CN101170894A

CN101170894A - 单板结构

Info

Publication number: CN101170894A
Application number: CNA2007101780087A
Authority: CN
Inventors: 彭泽林
Original assignee: Fujian Star Net Communication Co Ltd
Current assignee: Ruijie Networks Co Ltd
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-11-23
Also published as: CN101170894B

Abstract

本发明涉及一种单板结构。该单板结构的地层信号层的工作地区域设置有螺丝孔，表层信号层设置有第一焊盘对，第一焊盘对映射到地层信号层时位于地层信号层的工作地区域，或者/和表层信号层设置有第二焊盘对，第二焊盘对映射到地层信号层时位于地层信号层的工作地区域和保护地区域之间。通过本发明，为保护地区域和工作地区域的连接预留了焊接点，实现设计的灵活性，节约时间及成本。

Description

单板结构

技术领域

本发明涉及一种单板结构，尤其是一种能够有效抑制电磁干扰的单板结构。

背景技术

如图1所示，一个较大的通信系统中，机箱用于通信模块放置、固定及互通互联，机箱包括背板和单板，背板作为机箱的组成部分，用于模块的互通互联及模块供电，单板插在背板上，并通过机箱上的金属导轨与机箱连接，用于信号之间通信。单板一般包括印制电路板(Print CircuitBoard，以下简称PCB)、金属档板和金属螺丝，PCB和金属档板通过金属螺丝固定连接，如图2所示，PCB一般由表层信号层S1、内层信号层S2、地层G和介质层M(绝缘层)组成；各层之间通过过孔H1或者螺丝孔连接，过孔H1用于各层信号的电气切换，其内壁附有铜，因此具有导通性，需要相互连接的层用铜皮或者铜线与过孔H1连接，实现层的互联，而不需要互联的层，其铜皮或者铜线要与过孔H1保持一段距离，从图2可以看出，PCB的两个地层就由过孔H1连接起来，而表层信号层和内层信号层的铜皮由于与过孔H1有一段距离，因此是互相隔离的。如图3a所示，螺丝孔用于在PCB上安装金属螺丝D，将PCB与金属档板连接；如图3b所示，在PCB表面有一个比螺帽稍大的焊盘P，螺丝孔的焊盘是机械固定的，不需要焊接，拧紧螺丝D后，螺丝D和焊盘P紧密连接；如图3c所示，螺丝孔H2用于使螺杆穿过，焊盘P上的若干个过孔H1，用于将焊盘和各层的相同的信号用铜皮连接起来。图4a示出了一个电阻及其焊盘对与PCB关系的侧视图，每个电阻、电容或者磁珠需要用两个子焊盘(图4a、图4b中为方形焊盘)组成的焊盘对焊接在PCB上，电阻焊盘对位于PCB表面，用于焊接电子元件引脚的铜皮，这个铜皮与电路的铜线L连接，当电子元件焊接在铜皮上后，就实现了焊盘对两端的铜线的相互连接；图4b是电阻焊盘对的俯视图。

随着通信领域电路设计越来越复杂，电路包含的频率也越来越多，这使得电路产生许多噪声电流和噪声电压(噪声电流/电压，是由于电子器件内部晶体管的开和关引起的电流/电压的波动)，如果不抑制这些噪声，就会对外部空间造成电磁干扰(electromagnetic interference，以下简称EMI)。抑制EMI的一种较好的方法是对电路进行良好的接地处理，为电子器件开和关带来的噪声找到合适的泄放通路。单板的PCB的地层信号层一般会划分为保护地区域第一PGND和工作地区域GND，两者均覆盖有铜皮，电路中的电子器件的地引脚会跟工作地区域GND连接，单板的表层信号层一般会包含有覆盖有铜皮的保护地区域第二PGND，第二PGND通过金属螺丝与第一PGND连接，实现第一PGND通过第二PGND(位于PCB表面)铜皮和机箱的金属导轨连接，进而跟大地连接。因此只要实现GND与第一PGND的连通，便可实现GND→第一PGND→第二PGND→金属导轨→大地这一噪声泄放路径，所以，地层信号层的保护地区域第一PGND和工作地区域GND之间的连接方式决定了泄放通路的优劣，如图5所示，为现有第一PGND和GND连接方式，其中，PGND、GND分别用不同的填充方式表示，第一PGND和GND是通过铜线直接短接，由于实际应用环境多种多样，PCB电路又非常复杂，因此，只有在成品制作出来并通过测试才能决定，第一PGND和GND的连接方式。但是，现有这种直接短接方式在PCB制作出来后很难改变，一旦发现这种连接方式不合适，只能重新设计和制作，这样既浪费时间，又耗费成本；而且，这种连接方式只是单点连接(第一PGND和GND只有一个连接点)，所有的噪声泄放通路都只能通过这一条路径，这样就会造成有些信号泄放路径远(图5中的电路模块b的泄放路径就较远)，不能很好地抑制EMI。

发明内容

本发明是提供一种单板结构，用以解决现有PGND和GND连接方式单一导致的时间及成本浪费问题和单点连接造成的噪声泄放路径不一致导致的EMI抑制性能差的问题，实现PGND和GND连接方式可设计，进而提高设计灵活性，节约时间及成本，并且更利于抑制EMI。

本发明通过实施例提供了如下的技术方案：

一种单板结构，包括印制电路板、金属档板和金属螺丝，所述印制电路板包括地层信号层和表层信号层，所述地层信号层包括敷设有铜皮的工作地区域，在所述工作地区域内设置有第一地层螺丝孔；所述第一地层螺丝孔与所述工作地区域的铜皮保持有间距；在所述表层信号层与所述第一地层螺丝孔对应的位置设置有第一表层螺丝孔及设置在所述第一表层螺丝孔周围的螺丝孔焊盘；在所述表层信号层上还设置有第一焊盘对，所述第一焊盘对中的一个子焊盘通过第一过孔连接所述工作地区域的铜皮，另一个子焊盘连接所述第一表层螺丝孔周围的螺丝孔焊盘；所述金属螺丝，穿过所述第一表层螺丝孔和第一地层螺丝孔与所述金属档板连接。

一种单板结构，包括印制电路板，所述印制电路板包括表层信号层和地层信号层，所述地层信号层包括敷设有铜皮的工作地区域和保护地区域，在所述表层信号层上还设置有第二焊盘对，所述第二焊盘对中的两个子焊盘分别通过过孔与所述工作地区域和保护地区域的铜皮相连接。

本发明在PCB内通过焊盘预留多个焊接点，使PGND和GND的连接方式可以根据实际需要进行选择，避免现有技术PGND和GND连接方式单一的问题，同时预留焊接点可以避免现有技术PGND和GND连接方式改变时需要重新制板的问题，降低成本。

附图说明

图1为现有通信系统中的机箱、背板及单板示意图；

图2为现有PCB分层示意图；

图3a为现有用金属螺丝连接的PCB及金属档板侧视图；

图3b为现有金属螺丝与PCB关系的俯视图；

图3c为现有螺丝孔示意图；

图4a为现有一个电阻及其焊盘对与PCB关系的侧视图；

图4b为现有电阻焊盘对的俯视图；

图5为现有地层信号层的保护地区域和工作地区域连接方式；

图6为本发明单板结构实施例一的地层信号层的示意图；

图7为本发明单板结构实施例二的地层信号层的示意图；

图8为本发明单板结构实施例三的地层信号层的示意图；

图9为本发明单板结构实施例三的表层信号层的示意图；

图10为本发明单板结构实施例三的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

图6为本发明单板结构实施例一的地层信号层的示意图。如图6所示，该单板结构包括金属档板3和地层信号层，地层信号层包括：敷设有铜皮的工作地区域(GND)12、螺丝孔13和映射在地层信号层上的焊盘对14(由于焊盘对只能位于PCB的表层，因此实际上焊盘对是位于表层信号层上的，但是为了分析说明噪声泄放，将其映射到地层信号层上，以下地层信号层上的焊盘对均为映射的)；螺丝孔13的数目根据需要而定，并且根据使PCB受力均匀的原则均衡分布，螺丝孔13周围的螺丝孔焊盘上设置有过孔，这样当金属螺丝穿过螺丝孔与机箱连接时，金属螺丝、螺丝孔焊盘、螺丝孔焊盘上的过孔均可以视为保护地；每个螺丝孔13对应一对焊盘对14，每对焊盘对14包括左右两个子焊盘，左侧子焊盘通过铜线与螺丝孔焊盘上的过孔连接；右侧子焊盘通过过孔与工作地区域12的铜皮连接。当需要噪声泄放时，金属螺丝穿过螺丝孔13与金属档板连接，单板插入机箱时，金属档板与机箱紧密连接，机箱与大地有着良好的连通性，因此，形成了一条工作地区域GND→金属螺丝→金属档板→机箱→大地的噪声泄放路径。

本实施例，通过在工作地区域GND设置螺丝孔及焊盘对，为噪声泄放预留了焊接点，实际应用中，螺丝孔的位置可以靠近一些敏感电路模块，这样可以使一些敏感电路模块就近泄放噪声，有利于抑制EMI。

图7为本发明单板结构实施例二的地层信号层的示意图，与实施例一不同的是，如图7所示，本实施例中的地层信号层除了要利用到工作地区域(GND)12外，还需要利用保护地区域(PGND)11，保护地区域11和工作地区域12都敷设有铜皮，并且，保护地区域11和工作地区域12之间还均匀设置有焊盘对15，每对焊盘对15包括上下两个子焊盘，上面的子焊盘通过过孔与保护地区域11的铜皮连接，下面的子焊盘通过过孔与工作地区域12的铜皮连接，并且，通过过孔地层信号层的保护地区域将与表层信号层的保护地区域连通，单板插入机箱时，表层信号层的保护地区域通过铜皮与机箱连接，这样，就预留了一条GND→PGND→金属机箱→大地的噪声泄放通路。

本实施例，通过在地层信号层的保护地区域和工作地区域设置焊盘对，为噪声泄放预留了焊接点，而不是在PCB制作时直接短接保护地和工作地，这样可以根据实际需要在焊盘上焊接电阻、电容、磁珠(能够限制信号频率的电子器件，只有在信号频率在预定范围时，信号才能通过器件)等器件，为噪声泄放提供直流通路(任何频率的信号都能通过)、高频通路(频率达到较高范围的信号才能通过)、带通通路(频率在预定范围的信号才能通过)等，因此本实施例的设计应用灵活、使用方便，避免了噪声泄放通路改变时需要重新设计和重新制板，造成的时间浪费和成本浪费情况；本实施例还可以根据需要在焊盘对上焊接或者不焊接器件，实现灵活选择多点接地(PGND和GND有多个连接点)和单点接地(PGND和GND只有一个连接点)方式。

图8为本发明单板结构实施例三的地层信号层的示意图。如图8所示，本实施例结合了实施例一和实施例二的连接方式，利用了地层信号层的保护地区域11和工作地区域12，工作地区域12设置有螺丝孔13及焊盘对14，在工作地区域12和保护地区域11之间设置焊盘对15。这种方式使设计更加灵活，保护地区域和工作地区域的连接方式更加多样。同时，本实施例的保护地区域11还设置有螺丝孔16，螺丝孔16既可以实现通过金属螺丝将PCB和金属档板固定连接，又可以实现地层信号层的保护地区域与表层信号层的保护地区域的连通。

图9为本发明单板结构实施例三的表层信号层的示意图，如图9所示，表层信号层包括保护地区域21，设置于保护地区域的螺丝孔26，与图8的位于地层信号层上的螺丝孔16在位置上是对应的，螺钉穿过螺丝孔26及螺丝孔16，与金属档板连接；螺丝孔23与图8的螺丝孔13在位置上对应，螺钉穿过螺丝孔23及螺丝孔13，与金属档板连接；为噪声泄放预留路径的焊盘对24、焊盘对25，在位置上对应于其映射在地层信号层上的焊盘对14、焊盘对15。

图10为本发明单板结构实施例三的侧视图。如图10所示，该单板结构包括金属螺钉1、印制电路板(PCB)2和金属档板3，印制电路板2和金属档板3通过金属螺钉1固定连接。当单板插入机箱时，金属螺钉1通过金属档板3与机箱连接，进而实现金属螺钉1与大地的连接。

实施例三，通过工作地区域的螺丝孔的分布，为工作地区域与大地的连接预留焊接点，并根据敏感电路模块的位置分布螺丝孔，可以实现为敏感的电路模块提供近的噪声泄放通路，有利于抑制EMI；同时，通过在保护地区域和工作地区域预留焊接点，可以根据实际应用灵活选择工作地区域和保护地区域的连接方式，灵活选择噪声泄放通路类型，灵活选择多点连接或单点连接方式，避免了需要改变工作地区域和保护地区域的连接方式时，重新设计和重新制板的风险，实现时间节约和成本节约。

本发明单板结构的实施例一和实施例二的侧视图及表层信号层的示意图，可以采用与实施例三相同的原理示出，这些依旧包含在本发明之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种单板结构，包括印制电路板、金属档板和金属螺丝，所述印制电路板包括地层信号层和表层信号层，所述地层信号层包括敷设有铜皮的工作地区域，其特征在于：

在所述工作地区域内设置有第一地层螺丝孔；所述第一地层螺丝孔与所述工作地区域的铜皮保持有间距；

在所述表层信号层与所述第一地层螺丝孔对应的位置设置有第一表层螺丝孔及设置在所述第一表层螺丝孔周围的螺丝孔焊盘；在所述表层信号层上还设置有第一焊盘对，所述第一焊盘对中的一个子焊盘通过第一过孔连接所述工作地区域的铜皮，另一个子焊盘连接所述第一表层螺丝孔周围的螺丝孔焊盘；

所述金属螺丝，穿过所述第一表层螺丝孔和第一地层螺丝孔与所述金属档板连接。

2.根据权利要求1所述的单板结构，其特征在于：

所述螺丝孔焊盘上设置有第二过孔，所述第一过孔设置在所述表层信号层和地层信号层上，所述第一焊盘对中的一个子焊盘通过铜线及第一过孔与所述工作地区域的铜皮相连，另一个子焊盘通过铜线与所述第一过孔相连。

3.根据权利要求1所述的单板结构，其特征在于：所述第一地层螺丝孔及其对应的第一表层螺丝孔为一个或多个。

4.根据权利要求1-3所述的任一单板结构，其特征在于：所述地层信号层还包括保护地区域，在所述地层信号层的保护地区域内设置有第二地层螺丝孔；所述表层信号层的保护地区域对应于所述第二地层螺丝孔的位置设置有第二表层螺丝孔；所述印制电路板由穿过所述第二地层螺丝孔和第二表层螺丝孔的金属螺丝与金属档板固定连接。

5.根据权利要求1所述的单板结构，其特征在于：所述地层信号层还包括敷设有铜皮的保护地区域，所述表层信号层还设置有第二焊盘对，所述第二焊盘对中的两个子焊盘分别通过过孔与所述工作地区域和保护地区域的铜皮相连接。

6.一种单板结构，包括印制电路板，所述印制电路板包括表层信号层和地层信号层，所述地层信号层包括敷设有铜皮的工作地区域和保护地区域，其特征在于：

在所述表层信号层上还设置有第二焊盘对，所述第二焊盘对中的两个子焊盘分别通过过孔与所述工作地区域和保护地区域的铜皮相连接。

7.根据权利要求6所述的单板结构，其特征在于：

所述第二焊盘对为一对或多对。

8.根据权利要求7所述的单板结构，其特征在于：

所述多对第二焊盘对沿所述工作地区域边缘均匀分布。

9.根据权利要求6-8所述的任一单板结构，其特征在于：所述单板结构还包括金属挡板和金属螺丝；在所述地层信号层的保护地区域内还设置有第二地层螺丝孔；所述表层信号层保护地区域对应于所述第二地层螺丝孔的位置设置有第二表层螺丝孔；所述印制电路板由穿过所述第二表层螺丝孔和第二地层螺丝孔的金属螺丝与所述金属档板固定连接。

10.根据权利要求6所述的单板结构，其特征在于：所述工作地区域内还设置有第一地层螺丝孔；所述第一地层螺丝孔与所述工作地区域的铜皮保持有间距；所述表层信号层与所述第一地层螺丝孔对应的位置设置有第一表层螺丝孔及设置在所述第一表层螺丝孔周围的螺丝孔焊盘；在所述表层信号层上还设置有第一焊盘对，所述第一焊盘对中的一个子焊盘通过过孔连接所述工作地区域的铜皮，另一个子焊盘连接所述第一表层螺丝孔周围的螺丝孔焊盘；所述单板结构还包括金属螺丝，穿过所述第一表层螺丝孔和第一地层螺丝孔与所述金属档板连接。