工業(yè)核心板的封裝應(yīng)該如何選擇？

工業(yè)項(xiàng)目進(jìn)行中，考慮電路板研發(fā)進(jìn)度和風(fēng)險(xiǎn)的可控性，使用比較成熟的核心板來(lái)促進(jìn)項(xiàng)目的開展和實(shí)施已經(jīng)是大多數(shù)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(yīng)該如何選擇?各種封裝有什么優(yōu)缺點(diǎn)?以及選擇之后使用過(guò)程中有哪些注意事項(xiàng)?今天我們就來(lái)談一下這些問(wèn)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(shù)核心板集成了CPU，存儲(chǔ)設(shè)備和引腳，通過(guò)引腳與配套底板連接在一起。因?yàn)楹诵陌寮闪撕诵牡耐ㄓ霉δ?，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(jī)的開發(fā)效率。因?yàn)楹诵陌遄鳛橐粔K獨(dú)立的模塊分離出來(lái)，所以也降低了開發(fā)的難度，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。尤其在緊急和重要的項(xiàng)目中，從IC級(jí)研發(fā)存在著高速硬件和底層驅(qū)動(dòng)開發(fā)時(shí)間和開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的不確定性，使用核心板作為主控就是首選。

當(dāng)然由于核心板參數(shù)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(guān)系到未來(lái)產(chǎn)品的生產(chǎn)便利性、生產(chǎn)成品率、現(xiàn)場(chǎng)試用的穩(wěn)定性、現(xiàn)場(chǎng)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(ài)。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：

圖1 郵票孔封裝樣式舉例

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(dòng)的使用現(xiàn)場(chǎng)。比如海島項(xiàng)目、煤礦項(xiàng)目、食品加工廠項(xiàng)目，這幾類使用場(chǎng)合具有高溫、高濕、高腐蝕的特點(diǎn)，郵票孔以其連接點(diǎn)焊接的穩(wěn)固方式而特別適用于這幾類項(xiàng)目場(chǎng)合。

當(dāng)然郵票孔封裝也尤其固有的一些限制或者缺點(diǎn)，比如：生產(chǎn)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(guò)的問(wèn)題就非常多：由于郵票孔核心板翹曲導(dǎo)致的貼片機(jī)焊接不良率偏高、由于焊接廠把核心板貼到背面進(jìn)行二次回爐焊接導(dǎo)致的主CPU松動(dòng)、由于維修拆卸導(dǎo)致底板焊盤掉落報(bào)廢等等。

所以如果確實(shí)因?yàn)槭褂脠?chǎng)合要求而必須要選擇郵票孔封裝時(shí)，需要注意的問(wèn)題有：采用全手工焊接來(lái)保證焊接產(chǎn)品率、采用機(jī)器焊接時(shí)切忌最后一次過(guò)爐貼核心板、做好報(bào)廢率高的準(zhǔn)備。尤其最后一點(diǎn)要特別說(shuō)明一下，因?yàn)榇蠖噙x擇郵票孔核心板是為了獲得產(chǎn)品到現(xiàn)場(chǎng)后的極地返修率，所以必須要接受郵票孔封裝的種種生產(chǎn)和維修不便，必須要接受報(bào)廢率和總體成本較高的特點(diǎn)。

二、精密板對(duì)板連接器封裝

如果實(shí)在接受不了郵票孔封裝帶來(lái)的生產(chǎn)和維修的不便，也許精密板對(duì)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(duì)插形式，生產(chǎn)過(guò)程核心板不需要焊接，插入即可;維修過(guò)程方便插出更換;故障排查可以更換核心板對(duì)比。所以該封裝也被眾多產(chǎn)品采用，該封裝的樣式如下圖：

圖 2 板對(duì)板連接器封裝樣式

從上圖可以看出，該種封裝可以拔插，方便生產(chǎn)和維修更換。而且該封裝由于引腳密度高，在很小的尺寸內(nèi)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(chǎn)品尺寸受限的產(chǎn)品中，例如路側(cè)視頻樁、手持抄表器等。

當(dāng)然也是由于引腳密度比較高，導(dǎo)致底板的母座焊接時(shí)難度稍高，尤其是產(chǎn)品的樣品階段，工程師進(jìn)行手工焊接的時(shí)候，已經(jīng)有多位工程師朋友在該種封裝的手工焊接過(guò)程中抓狂。有些朋友是焊接時(shí)把母座塑膠融化、有些是焊接時(shí)由于引腳密度太高導(dǎo)致一片引腳集體粘連、有些是看似焊接完美但實(shí)測(cè)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(qǐng)專業(yè)焊接人員焊接，或者貼片機(jī)焊接。如果確實(shí)無(wú)條件機(jī)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(huì)把母座墊高，也不能太少，太少了會(huì)導(dǎo)致虛焊);

2、把母座對(duì)準(zhǔn)焊盤(注意采購(gòu)母座時(shí)選用有固定柱的母座，方便對(duì)準(zhǔn));

3、使用烙鐵逐個(gè)按壓每一個(gè)引腳，達(dá)到焊接目的(注意是單獨(dú)按壓，主要是確保各個(gè)引腳不會(huì)短路，而且又達(dá)到焊接目的)。

總結(jié)一下以上分析，列表對(duì)兩種封裝進(jìn)行對(duì)比如下表。

表1 兩種封裝對(duì)比