CN102984881A - 电路板连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电路板连接结构领域，公开了一种电路板连接结构，包括子板和至少两块层叠设置的母板，所述母板上均固定设置有电连接器，所述子板与至少两块母板上的所述电连接器相接。本发明所提供的电路板连接结构，其通过多个电路板在三维空间上进行叠加，突破电路板在二维平面的限制，实现系统间的互连，实现了大量信号互通；且各PCB层数较少、外形尺寸减小，单个母板、子板尺寸小、布线层数少、厚度薄，灵活实现了系统间的复杂互连，且各相关电路板易于加工和实现，成本低；另外各电路板可设计为独立模块，可根据应用需要，对叠层电路板的具体组成进行分别定义和拆分，灵活性佳。

Description

电路板连接结构

技术领域

本发明属于电路板连接结构领域，尤其涉及一种扩展性佳的电路板连接结构。

背景技术

在大型的系统设备中，电路板包括子板和母板等单板（单个电路板）；一般采用多个子板、或者连接于同一母板的方式实现多个单板之间的信号连接。子板和母板为PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板），在互连走线较多时，一般通过增加PCB层数来实现。但是，这种单个PCB进行板间互连时，存在一定的限制：

一方面是PCB层数限制。PCB走线数量较多时，若PCB尺寸一定，需要通过增加PCB层数实现。然而PCB层数受到PCB制造能力的限制，层数过大的情况下，PCB比较厚，制造困难，成本高。一般来说，超过10mm厚的背板PCB，厂家加工成品率低，可生产性差；若PCB太厚，高速信号走过孔时会有反射，需要进行背钻以消除反射，导致生产成本高昂；另外，若PCB太厚，其厚度的公差累计，将导致背板和结构件的安装配合存在较大困难。

另一方面是PCB尺寸限制。PCB走线数量较多时，若PCB厚度已经极限，只能增加PCB尺寸实现。然而PCB尺寸也受到制造能力的限制。目前，PCB尺寸若大于1.2米，多数PCB生产厂家均无法加工；并且PCB板材厂家无法提供更大尺寸的母板。另外对于超大尺寸的单板，元器件贴片、或波峰焊接的装备极昂贵。除此之外，单板超长时，PCB及结构件的公差累计，会使产品安装、插拔困难，在产品结构实现上有较多困难。

综上，现有技术中，将多个子板连接于单个母板时，例如，同一母板上连接有多个LPU（Line interface Processing Unit，线路接口处理单元）单板和SFU（Switch Fabric Unit，交换网络单元）单板，需保障每个LPU单板到所有SFU单板的互连。当多块SFU单板重叠，且SFU单板连接器数量较多时，母板需要大量的走线层。由于PCB的加工厚度限制，系统在扩大尺寸、需要进一步增加板间走线容量时，单板就需要进一步增加布线层，将导致PCB过厚，实现成本高、甚至无法实现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了种电路板连接结构，其易于实现大容量的板间连接，且应用成本低。

本发明的技术方案是：作为第一种可能的实现方式，一种电路板连接结构，包括子板和至少两块层叠设置的母板，所述母板上均固定设置有电连接器，所述子板与所述至少两块母板上的所述电连接器相接；所述子板和母板均为印刷电路板。

结合第一种可能的实现方式，作为第二种可能的实现方式，沿所述母板的层叠方向，各所述母板依次错位层叠设置，所述电连接器相应地固定设置于各母板相错的区域处。

结合第一种可能的实现方式，作为第三种可能的实现方式，沿所述母板的层叠方向，所述母板的外形尺寸递减，所述电连接器固定于相邻的母板之间空白区域。

结合第一种可能的实现方式，作为第四种可能的实现方式，所述子板活动插接于所述电连接器。

结合第一种可能的实现方式，作为第五种可能的实现方式，所述子板设置有至少两块，同一所述母板上设置有至少两个所述电连接器。

结合第一至五种中任一可能的实现方式，作为第六种可能的实现方式，所述母板的两面均设置有所述电连接器和所述子板。

结合第一至五种中任一可能的实现方式，作为第七种可能的实现方式，层叠设置的各所述母板中，位于最下方的母板的背面连接有分电路板。

结合第一至五种中任一可能的实现方式，作为第八种可能的实现方式，各所述电连接器的一端固定连接于相应的所述母板，且各所述电连接器的另一端高度相平齐。

结合第一至五种中任一可能的实现方式，作为第九种可能的实现方式，各所述电连接器的一端固定连接于相应的所述母板，且各所述电连接器的另一端呈阶梯状排列设置，所述子板设置有阶梯结构并同时插接于至少两个所述电连接器上。

结合第一至五种中任一可能的实现方式，作为第十种可能的实现方式，所述电路板连接结构还包括两块相邻设置的第一主背板和第二主背板，所述母板同时层叠设置于所述第一主背板上和第二主背板上。

本发明所提供的电路板连接结构，其通过多个电路板在三维空间上进行叠加，突破电路板在二维平面的限制，实现系统间的互连，实现了大量信号互通；且各PCB层数较少、外形尺寸减小，单个母板、子板尺寸小、布线层数少、厚度薄，灵活实现了系统间的复杂互连，且易于加工和实现，成本低；另外各电路板可设计为独立模块，可根据应用需要，对叠层电路板的具体组成进行分别定义和拆分，灵活性佳。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电路板连接结构的立体示意图；

图2是本发明一实施例提供的电路板连接结构中各母板相错设置时的平面示意图；

图3是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中各母板相错设置时的平面示意图；

图4是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中各电连接器平齐设置时的平面示意图；

图5是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中各电连接器阶梯设置时的平面示意图；

图6是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中母板的两面均设置有电连接器和子板时的平面示意图；

图7是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中母板的背面设置有分电路板时的立体示意图；

图8是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中包括两块相邻设置的第一主背板和第二主背板时的立体示意图；

图9是本发明另一实施例提供的电路板连接结构中子板连接于两组母板时的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的一种电路板连接结构，可应用于大型设备中。上述电路板连接结构包括子板2和至少两块层叠设置的母板1，母板1和子板2可均为PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）。所谓母板，相当于基础板，其尺寸较大，用于连接两块或两块以上的子板，各子板通过母板集成；母板也可以叫转接板，用来中转子板与子板之间的信号。所谓子板，也可叫子卡，其可根据实际需要连接于母板上对设备进行扩展。本实施例中，母板1包括母板1a、母板1b等；子板2包括子板2a、子板2b等。所述母板1上均固定设置有电连接器3，所述子板2与至少两块母板1上的所述电连接器3相接，形成了三维的连接结构。可以理解地，子板2也可以与所有母板1上的电连接器3连接，具体应用中，可以根据实际情况将子板2连接于合适的连接器3上，以实现设定的连接功能，例如，其中一子板连接于其中第一、第二、第三连接器上，另一子板连接于第三、第四、第五连接器上；具体应用中可根据实际情况设定。这样，通过子板2以及电接连器3的的连接，母板1a与母板1b之间实现了互通。子板2可以设置一块或多块，这样，子板2a与子板2b之间、母板1a与母板1b之间、各母板1与各子板2之间均实现了互通，无需增加母板1、子板2的外形尺寸及PCB布线层数，便可以很好地实现大容量的板间走线，母板1及子板2的PCB尺寸和厚度都得到有效减少，规避了可加工性的问题。本发明所提供的电路板连接结构，本身是由多块电路板（子板、母板等）组合而成，每块子板2、母板1的走线数量和层数相对较少，母板1的加工制作更容易实现，成本也相对更低；同时，各互连的母板1、子板2，也可根据功能实现灵活拆分和组合，实现了模块化设计。

具体地，如图1和图2所示，所述子板2设置有至少两块，同一所述母板1上设置有至少两个所述电连接器3。具体应用中，子板2的大小及其连接电连接器3的数量可根据实际情况设定。子板2可与相邻的两个或连续设置的多个电连接器3连接，也可以与间隔设置的两个或多个电连接器3连接。当然，同一母板1上也可仅设置有一个电连接器3。具体地，所述电连接器3上插接有至少一块所述子板2。

所述层叠设置的各母板1中，相邻的母板1可以相贴设置，也可以间隔设置。所谓相贴设置，指相邻的母板1上下相贴接触并层叠设置。所谓间隔设置，指相邻的母板1之间留有一定量的间隙，以满足散热等要求。当然，可以理解地，也可以在相邻的母板1之间设置垫片，垫片可由绝缘材料等制成。

具体应用中，如图2和图3所示，沿所述母板1的层叠方向，各所述母板1依次错位层叠设置，以让出空间设置电连接器3，所述电连接器3相应地固定设置于各母板1相错的区域处，各母板1可采用相同的规格，以提高通用性。

或者，如图4和图5所示，沿所述母板1的层叠方向，所述母板1的尺寸依次递减，形成“金字塔”式的三维结构，所述电连接器3固定于相邻的母板1之间的空白区域。如图4和图5所示，位于最下层的母板1外形尺寸最大，位于其上的母板1外形尺寸逐渐减小，以让出空间设置电连接器3。这样，更好地利用了空间，在有限空间内实现了较大容量的连接。

当然，可以理解地，具体应用中，各母板1的位置关系及尺寸关系也可根据实际情况而定，例如相邻的母板1间可错位设置，其外形尺寸也不相同。或者设置一尺寸较大的母板1，于该母板1上同时层叠设置两块较小的母板1，该两块较小母板1上继续层叠尺寸更小的母板1，各母板1上相应地设置电连接器3，根据需要设置合适数量及合适大小的子板2并将子板2连接于相应的电连接器3上。

具体地，所述子板2活动插接于所述电连接器3，便于子板2的拆装及调试。具体地，可在电连接器3上设置插槽，插槽处设置有端子，并于子板2上设置金手指（connecting finger），金手指由众多金黄色的导电触片组成，因其表面镀金或铜，而且导电触片排列如手指状，所以称为“金手指”。这样，可以很方便地对母板1、子板2进行连接。子板2与电连接器3间还可根据需要设置锁定结构，用于防止子板2松动、脱落。

具体地，如图6所示，所述母板1的两面均设置有所述电连接器3和所述子板2，进一步提升了连接容量。本发明提供的电路板连接结构，其不仅可以向一个方向进行空间上的扩展，还可以在两个方向或多个方向进行扩展。例如图6所示，使原来单金字塔式的三维结构变为对贴式金字塔结构。实现更灵活的多模块组合，获得更多的单板数量和系统容量。

具体地，如图7所示，层叠设置的各所述母板1中，位于最下方的母板1的背面连接有分电路板4，分电路板4相当于另一子板，分电路板4也连接于母板1上且起到连接、扩展的功能，当然，分电路板4也可与子板2相同。各分电路板4可直接插接或焊接于该母板1的背面。这样，分电路板4可以与各子板2互通。

具体地，如图4和图7所示，各所述电连接器3的一端固定连接于相应的所述母板1，且各所述电连接器3的另一端高度相平齐。这样，子板2的外形可设置为规则的矩形，其通用性佳，子板2的位置可互换。

或者，如图5或图6所示，各所述电连接器3的一端固定连接于相应的所述母板1，且各所述电连接器3的另一端呈阶梯状排列设置，所述子板2设置有阶梯结构并同时插接于至少两个所述电连接器3上。这样，各电连接器3可采用同一规格，电连接器3的通用性高。

具体地，如图8所示，所述电路板连接结构还包括两块相邻设置的第一主背板11和第二主背板12，所述母板1同时层叠设置于所述第一主背板11上和第二主背板12上。第一主背板11和第二主背板12的背面可分别设置有分电路板4，实现分电路板4的信号转接，由于第一主背板11和第二主背板12的拆分，分电路板4的数量得以继续扩展，避免背板尺寸大于1.2米时带来的加工困难的问题。层叠母板1作为辅助背板，除实现第一主背板11和第二主背板12之间的信号互连外，还实现了各子板2板间的信号互连，各子板2也得以实现了分拆，避免尺寸过大带来加工生产的问题。

当然，也可以在第一主背板11上和第二主背板12上分别设置层叠的母板1的三维电路板连接结构。

具体应用中，子板2可为SFU（Switch Fabric Unit，交换网络单元）单板，分电路板4可为LPU（Line interface Processing Unit，线路接口处理单元）单板。

具体应用中，如图9所示，可以设置有两组或两组以上层叠的母板1，并设置一组可以使子板2同时插接于两组或两组以上的母板1上的电连接器3，进一步提高了容量。

本发明所提供的电路板连接结构，其通过多个PCB在三维空间上进行叠加，突破PCB在二维平面的限制，实现系统间的互连，实现了大量信号互通；且各PCB层数较少、外形尺寸减小，单个母板1、子板2尺寸小、厚度薄，灵活实现了系统间的复杂互连，且易于加工和实现，成本低；另外各PCB为独立模块，可根据应用需要，对叠层PCB的具体组成进行分别定义和拆分，灵活性佳。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板连接结构，其特征在于，包括子板和至少两块层叠设置的母板，所述母板上均固定设置有电连接器，所述子板与所述至少两块母板上的所述电连接器相接；

所述子板和母板均为印刷电路板。

2.如权利要求1所述的电路板连接结构，其特征在于，沿所述母板的层叠方向，各所述母板依次错位层叠设置，所述电连接器相应地固定设置于各母板相错的区域处。

3.如权利要求1所述的电路板连接结构，其特征在于，沿所述母板的层叠方向，所述母板的外形尺寸递减，所述电连接器固定于相邻的母板之间空白区域。

4.如权利要求1或2所述的电路板连接结构，其特征在于，所述子板活动插接于所述电连接器。

5.如权利要求1所述的电路板连接结构，其特征在于，所述子板设置有至少两块，同一所述母板上设置有至少两个所述电连接器。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电路板连接结构，其特征在于，所述母板的两面均设置有所述电连接器和所述子板。

7.如权利要求1至5中任一项所述的电路板连接结构，其特征在于，层叠设置的各所述母板中，位于最下方的母板的背面连接有分电路板。

8.如权利要求1至5中任一项所述的电路板连接结构，其特征在于，各所述电连接器的一端固定连接于相应的所述母板，且各所述电连接器的另一端高度相平齐。

9.如权利要求1至5中任一项所述的电路板连接结构，其特征在于，各所述电连接器的一端固定连接于相应的所述母板，且各所述电连接器的另一端呈阶梯状排列设置，所述子板设置有阶梯结构并同时插接于至少两个所述电连接器上。

10.如权利要求1至5中任一项所述的电路板连接结构，其特征在于，所述电路板连接结构还包括两块相邻设置的第一主背板和第二主背板，所述母板同时层叠设置于所述第一主背板上和第二主背板上。

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