CN101702870B - 一种柔性板和刚性板的互连方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性板和刚性板的互连方法和系统，涉及电子技术领域，在进行柔性板和刚性板的互连时，无需增设额外的连接器，而是通过自动化SMT组装技术，实现柔性板与刚性板的互连，降低了实现互连时的技术难度，成本低、效率高、可加工性强且产品良率高。本发明实施例提供的柔性板和刚性板的互连方法包括：在刚性板上设置至少一个焊盘；在柔性板上设置与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；利用工装治具对上下叠放且焊盘相对的所述刚性板和柔性板进行定位；利用所述刚性板和柔性板的焊盘，采用SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连。本发明适用于刚性板和柔性板互连的场合。

Description

一种柔性板和刚性板的互连方法和系统

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种柔性板和刚性板的互连方法和系统。

背景技术

柔性电路板技术在电子产品中已广泛应用。将柔性板和刚性板连接在一起的软硬结合板作为近几年新的PCB技术，也逐渐在小型高复杂终端产品中开始大量应用。这种软硬结合板的主要优势是线路板直接实现各部件间的互连，节省连接器，省却了复杂的人工装配作业。

在现有技术中，或采用特制的连接器以实现刚性板和柔性板的互连，或采用手工焊或热压焊(Hotbar)的作业方式，在组装工序将柔性板和刚性板焊接后实现互连。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

产品加工的工序和复杂度较高，工作效率较低，产品的不良率较高。而且在价格成本及加工技术要求等方面上，无法满足对大批量应用的需求，尤其是对较复杂的高密度互连(HDI)软硬结合板的需求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的实施例提供了一种柔性板和刚性板互连的组装实现方案和设计。本发明实施例提供的柔性板和刚性板的互连方法和系统，降低了实现互连时的技术难度，成本低、效率高、可加工性强且产品良率高。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种柔性板和刚性板的互连方法，所述方法包括：

在刚性板上设置至少一个焊盘；

在柔性板上设置与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；

利用工装治具对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位，所述刚性板的焊盘与所述柔性板的焊盘上下相接触；

利用所述刚性板的焊盘和柔性板的焊盘，采用表面组装技术SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连。

一种柔性板和刚性板的互连系统，所述系统包括刚性板、柔性板、工装治具和SMT组装装置，

所述刚性板具有至少一个焊盘，所述柔性板具有与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；

所述工装治具，用于对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位，其中，所述刚性板的焊盘与所述柔性板的焊盘上下相接触；

所述SMT组装装置，用于利用所述刚性板的焊盘和柔性板的焊盘，采用表面组装技术SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连。

本发明实施例的技术方案，分别为刚性板和柔性板设置了焊盘，并利用工装治具对刚性板和柔性板进行定位。通过对刚性板和柔性板的焊盘，以及工装治具的设计，能够利用SMT工序直接实现柔性板和刚性板的互连。本发明实施例在进行柔性板和刚性板的互连时，无需增设额外的连接器，降低了实现互连时的技术难度，成本低、效率高、可加工性强且产品良率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的柔性板和刚性板的互连方法示意图；

图2为本发明实施例二提供的刚性板上一种焊盘设计的示意图；

图3为本发明实施例二提供的柔性板上一种焊盘设计的示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种工装治具的结构示意图；

图5为本发明实施例二提供的一种压块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例一提供的柔性板和刚性板的互连方法，如图1所示，所述方法包括：

步骤11：在刚性板上设置至少一个焊盘；

步骤12：在柔性板上设置与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；

步骤13：利用工装治具对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位，所述刚性板的焊盘与所述柔性板的焊盘上下相接触；

步骤14：利用所述刚性板的焊盘和柔性板的焊盘，采用表面组装技术SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连。

本发明实施例的技术方案，分别为刚性板和柔性板设置了焊盘，并利用工装治具对刚性板和柔性板进行定位。通过对刚性板和柔性板的焊盘，以及工装治具的设计，能够利用SMT工序直接实现柔性板和刚性板的互连。本发明实施例在进行柔性板和刚性板的互连时，无需增设额外的连接器，降低了实现互连时的技术难度，成本低、效率高、可加工性强且产品良率高。

下面参照附图，对本发明实施例二提供的柔性板和刚性板的互连方法进行详细说明。

刚性板侧

在刚性板上设置至少一个焊盘，参见图2，显示了刚性板上一种焊盘设计的示意图。图2所示的刚性板的焊盘为一组平行排列的大小和间距相同的焊盘。根据实际的需要，或者，为了满足一些具有特殊布局要求的情况时，对焊盘的数据、大小或布局方式都可以进行调整。例如，可以设置两组并行排列的焊盘，焊盘与焊盘之间的间距是不等距的，不同的焊盘具有不同的大小等。

为了便于精确地将刚性板定位在工装治具中，可以在刚性板上设置定位孔。为了避免影响刚性板和柔性板的互连效果，该定位孔为非金属化的定位孔，即无需对该定位孔进行电镀、接地等操作。一种简单的设置定位孔的方法为直接在刚性板PCB的板材上钻孔即可。该定位孔的孔径可以选取为1mm或0.8mm。

进一步的，定位孔与刚性板的配置精度可以设置在0.1mm内，这种设计可以使本发明实施例适用于0.5mm等密间距柔性板的焊接，从而具有更大的布局优势和可加工性。

如图2所示的例子中，将两个定位孔分别设置在一排焊盘两端的外侧部分。这种设置方式，有利于进一步精确地将刚性板的焊盘进行定位，避免了由于焊接点的偏差，导致的焊接质量较差的问题。但对定位孔的具体布局方式不局限于此，例如，定位孔可设置在焊盘的一端侧；或者，可设置呈三角状分布的三个定位孔，该定位孔可位于远离焊盘一定距离的位置；或者，沿着焊盘径向排列的方向平行于焊盘设置多个定位孔等。

柔性板侧

在柔性板上设置与所述刚性板的焊盘相应的焊盘。为保证刚性板和柔性板的互连达到期望的效果，所述柔性板的焊盘在数量、尺寸和布局上与所述刚性板焊盘的数量、尺寸和布局相应。当刚性板上设置的焊盘如图2所示时，柔性板上设置的焊盘可以为如图3所示。

进一步的，参见图2和图3，当所述刚性板具有至少一组平行排列的大小和间距相同的焊盘，所述柔性板具有平行排列的与所述刚性板焊盘的数量、宽度和间距相同的焊盘，所述柔性板上焊盘的长度小于所述刚性板上焊盘的长度，即柔性板上焊盘的长度可略短于刚性板上焊盘的长度。这种焊盘的设置方式，便于操作人员目测刚性板和柔性板的焊接的情况，若两者的焊盘出现了移位或偏差，可及时发现进行调整，进一步保证了柔性板与刚性板按照预先设置的焊盘的位置准确的连接在一起。可选的，柔性板上焊盘的长度、宽度和形状也可以和刚性板上焊盘的长度、宽度及形状等完全一样，或者，具有一定的偏差，只需保证柔性板上的焊盘与刚性板上的焊盘存在相互对应的可焊接在一起的部分即可。

当刚性板采用定位孔进行定位时，在柔性板上也需要设置定位孔。该定位孔为非金属化定位孔。柔性板的定位孔与刚性板的定位孔相对应。参见图2和图3所示的例子中，将两个定位孔分别设置在柔性板一排焊盘两端的外侧部分。

进一步的，对柔性板的来料可以进行预上锡处理，用以保证更好的焊接强度；所述柔性板的焊盘可以设置为具有透锡孔的双面焊盘，用以方便焊接后的检验等后续处理。

工装治具

参见图4，显示了本发明实施例提供的一种工装治具的结构示意图，该工装治具为上部表面具有挖空区的平板状结构。该挖空区形成了一个凹槽。凹槽的尺寸可以与刚性板和柔性板的尺寸相匹配，如凹槽的大小、形状和深度与刚性板和柔性板的大小、形状和厚度都保持一致，以当叠放的刚性板和柔性板放入挖空区中时，正好嵌入在凹槽中，从而起到对叠放的刚性板和柔性板进行定位的作用；或者，可以直接在工装治具上设置定位柱，直接利用定位柱对设置有定位孔的刚性板和柔性板进行定位，尤其当设置两个或多个横截面为方形或菱形(或其它具有棱角的形状)的定位柱时，直接利用该定位柱以及与该定位柱相应的定位孔就可对刚性板和柔性板起到较好的定位效果；或者，可以在工装治具的挖空区中配置定位柱，利用挖空区和定位柱对设置有定位孔的刚性板和柔性板进行定位，这时，不要求挖空区的形状与刚性板和柔性板严格保持一致，挖空区只要具备足够大的尺寸能够容纳所述叠放的刚性板和柔性板即可，对挖空区的具体形状不进行限定。进行定位操作时，将刚性板的定位孔套入所述定位柱中，将柔性板的定位孔套入所述定位柱中，从而实现了定位。

为进一步保证精确定位，还设置了一压块。该压块可以进一步防止上下叠放的刚性板和柔性板发生移动或旋转，并且，可以防止放置在刚性板上的柔性板因为柔性在焊接过程中翘起，影响焊接的效果。参见图5，显示了本发明实施例提供的一种压块的结构示意图，所述压块包括压体部分和与所述压体部分相连的底座部分。所述压块的压体部分设置有与所述定位柱相应的孔。将所述压块的压体部分压在所述叠放的刚性板和柔性板的上方时，所述定位柱伸入所述压体部分的孔中。压体部分中的孔可以贯穿整个压体部分，或者，该孔的一端为封闭的，该孔嵌入所述压体部分内部。上述压块可以由金属材料制成，或者，考虑到金属吸热量大，会对焊接温度产生影响，也可以选取其它适当的材料，如合成石等耐高温材料，以改善压块的材质对焊接温度的影响。

若压块直接与刚性板或柔性板接触，在焊接过程中这种直接接触会使热量短时间内不能达到焊接点，造成了冷焊。为了防止温度不足造成冷焊，将所述压块的底座部分置于刚性板或柔性板上方间隔的预定位置处，以不与刚性板或柔性板直接接触，例如，将所述压块底座部分设置为挖空带台阶的形状，或者，底座部分通过接触面积很小的支柱与刚性板或柔性板相接触，而挖空底座部分的其它部分，以使所述压块的压体部分位于所述叠放的刚性板和柔性板上方的预定位置处。底座部分的支柱的数量可根据需要灵活设置，参见图5，该底座部分包括4个支柱。

上述的利用工装治具的挖空区对叠放的刚性板和柔性板进行定位的方法，可以分别单独使用，也可以组合在一起使用。可以仅利用尺寸合适的挖空区形成的凹槽执行定位，或者，利用相互配合的定位孔和定位柱进行定位，或者，利用定位孔、定位柱和压块进行定位。

焊接

本发明实施例提供了一种利用SMT工序组装焊接刚性板和柔性板的方法。对刚性板在执行互连处理之前，通常会进行一些预处理。例如，单板印锡处理，即在刚性板的元器件焊板上印上一层锡膏；贴片处理，将元器件贴在所述刚性板的焊板上等。

将刚性板放置在工装治具的挖空区内，将柔性板叠放在刚性板上，对叠放的刚性板和柔性板进行定位。例如，将刚性板和柔性板的定位孔套入挖空区的定位柱中，然后放置压块等，具体的定位方式可参见上述的相关的描述。然后，利用SMT工序，将定位后的刚性板和柔性板送入回流炉进行高温焊接。刚性板和柔性板上分别设置有相应的焊盘，在高温的作用下，刚性板上的焊盘与柔性板上的焊盘将刚性板和柔性板焊接在一起，SMT过炉之后便形成了软硬结合板的成品。最后，执行焊接后的检验等后续处理操作。

本发明实施例提供的互连方案，可适用于由普通PCB加工物料制成的刚性板和柔性板，在物料采购上允许了充足的供货范围，且对技术上的较低，可在制造商中普遍进行实现，有着广泛的应用前景。

本发明实施例的技术方案，分别为刚性板和柔性板设置了焊盘，并利用工装治具对刚性板和柔性板进行定位。通过对刚性板和柔性板的焊盘，以及工装治具的设计，能够利用SMT工序直接实现柔性板和刚性板的互连。本发明实施例在进行柔性板和刚性板的互连时，无需增设额外的连接器，降低了实现互连时的技术难度，成本低、效率高、可加工性强且产品良率高。

本发明实施例还提供了一种柔性板和刚性板的互连系统，所述系统包括刚性板、柔性板、工装治具和SMT组装装置，

所述刚性板具有至少一个焊盘，所述柔性板具有与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；所述工装治具，用于对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位，其中，所述刚性板的焊盘与所述柔性板的焊盘上下相接触；所述SMT组装装置，用于利用所述刚性板的焊盘和柔性板的焊盘，采用表面组装技术SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连。

进一步的，所述刚性板和柔性板上可以分别具有至少一个定位孔，所述工装治具中设置有挖空区，所述工装治具的挖空区具有与所述定位孔相应的定位柱；所述工装治具，具体用于利用所述挖空区和定位柱对所述叠放的刚性板和柔性板进行定位，其中，所述叠放的刚性板和柔性板的定位孔分别套入所述定位柱中。

或者，所述刚性板和柔性板上分别具有至少一个定位孔，所述工装治具上设置有与所述定位孔相应的定位柱；所述工装治具，具体用于直接利用所述定位柱对所述叠放的刚性板和柔性板进行定位，其中，所述叠放的刚性板和柔性板的定位孔分别套入所述定位柱中。

进一步的，所述互连系统还包括一压块，所述压块包括压体部分和与所述压体部分相连的底座部分，所述压块，用于将所述压体部分压在所述叠放的刚性板和柔性板的上方，以对所述叠放的刚性板和柔性板进行定位，其中，所述压块的压体部分设置有与所述定位柱相应的孔，所述压块的压体部分压在所述叠放的刚性板和柔性板的上方，所述定位柱伸入所述压体部分的孔中；

其中，所述压块的压体部分通过所述底座部分位于与所述叠放的刚性板和柔性板上方间隔的预定位置处，以使压块的压体部分不与刚性板或柔性板直接接触。

本发明系统实施例中各功能模块和单元的具体工作方式参见本发明方法实施例。

本发明实施例的技术方案，分别为刚性板和柔性板设置了焊盘，并利用工装治具对刚性板和柔性板进行定位。通过对刚性板和柔性板的焊盘，以及工装治具的设计，能够利用SMT工序直接实现柔性板和刚性板的互连。本发明实施例在进行柔性板和刚性板的互连时，无需增设额外的连接器，降低了实现互连时的技术难度，成本低、效率高、可加工性强且产品良率高。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种柔性板和刚性板的互连方法，其特征在于，所述方法包括：

在刚性板上设置至少一个焊盘；

在柔性板上设置与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；

利用工装治具对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位，所述刚性板的焊盘与所述柔性板的焊盘上下相接触；

利用所述刚性板的焊盘和柔性板的焊盘，采用表面组装技术SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连；

其中，所述利用工装治具对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位包括：

在所述工装治具中设置挖空区，通过将所述叠放的刚性板和柔性板置于所述挖空区中，以使所述刚性板和柔性板定位在工装治具的挖空区中，其中，所述刚性板和柔性板的尺寸与所述挖空区的尺寸相匹配；或者

所述工装治具中设置有挖空区；在所述刚性板和柔性板上分别设置至少一个定位孔，在所述工装治具的挖空区设置与所述定位孔相应的定位柱；分别将叠放的刚性板和柔性板的定位孔套入所述定位柱，以使所述刚性板和柔性板定位在工装治具的挖空区中；或者

在所述刚性板和柔性板上分别设置至少一个定位孔，在所述工装治具上设置与所述定位孔相应的定位柱；分别将叠放的刚性板和柔性板的定位孔套入所述定位柱，以使所述刚性板和柔性板定位在工装治具上。

2.根据权利要求1所述的柔性板和刚性板的互连方法，其特征在于，在所述分别将叠放的刚性板和柔性板的定位孔套入所述定位柱之后，还包括：

设置一压块，所述压块包括压体部分和与所述压体部分相连的底座部分，所述压块的压体部分设置有与所述定位柱相应的孔；

将所述压块的压体部分压在所述叠放的刚性板和柔性板的上方，所述定位柱伸入所述压体部分的孔中；

其中，所述压块的压体部分通过所述底座部分置于与所述叠放的刚性板和柔性板上方间隔的预定位置处。

3.根据权利要求1所述的柔性板和刚性板的互连方法，其特征在于，在柔性板上设置与所述刚性板的焊盘相应的焊盘包括：

所述柔性板具有与所述刚性板焊盘的数量、宽度和布局相同的焊盘，所述柔性板上焊盘的长度小于所述刚性板上焊盘的长度。

4.根据权利要求1所述的柔性板和刚性板的互连方法，其特征在于，所述定位孔为非金属化的定位孔。

5.根据权利要求1所述的柔性板和刚性板的互连方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述柔性板的来料进行预上锡处理，所述柔性板的焊盘为具有透锡孔的双面焊盘。

6.一种柔性板和刚性板的互连系统，其特征在于，所述系统包括刚性板、柔性板、工装治具和SMT组装装置，所述刚性板具有至少一个焊盘，所述柔性板具有与所述刚性板的焊盘相应的焊盘；

所述工装治具，用于对上下叠放的所述刚性板和柔性板进行定位，其中，所述刚性板的焊盘与所述柔性板的焊盘上下相接触；

所述SMT组装装置，用于利用所述刚性板的焊盘和柔性板的焊盘，采用表面组装技术SMT实现对所述刚性板和柔性板的互连；

其中，所述刚性板和柔性板上分别具有至少一个定位孔，所述工装治具中设置有挖空区，所述挖空区中具有与所述定位孔相应的定位柱；所述工装治具，具体用于利用所述挖空区和定位柱对所述叠放的刚性板和柔性板进行定位，其中，所述叠放的刚性板和柔性板的定位孔分别套入所述定位柱中；或者

所述刚性板和柔性板上分别具有至少一个定位孔，所述工装治具上设置有与所述定位孔相应的定位柱；所述工装治具，具体用于直接利用所述定位柱对所述叠放的刚性板和柔性板进行定位，其中，所述叠放的刚性板和柔性板的定位孔分别套入所述定位柱中。

7.根据权利要求1所述的柔性板和刚性板的互连系统，其特征在于，所述互连系统还包括一压块，所述压块包括压体部分和与所述压体部分相连的底座部分，

所述压块，用于将所述压体部分压在所述叠放的刚性板和柔性板的上方，以对所述叠放的刚性板和柔性板进行定位，其中，所述压块的压体部分设置有与所述定位柱相应的孔，所述定位柱伸入所述压体部分的孔中，所述压块的压体部分通过所述底座部分位于与所述叠放的刚性板和柔性板上方间隔的预定位置处。

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