1.低PIM 螺钉连接
振子天线和反射板通过金属垫片和阻尼螺母的连接是PIM 干扰源之一,且考虑受安装空间的限制,金属垫片和阻尼螺母的连接装配不方便的因素,因此针对振子和反射板的连接结构进行改进,将原金属垫片和阻尼螺母的结构改成“平脚” 式,让振子天线和反射板之间的接触最充分,并用塑料铆钉替换金属垫片和螺母的金属连接。1975 年,Higa 在深层空间网状天线相关的噪声研究时提出的金属-绝缘体-金属(MIM)连接物的电子隧道效应能够引起PIM,振子天线和反射板都是金属,金属表面镀一层氧化膜,所以两者接触表面处形成了MIM 结构,故要在每个振子天线的四个 “平脚” 下贴上黑色耐高聚酯薄膜(PET 膜),以满足和反射板的绝缘要求(直接两者间绝缘),如图6-40所示。
图6-40 振子天线低PIM 安装结构
2.低PIM 焊接工艺
焊接是指通过熔融的焊接合金与两个被焊接金属表面之间生成金属间合金层,从而实现两个被焊接金属之间电气与机械连接。当焊料被加热到熔点以上,焊接金属表面在助焊剂的活化作用下,对金属表面的氧化层和污染层起到清洗作用,同时使金属表面获得足够的激活能。熔融的焊料在经过助焊剂净化后的金属表面上进行浸调、发生扩散、冶金结合。焊点的抗拉强度与金属间的结合层、结构、厚度有关。良好的焊接需要具备以下条件:
(1)被焊接金属应具备良好的可焊性。
(2)被焊接金属表面和焊料应保持清洁接触。
(3)应选用助焊性能适合的焊料与助焊剂。
(4)保证足够的焊接温度与适当的焊接时间。
电烙铁分为外热式和内热式。外热式的功率较大、温度较髙,不易受控制;内热式的发热效率高,而且可以进行温度控制。在天线制作过程中,必须对电烙铁的温度进行严格控制,因此需要采用内热式温控电烙铁。电烙铁应满足以下要求;
(1)烙铁头的形状要适应被焊面的要求。
(2)烙铁头顶端的温度应能适应焊料的熔点。
(3)电烙铁的热容量应能满足被焊件的要求。
(4)烙铁头的温度恢复时间能满路焊件的热要求。(www.xing528.com)
(5)对普通PCB 焊件,烙铁功率为60 ~80 W;小件金属件与同轴电缆焊接时,采用80 W 以上的恒温烙铁。
助焊剂的作用是改善焊接性能,其能破坏金属氧化层,使氧化层物漂浮在焊料表面,有利于焊料的浸润和焊点合金的生成。常见的助焊剂分为无机类、有机类、松香类。无机助焊剂(如盐酸、氧化锌等)的化学作用强,助焊性能好,但腐蚀作用很大。有机助焊剂(如甲酸、乙二胺、树脂合成类等焊剂)的含酸值较高,可焊性高,具有一定程度的腐蚀性。这两种焊剂一般单独使用。松香助焊剂是一种传统助焊剂,其有除去焊件表面氧化物的能力,在一般的焊丝料中均使用这种焊剂成分。对不同的材料表面,所使用的助焊剂也不一样。例如,对银、锡及表面镀锡表面焊时,可以采用松香、酒精类助焊剂;对铅、黄铜等焊接性较差的金属焊时,可选用有机中性助焊剂。
焊锡丝的规格分为含铅锡丝与环保锡丝两种。对于含铅锡丝,锡铅比例一般为60 ∶40、63 ∶37、65 ∶35,其中含有的助焊剂比例为2.0%、1.2%、1.0%。焊接温度的控制对焊点的结晶质量好坏有直接影响。
含铅锡丝的焊接温度在183 ℃以上,若没有达到足够让锡进行扩散的温度,就不能生成良好的金属间结合层,一般只有在220 ℃上维持2 s 才能生成良性的结合层。但是,焊接温度髙时,扩散反应率就会增加,导致生成过多的恶性金属间结合层,焊点变得脆性而多孔。最佳焊接温度应该比液相线高出100 ℃。环保锡丝的焊接温度比含铅锡丝要高,焊接的锡流动性也不如含铅锡丝。
由于基站天线零部件大部分由金属等五金件构成,其箱射单元、移相器、功分网络等均要求进行锡焊接。大量焊点的增加,对PIM 的产生带来不利因素。当基站天线解决设计与材料选择的难题后,焊接因素则成了天线在批量生产过程中影响直通率的最大阻碍。对生产过程中的焊接熟练员工与焊接新手所生产的天线进行追踪后发现,新员工所焊接的直通率普遍要低3% ~5%。
因此,除了对电烙铁与焊丝材料的选型外,还应该注意以下几方面,以改善焊接效果。
(1)在设计过程中,必须考虑两种金属或金属与同轴电缆焊接的工艺问题,尽量避免大面积焊接或者空间受限的焊接而影响焊接质量。若焊接面积已经超出恒温烙铁能满足的范围,则需要考虑采用电阻焊或高频感应焊接方式。
(2)对金属基材零件表面进行电镀处理时,其电辕材料的厚度不应小于3 μm。由于经过表面处理的材料长时间暴露在空间中时容易氧化发黑,因此其包装方式应采用单独包装,且使用真空包装。此外,还需对存储的环境温湿度进行控制。
(3)在使用电烙铁的过程中,应该保持烙铁头干净,防止氧化。
(4)在设计过程中,尽量避免大面积金属之间的焊接。焊接时间与焊接大小有关,应根据不同的焊点大小来确定不同的焊接时间。必要时,需要考虑采用特种高频电磁感应焊接设备。
(5)焊接后,必须清除多余的锡珠,并保护表面清洁,可以采取免清洗助焊剂。
(6)在条件允许的前提下,可以采取全自动焊接方式。由计算机机械操作来代替人为操作,对焊接的一致性可得到更好保证。
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