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工業常用的核心板封裝有哪兩種形式?該如何選擇?

作者: 來源: 時間:2019-08-10
工業項目進行中,考慮電路板研發進度和風險的可控性,使用比較成熟的核心板來促進項目的開展和實施已經是大多數工程師的首選。那么核心板和底板之間的連接方式,也就是核心板的封裝應該如何選擇?各種封裝有什么優缺點?以及選擇之后使用過程中有哪些注意事項?今天我們就來談一下這些問題。

  工業項目進行中,考慮電路板研發進度和風險的可控性,使用比較成熟的核心板來促進項目的開展和實施已經是大多數工程師的首選。那么核心板和底板之間的連接方式,也就是核心板的封裝應該如何選擇?各種封裝有什么優缺點?以及選擇之后使用過程中有哪些注意事項?今天我們就來談一下這些問題。
  核心板是將MINI PC的核心功能打包封裝的一塊電子主板。大多數核心板集成了CPU,存儲設備和引腳,通過引腳與配套底板連接在一起。因為核心板集成了核心的通用功能,所以它具有一塊核心板可以定制各種不同的底板的通用性,這大大提高了單片機的開發效率。因為核心板作為一塊獨立的模塊分離出來,所以也降低了開發的難度,增加了系統的穩定性和可維護性。尤其在緊急和重要的項目中,從IC級研發存在著高速硬件和底層驅動開發時間和開發風險的不確定性,使用核心板作為主控就是首選。
  當然由于核心板參數眾多和本文篇幅所限,我們這次只談核心板的封裝。核心板的封裝關系到未來產品的生產便利性、生產成品率、現場試用的穩定性、現場試用的壽命、故障品故障排查定位便利性等等方面。下面我們探討一下2種常用的核心板封裝形式。
  一、郵票孔型封裝
  郵票孔型封裝以其類似IC的外觀、可以使用類似IC的焊接和固定方式受到電子工程師的喜愛。所以在市面上很多款式的核心板采用此種封裝。郵票孔封裝樣式舉例如圖1:
  工業常用的核心板封裝有哪兩種形式?該如何選擇?
  從上圖可以看出郵票孔封裝樣式的核心板薄如郵票,邊緣焊接引腳很像郵票的邊緣,因此而得名。該類型封裝由于和底板的連接固定方式為焊接,所以非常牢固,也及其適用于高度潮濕和高度震動的使用現場。
  比如海島項目、煤礦項目、食品加工廠項目,這幾類使用場合具有高溫、高濕、高腐蝕的特點,郵票孔以其連接點焊接的穩固方式而特別適用于這幾類項目場合。
  當然郵票孔封裝也尤其固有的一些限制或者缺點,比如:生產焊接成品率低、不適合多次回爐焊接、維修拆卸更換不便等等。筆者遇到過的問題就非常多:由于郵票孔核心板翹曲導致的貼片機焊接不良率偏高、由于焊接廠把核心板貼到背面進行二次回爐焊接導致的主CPU松動、由于維修拆卸導致底板焊盤掉落報廢等等。
  所以如果確實因為使用場合要求而必須要選擇郵票孔封裝時,需要注意的問題有:采用全手工焊接來保證焊接產品率、采用機器焊接時切忌最后一次過爐貼核心板、做好報廢率高的準備。尤其最后一點要特別說明一下,因為大多選擇郵票孔核心板是為了獲得產品到現場后的極地返修率,所以必須要接受郵票孔封裝的種種生產和維修不便,必須要接受報廢率和總體成本較高的特點。
  二、精密板對板連接器封裝
  如果實在接受不了郵票孔封裝帶來的生產和維修的不便,也許精密板對板連接器封裝是一種比較好的選擇。此種封裝采用公座母座對插形式,生產過程核心板不需要焊接,插入即可;維修過程方便插出更換;故障排查可以更換核心板對比。所以該封裝也被眾多產品采用,該封裝的樣式如下圖:
  工業常用的核心板封裝有哪兩種形式?該如何選擇?
  從上圖可以看出,該種封裝可以拔插,方便生產和維修更換。而且該封裝由于引腳密度高,在很小的尺寸內即可引出較多引腳,所以該類型封裝的核心板體積小巧。方便嵌入到產品尺寸受限的產品中,例如路側視頻樁、手持抄表器等。
  當然也是由于引腳密度比較高,導致底板的母座焊接時難度稍高,尤其是產品的樣品階段,工程師進行手工焊接的時候,已經有多位工程師朋友在該種封裝的手工焊接過程中抓狂。有些朋友是焊接時把母座塑膠融化、有些是焊接時由于引腳密度太高導致一片引腳集體粘連、有些是看似焊接完美但實測引腳一片短路。
  基于該封裝的母座焊接難度偏高,所以即使樣品階段也最好請專業焊接人員焊接,或者貼片機焊接。如果確實無條件機器焊接,這里也提供一種焊接成功率比較高的手工焊接步驟:
  1、在焊盤上均勻涂滿焊錫(注意不能太多,太多焊錫會把母座墊高,也不能太少,太少了會導致虛焊);
  2、把母座對準焊盤(注意采購母座時選用有固定柱的母座,方便對準);
  3、使用烙鐵逐個按壓每一個引腳,達到焊接目的(注意是單獨按壓,主要是確保各個引腳不會短路,而且又達到焊接目的)。

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