CN105096711B - 一种免导线多功能pcb实验板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免导线多功能PCB实验板，由电源模块及接口安装区、电源线布线区、元器件布置安装区和封装转换模块组成。本发明通过纵横交错有序间隔的排列引线方式，保证任何两个焊盘均可无须导线进行连通。各组之间需要联通的可以在横纵方向交叉相邻的两焊盘用焊锡直接焊接连通即可。所有线路连接不需要导线，只要用焊锡对相应焊盘进行连接，且可适应多种不同封装的元器件的安装。

Description

一种免导线多功能PCB实验板

技术领域

本发明属于电子线路PCB(印刷电路板)设计技术领域，具体涉及一种免导线多功能PCB实验板。

背景技术

对于许多电子爱好者、初学者或者学校电子实验室来说，做电路实验时离不开电路板。采用手描、刀刻的方法做电路板太麻烦，用转移膜又需要电脑、打印机等专业设备，制作设计费工费时，制作费用较高。目前，解决一般电路进行快速实验的问题有两种解决。

一种是使用传统的面包板。面包板一般采用工程塑料和弹性金属片加工而成，由于受到其结构的影响，使用时元器件、连接导线等只能采用插接形式进行连接，面包板适用元器件也只限制于部分插接元器件，各类贴片封装的元器件、集成电路芯片等一概无法安装，器件间连接线只能采用单股绝缘导线扦插连接。很明显面包板的局限性很大：首先连接仅靠导线或元器件管脚插入面包板的弹簧孔进行连接，随着插拔次数的增加或连接导线线径的改变，连接可靠性会变得越来越低；其次面包板可适用的元器件非常有限，仅局限于常用的较小的直插封装的元器件或集成电路芯片；再次面包板一般只可以单面使用，面积有限，不适宜于较复杂的电路实验；最后面包板连线综错复杂，立体交错，故障检查非常不便，电磁干扰严重，不适合于高频电子线路实验适用，有相当大的缺陷。

第二种是使用俗称“洞洞板”的万能PCB实验板。洞洞板由若干个带焊孔的圆形焊盘整齐的排列而成PCB板。和面包板一样，同样具有很大的局限性：洞洞板可适用焊接的元器件非常有限，也仅局限于常用的较小的直插封装的元器件或集成电路芯片；器件间连线必须使用外接导线焊接连接，导致连线综错复杂，立体交错，故障检查非常不便，电磁干扰严重，不适合用于高频电子线路实验。洞洞板和面包板相比的优势是采用电烙铁焊接连接，一次性使用可靠性增加，但增加了实验板焊接、拆焊难度，使用多有不便，一般使用次数有限，焊不了几次就报废了。

可见，现有的PCB实验板问题主要集中在：需要复杂的连线，适用范围局限，难以多次重复利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种免导线多功能PCB实验板，解决了现有的PCB实验板需要复杂的连线、适用范围局限和难以多次重复利用的问题。

本发明采用的技术方案是，一种免导线多功能PCB实验板，由电源模块及接口安装区、电源线布线区、元器件布置安装区和封装转换模块组成；元器件布置安装区位于PCB实验板的中间；电源模块及接口安装区分为电源模块及接口I和电源模块及接口II，分别位于元器件布置安装区的左、右两边；电源线布线区分为电源线布线区I和电源线布线区II，分别位于元器件布置安装区的上、下方；多封装转换区位于PCB板的底部。

本发明还具有以下特征：

(1)元器件布置安装区由焊盘阵列组成，所有焊盘阵列均采用横向4个焊盘、纵向7个焊盘的阵列形式，每个焊盘阵列按照焊盘的连接关系不同分为焊盘阵列I、焊盘阵列II和焊盘阵列III，每个焊盘中间都有通孔。

焊盘阵列I中，PCB实验板元件面(正面)每一列第1、3、5、7位的焊盘通过印制连接线纵向连接，焊接面(反面)第2、4、6行的焊盘通过印制连接线横向连接。

焊盘阵列II中，PCB实验板元件面每一列第1、3、6、7位的焊盘通过印制连接线纵向连接，焊接面第2、4、5行的焊盘通过印制连接线横向连接。

焊盘阵列III中，PCB实验板元件面每一列第1、2、5、7位的焊盘通过印制连接线纵向连接，焊接面第3、4、6行的焊盘通过印制连接线横向连接。

(2)纵向连接的焊盘均为长方形带通孔焊盘，由位于PCB实验板正、反两面的相同的长方形焊盘同向重叠组成，焊盘中心设有通孔；横向连接的焊盘均为十字异形方焊盘，由PCB实验板正、反两面的相同的长方形焊盘十字交叉组成，焊盘中心设有通孔。

(3)PCB实验板正反两面的长方形焊盘沿着PCB实验板纵向的尺寸大于横向尺寸，PCB实验板正面的十字异形方焊盘沿着PCB实验板纵向的尺寸大于横向尺寸，反面的十字异形方焊盘纵向尺寸小于横向尺寸。

(4)多封装转换区由贴装元器件封装向双列直插封装转换模块组成，贴装元器件封装向双列直插封装转换模块由印制连接线、贴装元器件焊盘和圆形通孔焊盘构成，圆形通孔焊盘通过印制连接线与贴装元器件焊盘连接。

(5)每个贴装元器件封装向双列直插封装转换模块周围设有成排过孔组成的切割线。

(6)PCB实验板中所有的焊盘之间留有1-2mm的间隙；所有的焊盘面积加大到原来的1.5-2倍。

(7)电源模块及接口I包含IO接口部分、电源稳压模块部分和滤波部分，其IO接口部分作为PCB实验板正极性电源输入和输入信号接口，电源稳压模块部分和滤波部分用于PCB实验板的正极性输入电源的接入、稳压和滤波；电源模块及接口II包含IO接口部分、电源稳压模块部分和滤波部分，其IO接口部分作为PCB实验板负极性电源输入和输入/输出信号接口，电源稳压模块部分和滤波部分用于PCB实验板的负极性输入电源的接入、稳压和滤波。

电源线布线区I和电源线布线区II在PCB实验板的正反两面均布置有电源和地线。

本发明的有益效果是：(1)本发明PCB实验板的各个焊盘阵列中垂直方向的各组焊盘在PCB元件面连通，水平方向的每组焊盘在PCB焊接面连通，各组之间需要联通的只需将交叉相邻的两个焊盘用焊锡直接焊接连通即可。所有线路连接不需要导线，只要用焊锡对相应焊盘进行连接，完成连接后线路板整齐明了，没有飞线，可减少线路干扰。(2)本发明PCB实验板可以将多种插件封装元器件和贴装元器件方便的安装在板上，扩大实验板的适应范围；同时可以保证不同封装元器件、集成电路芯片、封装尺寸变化时均可以方便安装和布线连通。(3)本发明PCB实验板可以采用焊锡直接焊接联通或用电烙铁拆去焊锡，焊盘附着力强，焊盘反复拆装使用次数增多，适合实验使用。

附图说明

图1是本发明PCB实验板的功能布局结构示意图；

图2是本发明PCB实验板的焊盘阵列I的连接结构示意图；

图3是本发明PCB实验板的焊盘阵列II的连接结构示意图；

图4是本发明PCB实验板的焊盘阵列III的连接结构示意图；

图5是本发明PCB实验板的十字异形方焊盘的结构示意图；

图6是本发明PCB实验板的长方形带通孔焊盘的结构示意图；

图7是本发明PCB实验板的焊盘连接示意图；

图8是本发明PCB实验板的元器件安装区布置示意图；

图9是本发明PCB实验板的SOP14--DIP14封装转换模块示意图；

图10是本发明PCB实验板的SOT23--DIP4封装转换模块示意图；

图11是本发明PCB实验板的SOT25--DIP6封装转换模块示意图。

图中，1.元器件布置安装区，2.电源模块及接口I，3.电源模块及接口II，4.电源线布线区I，5.电源线布线区II，6.多封装转换区，7.焊盘阵列I，8.焊盘阵列II，9.焊盘阵列III，10.印制连接线，11.长方形带通孔焊盘，12.十字异形方焊盘，13.长方形焊盘，14.通孔，15.贴装元器件焊盘，16.圆形通孔焊盘，17.切割线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供了一种免导线多功能PCB实验板，由电源模块及接口安装区、电源线布线区、元器件布置安装区和多封装转换区组成。元器件布置安装区1位于PCB实验板的中间；电源模块及接口安装区分为电源模块及接口I 2和电源模块及接口II 3，分别位于元器件布置安装区1的左、右两边；电源线布线区分为电源线布线区I 4和电源线布线区II 5，分别位于元器件布置安装区1的上、下方；多封装转换区6位于PCB实验板的底部。

电源模块及接口安装区采用双电源电路，分为电源模块及接口I 2和电源模块及接口II 3，分别位于元器件布置安装区1的左、右两边。电源模块及接口I 2包含IO接口部分、电源稳压模块部分和滤波部分，其作用有两部分，IO接口部分用于本PCB实验板正极性电源输入和输入信号接口，电源稳压模块部分和滤波部分用于实验板的正极性输入电源接入、稳压、和滤波。电源模块及接口II 3包含IO接口部分、电源稳压模块部分和滤波部分，其作用有两部分，IO接口部分用于本PCB实验板负极性电源输入和输入/输出信号接口，电源稳压模块部分和滤波部分用于实验板的负极性输入电源接入、稳压、和滤波。该双电源电路中，若不需要稳压模块时，可将稳压模块的输入输出焊盘之间直接短接，直接将外部电源输入。采用双电源电路可以适应不同输入电源需求。

电源线布线区分为电源线布线区I 4和电源线布线区II 5，分别位于元器件布置安装区1的上、下部，将电源和地线分布于PCB实验板的正反两面，通过焊盘可以和元器件布置安装区中任意一列需要引入正电源和地焊盘或印制线进行连接，同时也可以将该电源线连接到电源模块及接口II 3中的输出端口，供后级外设使用。

元器件布置安装区1由一个或多个焊盘阵列构成矩阵阵列，位于PCB实验板的中间。焊盘阵列按照焊盘的连接关系不同分为焊盘阵列I 7、焊盘阵列II 8和焊盘阵列III 9。本实施方式中，所有焊盘阵列的形式均为横向4个焊盘、纵向7个焊盘。所有焊盘等间距分布，横向和纵向间距均为2.54mm(100mil)，焊盘中间有通孔，以适于标准DIP封装器件的安装。

焊盘阵列I 7中，PCB实验板正面第1、3、5、7位的焊盘通过印制连接线10纵向连接，反面第2、4、6行的焊盘通过印制连接线10横向连接。如图2所示。

焊盘阵列II 8中，PCB实验板正面每一列第1、3、6、7位的焊盘通过印制连接线10纵向连接，反面第2、4、5行的焊盘通过印制连接线10横向连接。如图3所示。

焊盘阵列III 9中，PCB实验板正面每一列第1、2、5、7位的焊盘通过印制连接线10纵向连接，反面第3、4、6行的焊盘通过印制连接线10横向连接。如图4所示。

纵向连接的焊盘均为长方形带通孔焊盘11，由位于PCB实验板正、反两面的相同的长方形焊盘13同向重叠组成，每个焊盘中心设有通孔14，如图5所示；横向连接的焊盘均为十字异形方焊盘12，由PCB实验板正、反两面的相同的长方形焊盘13十字交叉组成，每个焊盘中心设有通孔14，如图6所示。通孔14可于焊接插装元器件。

长方形带通孔焊盘11和十字异形方焊盘12正、反两面的长方形焊盘13的形状和尺寸都相同。长方形带通孔焊盘11沿着PCB实验板纵向的尺寸大于横向尺寸，PCB实验板正面的十字异形方焊盘12沿着PCB实验板纵向的尺寸大于横向尺寸，反面的十字异形方焊盘12纵向尺寸小于横向尺寸，如图6所示。

通过上述纵横交错有序间隔的排列引线方式，保证任何两个焊盘均可无须导线实现连通。各组之间需要联通的可以在横纵方向交叉相邻的两焊盘用焊锡直接焊接连通即可。所有线路连接不需要导线，只要用焊锡对相应焊盘进行连接。所有焊盘阵列中焊盘的类型、间距、连接关系等可以按照需求进一步优化组合，以适于多种插件封装元器件和贴装元器件的安装。

如图7所示，abcde分别代表实验板上5条已分别纵向连通的印制线，ABCDE分别代表实验板上5条已分别横向连通的印制线。在每两条纵横线交叉处，该两条纵线和横线都会设置一带通孔焊盘而且紧邻。若要想这两条连通的话，只需将交叉处带通孔焊盘用焊锡联通焊接即可。若不限制这种交叉联通次数的话，板上任意两端线条均可用这种方式联通，而不需要外接导线实现。在图7所示例中，若想实现纵向a、d两线连通，只需将两纵线a、d和横线B的交叉位置的两对紧邻带通孔焊盘分别联通即可。若想实现b、e两线连通，也只需将两纵线b、e和横线D的交叉位置的两对紧邻带通孔焊盘分别联通即可。其他各点联通方法可类推。

本发明所有的焊盘阵列在元器件布置安装区1内可排列成矩阵形式，每一行可采用同一种焊盘阵列，也可以采用不同的焊盘阵列，焊盘阵列的选择和排列可根据需要以任意组合来设定。如图8所示，所有的焊盘阵列布置成3×5矩阵形式，第一行焊盘阵列均采用焊盘阵列I，第二行焊盘阵列均采用焊盘阵列II，第三行焊盘阵列均采用焊盘阵列III，该种布局方法，是以满足DIP4～DIP64不同引脚数的双列直插器件的焊接安装。在实际应用中，如果需要扩展，横向和纵向焊盘阵列单元均可按组递增安排。

每一种焊盘阵列可在水平方向上根据需要进行延伸，以增加器件可安装数量。横向增加的焊盘阵列之间，可将各焊盘阵列中横向四个焊盘已联通的连线段和前后相邻的焊盘阵列的横向连线段根据需要首尾接连，可以使横向连通长度不断扩展。

三种焊盘阵列在纵向上按照不同的排列顺序、不同的连线关系的优化组合，可适应多种不同封装的元器件的安装。适于安装的元器件有插装电阻、插装IC、插装电容、双排插针连接器、贴片电阻元件、贴片电容元件、插装二极管、三极管、电位器、晶体等多种封装元器件。

多封装转换区6位于PCB板的底部，由多个不同贴装元器件封装向双列直插封装转换模块组成，是将贴装封装转换成DIP封装形式，或者是不规则的插件封装转换为DIP封装形式，封装转换模块中的DIP封装焊盘可焊接插针再在元器件布置安装区中进行安装。不同封装转换模块数目可按需要设置。通过这些封装转换模块的辅助，可以将SO4、SO8、SO14、SO16、SOJ16、SOJ20、SOJ28、SOT23、SOT25等多种常见贴片封装的元器件方便的安装在本发明的PCB板上。

如图9-图11所示，所有的贴装元器件封装向双列直插封装转换模块由印制连接线10、贴装元器件焊盘15和圆形通孔焊盘16构成，圆形通孔焊盘16通过印制连接线10与贴装元器件焊盘15连接。圆形通孔焊盘16用于焊接插针，再通过这些插针将转换模块在本发明的PCB实验板上元器件布置安装区内进行焊接安装。

图9是本发明PCB实验板中贴片封装SOP14向双列直插DIP14封装转换模块示意图。图9中，SOP14封装的14个矩形单面焊盘15的尺寸及间距排列符合SOP14封装要求；14个的带通孔圆形焊盘16的间距为2.54mm，各焊盘的尺寸及间距排列符合DIP14封装要求；SOP14封装的矩形单面焊盘15和对应的DIP带通孔圆形焊盘16由印制连接线10连通。

图9所示只是以SOP14封装向DIP14封装转换作为示例。在多封装转换区6中，同样可以设置其他引脚数目的SOP封装向DIP封装转换的模块部分，其方法和上述SOP14封装向DIP14封装转换方法相同，不同之处在于不同引脚封装转换时，焊盘数目及两排焊盘之间的间距会有不同。可以实现这种转换的其他贴片封装还有：SOP4、SOP8、SOP12、SOP16、SOP18、SOP20、SOP24、SOP28、SOP32、SOP40等。

图10是本发明PCB实验板中贴片封装SOT23向双列直插DIP4封装转换模块示意图。图10中，SOT23封装的3个矩形单面焊盘15的尺寸及间距排列符合SOT23封装要求；4个带通孔圆形焊盘16的间距为2.54mm，各焊盘的尺寸及间距排列符合DIP4封装要求；SOP23封装的矩形单面焊盘15和对应的DIP带通孔圆孔焊盘16由印制连接线10连通。

图11是本发明PCB实验板中贴片封装SOT25向双列直插DIP6封装转换模块示意图。图10中，SOT25封装的3个(2小1大)矩形单面焊盘15的尺寸及间距排列符合SOT25封装要求；6个带通孔圆形焊盘16的间距为2.54mm，各焊盘的尺寸及间距排列符合DIP6封装要求；SOP25封装的矩形单面焊盘15和对应的DIP带通孔圆孔焊盘16由印制连接线10连通。

如图9-11所示，每个贴装元器件封装向双列直插封装转换模块周围设有成排过孔组成的切割线17，便于所需的转换模块小板的快速方便裁取，有便于转换模块快速从模板分离。

为了便于多种元器件的安装，本发明的PCB实验板中所有的焊盘之间留有适当的间隙，间隙距离设为1-2mm，此距离可以使焊盘之间用焊锡进行焊接连接或用电烙铁拆去焊锡。为增强反复焊接后的焊盘附着牢固性，还可进一步将所有的焊盘面积加大到原来的1.5-2倍，可延长焊盘反复拆装使用次数。

本发明的免导线多功能PCB实验板的所有线路连接不需要导线，只要用焊锡对相应焊盘进行连接，完成连接后线路板整齐明了，没有飞线，可减少线路干扰。同时可以将多种插件封装元器件和贴装元器件方便的安装在板上，扩大实验板的适应范围；同时可以保证不同封装元器件、集成电路芯片、封装尺寸变化时均可以方便安装和布线连通。最后，本发明PCB实验板可以采用焊锡直接焊接联通或用电烙铁拆去焊锡，焊盘附着力强，焊盘反复拆装使用次数增多，适合实验使用。

Claims (8)

1.一种免导线多功能PCB实验板，其特征在于，由电源模块及接口安装区、电源线布线区、元器件布置安装区和封装转换模块组成；元器件布置安装区(1)位于PCB实验板的中间；电源模块及接口安装区分为电源模块及接口I(2)和电源模块及接口II(3)，分别位于元器件布置安装区(1)的左、右两边；电源线布线区分为电源线布线区I(4)和电源线布线区II(5)，分别位于元器件布置安装区(1)的上、下方；多封装转换区(6)位于PCB实验板的底部；

其中，所述元器件布置安装区(1)由焊盘阵列组成，所有焊盘阵列均采用横向4个焊盘、纵向7个焊盘的阵列形式，每个焊盘阵列按照焊盘的连接关系不同分为焊盘阵列I(7)、焊盘阵列II(8)和焊盘阵列III(9)；每个焊盘中间都有通孔(14)；

所述焊盘阵列I(7)中，PCB实验板元件面每一列第1、3、5、7位的焊盘通过印制连接线(10)纵向连接，焊接面第2、4、6行的焊盘通过印制连接线(10)横向连接；

所述焊盘阵列II(8)中，PCB实验板元件面每一列第1、3、6、7位的焊盘通过印制连接线(10)纵向连接，焊接面第2、4、5行的焊盘通过印制连接线(10)横向连接；

所述焊盘阵列III(9)中，PCB实验板元件面每一列第1、2、5、7位的焊盘通过印制连接线(10)纵向连接，焊接面第3、4、6行的焊盘通过印制连接线(10)横向连接。

2.根据权利要求1所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述纵向连接的焊盘均为长方形带通孔焊盘(11)，由位于所述PCB实验板元件面和焊接面的相同的长方形焊盘(13)同向重叠组成，每个焊盘中心设有通孔(14)；所述横向连接的焊盘均为十字异形方焊盘(12)，由位于所述PCB实验板元件面和焊接面的相同的长方形焊盘(13)十字交叉组成，每个焊盘中心设有通孔(14)。

3.根据权利要求2所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述PCB实验板元件面和焊接面的长方形带通孔焊盘(11)沿着PCB实验板纵向的尺寸大于横向尺寸，所述PCB实验板元件面的十字异形方焊盘(13)沿着PCB实验板纵向的尺寸大于横向尺寸，焊接面的十字异形方焊盘(13)纵向尺寸小于横向尺寸。

4.根据权利要求1所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述多封装转换区(6)由贴装元器件封装向双列直插封装转换模块组成，贴装元器件封装向双列直插封装转换模块由印制连接线(10)、贴装元器件焊盘(15)和圆形通孔焊盘(16)构成，圆形通孔焊盘(16)通过印制连接线(10)与贴装元器件焊盘(15)连接。

5.根据权利要求4所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述贴装元器件封装向双列直插封装转换模块周围设有成排过孔组成的切割线(17)。

6.根据权利要求1所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述PCB实验板中所有的相邻两个焊盘之间留有1-2mm的间隙；所有的焊盘面积加大到原来的1.5-2倍。

7.根据权利要求1所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述电源模块及接口I(2)包含IO接口部分、电源稳压模块部分和滤波部分，IO接口部分作为PCB实验板正极性电源输入和输入信号接口，电源稳压模块部分和滤波部分用于PCB实验板的正极性输入电源的接入、稳压和滤波；所述电源模块及接口II(3)包含IO接口部分、电源稳压模块部分和滤波部分，IO接口部分作为PCB实验板负极性电源输入和输入/输出信号接口，电源稳压模块部分和滤波部分用于PCB实验板的负极性输入电源的接入、稳压和滤波。

8.根据权利要求1中所述的免导线多功能PCB实验板，其特征在于，所述电源线布线区I(4)和电源线布线区(5)在PCB实验板的元件面和焊接面均布置有电源和地线。