分離母板微型互聯技術

鄭大安

(中國西南電子技術研究所，四川 成都610036)

分離母板微型互聯技術

鄭大安

(中國西南電子技術研究所，四川 成都610036)

針對分離式母板互聯的互聯空間小、互聯母板中的臺階板組裝難和互聯短路等問題，通過對分離母板組裝、精度控制等技術進行研究，確定了微型互聯技術，采用絲印模板開口技術和方波形精度控制技術，解決了分離式母板微型互聯技術難題。

母板；分離母板；精度控制；微型互聯技術

《分離式母板互聯設計技術》[1]一文，對分離式母板互聯概念、內涵及其作用進行了闡述，并重點介紹了與分離式母板互聯設計相關的技術，所以本文不再對這些內容進行論述，而是在分離式母板互聯設計技術的內容基礎上，重點介紹了分離母板的微型互聯技術及其實現。

在分離母板互聯技術中，可以有微型互聯、插針垂直互聯以及多方向分離母板凸點互聯等多種互聯形式，分別如圖1～圖3所示。本文介紹的微型互聯技術采用了臺階板的設計形式，依靠微型連接器的彈性觸點與臺階上的焊盤可靠接觸，來實現分離狀態的2板間電信號互聯[1-4]。

圖2 微型插針垂直互聯

圖3 微型插針垂直互聯

1 分離母板微型互聯的技術路徑

分離母板互聯的技術路徑(見圖4)，主要分成2部分：1)分離母板組件的實現，即微型連接器與臺階板形成單個分離母板組件；2)分離母板組件通過微型互聯，形成整體的互聯母板，實現電路模塊之間的電信號通信。

圖4 分離母板互聯的技術路徑

2 分離母板互聯的實現

最簡單的互聯母板由3塊分離母板組件構成(圖1中板1、板2和板3)，把板3做成板2雙臺階外形形式，將可以循環擴展至電路模塊所需的數量。

板1、板2和板3每塊分離組件的側端，有相互齊平的互聯臺階接合面。板2兩側臺階分別對應板1、板3的互聯臺階。其中，板2的臺階上組裝焊接有1排縱向排列的彈性觸點微型連接器(見圖5)，用來實現微互聯[3]。在分離母板工作狀態下，3塊分離母板組件通過板2上的彈性觸點微型連接器的彈性觸點，與板1、板3臺階上對應排列的互聯觸點接觸，彼此連通傳輸電信號，從而構成可向兩側單方向延伸的分離式可擴展互聯母板[4](見圖6)。

圖5 分離母板工作狀態

圖6 微型互聯放大圖

當電路模塊需要維修更換時，必須將聯通分離母板分離。當與板2互聯的對應電路模塊需要進行維修、更換時，必須將其左右與板1、板3互聯的2個模塊取出才能進行分離，這種情況屬于使用分離母板抽出模塊數量最多的情況。當對與板1、板3互聯的對應電路模塊進行維修、更換時，則只需要抽出對應的電路模塊即可，這種情況屬于使用分離母板抽出最少的情況(只抽出1塊)。在抽出電路模塊時，臺階上的互聯觸點隨之與微型連接器的彈性觸點相分離，電路信號彼此斷開而被分離。

由于彈性觸點微型連接器的種類很多，尺寸各異，當確定使用微型連接器后，為保證互聯處的平整性，可根據其結構尺寸設計互聯區域的交錯搭接處的適宜厚度，以保證互聯母板在工作狀態下的平整性。

3 分離母板微型互聯面臨的技術問題及解決方案

在微型互聯技術實現過程中，面臨著帶臺階母板的制作、微型連接器在臺階板上的組裝以及小間距觸點之間的互聯短路等難題。帶臺階母板的制作和臺階母板設計需要解決臺階板的加工問題。帶臺階母板的制作主要采用加法工藝，即將臺階分界的不同層分別進行內層電路圖形的制作，對臺階外露的電路圖形用可剝離膠進行保護，應用低流動性膠進行層壓，最后制作頂層和底層的電路圖形。3種分離母板實物如圖7所示。

圖7 母板實物

3.1 臺階板阻焊技術

由于分離母板互聯采用微型連接器進行信號的互通，微型連接器引腳中心距為1 mm，引腳寬度為0.6 mm，則相鄰引腳邊間距為0.2 mm，為組裝帶來很大難度，必須對分離母板進行阻焊(涂綠油)，以免焊接短路。通常阻焊在平面上進行，臺階上的元器件焊盤阻焊很難實現。通過研究，采用了先對頂層和底層圖像進行阻焊，保護好后，噴涂光敏性阻焊劑，利用膠片顯影完成臺階部位阻焊的方法。

3.2 臺階母板組裝微型連接器技術

在帶臺階母板組裝微型連接器，主要采用再流焊工藝，其中，絲印焊膏必須在平整的平面上才能完成，而分離母板組裝的部位是臺階位置，與印制板表面正好不是同一平面，給絲印焊膏帶來一定的難度。要解決該問題，只有從絲印焊膏的鋼模板上進行突破。通過對分離母板的微型連接器位置分析發現，雖然不與印制板表面同平面，但是所有的微型連接器的臺階屬于同平面，如果設計絲印焊膏能繞開臺階凸出的部分，保證印刷的平面度，就可以實現焊膏絲印。通過研究分析，將絲印鋼模板設計成“窗口”形式(見圖8)，這樣能夠滿足焊膏印刷的平整度要求(見圖9)。在保證鋼模板平整度以后，刮刀同樣面臨繞開凸出部分的問題。經過工藝分析，通過在印制板凸臺相應部位去掉刮刀部分刀口(見圖10)，繞開“窗口”位置凸出的印制板臺階部分，圓滿解決了問題，印刷焊膏較完美(見圖11)。

圖8 模板窗口 圖9 平整度保證

圖10 刮刀窗口 圖11 印刷效果

3.3 互聯點準確定位技術

在分離母板組裝在模塊上后，在加電調試前測試互聯的點通斷情況時發現，分離母板上相鄰互聯點之間存在很多短路現象。針對這一情況，分析可能導致短路的因素主要有：1)模塊插拔存在很大的空間隨意性，即模塊插拔精度保證措施嚴重不受控；2)分離母板組裝在模塊的位置也存在很大的隨意性，即組裝精度很難保證；3)組裝微型連接器的位置精度很難保證；4)互聯焊盤設計成焊盤的1.1倍，導致間距變小，引起短路。針對上述因素，逐個進行分析得出，必須在插拔時進行位置精度控制才保持有效狀態。由于組裝微型連接器的精度偏差很小，不是主要控制點，分離母板組裝在模塊上的控制也不是很有效；因此，展開了插拔精度控制方案設計，具體如下。

1)在分離母板組件互聯接觸邊設計至少2個方波形定位銷(見圖12)，保證分離母板剛好接觸時，利用模塊本插拔存在很大的空間隨意性，以方波形定位銷為基準保證分離母板接觸的精度控制效果。

2)在設計分離母板的微型連接器圖形時，設計了微型連接器及與之互聯的彈性互聯觸點的定位點(見圖13)。

3)將原來互聯焊盤設計成焊盤1.1倍的設計改為同樣寬度，以增大接觸焊盤之間的距離。

圖12 定位銷設計圖 圖13 定位銷實物

通過以上3個措施的同時進行，解決了互聯點準確定位問題。設計并制作了相應的分離母板，組裝后通電測試，短路現象全部解決，沒有任何互聯點發生短路現象。通過分離母板微型互聯的整機(見圖14)進行了相應的環境試驗，結果滿足工程需要。

圖14 分離母板微型互聯的整機

4 分析與討論

本文介紹的分離母板微型互聯技術主要針對微型連接器彈性接觸實現電信互聯互通，在《分離式母板互聯設計技術》一文中已經闡述了其可靠性保證設計，即采取法向施加一定機械力方法，通過環境試驗驗證，是可以滿足工程應用的。采用“方波形”定位銷保證對位精度，主要保證在2個分離母板組件之間Y向對位準確即可，對其X向有一定的回旋余量，并不影響互聯，且可以減少環境應力對定位銷的破壞。事實上還可以用“倒三角”定位銷，在X、Y向同時精確控制；但是，其根部不能滿足環境使用要求且不易分離。臺階板焊膏的絲印是基于目前普遍采用的鋼模板絲印工藝進行的，逐漸流行的焊膏打印技術可以很好解決臺階板焊膏涂敷問題。

5 結語

本文論述了分離母板微型互聯技術，主要介紹微型互聯實現中的臺階板組裝、互聯短路等問題的解決措施。期待可以給相關領域工作者提供參考。

[1] 陳田海. 分離母板互聯結構動力學仿真研究[J]. 電子元件與材料, 2010，29(2):62-65.

[2] 周德儉. 分離母板互聯結構參數優選設計與可靠性分析[D].桂林：桂林電子科技大學，2010.

[3] 鄭大安. 單方向分離式可擴展互聯母板: 中國， ZL200910059842.3[P].2011-06-22.

[4] 鄭大安.多方向分離式可擴展互聯母板: ZL200910059841.9[P].2010-12-29.

責任編輯李思文

Micro-interconnectionTechnologyofSeparatedMotherboard

ZHENG Da’an

(China Southeast Electronic Technology Institute, Chengdu 610036, China)

Aimed at the separated motherboard interconnection problems of little interconnection space, difficulty in step plate assembly, short circuit in interconnection, etc., the technology of separated motherboard assembly, accuracy control and so on were researched, and also the micro-interconnection technology had been established. The technology of windows screen printer and the technology of precision control edge of rectangular wave were used to solve the mentioned problems.

motherboard, separated motherboard, precision control, micro-interconnection technology

TN 052

：A

鄭大安 (1971-)，男，高級工程師，主要從事電子裝聯技術及工藝管理等方面的研究。

2015-02-02