產能。 根據手工焊接的節拍，跨接片側面偏出率控制在2%以內， 才能符合產能需求。
2.方案設計
如圖所示，手工焊接Ω跨接片的過程需要經過預上錫、 預固定、風槍預熱35s、焊接、修補五個工步。其中，為了 焊接接地大熱容焊點，需多次進行熱風槍預熱。
從焊接Ω跨接片的過程以及特點分析，其熱容大、尺寸 小，是影響裝焊效率的重要原因。并且，如果想要保證焊 接效果與質量的一致性，最好采用可自動化的方法。
大熱容接地焊點的特性是傳熱快，如果使用大功率烙 鐵可以解決這一問題。但受限于跨接片尺寸以及焊接要 求，烙鐵頭不能過大，這必然導致加熱效率不足。從熱傳 遞的三種方式熱對流、熱傳導和熱輻射角度出發，熱傳導 的方式已經不可行，只有熱對流與熱輻射兩種方式?？紤]到微小尺寸的Ω跨接片和 產品特點，熱對流的方式 也不可行，因此考慮激光 熱源的熱輻射方式開展驗 證。
通過采用三元素PDPC 法，對使用激光焊接可 能產生的問題一一進行排 查。首先是升溫過快的問 題。采用激光焊接的方 法，由于激光加熱的快速 升溫，會導致焊料內助 焊劑成分快速揮發，引起錫濺，產生錫珠。為了避免不必 要的多余物，適當降低焊料的升溫速度，同時實時檢測溫 度，對焊點進行快速的溫度補償。這就要求這個焊接方法 有實時溫度反饋與補償的閉環控制系統。
此外，一般激光焊接都使用其激光發射的焦點從而實 現精密焊接。但由于激光非接觸式焊接的特點，跨接片在 單端焊接過程中，由于兩端熔融焊料與未熔融焊膏的張力 差異，使得Ω跨接片向熔融一側偏移。因此，提出使用遠離 焦點的激光來實現焊接。一是可以對跨接片兩端與焊盤同 時預熱，二是可以平衡跨接片兩端焊料張力，避免焊接過 程中跨接片產生偏移。
3.方案實施
根據以上對策，制定了如下圖所示的裝焊方法并加以 實施。
首先是預點焊膏，使用螺桿閥精確控制焊膏量，再使 用負壓吸嘴實現跨接片精準貼裝，最后使用離焦大光斑進 行焊接。
通過溫度反饋系統，跨接片焊接過程中的實際溫度與 設置曲線基本一致。
4.焊點性能驗證
為進一步驗證焊接的性能，分別對10組手工焊接 及激光焊接的跨接片進行了剪切強度測試，剪切速度為 0.1mm/s，通過3σ原則，手工及激光焊接的概率學最小剪 切強度分別為6.57N及9.9N，均滿足國軍標5N的要求，激 光焊點的強度相比手工提高了約50%。
焊點的金屬間化合物層（IMC層）是評價其可靠性的重 要指標，激光焊接焊點金屬間化合物層（IMC）致密均勻， 且厚度在1~2μm間，符合標準要求。
5.項目收益
根據對實施后的產品焊點進行統計，焊點偏移率由原 來的10%降低至1.12%，返修率大幅度降低，焊接一致性 有很大提高。僅考慮一年內的項目收益，相較于增加人力 以及返修的成本，本次項目節省成本30%。此外，突破了 技術瓶頸，大熱容跨接片焊接不再受限于手工焊接，降低 對人員技能水平的依賴，大幅提升生產效率。EM
