CN1433254A

CN1433254A - 两个相互成一个角度的印刷电路板的电连接系统

Info

Publication number: CN1433254A
Application number: CN03101710A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·R·沃尔斯托夫
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: EP1330145A3; KR20030063170A; JP2003243793A; CN1284427C; US6717825B2; US20030137817A1; EP1330145A2; CA2415934A1

Abstract

本发明提出了一种用于两个以相互成一个角度地安装在一个中间平面印刷电路板的相对两侧表面的印刷电路板的电连接系统。这种系统包括两个各有一些电连接对的连接器印刷电路板安装在一个中间平面印刷电路板的相对两侧表面上，这个中间平面印刷电路板在它的每个表面上有一些重叠的过孔对。这些过孔按照两种方案之一定位。在第一种方案中，这些过孔沿着一个与平分连接器电路板的错位角的轴垂直的轴配置，过孔离平分连接器电路板的错位角的轴上的一个点等距离。在第二种方案中，过孔沿着平分连接器电路板的错位角的轴配置，过孔离每个电连接等距离。每个连接器电路板上的电连接通过电通路连接。

Description

两个相互成一个角度的印刷电路板的电连接系统

技术领域

本发明与电连接两个相互成一个角度地表面安装在一个中间平面印刷电路板的相对两侧表面上的印刷电路板有关。具体地说，本发明是一种在电连接之间提供直接电通路的布线方案。

背景技术

诸如计算机之类的现代电子设备必须迅速和有效地执行一些复杂的功能。因此，重要的是这些电子设备的内部硬件要以有效的方式连接起来。通用的硬件装配技术涉及将两个通常称为子板的印刷电路板连接到一个通常称为母板的中间平面印刷电路板的相对两侧表面上。这两个子板通常相互成一个角度地连接在一起。为了使电子设备起到所希望的作用，一个子板上的电器件必须将电信号发送给另一个子板上的电器件和接收来自另一个子板上的电器件的电信号。

已知在现有技术中有一些设备在两个子板之间提供这样的电连接。例如，Petit等人在美国专利No.4,703,394中揭示了一种用来互连正交配置的印刷电路板的系统。这种系统涉及使用4个多路连接器。其中两个连接器安装在连接器电路板的相应正对的边缘，而另两个连接器安装在中间平面电路板的相对两侧上。安装在连接器电路板上的连接器插入安装在中间平面电路板上的连接器。

在Petit等人的专利中所揭示的互连系统需要用体积很大的连接器，这使得这种互连系统在需要结构紧凑的现代电气设备中不合乎需要。

Sample等人在美国专利No.5,887,158中揭示了一种转接中间平面和互连系统，可以互连大量信号。这种系统含有一个中间平面印刷电路板，在中间平面印刷电路板的一侧有多个朝向一个第一方向的第一连接器，用来连接多个第一印刷电路板。在中间平面印刷电路板的另一侧上有多个朝向一个与多个第一连接器正交的第二方向的第二连接器。这些连接器定位成使得多个第一连接器和多个第二连接器在相交的区域内的这些连接插针是双方共有的双端插针。多个第一连接器的其余连接插针是单端连接插针，通过中间平面印刷电路板上的导电轨线与多个第二连接器的单端连接插针连接。

在Sample等人的专利中所揭示的互连系统有两个与单端连接插针的连接有关的重大缺点。第一，连接单端连接插针的电通路在长度上可能有差异。如果这些触点用于差动信号，就会出现一个较长的电通路引起信号相位不一致的问题。此外，连接单端插针的电通路可能斜穿而不是直穿(与母板的上、下侧表面垂直)母板。这种斜的电通路的问题是引起电通路进、出母板的进出口错位，从而需要在母板上另外打孔，增大了设计的复杂性。

因此，有必要开发一种连接系统，可以提供一种使每一对连接中的连接电通路具有相等长度的布线方案。此外，还有必要开发一种连接系统，可以提供一种使电通路直穿母板从而使电通路的进、出母板的进、出口完全相互重叠的布线方案。此外，还希望这种连接系统是一个紧凑的系统，不需要使用体积很大的连接器接插件。具有这些和其他一些改进特性的连接系统是所希望的。

发明内容

本发明的电连接系统包括两个在一个中间平面印刷电路板的相对两侧表面上相互成角度地表面安装的连接器印刷电路板。每个连接器电路板含有一些电连接对。第一连接器电路板上的每个电连接由一个电通路连接到第二连接器电路板上的一个相应的电连接。这个电通路包括三个元件。第一个元件最好是一个导电的表面安装垫，它将第一连接器电路板上的每个电连接连接到中间平面电路板的第一表面上的一个过孔。第二个元件最好是一个穿过中间平面电路板的每个表面的两个重叠的过孔的中间平面电轨线。这个连接是以与电路板的每个表面垂直的角度直穿中间平面电路板。第三个元件最好是另一个将中间平面电路板的第二表面上的过孔连接到第二连接器电路板上的相应电连接的导电表面安装垫。

中间平面电轨线的长度最好等于中间平面电路板的宽度。然而，表面安装垫的长度可以不同，只要连接每对电连接中的第一连接的电通路的总长度等于连接在这对电连接中的第二连接的电通路的总长度。

在一个优选实施例中，每对中的每个过孔都安排在一个与平分连接器电路板错位角的轴垂直的轴上。此外，每对中的每个过孔可以离平分连接器电路板错位角的轴上的一个点等距离。对于连接每对电连接中的第一连接的电通路来说，第一元件将是一个长表面安装垫，而第三元件将是一个短表面安装垫。相反，对于连接每对电连接中的第二连接的电通路来说，第一元件将是一个短表面安装垫，而第三元件将是一个长表面安装垫。因此，连接每对电连接内的第一连接的电通路的总长度等于连接这对电连接内的第二连接的电通路的总长度。

在另一个优选实施例中，每对中的每个过孔都直接安排在一个平分连接器电路板错位角的轴上。在这个实施例中，所有的表面安装垫是等长度的。因此，连接每对电连接中的第一连接的电通路的总长度等于连接这对电连接中的第二连接的电通路的总长度。

附图说明

从以下结合附图对本发明的优选实施例的详细说明中可以对本发明有更好的理解，在这些附图中：

图1示出了本发明的过孔安排在一个与平分连接器电路板错位角的轴垂直的轴上的电连接系统的第一实施例；

图2示出了第一实施例用于正侧和背侧子板相互正交的表面安装连接器的焊接；

图3示出了本发明的过孔安排在一个与平分连接器电路板错位角的轴上的电连接系统的第二实施例；

图4示出了第二实施例用于正面和背面子板相互正交的表面安装连接器的焊接；

图5示出了一个在母板相对两侧有两个典型的5×8的连接头(header)的母板的顶面的顶视图；

图6示出了一个在母板相对两侧有两个典型的5×8的连接头的母板的底面的顶视图；

图7示出了一个在母板相对两侧有两个典型的5×8的连接头的母板的顶面和底面重叠的顶视图；

图8示出了在两个在母板相对两侧的示范性的5×8连接头的连接的一些不匹配连接对之间的中间层布线的示意图。

具体实施方式

下面将结合图1-8说明按照本发明的一个目前最佳典型实施例设计的达到上述目的和具有其他有益特点的系统。熟悉该技术领域的人员很容易看出，在这里给出的对这些图的说明只是说明性的，并不是意味着对本发明的范围有所限制。贯穿整个说明，同样的标注数字指的将是各个图内的同样的部分。

图1示出了过孔安排在一个与平分连接器电路板错位角的轴垂直的轴上的电连接系统的本发明的第一实施例。错位角A表示上连接器电路板101和下连接器电路板102错开的角度。平分轴103平分角A。垂直轴104以一个与平分轴103垂直的角度与平分轴103相交于交点P。上表面过孔111a和112a沿垂直轴104安排，离交点P等距离。

图2示出了第一实施例用于正面和背面子板正交情况(错位角A＝90度)的表面安装连接器的焊接。图2的第一列示出了这个PWB的上表面的顶视图。上表面安装垫201a和202a将上子板连接211a和212a接至过孔111和112。图2的第二列示出了PWB的下表面的顶视图。下表面安装垫201b和202b(示为虚线)将下子板连接211b和212b接至过孔111和112。图2的第三列示出了这个PWB的上表面和下表面重叠在一起的顶视图。上第一连接211a是上连接器电路板上的外连接，而下第一连接211b是下连接器电路板上的内连接。相反，上第二连接212a是上连接器电路板上的内连接，而下第二连接212b是下连接器电路板上的外连接。因此，这个方案对于连接定向成使电信号从外连接传送给内连接的电路板来说是理想的方案。

从第一上电路板连接211a到第一下电路板连接211b的电通路包括长上表面安装垫201a和短下表面安装垫201b。从第二上电路板连接202a到第二下电路板连接202b的电通路包括短上表面安装垫202a和长下表面安装垫202b。可以看到，这两个电通路都包括一个长表面安装垫和一个短表面安装垫。因此，两个电通路是等长度的。这保证了每个连接器电路板上的电连接之间传送的电信号不会不同相。还可以看到，第一上表面过孔111a与第一下表面过孔111b完全重叠，而第二上表面过孔112a与第二下表面过孔112b完全重叠。因此，过孔之间的电连接是以一个与中间平面电路板的表面垂直的角度笔直穿过中间平面电路板。这使得在制造中间平面电路板中可以用直通穿孔工序。

图3示出了本发明的过孔安排在一个平分连接器电路板错位角的轴上的电连接系统的第二实施例。错位角A表示上连接器电路板101与下连接器电路板102错位的角度。平分轴103平分角A。上表面过孔111a和112a沿着平分轴103配置。

图4示出了第二实施例用于正面和背面子板正交(错位角A＝90度)情况的表面安装连接器的焊接。图4的第一列示出了这个PWB的上表面的顶视图。上表面安装垫201a和202a使上子板连接211a和212a与过孔111和112相连接。图4的第二列示出了这个PWB的下表面的顶视图。下表面安装垫201b和202b(示为虚线)使下子板连接211b和212b与过孔111和112相连接。图4的第三列示出了这个PWB的上表面和下表面重叠在一起的顶视图。在这个方案中，两个第一连接211a，b都是外连接，而两个第二连接212a，b都是内连接。因此，这个方案对于连接定向成使电信号从外连接传送到外连接和从内连接传送到内连接的电路板来说是理想的方案。

从第一上电路板连接211a到第一下电路板连接211b的电通路包括上表面安装垫201a和下表面安装垫201b。从第二上电路板连接212a到第二下电路板连接212b的电通路包括上表面安装垫202a和下表面安装垫202b。在这个方案中，所有的表面安装垫的长度是相等的，因为从每个过孔到每个电连接器的距离是相等的。因此，所有的电通路是等长度的。

图5-8例示了怎样具体实现图1和2概括示出的第一布线方案，将两个示范性的5×8的连接头(header)连接在母板的相对两侧。所示的只是示范性的，决不是要限制本发明的专利保护范围。图5示出了一个在相对两侧有两个典型的5×8的连接头的母板的上表面的顶视图。图6示出了母板下表面的顶视图。图7示出了母板的上表面和下表面重叠在一起的顶视图。总共有40个连接对。然而，从图5-7可见，本发明的布线方案只能用于总共40对中的33对。在这种情况下，该模式是两个4×4模式的组合，共32对。第33对是在这些图的右上角一类的一对。剩下的在最上面这行和最右这列中的7对必须用图8所示的中间层布线方案。虽然本发明是结合具体实施例说明的，但熟悉该技术领域的人员理解，在不背离如以上所说明和以下权利要求书所列出的本发明的原理的情况下可以加以修改和变动。例如，虽然本发明以连接正交的第一和第二印刷电路板为例说明，但本发明可以用来连接错位角为任何角度的印刷电路板。此外，第一和第二印刷电路板可以含有任何规模的连接模式，并不局限于5×8模式连接。因此，本发明的专利保护范围应该由所附权利要求书给出。

Claims

1.一种互连两个表面安装的印刷电路板的布线系统，所述系统包括：

一个中间平面印刷电路板，含有一个第一表面和一个第二表面，所述第二表面与所述第一表面平行；

一个在所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上表面安装的第一印刷电路板，所述第一印刷电路板含有一些电连接对；

一个在所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上表面安装的第二印刷电路板，所述第二印刷电路板含有一些电连接对，所述第二印刷电路板安装成与所述第一印刷电路板成一个角度；

多个在所述中间平面印刷电路板的所述第一和第二表面上的相对所述第一和第二印刷电路板的错位角定位的过孔对，在所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的所述过孔对与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的所述过孔对完全重叠；以及

多个穿过所述重叠的过孔对的电通路，用来使所述第一印刷电路板上的所述电连接对与所述第二印刷电路板上的所述电连接对相连接。

2.如在权利要求1中所述的系统，其中所述过孔对定位成：

A.每个所述过孔对中的每个过孔安排在一个与平分所述第一和第二印刷电路板的错位角的轴垂直的轴上；以及

B.每个所述过孔对中的两个过孔离在平分所述第一和第二印刷电路板的错位角的轴上的一个点等距离。

3.如在权利要求1中所述的系统，其中所述过孔对定位成：

A.每个所述过孔对中的每个过孔安排在一个平分所述第一和第二印刷电路板的错位角的轴上；以及

B.每个所述过孔对中的第一过孔与所述电连接对的一个电连接对中的第一电连接之间的距离等于每个所述过孔对中的第二过孔与所述电连接对的一个电连接对中的第二电连接之间的距离。

4.如在权利要求1中所述的系统，其中所述电通路在长度上基本相等。

5.如在权利要求1中所述的系统，其中所述电通路包括：

一个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的第一表面导电表面安装垫，用来使所述第一印刷电路板上的所述电连接中的一个电连接与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的所述过孔中的一个过孔相连接；

一个导电轨线，用来使所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的每个过孔与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的完全重叠的过孔相连接；以及

一个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的第二表面导电表面安装垫，用来使所述第二印刷电路板上的所述电连接中的一个电连接与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的所述过孔中的一个过孔相连接。

6.如在权利要求5中所述的系统，其中所述导电轨线以一个与所述中间平面印刷电路板垂直的角度笔直穿过所述中间平面印刷电路板。

7.如在权利要求5中所述的系统，其中所述导电轨线在长度上基本相等。

8.如在权利要求5中所述的系统，其中所述第一表面导电表面安装垫在长度上基本相等。

9.如在权利要求5中所述的系统，其中所述第二表面导电表面安装垫在长度上基本相等。

10.如在权利要求5中所述的系统，其中所述第一表面导电表面安装垫在长度上基本等于所述第二表面导电表面安装垫。

11.如在权利要求5中所述的系统，其中每个连接每个所述电连接对中的第一电连接的所述第一表面安装垫是一个长表面安装垫，而每个连接每个所述电连接对中的第二电连接的第一表面表面安装垫是一个短表面安装垫。

12.如在权利要求11中所述的系统，其中每个所述长表面安装垫在长度基本上相等。

13.如在权利要求11中所述的系统，其中每个所述短表面安装垫在长度基本上相等。

14.如在权利要求5中所述的系统，其中每个连接每个所述电连接对中的第一电连接的所述第二表面表面安装垫是一个短表面安装垫，而每个连接每个所述电连接对中的第二电连接的所述第二表面表面安装垫是一个长表面安装垫。

15.如在权利要求14中所述的系统，其中每个所述长表面安装垫在长度上基本相等。

16.如在权利要求14中所述的系统，其中每个所述短表面安装垫在长度上基本相等。

17.如在权利要求1中所述的系统，其中所述第一和第二印刷电路板是相互垂直的。

18.如在权利要求1中所述的系统，其中所述第一和第二印刷电路板是5×8的连接头。

19.一种互连两个表面安装印刷电路板的系统，所述系统包括：

多对在所述中间平面印刷电路板的所述第一和第二表面上的过孔，定位成：

A.每个所述过孔对中的每个过孔安排在一个与平分所述第一和第二印刷电路板的错位角的轴垂直的轴上，

B.每个所述过孔对中的两个过孔离在平分所述第一和第二印刷电路板的错位角的轴上的一个点等距离，以及

C.所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的每个所述过孔对完全与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的所述过孔对中的一个过孔对重叠；

多个导电轨线，使所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的所述过孔对中的每个过孔与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的所述过孔对中的所述完全重叠的一个过孔相连接，所述导电轨线在长度上基本相等；

多个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的长第一表面导电表面安装垫，所述长第一表面导电表面安装垫使所述第一印刷电路板上的每个所述电连接对中的第一连接与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的每个所述过孔对中的第一过孔相连接，所述长第一表面导电表面安装垫在长度上基本相等；

多个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的短第一表面导电表面安装垫，所述短第一表面导电表面安装垫使所述第一印刷电路板上的每个所述电连接对中的第二连接与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的每个所述过孔对中的第二过孔相连接，所述短第一表面导电表面安装垫在长度上基本相等；

多个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的短第二表面导电表面安装垫，所述短第二表面导电表面安装垫使所述第二印刷电路板上的每个所述电连接对中的第一连接与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的每个所述过孔对中的第一过孔相连接，所述短第二表面导电表面安装垫在长度上基本相等；以及

多个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的长第二表面导电表面安装垫，所述长第二表面导电表面安装垫使所述第二印刷电路板上的每个所述电连接对中的第二连接与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的每个所述过孔对中的第二过孔相连接，所述长第二表面导电表面安装垫在长度上基本相等。

20.一种互连两个表面安装印刷电路板的系统，所述系统包括：

多个在所述中间平面印刷电路板的所述第一和第二表面上的过孔对，定位成：

A.每个所述第二表面过孔对中的每个过孔安排在一个平分所述第一和第二印刷电路板的错位角的轴上，

B.每个所述第二表面过孔对中的第一过孔与所述第二印刷电路板上的一个所述电连接对中的第一电连接之间的距离等于每个所述第二表面过孔对中的第二过孔与所述第二印刷电路板上的一个所述电连接对中的第二电连接之间的距离，以及

C.所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的每个所述过孔对完全与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的一个所述过孔对重叠；

多个导电轨线，使所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的所述过孔对中的每个所述过孔与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的所述过孔对中的所述完全重叠过孔中的一个过孔相连接，所述导电轨线在长度上基本相等；

多个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的第一表面导电表面安装垫，所述第一表面导电表面安装垫使所述第一印刷电路板上的一个所述电连接与所述中间平面印刷电路板的所述第一表面上的一个所述过孔相连接，所述第一表面导电轨线在长度上基本相等；以及

多个安装在所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的第二表面导电表面安装垫，每个所述第二表面导电表面安装垫使所述第二印刷电路板上的一个所述电连接与所述中间平面印刷电路板的所述第二表面上的一个所述过孔相连接，所述第二表面导电轨线在长度上基本等于所述第一表面导电轨线。