一種柔性電路連接裝置的制造方法
【專利摘要】一種柔性電路連接裝置，涉及一種電子系統(tǒng)信號傳輸領域；包括柔性連接裝置和剛性印制板；柔性連接裝置的兩端固定安裝剛性印制板；柔性連接裝置的兩端分別沿軸向深入剛性印制板內(nèi)部；一端剛性印制板平行固定在外部連接器的底面；另一端剛性印制板與柔性連接裝置的連接處固定有結(jié)構(gòu)襯墊，實現(xiàn)剛性印制板沿結(jié)構(gòu)襯墊底面保持水平狀態(tài)；這種柔性電路連接裝置，其阻抗匹配和連續(xù)性更好，高速信號傳輸性能更優(yōu)，各項性能指標滿足設計要求，同時節(jié)約了大量的設備空間和重量占用，極大避免了線纜互聯(lián)方式所帶來的可靠性風險，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】
一種柔性電路連接裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種電子系統(tǒng)信號傳輸領域，特別是一種柔性電路連接裝置。
【背景技術】
[0002]系統(tǒng)互連是在各種電子系統(tǒng)設計中都會面對的問題，傳統(tǒng)的線纜加連接器的互連方式是在以往的電子系統(tǒng)設計中廣泛采用的設計，如圖1所示，采用焊接或者壓接方式的互連系統(tǒng)設計其可靠性、空間占用、重量指標及阻抗特性等都存在很大問題;不論焊接連接系統(tǒng)還是壓接連接系統(tǒng)，首要的問題就是大量的空間占用，如果僅傳送電源等能量則使用的線纜基本為較為普通常見的線纜，其外部保護層的厚度要遠遠大于其內(nèi)部有效傳輸介質(zhì)的厚度，大部分的空間都被無效設備占用，而如果需要傳送射頻或者高速差分信號的時候，所用的傳輸線纜的外部保護和屏蔽層的厚度較一般線纜更大，占用體積也更大，重量自然成倍上升，將有限的電子設備內(nèi)部空間大量占用，同時極大增加設備重量。焊接連接系統(tǒng)需要使用各種焊料對線纜和連接器進行連接，其非一致性材料的加入導致阻抗控制難以一致和連續(xù)，不可避免會出現(xiàn)阻抗跳變，嚴重影響信號質(zhì)量，壓接連接系統(tǒng)雖沒有使用額外的焊接材料，但機械力壓接對線纜和連接器的連接芯鍍層和外保護層均有損傷，在長時間不同環(huán)境使用過程中不可避免會出現(xiàn)額外的氧化和腐蝕，導致線路電阻和阻抗的變化，信號質(zhì)量下降，同時壓接連接系統(tǒng)由于其物理結(jié)構(gòu)尺寸的不同的材料靠物理壓力連接，其在傳輸高速信號時的阻抗不一致性依然存在，影響信號質(zhì)量。焊接和壓接連接系統(tǒng)如果不使用灌膠密封的話，在系統(tǒng)長期使用中，由于外部環(huán)境的影響和焊接點(或壓接點)應力長期積累，連接系統(tǒng)的性能會逐漸衰退，影響信號和能量傳輸質(zhì)量，甚至出現(xiàn)信號中斷等嚴重后果，導致電子系統(tǒng)不能正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種柔性電路連接裝置，其阻抗匹配和連續(xù)性更好，高速信號傳輸性能更優(yōu)，各項性能指標滿足設計要求，同時節(jié)約了大量的設備空間和重量占用，極大避免了線纜互聯(lián)方式所帶來的可靠性風險，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0004]本發(fā)明的上述目的是通過如下技術方案予以實現(xiàn)的:
[0005]—種柔性電路連接裝置，包括柔性連接裝置和剛性印制板;柔性連接裝置的兩端固定安裝剛性印制板;柔性連接裝置的兩端分別沿軸向深入剛性印制板內(nèi)部;一端剛性印制板平行固定在外部連接器的底面;另一端剛性印制板與柔性連接裝置的連接處固定有結(jié)構(gòu)襯墊，實現(xiàn)剛性印制板沿結(jié)構(gòu)襯墊底面保持水平狀態(tài)。
[0006]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述的剛性印制板包括上下兩個相同的剛性印制基材板，兩個剛性印制基材板將柔性連接裝置的一端固定夾在中間，剛性印制基材板與柔性連接裝置一體制造。
[0007]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述的剛性印制基材板為平板狀結(jié)構(gòu);柔性連接裝置為扁平帶狀結(jié)構(gòu)，柔性連接裝置兩端與剛性印制板配合的部分大于中間寬度;柔性連接裝置夾在兩個剛性印制基材板之間的端處表面形狀與剛性印制基材板表面形狀相同。
[0008]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述柔性連接裝置為由聚酰亞胺和銅基材或由聚酯薄膜和銅基材制成的印刷電路板。
[0009]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述固定在外部連接器底面的剛性印制板，其兩個相同的剛性印制基材板厚度為1.6-1.9mm;另一端剛性印制板中兩個相同的剛性印制基材板的厚度為3.2-3.8mm。
[0010]在上述的一種柔性電路連接裝置，柔性連接裝置厚度為0.4-0.5mm。
[0011]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述的柔性連接裝置為非中心對稱疊層結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)使用要求和信號傳輸要求，可將多層柔性連接裝置重疊安裝使用。
[0012]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述固定在外部連接器底面的剛性印制板設置有通孔，與外部連接器的固定裝置相對應，實現(xiàn)與外部連接器的連接。
[0013]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述柔性電路連接裝置的信號傳輸頻率不小于25GHz;數(shù)據(jù)高速差分信號的傳輸碼率不小于15Gbps。
[0014]在上述的一種柔性電路連接裝置，所述的結(jié)構(gòu)襯墊固定在柔性連接裝置的轉(zhuǎn)角處，分別與剛性印制板和部分伸出剛性印制板的柔性連接裝置固定連接，實現(xiàn)了當柔性電路連接裝置在空間中出現(xiàn)不同角度的彎折和不同方向的變化時，限制其可能產(chǎn)生的位移和振動，避免出現(xiàn)損壞。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0016](I)本發(fā)明采用了柔性電路技術，將傳統(tǒng)電子設備中使用的由印制板、連接器和多種電纜構(gòu)成的傳統(tǒng)互連系統(tǒng)重新設計變更為只使用剛性和柔性板卡互連的超薄超輕的新型互連系統(tǒng)，傳統(tǒng)互連系統(tǒng)中連接器和多種電纜的安裝和配置極大占用了電子系統(tǒng)的內(nèi)部空間，甚至在有些系統(tǒng)中互連部分的空間占用率高于50%，而采用新型互連系統(tǒng)后，省去了用于傳輸各種電信號的較大的金屬連接器和用于傳輸不同電信號的各種粗細的包含保護層的特制電纜，僅使用了柔性互連部分代替了這些空間占用率極高的傳統(tǒng)部件，極大提高了空間利用率，實現(xiàn)了設備小型化的目的；
[0017](2)本發(fā)明采用了柔性電路技術，將傳統(tǒng)電子設備中使用的由印制板、連接器和多種電纜構(gòu)成的傳統(tǒng)互連系統(tǒng)重新設計變更為只使用剛性和柔性板卡互連的超薄超輕的新型互連系統(tǒng)，傳統(tǒng)互連系統(tǒng)中連接器和多種電纜的安裝和配置極大占用了電子系統(tǒng)的內(nèi)部空間，甚至在有些系統(tǒng)中互連部分的重量占用率大于30%，而采用新型互連系統(tǒng)后，省去了用于傳輸各種電信號的較重的金屬連接器和用于傳輸不同電信號的重量較大的包含保護層的特制電纜，僅使用了柔性互連部分代替了這些重量占用率極高的傳統(tǒng)部件，極大提高了空間利用率，降低了設備質(zhì)量，實現(xiàn)了提高設備便攜性的目的；
[0018](3)本發(fā)明采用了柔性電路技術，將傳統(tǒng)電子設備中使用的由印制板、連接器和多種電纜構(gòu)成的傳統(tǒng)互連系統(tǒng)重新設計變更為只使用剛性和柔性板卡互連的超薄超輕的新型互連系統(tǒng)，傳統(tǒng)互連系統(tǒng)中連接器和多種電纜的安裝和配置難以保證阻抗連續(xù)一致性，不可避免在各種部件的交界面出現(xiàn)難以準確控制的阻抗跳變，整個系統(tǒng)的信號傳輸路徑上會在板卡與連接器、連接器與各種信號線纜的多個界面中出現(xiàn)阻抗非一致性跳變，對于高速信號和射頻信號來說，每個阻抗跳變或者阻抗不連續(xù)的界面都會出現(xiàn)信號損失，導致信號質(zhì)量變差，影響信號的準確傳輸和有效傳輸，縮短傳輸距離，而采用新型互連系統(tǒng)后，減少了信號傳輸路徑上的阻抗不連續(xù)點的數(shù)量，兩個部分之間僅有硬板到柔板區(qū)的變化，板卡內(nèi)部信號銅層為連續(xù)設計，經(jīng)過嚴格仿真和生產(chǎn)工藝控制可以嚴格保證信號傳輸路徑的阻抗一致性和阻抗連續(xù)型，保證信號在路徑中能夠可靠有效傳輸，提高了信號傳輸質(zhì)量，實現(xiàn)了提高系統(tǒng)信號完整性的目的。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術中的系統(tǒng)互連示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明柔性電路連接裝置與外部連接器連接示意圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明柔性電路連接裝置示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明柔性電路連接裝置俯視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述:
[0024]導彈武器系統(tǒng)中的空間和重量受到嚴格限制，以信號處理分系統(tǒng)為例，在處理能力和運算速率不斷提高的前提下，需使用體積較大，功率較高的高性能的芯片，印制板的面積已經(jīng)無法進一步縮小，因此只有將重點放在內(nèi)部的互聯(lián)系統(tǒng)的改進上。在以往的電纜互聯(lián)模式下，連接器尾部的電纜焊接端和尾罩保護系統(tǒng)占用了幾倍于連接器實際連接占用的空間，造成了體積和重量的極大占用，難于安裝和維護，且焊接過程中人為因素的介入，使其可靠性也受到了極大的影響。因此，通過柔性電路這一新方法的介入，將極大減少內(nèi)部互聯(lián)系統(tǒng)的重量以及所占用的空間，進一步壓縮整個系統(tǒng)的體積和重量，提高產(chǎn)品可靠性。
[0025]信號處理分系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，空間有限，傳輸?shù)男盘柊娫?、高速差分信號、串行通訊協(xié)議信號等多種標準，電氣特性不同，安裝位置空間關系復雜。同時，在導彈武器系統(tǒng)的應用中，各分系統(tǒng)需要通過嚴格的力學、溫度等環(huán)境試驗篩選，對可靠性要求極高。
[0026]柔性電路板是用柔性的絕緣基材主要是聚酰亞胺或聚酯薄膜和銅基材制成的印刷電路板，主要應用于需要小空間占用條件下的互聯(lián)實現(xiàn)，其傳輸特性可通過調(diào)整線寬及線間距嚴格受控，厚度薄，重量輕，并可自由彎曲、纏繞、折疊，薄片狀的外形可與結(jié)構(gòu)件完美配合，輕易通過狹小的互聯(lián)通道，尤其是在代替系統(tǒng)內(nèi)部印制板之間互聯(lián)線纜方面，可以進一步節(jié)省接插件的空間，通過異形板的模式，實現(xiàn)極小空間占用條件下的多信號標準3D互聯(lián)。
[0027]柔性電路互聯(lián)系統(tǒng)可傳輸包括供電電源、多種標準的高速差分信號、電平邏輯信號、中低頻段的射頻信號等多種標準的信號。高速差分信號傳輸碼率可達6GbpS。
[0028]同時對于有相對運動的分系統(tǒng)，柔性電路互聯(lián)系統(tǒng)可以提供較電纜互聯(lián)系統(tǒng)的可靠性高得多的穩(wěn)定互聯(lián)，已有的多種產(chǎn)品、試驗和應用證明其可靠往復運動次數(shù)超過100萬次以上。
[0029]結(jié)合柔性電路的上述優(yōu)點，在導彈武器的信號處理分系統(tǒng)中采用柔性與硬印制板相結(jié)合的方式來代替以往傳統(tǒng)的電纜加連接器的互聯(lián)方式，極大地節(jié)省了空間，提高了產(chǎn)品可靠性，減少產(chǎn)品質(zhì)量。
[0030]如圖2所示為本發(fā)明柔性電路連接裝置與外部連接器連接示意圖，由圖可知，柔性電路連接裝置，包括柔性連接裝置I和剛性印制板2;柔性連接裝置I的兩端固定安裝剛性印制板2;柔性連接裝置I的兩端分別沿軸向深入剛性印制板2內(nèi)部;一端剛性印制板2平行固定在外部連接器3的底面；另一端剛性印制板2與柔性連接裝置I的連接處固定有結(jié)構(gòu)襯墊4，實現(xiàn)剛性印制板2沿結(jié)構(gòu)襯墊4底面保持水平狀態(tài);其中，柔性連接裝置I為由聚酰亞胺和銅基材或由聚酯薄膜和銅基材制成的印刷電路板;固定在外部連接器3底面的剛性印制板2設置有通孔，與外部連接器3的固定裝置相對應，實現(xiàn)與外部連接器3的連接。
[0031]結(jié)構(gòu)襯墊4固定在柔性連接裝置I的轉(zhuǎn)角處，分別與剛性印制板2和部分伸出剛性印制板2的柔性連接裝置I固定連接，實現(xiàn)了當柔性電路連接裝置在空間中出現(xiàn)不同角度的彎折和不同方向的變化時，限制其可能產(chǎn)生的位移和振動，避免出現(xiàn)損壞。
[0032]如圖3所示為本發(fā)明柔性電路連接裝置示意圖，由圖可知，所述的剛性印制板2包括上下兩個相同的剛性印制基材板5，兩個剛性印制基材板5將柔性連接裝置I的一端固定夾在中間，剛性印制基材板5與柔性連接裝置I一體制造;其中，固定在外部連接器3底面的剛性印制板2，其兩個相同的剛性印制基材板5厚度為1.6-1.9mm;另一端剛性印制板2中兩個相同的剛性印制基材板5的厚度為3.2-3.8mm;柔性連接裝置I厚度為0.4-0.5mm;柔性連接裝置I為非中心對稱疊層結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)使用要求和信號傳輸要求，可將多層柔性連接裝置I重疊安裝使用。
[0033]如圖4所示為本發(fā)明柔性電路連接裝置俯視圖，由圖可知，剛性印制基材板5為平板狀結(jié)構(gòu);柔性連接裝置I為兩端寬中間窄的扁平帶狀結(jié)構(gòu)，柔性連接裝置I兩端與剛性印制板2配合的部分的寬度大于中間寬度;柔性連接裝置I夾在兩個剛性印制基材板5之間的端處表面形狀與剛性印制基材板5表面形狀相同。
[0034]柔性電路連接裝置的信號傳輸頻率不小于25GHz;數(shù)據(jù)高速差分信號的傳輸碼率不小于15Gbps0
[0035]本發(fā)明可以自由彎曲、卷繞、折疊、可依照空間布局要求任意安排，并在三維空間任意移動和伸縮，從而達到元器件裝配和傳輸系統(tǒng)一體化。利用柔性電路互聯(lián)可大大縮小產(chǎn)品的體積和重量，適用于向高密度、小型化、高可靠方向發(fā)展的需求。其還具有阻抗連續(xù)性和高速信號傳輸特性、良好的散熱性和可焊性以及易于裝連、綜合成本較低。
[0036]本發(fā)明在導彈武器系統(tǒng)信號處理機中的應用，已順利通過了電性能和全部信號指標測試，通過了振動篩選試驗、溫度循環(huán)試驗、老煉試驗等相關環(huán)境試驗，可靠性得到了進一步的驗證。
[0037]本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領域技術人員的公知技術。
【主權(quán)項】
1.一種柔性電路連接裝置，其特征在于:包括柔性連接裝置(I)和剛性印制板(2);柔性連接裝置(I)的兩端固定安裝剛性印制板(2);柔性連接裝置(I)的兩端分別沿軸向深入剛性印制板(2)內(nèi)部;一端剛性印制板(2)平行固定在外部連接器(3)的底面;另一端剛性印制板(2)與柔性連接裝置(I)的連接處固定有結(jié)構(gòu)襯墊(4)，實現(xiàn)剛性印制板(2)沿結(jié)構(gòu)襯墊(4)底面保持水平狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述的剛性印制板(2)包括上下兩個相同的剛性印制基材板(5)，兩個剛性印制基材板(5)將柔性連接裝置(I)的一端固定夾在中間，剛性印制基材板(5)與柔性連接裝置(I)一體制造。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述的剛性印制基材板(5)為平板狀結(jié)構(gòu);柔性連接裝置(I)為扁平帶狀結(jié)構(gòu)，柔性連接裝置(I)兩端與剛性印制板(2)配合的部分大于中間寬度;柔性連接裝置(I)夾在兩個剛性印制基材板(5)之間的端處表面形狀與剛性印制基材板(5)表面形狀相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述柔性連接裝置(I)為由聚酰亞胺和銅基材或由聚酯薄膜和銅基材制成的印刷電路板。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述固定在外部連接器(3)底面的剛性印制板(2)，其兩個相同的剛性印制基材板(5)厚度為1.6-1.9mm;另一端剛性印制板(2)中兩個相同的剛性印制基材板(5)的厚度為3.2-3.8_。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:柔性連接裝置(I)厚度為0.4-0.5mmο7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述的柔性連接裝置(I)為非中心對稱疊層結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)使用要求和信號傳輸要求，可將多層柔性連接裝置(I)重疊安裝使用。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述固定在外部連接器(3)底面的剛性印制板(2)設置有通孔，與外部連接器(3)的固定裝置相對應，實現(xiàn)與外部連接器(3)的連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述柔性電路連接裝置的信號傳輸頻率不小于25GHz;數(shù)據(jù)高速差分信號的傳輸碼率不小于15Gbps。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性電路連接裝置，其特征在于:所述的結(jié)構(gòu)襯墊(4)固定在柔性連接裝置(I)的轉(zhuǎn)角處，分別與剛性印制板(2)和部分伸出剛性印制板(2)的柔性連接裝置(I)固定連接，實現(xiàn)了當柔性電路連接裝置在空間中出現(xiàn)不同角度的彎折和不同方向的變化時，限制其可能產(chǎn)生的位移和振動，避免出現(xiàn)損壞。
【文檔編號】H01R12/62GK106099450SQ201610402362
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】安楠, 于志強
【申請人】北京遙測技術研究所, 航天長征火箭技術有限公司