一种基于模块化结构的印制电路板及相应的母板安装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及印制板及结构设计技术领域，尤其涉及一种基于模块化结构的印制电路板及相应的母板安装方法。
【背景技术】
[0002]目前，航天电子单机多采用模块化结构设计，模块化结构针对每组印制电路板或者电路功能模块设计相应独立的框架式内部结构，每个框架的外部结构基本相同，这种设计方式便于单个模块的设计，结构刚度较强，有良好的可扩展性。
[0003]不同于结构一体化设计，结构模块化设计必须解决各个功能模块间信号的传输问题，不仅要保证信号连接的可靠性，还要充分考虑其对电子单机整体布局和重量控制的影响。结构模块化设计的电子单机中采用最多的是以下两种信号传输:
1、内部电缆连接方式。该连接方式中，各功能模块内部连接器之间利用焊接导线形成电气连接，并通过导线绑扎和环氧树脂固定，形成电子单机内部电缆。该方式简单可靠，但内部电缆重量较大，并且占用的体积较大，增加了整个结构件的体积和重量，不符合现今航天电子单机产品高密度、轻量化的发展趋势；
2、母板连接方式。该连接方式中，母板上安装了连接器插座，其连接插针经过圆形通孔焊接在母板上，利用印制电路形成各电连接器之间的电气连接。该方式以印制板走线代替导线实现信号间的连接，使整个结构件重量减轻，是电子单机内部信号连接的首选连接方式。
[0004]母板连接方式具有以下特点及技术要求:1、内部连接信号多，通常母板上需要装载大量连接器插座，使得母板板面尺寸较大；2、母板上连接器插座通常是通过压插直接与母板相连，对插座孔径要求非常严格；3、由于航天电子单机功能模块多，各个模块装配后尺寸累积公差较大，因此对模块结构件加工公差要求很高；4、航天电子单机通常需要通过振动、冲击、过载等严格的环境考验，对母板可靠性要求很高。
[0005]因此，在实际操作中常常由于母板孔径和功能模块微小公差累积，难以保证母板连接器和功能模块内部连接器顺利对接，甚至在对接过程中连接器引脚受应力发生弯曲现象，在这种情况下进行振动试验将使内部连接器引脚脱落或断裂，严重影响航天产品质量。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种基于模块化结构的印制电路板及相应的母板安装方法，其将印制电路板上的连接器插座通孔和相应的焊盘设计为跑道形，通过增加其横向长度来抵消母板孔径及功能模块尺寸的累积公差；同时还提出了一种相应的母板安装方法，保证了连接器插座和功能模块内部连接器的顺利对接，避免了损伤。
[0007]为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现:
一种基于模块化结构的印制电路板，用于连接功能模块和连接器，实现母板的电气连接，其特征是: 该印制电路板上具有多组连接器安装孔组，每个安装孔组分别包含若干通孔，且每个通孔均设计为左右半圆中间矩形的跑道形，每个通孔上的焊盘也对应设计成跑道形。
[0008]上述的基于模块化结构的印制电路板，其中:每个所述焊盘的宽度至少大于
lOmilo
[0009]上述的基于模块化结构的印制电路板，其中:每个所述通孔分别包含X方向和Y方向，X方向作为功能模块装配的排列方向，X方向直径大于Y方向直径。
[0010]上述的基于模块化结构的印制电路板，其中:所述通孔Y方向直径比连接器引脚直径大5~20mil。
[0011]—种母板安装方法，其特征是，包含如下步骤:
51、将连接器插座预装在印制电路板上；
52、将预装好的印制电路板放置于功能模块的相应位置；
53、运用印制电路板上的跑道形通孔，对连接器的位置进行微调，使连接器插座和功能模块内部连接器插头对插；
54、将安装紧固件与母板连接；
55、将连接器引脚与印制电路板上的焊盘对应焊接，完成母板电气连接。
[0012]上述的母板安装方法，其中，所述的步骤S4具体包含:
551、将安装紧固件放置于母板机械安装孔上，再次对连接器位置进行微调，使母板安装紧固件能够有效紧固；
552、完成母板机械安装。
[0013]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明放弃了传统的圆形通孔及圆形焊盘结构，将连接器插座安装通孔设计为跑到形，这样增加了通孔的横向长度以抵消母板孔径及功能模块尺寸的累积公差，而纵向长度不变则保证了连接器焊接的牢固性；
2、本发明所提出的母板安装方法，不仅保证了连接器和功能模块的顺利对插避免了连接器的应力损伤，还减轻了电子单机重量，具有很好的工程应用价值。
【附图说明】
[0014]图1为本发明中跑道形通孔的整体结构示意图；
图2为本发明的印制电路板的局部结构示意图；
图3为本发明实施例中预制连接器插座的印制电路板的整体结构示意图；
图4为本发明实施例中功能模块装配示意图；
图5为本发明实施例中完成母板机械安装后的电子单机整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
[0016]一种基于模块化结构的印制电路板，用于连接功能模块3和连接器2，实现母板的电气连接，如图1、2所示，该印制电路板1上具有多组连接器安装孔组，每个安装孔组分别包含若干通孔11，且每个通孔11均设计为左右半圆中间矩形的跑道形，每个通孔11上的焊盘12也对应设计成跑道形。
[0017]为了保证焊盘12可靠黏锡，每个所述焊盘12的宽度至少大于lOmil。
[0018]每个所述通孔11分别包含X方向和Y方向，X方向作为功能模块3装配的排列方向，X方向直径大于Y方向直径，这样使得连接器2在X方向上的安装位置可以微调。
[0019]为了保证连接器2引脚与通孔公差配合良好，所述通孔11Y方向直径比连接器2上引脚直径大5~20mil，为了保证连接器插座2引脚间能够走线，应进一步根据连接器插针排间距、印制电路板引线直径、印制电路板间距规则等因素来决定通孔11在X方向上的直径；本实施例中，连接器引脚直径为20mil，因此取通孔11Y方向直径为25mil，X方向直径为40mil，焊盘12宽度为12mil。
[0020]本发明还提供一种母板安装方法，其包含如下步骤:
51、如图3所示，将连接器2预装在印制电路板1上，本实施例中，安装有6个连接器；
52、如图4所示，将预装好的印制电路板1放置于功能模块3的相应位置，本实施例中，功能模块3有6个，各个功能模块2之间需要事先进行装配紧固；
53、运用印制电路板1上的跑道形通孔11，对连接器2的位置进行微调，使连接器2插座和功能模块3内部连接器插头对插；
54、如图5所示，将安装紧固件4与母板连接；
55、将连接器2引脚与印制电路板1上的焊盘12对应焊接，完成母板电气连接。
[0021 ] 所述的母板安装方法中，所述的步骤S4具体包含:
551、将安装紧固件4放置于母板机械安装孔上，再次对连接器插座2位置进行微调，使母板安装紧固件4能够有效紧固；
552、完成母板机械安装。
[0022]试验结果证明，将本发明应用于月球探测器电源控制器产品上，表现出了良好的力学和温度适应性，能够满足航天产品各项环境试验要求。
[0023]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种基于模块化结构的印制电路板，用于连接功能模块(3)和连接器(2)，实现母板的电气连接，其特征在于: 该印制电路板(1)上具有多组连接器安装孔组，每个安装孔组分别包含若干通孔(11)，且每个通孔(11)均设计为左右半圆中间矩形的跑道形，每个通孔(11)上的焊盘(12)也对应设计成跑道形。2.如权利要求1所述的基于模块化结构的印制电路板，其特征在于:每个所述焊盘(12)的宽度至少大于lOmil。3.如权利要求1所述的基于模块化结构的印制电路板，其特征在于:每个所述通孔(11)分别包含X方向和Y方向，X方向作为功能模块(3)装配的排列方向，X方向直径大于Y方向直径。4.如权利要求3所述的基于模块化结构的印制电路板，其特征在于:所述通孔(11)Y方向直径比连接器(2)引脚直径大5~20mil。5.一种母板安装方法，其特征在于，包含如下步骤: S1、将连接器(2)插座预装在印制电路板(1)上； S2、将预装好的印制电路板(1)放置于功能模块(3)的相应位置； S3、运用印制电路板(1)上的跑道形通孔(11)，对连接器(2)的位置进行微调，使连接器(2)插座和功能模块(3)内部连接器插头 对插； S4、将安装紧固件(4)与母板连接；S5、将连接器(2)引脚与印制电路板(1)上的焊盘(12 )对应焊接，完成母板电气连接。6.如权利要求5所述的母板安装方法，其特征在于，其中，所述的步骤S4具体包含: S51、将安装紧固件(4)放置于母板机械安装孔上，再次对连接器(2)插座位置进行微调，使母板安装紧固件(4)能够有效紧固； S52、完成母板机械安装。
【专利摘要】本发明公开了一种基于模块化结构的印制电路板，该印制电路板上具有多组连接器安装孔组，每个安装孔组分别包含若干通孔，且每个通孔均设计为跑道形，每个通孔上的焊盘也对应设计成跑道形。其优点是：通过增加通孔的横向长度来抵消母板孔径及功能模块尺寸的累积公差，保证了连接器插座和功能模块内部连接器的顺利对接，避免了安装损伤。
【IPC分类】H05K1/14, H05K1/11
【公开号】CN105357870
【申请号】CN201510820661
【发明人】张婷婷, 周健, 刘远, 戴永亮
【申请人】上海空间电源研究所
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月24日