CN105517337B - 一种高可靠性柔性板及其装配系统 - Google Patents

一种高可靠性柔性板及其装配系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高可靠性柔性板及其装配系统，柔性板包括主过孔、标准焊盘、非标准焊盘、贯穿孔，和丝印；装配系统包括：电路板，底板，装配夹具，销钉；电路板包括焊盘、定位孔、装配孔。销钉固定在电路板上，柔性板的贯穿孔则插入销钉，起到定位柔性板的作用。夹具包括绝缘压块、滑动块、驱动杆、支撑座、支撑梁和压缩弹簧；驱动杆向上位移则时，则由安装在支撑座滑轨内的压缩弹簧向滑动块施加向上的压力，使滑动块带动绝缘压块向上位移；由安装在支撑梁上的驱动杆向下位移带动滑动块和绝缘压块在支撑座内的滑轨内向下位移，从而起到压配柔性板和电路板的作用。本发明易于满足行业标准、易于使用、易于制造和测试、性能可靠。

Description

一种高可靠性柔性板及其装配系统
技术领域
本发明涉及一种满足行业标准规定的高可靠性柔性板及其装配系统，特别是用于光电器件和模块与电路板的连接，本发明属于通信以及光电子领域。
背景技术
在现代通信中，低功耗、密集型、一体化已成为光电子器件乃至通信模块的发展趋势。在空间和体积有限的情况下，柔性板恰好可以自由弯曲、折叠，可依照布局要求自由排列和伸缩，并具有良好的散热特性，在通信模块中使用柔性板可以有效的达到模块密集装配和连接。
存在问题：
随着光电器件和通信模块高度集成的发展趋势，行业标准所规定的尺寸越来越小。柔性板的尺寸也随之越来越小，焊盘越来越密集；而且为了获得更高的密集性和电磁屏蔽性能，单层板逐渐向多层板发展。这样一来，在光电子器件及模块的制造和测试过程中，由于柔性板的焊盘过于密集，不可避免的出现柔性板和测试电路板的焊盘连接出现对接不良甚至错位压配。一旦供电，有极大几率会损坏正在制造或测试的光电器件和模块。又由于多层板的柔性远低于单层板，在光电器件和模块的多流程制作及测试中，反复定位和装配会对柔性板造成损伤，不仅影响外观，更影响性能，导致使用了柔性板的产品在出售前必须在高温下更换新的柔性板，高温更换的过程中又容易对产品再次造成损伤以致失效。由于高密度焊盘的柔性板及其压配方法存在以上缺陷，导致光电器件和通信模块在制造和测试过程中受损或失效，不良率升高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种易于满足行业标准、易于使用、易于制造和测试、性能可靠，用于光电器件和模块的柔性板及其固定压配系统。
本发明所采用的技术方案是：
一种高可靠性柔性板，包括主过孔区域（A1）、标准焊盘区域（A2）、非标准焊盘区域（A3）；主过孔区域（A1）内设置有一组电气网络与需要制作或测试的光电器件或模块的引脚的电气网络一一对应的主过孔；标准焊盘区域（A2）内设置有一组与所述主过孔的电气网络一一对应、并符合行业标准规定的标准焊盘；非标准焊盘区域（A3）内设置有一组电气网络与所述标准焊盘一一对应的非标准焊盘；标准焊盘区域（A2）位于主过孔区域（A1）和非标准焊盘区域（A3）之间；所述非标准焊盘区域（A3）与标准焊盘区域（A2）之间为可拆卸连接，非标准焊盘区域（A3）在完成使用后拆卸掉，使之与标准焊盘区域（A2）分离；主过孔区域（A1）、标准焊盘区域（A2）和主过孔区域（A1）、标准焊盘区域（A2）之间的部分为满足行业标准的标准柔性板。
在所述标准焊盘区域（A2）的下方，引出一组非标准焊盘，放置在非标准焊盘区域（A3）内，非标准焊盘区域（A3）内的非标准焊盘与标准焊盘区域（A2）内的标准焊盘电气网络一一对应，非标准焊盘区域（A3）中每个非标准焊盘的尺寸和间隔均比区域（A2）中每个标准焊盘的尺寸和间隔大。
还包括有标明所述标准焊盘区域（A2）边界的丝印（A5），丝印（A5）位于标准焊盘区域（A2）与非标准焊盘区域（A3）之间；在测试完毕后沿丝印（A5）去除非标准焊盘区域（A3），最终使柔性板满足行业标准。
还包括有两个没有电气网络的贯穿孔（A4），两个贯穿孔（A4）位于标准焊盘区域（A2）的两侧。
一种基于上述高可靠性柔性板的装配系统，包括电路板（B）、装配夹具（C）、底板（E）；电路板（B）固定在装配夹具（C）与底板（E）之间；
电路板（B）用于连接所述柔性板（A），所述电路板（B）设置有电路板焊盘区（B1），电路板焊盘区（B1）内具有一组与所述柔性板（A）中非标准焊盘区域（A3）内的非标准焊盘的位置和电气网络一一对应的焊盘，电路板上的焊盘和柔性板非标准焊盘的尺寸、间隔均比柔性板标准焊盘的尺寸和间隔大；
装配夹具（C）用于将已经对准的柔性板（A）的非标准焊盘区域（A3）内的非标准焊盘与电路板焊盘区（B1）内的焊盘紧密压合在一起；装配夹具（C）包括用于压住柔性板（A）上非标准焊盘的绝缘压块（C1）；用于驱动所述绝缘压块（C1）移动的驱动杆（C3），绝缘压块（C1）固定在滑动块（C2）上，滑动块（C2）固定在驱动杆（C3）上；用于限制所述绝缘压块（C1）滑动轨迹的支撑座（C4）；用于顶起所述绝缘压块（C1）和滑动块（C2）的压缩弹簧（C6）；
支撑座（C4）固定在电路板（B）上，支撑座（C4）上方固定有支撑梁（C5），驱动杆（C3）活动安装在支撑梁（C5）上；驱动杆（C3）穿透支撑梁（C5），其一端位于支撑梁（C5）上部，一端位于支撑梁（C5）下部且与滑动块（C2）连接；滑动块（C2）、绝缘压块（C1）、压缩弹簧（C6）由上至下设置在支撑座（C4）内。
在所述支撑座（C4）内部，与滑动块（C2）接触处左右设有两个凹槽（C7），凹槽 （C7）与（C2）的尺寸配合，作为滑动块（C2）在垂直方向上的滑轨。
所述电路板（B）上设置两个无电气网络的圆形定位孔（B2）；贯穿孔（A4）在柔性板（A）上的位置与定位孔（B2）在电路板（B）上的位置和尺寸相互匹配。
所述电路板（B）上安装有便于贯穿孔（A4）与定位孔（B2）对准的销钉（D）；两个销钉（D）安装在电路板（B）的贯穿孔（B2）内，（D）与（B2）紧配合安装，只要将柔性板上的两个贯穿孔（A4）分别对准两个销钉（D），使（D）插入贯穿孔（A4）中，则贯穿孔（A4）与定位孔（B2）对准；且贯穿孔（A4）与定位孔（B2）对准后，非标准焊盘区域（A3）中的非标准焊盘与电路板焊盘区（B1）中的焊盘也全部对准。
本发明具有如下优点：
1、本发明的柔性板将标准焊盘区域A2扩展到非标准焊盘区域A3上，并让标准焊盘区域A2的焊盘匹配映射到非标准焊盘区域A3上，可以提高光电器件或模块在测试过程中的可靠性和良品率。
2、本发明的柔性板由于扩展后，非标准焊盘区域A3这部分会使柔性板的尺寸超出行业标准，所以最后会去除非标准焊盘区域A3，因此在测试完毕后便于恢复为满足标准规定的标准柔性板。
3、本发明的压配系统与本发明的柔性板配合使用可以提高操作效率。
附图说明
图1是柔性板的焊盘布局图；
图2是柔性板外观图；
图3是电路板示意图；
图4 电路板与柔性板定位处的局部上视图；
图5 电路板与柔性板定位处的局部侧向剖面图；
图6 装配夹具的前视图；
图7 -总体装配图的三维图；
图8 总体装配图的剖视图；
其中：
A：柔性板； B：电路板；
C：装配夹具； D：销钉；
E：底板；
A1：主过孔区域； A2：标准焊盘区域；
A3：非标准焊盘区域； A4：贯穿孔；
A5：丝印； B1：电路板焊盘区；
B2：让位孔； B3：装配孔；
C1：绝缘压块； C2：滑动块；
C3：驱动杆； C4：支撑座；
C5：支撑梁； C6： 压缩弹簧；
C7：凹槽。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的柔性板和定位所述柔性板的系统和方法做出详细说明。
如图1所示，区域A1中的圆孔为柔性板的主过孔，区域A1为主过孔区。区域A2中用斜线填充的部分为标准焊盘，区域A2为标准焊盘区。区域A3中用斜线填充的部分为非标准焊盘，区域3为非标准焊盘区。区域A1、区域A2和区域A1、A2之间的部分为满足行业标准的标准柔性板。
由于许多行业标准规定的限制，标准柔性板的焊盘过于密集，与电路板焊盘对接几乎不允许有对接容差，又由于现阶段电路板与柔性板连接时的装配误差并不能精确控制，柔性板装配到电路板上时就容易发生焊盘对接错位，容易使电气网络不对应的柔性板焊盘与电路板焊盘错位连接而发生短路，一旦向电路板供电，与电路板连接、安装了标准柔性板的光电器件或模块的引脚会与电路板上不同电气网络的焊盘短路，从而发生引脚加电错误而失效。
为了解决上述短路问题，本发明中的柔性板增加了一组非标准焊盘，如图1所示，在区域A2的下方，引出一组非标准焊盘，放置在区域A3内。区域A3内的非标准焊盘与区域A2内的标准焊盘电气网络一一对应，区域A3中每个非标准焊盘的尺寸和间隔都比区域A2中每个标准焊盘的尺寸和间隔大。如图3和图4所示，电路板焊盘区B1内的每个焊盘的位置和电气网络在设计时均与柔性板区域A3中的非标准焊盘一一匹配对应。电路板焊盘和柔性板非标准焊盘的尺寸、间隔均比柔性板标准焊盘A2的尺寸和间隔大。这样，电路板焊盘与柔性板非标准焊盘的对接容差增加，只要电路板B1区的焊盘与柔性板A3区的非标准焊盘在连接时错位的距离不大于对接容差，A3区内的非标准焊盘就不会与B1区内电气网络不同的焊盘发生错位短路，与A3区非标准焊盘一一对应的A2区标准焊盘，和与A2区标准焊盘一一对应的A1区过孔也都不会与电气网络不同的电路板焊盘短路。
为了使柔性板更方便定位，如图2所示，柔性板上设置了两个无电气网络的圆形贯穿孔A4。如图3所示，电路板上设置了两个无电气网络的圆形定位孔B2。贯穿孔A4在柔性板上的位置与定位孔B2在电路板上的位置和尺寸是相互匹配的，A3区在柔性板上的焊盘位置与B1区在电路板上的焊盘位置也是相互匹配的。只要贯穿孔A4与定位孔B2对准，则A3与B1区焊盘全部一一对准。
为了方便贯穿孔A4与 定位孔B2对准，如图5所示，电路板B上安装了销钉D；如图4所示，两个销钉D安装在电路板B的让位孔B2内，销钉D与让位孔B2紧配合安装。只要将柔性板上的两个贯穿孔A4分别对准两个销钉D，使D插入贯穿孔A4中，则贯穿孔A4与定位孔B2对准。如图4所示，贯穿孔A4与让位孔B2对准，则柔性板A3区的非标准焊盘与电路板B上的B1区焊盘全部对准。
让已对准的柔性板A3区焊盘与电路板B1区焊盘紧密压合在一起，是靠装配夹具C完成。如图6所示，拧动安装在支撑梁C5上的驱动杆C3，使滑动块C2带动绝缘压块C1在支撑座C4内向下滑动，直到如图7所示，压块使柔性板A和电路板B紧密压合。
装配夹具C、电路板B和底板E，通过螺丝钉，在装配孔B3所对应的位置固定安装在一起。
本发明实现功能的具体过程如下：如图8所示，拧动安装在支撑梁C5上的驱动杆C3，使驱动杆C3垂直向上位移。驱动杆C3向上位移的瞬间，不再向滑动块C2施加向下的压力，滑动块C2和绝缘压块C1的重量不足以使弹簧C6继续保持驱动杆C3未向上位移时的压缩量， C6的压缩量随着驱动杆C3向上位移而减小，逐渐伸长，向上顶起滑动块C2。由于在支撑座C4内部，与滑动块C2接触处设有左右两个凹槽 C7，与滑动块C2的尺寸配合，作为滑动块C2在垂直方向上的滑轨，而绝缘压块C1安装在滑动块C2上，故绝缘压块C1可以随着滑动块C2的位移而一同位移。绝缘压块C1向上离开电路板B。
如图7和图8所示，当绝缘压块C1被弹簧C6顶起，绝缘压块C1的下表面离开电路板B上表面的高度超过销钉D露出电路板B上表面的高度时，将柔性板A的A3区朝向电路板B的B1区，水平伸到绝缘压块C1与电路板B的B1区之间，再将柔性板A的两个贯穿孔A4对准两个销钉D，使D插入A4。柔性板定位完毕，柔性板的A3区非标准焊盘与电路板B1区焊盘一一对准。
拧动安装在支撑梁C5上的驱动杆C3，使驱动杆C3向下位移，驱动杆C3向下位移时，向滑动块C2施加向下的压力，压缩弹簧 C6加给滑动块C2向上的压力小于驱动杆C3加给滑动块C2向下的压力，压缩弹簧C6不再能顶起滑动块C2和绝缘压块C1。随着驱动杆C3带动C2向下位移，C6的压缩量增大，变短，滑动块C2带动绝缘压块C1在支撑座C4内垂直向下位移，直到绝缘压块C1无法继续向下位移，则柔性板A和电路板B被压紧。柔性板A3区焊盘与电路板B1区焊盘已对准，且压紧，整个固定过程完成。
由于柔性板A3区的非标准焊盘尺寸与间隔比A2区标准焊盘的尺寸和间隔大，在与B3区连接时降低了错位连接的几率。
如图2所示，本发明所述柔性板在对标准柔性板做出设计时，充分考虑了如何满足行业标准，故而在A2区处，设有明确的标准柔性板外观丝印，并且在设计时使非标准区域与标准区域衔接处尽量小，方便在测试完毕后沿丝印去除非标准区域，最终使柔性板满足行业标准。
将销钉D装在电路板B上，装配夹具C以外，容易看见的部位，更有利于实际操作。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种高可靠性柔性板，其特征在于：包括主过孔区域(A1)、标准焊盘区域(A2)、非标准焊盘区域(A3)；主过孔区域(A1)内设置有一组电气网络与需要制作或测试的光电器件或模块的引脚的电气网络一一对应的主过孔；标准焊盘区域(A2)内设置有一组与所述主过孔的电气网络一一对应的标准焊盘；非标准焊盘区域(A3)内设置有一组电气网络与所述标准焊盘一一对应的非标准焊盘；标准焊盘区域(A2)位于主过孔区域(A1)和非标准焊盘区域(A3)之间；所述非标准焊盘区域(A3)与标准焊盘区域(A2)之间为可拆卸连接，非标准焊盘区域(A3)在完成使用后拆卸掉，使之与标准焊盘区域(A2)分离。
2.根据权利要求1所述的一种高可靠性柔性板，其特征在于：在所述标准焊盘区域(A2)的下方，引出一组非标准焊盘，放置在非标准焊盘区域(A3)内，非标准焊盘区域(A3)内的非标准焊盘与标准焊盘区域(A2)内的标准焊盘电气网络一一对应，非标准焊盘区域(A3)中每个非标准焊盘的尺寸和间隔均比区域(A2)中每个标准焊盘的尺寸和间隔大。
3.根据权利要求2所述的一种高可靠性柔性板，其特征在于：还包括有标明所述标准焊盘区域(A2)边界的丝印(A5)，丝印(A5)位于标准焊盘区域(A2)与非标准焊盘区域(A3)之间；在测试完毕后沿丝印(A5)去除非标准焊盘区域(A3)。
4.根据权利要求2所述的一种高可靠性柔性板，其特征在于：还包括有两个没有电气网络的贯穿孔(A4)，两个贯穿孔(A4)位于标准焊盘区域(A2)的两侧。
5.一种基于权利要求4所述的高可靠性柔性板的装配系统，其特征在于：包括电路板(B)、装配夹具(C)、底板(E)；电路板(B)固定在装配夹具(C)与底板(E)之间；
电路板(B)用于连接所述柔性板(A)，所述电路板(B)设置有电路板焊盘区(B1)，电路板焊盘区(B1)内具有一组与所述柔性板
(A)中非标准焊盘区域(A3)内的非标准焊盘的位置和电气网络一一对应的焊盘，电路板上的焊盘和柔性板非标准焊盘的尺寸、间隔均比柔性板标准焊盘的尺寸和间隔大；
装配夹具(C)用于将已经对准的柔性板(A)的非标准焊盘区域(A3)内的非标准焊盘与电路板焊盘区(B1)内的焊盘紧密压合在一起；装配夹具(C)包括用于压住柔性板(A)上非标准焊盘的绝缘压块(C1)；用于驱动所述绝缘压块(C1)移动的驱动杆(C3)，绝缘压块(C1)固定在滑动块(C2)上，滑动块(C2)固定在驱动杆(C3)上；用于限制所述绝缘压块(C1)滑动轨迹的支撑座(C4)；用于顶起所述绝缘压块(C1)和滑动块(C2)的压缩弹簧(C6)；
支撑座(C4)固定在电路板(B)上，支撑座(C4)上方固定有支撑梁(C5)，驱动杆(C3)活动安装在支撑梁(C5)上；驱动杆(C3)穿透支撑梁(C5)，其一端位于支撑梁(C5)上部，一端位于支撑梁(C5)下部且与滑动块(C2)连接；滑动块(C2)、绝缘压块(C1)、压缩弹簧(C6)由上至下设置在支撑座(C4)内。
6.根据权利要求5所述的装配系统，其特征在于：在所述支撑座(C4)内部，与滑动块(C2)接触处左右设有两个凹槽(C7)，凹槽(C7)与滑动块(C2)的尺寸配合，作为滑动块(C2)在垂直方向上的滑轨。
7.根据权利要求6所述的装配系统，其特征在于：所述电路板(B)上设置两个无电气网络的圆形定位孔(B2)；贯穿孔(A4)在柔性板
(A)上的位置与定位孔(B2)在电路板(B)上的位置和尺寸相互匹配。
8.根据权利要求6所述的装配系统，其特征在于：所述电路板(B)上安装有便于贯穿孔(A4)与定位孔(B2)对准的销钉(D)；两个销钉(D)安装在电路板(B)的定位孔(B2)内，销钉(D)与定位孔(B2)紧配合安装，只要将柔性板上的两个贯穿孔(A4)分别对准两个销钉(D)，使销钉(D)插入贯穿孔(A4)中，则贯穿孔(A4)与定位孔(B2)对准；且贯穿孔(A4)与定位孔(B2)对准后，非标准焊盘区域(A3)中的非标准焊盘与电路板焊盘区(B1)中的焊盘也全部对准。
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