分离母板微型互联技术

郑大安

(中国西南电子技术研究所，四川 成都610036)

分离母板微型互联技术

郑大安

(中国西南电子技术研究所，四川 成都610036)

针对分离式母板互联的互联空间小、互联母板中的台阶板组装难和互联短路等问题，通过对分离母板组装、精度控制等技术进行研究，确定了微型互联技术，采用丝印模板开口技术和方波形精度控制技术，解决了分离式母板微型互联技术难题。

母板；分离母板；精度控制；微型互联技术

《分离式母板互联设计技术》[1]一文，对分离式母板互联概念、内涵及其作用进行了阐述，并重点介绍了与分离式母板互联设计相关的技术，所以本文不再对这些内容进行论述，而是在分离式母板互联设计技术的内容基础上，重点介绍了分离母板的微型互联技术及其实现。

在分离母板互联技术中，可以有微型互联、插针垂直互联以及多方向分离母板凸点互联等多种互联形式，分别如图1～图3所示。本文介绍的微型互联技术采用了台阶板的设计形式，依靠微型连接器的弹性触点与台阶上的焊盘可靠接触，来实现分离状态的2板间电信号互联[1-4]。

图2 微型插针垂直互联

图3 微型插针垂直互联

1 分离母板微型互联的技术路径

分离母板互联的技术路径(见图4)，主要分成2部分：1)分离母板组件的实现，即微型连接器与台阶板形成单个分离母板组件；2)分离母板组件通过微型互联，形成整体的互联母板，实现电路模块之间的电信号通信。

图4 分离母板互联的技术路径

2 分离母板互联的实现

最简单的互联母板由3块分离母板组件构成(图1中板1、板2和板3)，把板3做成板2双台阶外形形式，将可以循环扩展至电路模块所需的数量。

板1、板2和板3每块分离组件的侧端，有相互齐平的互联台阶接合面。板2两侧台阶分别对应板1、板3的互联台阶。其中，板2的台阶上组装焊接有1排纵向排列的弹性触点微型连接器(见图5)，用来实现微互联[3]。在分离母板工作状态下，3块分离母板组件通过板2上的弹性触点微型连接器的弹性触点，与板1、板3台阶上对应排列的互联触点接触，彼此连通传输电信号，从而构成可向两侧单方向延伸的分离式可扩展互联母板[4](见图6)。

图5 分离母板工作状态

图6 微型互联放大图

当电路模块需要维修更换时，必须将联通分离母板分离。当与板2互联的对应电路模块需要进行维修、更换时，必须将其左右与板1、板3互联的2个模块取出才能进行分离，这种情况属于使用分离母板抽出模块数量最多的情况。当对与板1、板3互联的对应电路模块进行维修、更换时，则只需要抽出对应的电路模块即可，这种情况属于使用分离母板抽出最少的情况(只抽出1块)。在抽出电路模块时，台阶上的互联触点随之与微型连接器的弹性触点相分离，电路信号彼此断开而被分离。

由于弹性触点微型连接器的种类很多，尺寸各异，当确定使用微型连接器后，为保证互联处的平整性，可根据其结构尺寸设计互联区域的交错搭接处的适宜厚度，以保证互联母板在工作状态下的平整性。

3 分离母板微型互联面临的技术问题及解决方案

在微型互联技术实现过程中，面临着带台阶母板的制作、微型连接器在台阶板上的组装以及小间距触点之间的互联短路等难题。带台阶母板的制作和台阶母板设计需要解决台阶板的加工问题。带台阶母板的制作主要采用加法工艺，即将台阶分界的不同层分别进行内层电路图形的制作，对台阶外露的电路图形用可剥离胶进行保护，应用低流动性胶进行层压，最后制作顶层和底层的电路图形。3种分离母板实物如图7所示。

图7 母板实物

3.1 台阶板阻焊技术

由于分离母板互联采用微型连接器进行信号的互通，微型连接器引脚中心距为1 mm，引脚宽度为0.6 mm，则相邻引脚边间距为0.2 mm，为组装带来很大难度，必须对分离母板进行阻焊(涂绿油)，以免焊接短路。通常阻焊在平面上进行，台阶上的元器件焊盘阻焊很难实现。通过研究，采用了先对顶层和底层图像进行阻焊，保护好后，喷涂光敏性阻焊剂，利用胶片显影完成台阶部位阻焊的方法。

3.2 台阶母板组装微型连接器技术

在带台阶母板组装微型连接器，主要采用再流焊工艺，其中，丝印焊膏必须在平整的平面上才能完成，而分离母板组装的部位是台阶位置，与印制板表面正好不是同一平面，给丝印焊膏带来一定的难度。要解决该问题，只有从丝印焊膏的钢模板上进行突破。通过对分离母板的微型连接器位置分析发现，虽然不与印制板表面同平面，但是所有的微型连接器的台阶属于同平面，如果设计丝印焊膏能绕开台阶凸出的部分，保证印刷的平面度，就可以实现焊膏丝印。通过研究分析，将丝印钢模板设计成“窗口”形式(见图8)，这样能够满足焊膏印刷的平整度要求(见图9)。在保证钢模板平整度以后，刮刀同样面临绕开凸出部分的问题。经过工艺分析，通过在印制板凸台相应部位去掉刮刀部分刀口(见图10)，绕开“窗口”位置凸出的印制板台阶部分，圆满解决了问题，印刷焊膏较完美(见图11)。

图8 模板窗口 图9 平整度保证

图10 刮刀窗口 图11 印刷效果

3.3 互联点准确定位技术

在分离母板组装在模块上后，在加电调试前测试互联的点通断情况时发现，分离母板上相邻互联点之间存在很多短路现象。针对这一情况，分析可能导致短路的因素主要有：1)模块插拔存在很大的空间随意性，即模块插拔精度保证措施严重不受控；2)分离母板组装在模块的位置也存在很大的随意性，即组装精度很难保证；3)组装微型连接器的位置精度很难保证；4)互联焊盘设计成焊盘的1.1倍，导致间距变小，引起短路。针对上述因素，逐个进行分析得出，必须在插拔时进行位置精度控制才保持有效状态。由于组装微型连接器的精度偏差很小，不是主要控制点，分离母板组装在模块上的控制也不是很有效；因此，展开了插拔精度控制方案设计，具体如下。

1)在分离母板组件互联接触边设计至少2个方波形定位销(见图12)，保证分离母板刚好接触时，利用模块本插拔存在很大的空间随意性，以方波形定位销为基准保证分离母板接触的精度控制效果。

2)在设计分离母板的微型连接器图形时，设计了微型连接器及与之互联的弹性互联触点的定位点(见图13)。

3)将原来互联焊盘设计成焊盘1.1倍的设计改为同样宽度，以增大接触焊盘之间的距离。

图12 定位销设计图 图13 定位销实物

通过以上3个措施的同时进行，解决了互联点准确定位问题。设计并制作了相应的分离母板，组装后通电测试，短路现象全部解决，没有任何互联点发生短路现象。通过分离母板微型互联的整机(见图14)进行了相应的环境试验，结果满足工程需要。

图14 分离母板微型互联的整机

4 分析与讨论

本文介绍的分离母板微型互联技术主要针对微型连接器弹性接触实现电信互联互通，在《分离式母板互联设计技术》一文中已经阐述了其可靠性保证设计，即采取法向施加一定机械力方法，通过环境试验验证，是可以满足工程应用的。采用“方波形”定位销保证对位精度，主要保证在2个分离母板组件之间Y向对位准确即可，对其X向有一定的回旋余量，并不影响互联，且可以减少环境应力对定位销的破坏。事实上还可以用“倒三角”定位销，在X、Y向同时精确控制；但是，其根部不能满足环境使用要求且不易分离。台阶板焊膏的丝印是基于目前普遍采用的钢模板丝印工艺进行的，逐渐流行的焊膏打印技术可以很好解决台阶板焊膏涂敷问题。

5 结语

本文论述了分离母板微型互联技术，主要介绍微型互联实现中的台阶板组装、互联短路等问题的解决措施。期待可以给相关领域工作者提供参考。

[1] 陈田海. 分离母板互联结构动力学仿真研究[J]. 电子元件与材料, 2010，29(2):62-65.

[2] 周德俭. 分离母板互联结构参数优选设计与可靠性分析[D].桂林：桂林电子科技大学，2010.

[3] 郑大安. 单方向分离式可扩展互联母板: 中国， ZL200910059842.3[P].2011-06-22.

[4] 郑大安.多方向分离式可扩展互联母板: ZL200910059841.9[P].2010-12-29.

责任编辑李思文

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

郑大安 (1971-)，男，高级工程师，主要从事电子装联技术及工艺管理等方面的研究。

2015-02-02