射频电缆组件装配工艺分析

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第4期2019年8月
机电元件
ELECTROMECHANICALCOMPONENTS
Vol 39No 4
Aug 2019

收稿日期:2019-03-19
工艺与材料
射频电缆组件装配工艺分析
韩广银ꎬ顾文杰ꎬ纪云飞ꎬ冯良平
(中天射频电缆有限公司ꎬ江苏省南通市ꎬ226010)
㊀㊀摘要:本文章详细的介绍了射频电缆组件的三种装配工艺:压接式㊁夹持式与焊接式ꎬ从工艺与可靠性等方面分析了对电性能影响的因素ꎬ探讨了设计与装配时应注意的问题ꎮ
关键词:射频电缆组件ꎻ连接方式ꎻ稳定性Doi:10.3969/j.issn.1000-6133.2019.04.006
中图分类号:TN784㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1000-6133(2019)04-0022-03
1㊀前言
近年来移动通信系统的大发展使得射频电缆组件的市场需求也越来越大ꎬ用户对射频电缆组件的可靠性㊁电性能都提出了更高的要求ꎮ射频电缆组件是由射频同轴连接器与同轴电缆经过一定的工艺技术装联而成ꎬ广泛应用于电子通信设备㊁无线电通信系统的射频发射单元ꎬ楼学布线接入网ꎬ具有宽频带㊁高速率的多媒体传输性能ꎬ因此在电缆匹配适用的前提下射频连接器与电缆的连接工艺将是影响组件可靠性与电性能指标的重要素ꎮ
2㊀电缆组件外导体连接方式
2.1㊀压接式
压接式结构是把装好插针的电缆插入连接器壳体ꎬ再把电缆的编织屏蔽网扩口放在连接器的壳体上ꎬ再装上圆形压接套管ꎬ用专用压接设备工装进行压接ꎬ然后再将边缘部分的编织网进行修剪ꎮ在压接式电缆端接装置设计时要考虑压接套管的材料㊁厚度㊁长度ꎬ同时还要注意压接套管的机械强度ꎬ压接时压接套管变形对电缆的影响易引起电压驻波比增大ꎬ压接套管的硬度不能太大ꎬ否则将电
缆屏蔽层压坏ꎬ或者在压接以后易开裂ꎬ抗疲劳强度降低ꎬ但也不能太小ꎬ否则抗拉强度将降低ꎬ致使组件的使用寿命降低ꎮ为了防止衬套端空气间隙太大ꎬ衬套端可以设置有锥度ꎬ注意防止此锥度割伤电缆屏蔽层ꎬ压接套同要长出衬套3mm左右ꎮ
此种电缆端接方式要求:①压接后的套筒紧贴在连接器主体ꎻ②朝向电缆端的压接套管应该为喇叭口ꎬ喇叭口长度在0.75~1.0倍电缆外径之间ꎻ③压接后的电缆不可以旋转且不可发生轴向移动ꎻ④压接前套管与连接器主体之间的距离保持在1.
0mm左右ꎬ避免压接时连接器发生轴向位移和窜动ꎬ造成连接不可靠ꎻ⑤压接后套筒的截面形状应该为圆形或正六边形ꎬ无异常飞边或"耳朵"出现(见图1)ꎮ
图1㊀压接后存在 耳朵
㊀㊀通过生产实践来看ꎬ压接情况的好坏对组件的插入损耗影响很大ꎮ当用于大功率传输时ꎬ可能因为接触不良而打火ꎬ另外还会增加传输损耗ꎬ降低系统的传输效率ꎮ尤其伴随着5G时代的到来ꎬ对电缆组件的插入损耗等电气性能要求越来越高ꎬ因此在设计与生产中都要重点关注压接型式ꎮ2.2㊀夹持式
夹持式端接装置是常用的一种连接方式ꎬ它是把电缆编织屏蔽网压紧在连接器壳体内部金属垫圈与衬套之间ꎬ靠螺纹挤压衬套(或橡胶垫圈)ꎬ使其变形来压紧电缆的ꎬ橡胶垫圈的老化易使电缆屏蔽层与连接器之间的接触电阻增大而失效ꎬ如图2所示ꎮ另一种夹持式电缆端接装置是用开槽的锥形套来完成电缆端接ꎬ锥形套也是靠螺纹挤压向内收缩夹紧电缆ꎬ拧紧螺纹的力矩大小直接影响其可靠性

图2㊀
夹持式电缆端接装置一
图3㊀夹持式电缆端接装置二
㊀㊀皱纹管外导体与连接器外导体连接采用剪缺口翻边压接ꎬ也可以采用自扩孔压接形式ꎬ设计电缆夹持装置要注意不能对电缆产生任何伤害ꎬ最后还要注意防水ꎬ如图3所示ꎮ
2.3㊀焊接式
焊接式电缆端接装置主要应用于半柔性和柔性同轴电缆ꎬ或者在产品性能要求较高(例如低的三阶互调)ꎬ或者由于空间的限制ꎬ没有足够的空间提供足够长的压接部位或者无壳体连接部位的低成本连接器ꎬ焊接是常用的一种装配工艺ꎮ这种方式可靠而又简单ꎮ为保证良好的电气性能ꎬ除了保证中心导体与外导体同轴与中心导体在口部尺寸中的位置尺寸外ꎬ还需保证:
a.为保证电气性能的良好与电缆组件的可靠
性ꎬ焊杯与导线之间焊点光滑显示有良好的湿润状态湿润角应该小于90度ꎮ
b.焊锡锡点均匀一致ꎬ焊点无明显的锡过剩ꎬ锡过少等现象ꎬ焊锡应该75%~100%充满焊杯ꎬ如有锡点存在ꎬ需进行剔除ꎮ
c.对于连接器中存有单板的焊接要求焊锡爬在导体上的高度不小于电缆直径的25%ꎮ
d.在采用电阻式焊接机时ꎬ经过多次的尝试得出电压保持在输出电压=(工件直径+1)∗0.1之间时焊接工艺对组件的性能影响最小ꎮ
有时为了避免焊接时电缆介质受热膨胀而使电压驻波比增大ꎬ对电缆切割后必须进行高低温循
环处理以增强电缆稳定性ꎬ提高组件生产合格率ꎮ
为了改进柔性电缆组件热浸锡焊接式装配工艺中的诸多问题ꎬ尤其是大批量生产中电缆浸锡后无规律的外形(电缆的外护套在剔除以后ꎬ金属编织网散开ꎬ导致浸锡以后编织层直径变大且外形变得不规则或者电缆浸锡不当易导致端部直径比电缆护套部位直径大ꎬ且形成倒锥型等使得装配困难)ꎬ后期我司特意改进了半柔电缆组件分步骤多次剥线浸锡的焊接装配工艺ꎬ该工艺着重对浸锡后的电缆编织层直径和外观进行严格控制ꎬ提高组件
的生产效率ꎬ如图4所示ꎮ图4中工艺流程图1第一次剥线只是剥除外护套ꎬ在批量生产时编织网易散开ꎬ浸锡前对编织网需要整形ꎬ因为浸锡时电缆端部锡液易堆积变粗ꎬ绝缘体也可能受热变性ꎬ介电常数发生变化ꎬ所以第二次剥线时切掉端部质量不好的部分ꎬ然后确保剥线尺寸符合设计要求ꎻ工

2㊀第4期韩广银等:射频电缆组件装配工艺分析
艺流程图2中借助剥除电缆外护套时端部保留的护套收紧编织屏蔽网ꎬ避免屏蔽网散开与端部的锡液堆积ꎬ保证浸锡后的锡层薄而均匀ꎬ尺寸和形状比前一种控制的好ꎬ经过小批量试制ꎬ并对浸锡后
的外观㊁直径及圆柱度进行统计分析ꎬ波动的范围很小ꎬ完全适宜批量生产ꎬ且工艺稳定性高ꎬ易操作

a)工序流程图

b)工序流程图2
图4㊀分步骤多次剥线浸锡的焊接装配工艺流程图
㊀㊀在微波元器件的焊接工艺中特殊结构的焊接有时会采用银焊ꎬ达到焊接变形小ꎬ焊接致密的效果ꎮ则为保证良好的焊接ꎬ钎剂与钎料需根据焊材的物理性能及结构特点进行选择ꎮ使用前钎料需清洗干净ꎬ用砂布砂光亮并用酒精清洗ꎬ按比例调制焊剂溶液ꎮ施焊时等焊剂开始熔化并发挥活性时ꎬ达到钎焊温度即开始在焊缝处加入钎料ꎬ焊毕等待零件在静止状态下自然冷却直到钎料凝固ꎮ零件冷却以后需及时进行清洗ꎬ可浸泡在10%~20%的柠檬酸稀溶液(或25%左右的盐酸溶液)中1~2hꎬ再将残留钎剂和酸液水洗干净ꎮ在铜及铜合金㊁不锈钢等材料的射频同轴连接器焊接中广泛应用ꎮ
3 总结
目前的电缆组件的发展方向主要是小型化㊁大
功率㊁低衰减㊁可靠性高ꎬ性能优良ꎬ一致性高ꎬ可目前电缆组件大多是人工操作ꎬ人为因素和环境因素的影响较大ꎬ因此作为设计与工艺人员应严格控制装配工艺ꎬ以保证射频电缆组件的一致性及性能ꎮ参考文献:
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