摘 ?要：射頻無源器件中普遍采用手工焊接工藝焊接結(jié)構(gòu)件，手工焊接是一種相對比較傳統(tǒng)的焊接方式，對一般操作人員稍加培訓(xùn)即可安排其上線操作，尤其是在無線通信系統(tǒng)基站和室內(nèi)分布系統(tǒng)的射頻無源器件。目前海外產(chǎn)品及國內(nèi)產(chǎn)品互調(diào)指標(biāo)要求越來越高，所以，對焊接的質(zhì)量要求也相對提高。傳統(tǒng)手工焊接焊點(diǎn)質(zhì)量、焊錫量、焊接效果（外觀）和可靠性無法得到保證，夾具調(diào)節(jié)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(yīng)焊接應(yīng)用系統(tǒng)，促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。

關(guān)鍵詞：射頻;無源器件;感應(yīng)焊接;焊接系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TG456.7;TN626 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(chǎn)品焊接質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，本文特導(dǎo)入高頻感應(yīng)焊接應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)對裝配焊接夾具進(jìn)行重新構(gòu)思設(shè)計(jì)，以滿足不同結(jié)構(gòu)件手工及高頻感應(yīng)焊接的需求。實(shí)現(xiàn)射頻無源器件除PCB（線路板）以外全面高頻感應(yīng)焊接，提升生產(chǎn)效率。

高頻感應(yīng)加熱機(jī)是目前對金屬、非金屬材料加熱效率高、速度快、低耗節(jié)能的環(huán)保型感應(yīng)加熱設(shè)備。其應(yīng)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(yīng)加熱是利用導(dǎo)體在高頻磁場作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流損耗）以及導(dǎo)體內(nèi)磁場的作用（磁滯損耗）引起的導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)行加熱的。導(dǎo)體有電流通過時(shí)，在其周圍就會(huì)產(chǎn)生磁場，高頻電流流向被繞制成環(huán)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(nèi)產(chǎn)生極性瞬間變化的強(qiáng)磁束。將被加熱的金屬物質(zhì)放置在感應(yīng)線圈內(nèi)，磁束就會(huì)貫通整個(gè)被加熱物質(zhì)，在被加熱物質(zhì)內(nèi)部與加熱電流相反的方向產(chǎn)生很大的渦流，由于被加熱金屬物質(zhì)自身的電阻導(dǎo)致焦耳熱的產(chǎn)生，使金屬物質(zhì)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(diǎn)

傳統(tǒng)手工焊接一致性較差，焊接夾具不穩(wěn)定，人員可控性較小，焊接質(zhì)量、焊錫量無法保證，焊接后容易出現(xiàn)焊點(diǎn)拉尖、流錫、焊點(diǎn)虛焊、老化等不良問題，如圖1—圖6所示。

2 ?高頻感應(yīng)焊接配套設(shè)施平臺(tái)搭建

結(jié)構(gòu)組成：高頻感應(yīng)焊接應(yīng)用系統(tǒng)由高頻感應(yīng)加熱機(jī)，如圖7所示、冷水箱，如圖8所示、高頻感應(yīng)焊接平臺(tái)，如圖9所示、通用夾具、定制夾具等組成。

高頻感應(yīng)焊接可以利用現(xiàn)有焊接平臺(tái)，將新的焊接夾具、焊接設(shè)備、高頻感應(yīng)腳踏平臺(tái)等組合整一個(gè)整體，在整套設(shè)備配備后員工操作強(qiáng)度、生產(chǎn)效率、焊接質(zhì)量、焊接外觀等方面都有很大提升，改變了人們對高頻感應(yīng)焊接的認(rèn)知。

項(xiàng)目經(jīng)過自主設(shè)計(jì)、優(yōu)化多功能性焊接夾具、進(jìn)行焊接組件參數(shù)驗(yàn)證與數(shù)據(jù)匯總、制定高頻感應(yīng)焊標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書、組件批量焊接與質(zhì)量可靠性驗(yàn)證等工作，最終在焊接工藝、焊點(diǎn)外觀、焊接性能、人工成本等方面都有所突破，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

3 ?高頻感應(yīng)焊接應(yīng)用系統(tǒng)導(dǎo)入與實(shí)施

3.1 ?技術(shù)獨(dú)特性

多功能高頻感應(yīng)焊接夾具的穩(wěn)定性加強(qiáng)，通過增加橫向定位槽、定位塊固定諧振柱、導(dǎo)線，保證尺寸穩(wěn)定;能夠上下、左右自由調(diào)節(jié)以進(jìn)行不同尺寸諧振柱的焊接，滿足不同結(jié)構(gòu)件手工及高頻感應(yīng)焊接需要，如圖10所示。多功能高頻感應(yīng)焊接夾具已經(jīng)優(yōu)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(dǎo)線都設(shè)計(jì)了不同直徑的固定零件。新夾具覆蓋率達(dá)98%，且焊點(diǎn)質(zhì)量問題經(jīng)過階段性優(yōu)化后合格率由80%提升到達(dá)到100%。

高頻感應(yīng)焊接可100%解決抽頭焊點(diǎn)拉尖、毛刺、焊點(diǎn)未熔透等問題，焊接效率提高49.2%;實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量（焊點(diǎn)可靠性、互調(diào)合格率）的大幅提升和生產(chǎn)成本的降低。

焊點(diǎn)采用高頻感應(yīng)焊接后基本未發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)致的互調(diào)不合格問題，高頻感應(yīng)焊接可實(shí)現(xiàn)98%以上的互調(diào)合格率。

高頻感應(yīng)焊接系統(tǒng)通過設(shè)計(jì)連接頭，達(dá)到連接頭備份，實(shí)現(xiàn)換線效率提升。對焊接頭進(jìn)行重新整形，實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)全面高頻感應(yīng)焊接，如圖11所示。設(shè)計(jì)、加工高頻感應(yīng)腳踏平臺(tái)，如圖12所示，大大降低了員工的疲勞度。

高頻感應(yīng)焊接根據(jù)不同結(jié)構(gòu)類型，對所有抽頭、接頭組件、飛桿組件等制定統(tǒng)一定義調(diào)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，通過設(shè)計(jì)輸出高頻感應(yīng)焊接夾具、高頻感應(yīng)腳踏平臺(tái)、設(shè)計(jì)高頻感應(yīng)連接頭、統(tǒng)一對高頻感應(yīng)焊接頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行整形，大大降低了員工的操作強(qiáng)度。

高頻感應(yīng)焊接機(jī)結(jié)合冷水機(jī)，利用高頻感應(yīng)焊接平臺(tái)焊接夾具尺寸控制和防呆設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件感應(yīng)焊接;整套焊接系統(tǒng)操作簡單，如圖13所示。

3.2 ?攻關(guān)難點(diǎn)

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(diào)機(jī)難點(diǎn)，如圖14—圖17所示。受研發(fā)結(jié)構(gòu)局限，如何保證焊點(diǎn)質(zhì)量及焊接時(shí)間是工藝推行難點(diǎn)之一，而在此系統(tǒng)中通過單邊焊接方式及加快夾具推送速度，可以實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量、焊接效率達(dá)標(biāo)。

焊接頭受產(chǎn)品結(jié)構(gòu)局限需要換線，更換焊接頭時(shí)效率低，更換單個(gè)焊接頭最少需要10分鐘。在所有高頻感應(yīng)焊接機(jī)焊接相同產(chǎn)品時(shí)需要實(shí)現(xiàn)不同高頻感應(yīng)焊接設(shè)備焊接時(shí)間一致，因此通過重新設(shè)計(jì)高頻感應(yīng)連接頭，進(jìn)行連接頭備份，達(dá)到換線效率提升的效果。

為了保證焊點(diǎn)美觀、節(jié)約工時(shí)和成本、減少員工操作強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)定義、生產(chǎn)可操作性、焊接可靠性等都是考驗(yàn)，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(shè)計(jì)高頻感應(yīng)連接頭，實(shí)現(xiàn)備份，達(dá)到效率提升;焊點(diǎn)美觀應(yīng)對措施：干棉簽擦拭工藝鍍銀組件。

3.3 ?先進(jìn)性

多功能焊接夾具應(yīng)用范圍廣、可靠性強(qiáng)：舊的焊接夾具只能滿足手工焊接且導(dǎo)線垂直度無法保證，諧振柱無法固定，上下調(diào)節(jié)尺寸受限;而多功能焊接夾具穩(wěn)定性加強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)上下、左右自由調(diào)節(jié)以滿足不同尺寸的諧振柱、鍍銀銅線和導(dǎo)線的焊接要求。

性能最優(yōu)：傳統(tǒng)手工焊接經(jīng)常出現(xiàn)焊點(diǎn)拉尖、毛刺、虛焊、焊點(diǎn)未熔透等質(zhì)量問題;高頻感應(yīng)焊接系統(tǒng)的應(yīng)用加強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性，可以100%解決抽頭焊點(diǎn)拉尖、毛刺、焊點(diǎn)未熔透等問題，使產(chǎn)品質(zhì)量（焊點(diǎn)可靠性、互調(diào)合格率）、工藝控制水平和生產(chǎn)效率均有顯著提升，且基本未發(fā)現(xiàn)由于高頻感應(yīng)焊接導(dǎo)致的互調(diào)不合格問題，互調(diào)合格率達(dá)到98%以上。

設(shè)備操作簡單，更安全：高頻感應(yīng)焊接系統(tǒng)操作簡單，稍做培訓(xùn)即可操作，改變了傳統(tǒng)的手工焊接方式，降低員工燙傷的風(fēng)險(xiǎn)，安全性更高。

干擦工藝應(yīng)用：傳統(tǒng)手工焊接方式焊接后殘留多，需要沾酒精進(jìn)行擦拭;采用高頻感應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行焊接后殘留少，采用干擦工藝，且焊點(diǎn)更美觀。

規(guī)模生產(chǎn)性：全面應(yīng)用高頻感應(yīng)系統(tǒng)后，除了降低產(chǎn)品焊接工時(shí)、提升產(chǎn)品焊接可靠性及互調(diào)合格率外，對于焊接的工藝要求、生產(chǎn)控制點(diǎn)、焊接時(shí)間等可以統(tǒng)一參數(shù)，利于大規(guī)模生產(chǎn)和質(zhì)量控制。

整套高頻感應(yīng)焊接系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)射頻無源器件所有的結(jié)構(gòu)件焊接：可通過更換連接頭組件達(dá)到所有結(jié)構(gòu)件全面高頻感應(yīng)焊接。

4 ?效益分析

4.1 ?經(jīng)濟(jì)效益分析

手工焊接單個(gè)平均時(shí)間為41.33秒，采用高頻感應(yīng)焊接，單個(gè)平均時(shí)間為20.98秒，對比手工焊接效率提高49.2%。根據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，該系統(tǒng)應(yīng)用后雙工器、濾波器等年產(chǎn)量為300000臺(tái)，按年產(chǎn)1000000個(gè)焊點(diǎn)計(jì)算，預(yù)計(jì)可節(jié)省年成本約339166.7元。

4.2 ?技術(shù)效益分析

高頻感應(yīng)焊接系統(tǒng)的全面應(yīng)用覆蓋了除PCB板外所有的結(jié)構(gòu)件焊接，通過更換連接頭組件可達(dá)到所有結(jié)構(gòu)件全面高頻感應(yīng)焊接。通過該項(xiàng)目的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了調(diào)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)與焊接標(biāo)準(zhǔn)定義，提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，降低員工操作強(qiáng)度;通過應(yīng)用在所有的結(jié)構(gòu)件焊接，滿足規(guī)?；鳂I(yè)要求，已在生產(chǎn)中全面應(yīng)用。該項(xiàng)目的應(yīng)用還形成了一份規(guī)范文件《JX-PC0054-1028GY 射頻產(chǎn)品線焊接控制標(biāo)準(zhǔn)》，該文件是在高頻感應(yīng)焊接調(diào)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)中加入焊接控制標(biāo)準(zhǔn)文件，使其成為調(diào)機(jī)方式的一種標(biāo)準(zhǔn)化方式，實(shí)現(xiàn)工藝的共享。

參考文獻(xiàn)：

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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(chǎn)品工藝、自動(dòng)化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工裝夾具設(shè)計(jì)。