CN203289738U - 红外触摸屏边框内电路板的一种连接结构 - Google Patents

Abstract

用于红外线触摸屏边框内PCB的一种连接结构：在需要连接的PCB的端部设置有连接区域，区域内设置有数量不少于需连接的电通道且位置一一对应的焊盘组；连接区域边缘的焊盘，两块板面均可使用平面或金属化通孔焊盘；中间部分的焊盘则至少有一块版面上是金属化孔焊盘，利用孔内的焊锡的浸润性保证可靠连接。若手工焊接，可以利用至少两个金属化孔插入硬金属丝实现定位。还可以在两块PCB之间增加带有位置一样的通孔焊盘的PCB或FPC来增强两块PCB之间的绝缘、调节二者之间的垂直距离以适应结构的要求。本实用新型主要解决了红外触摸屏边框内部因空间狭小难以安装板间连接器以及连接器价格昂贵、故障率高的难题，降低了设计生产和安装的难度。

Description

红外触摸屏边框内电路板的一种连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种红外触摸屏的结构，属计算机输入设备技术领域，尤其涉及红外触摸屏的内部电路连接技术领域。

背景技术

现有的红外触摸屏的基本结构，都是在边框内部的PCB上安装红外发射和接收元件和其它电子元件，构成红外发射和接收电路。当触摸屏的尺寸比较大时，现有的PCB制板技术难以支持长度很长的PCB，即使能制造，也存在加工复杂、成品率低的问题，导致PCB的成本大幅度上升。因此现在尺寸较大的红外触摸屏内部的PCB基本上都使用连接（拼接）的结构，利用若干条长度较短的PCB通过连接件拼接称为一条长度很长的PCB。

但是因为红外触摸屏边框内部的空间很有限，并且随着红外触摸屏的边框向着越来越窄、越来越薄的方向发展，使得边框内部的空间越来与狭小，因此几乎无法使用低成本、高可靠性的常规板间连接技术和元件来拼接PCB。如果使用高密度、小尺寸的连接器来拼接，那么会产生如下问题：第一这类连接器结构精细，管脚间距小，所能承受的外力等也很有限，因此对焊接、安装和插拔要求都很高，操作不当很容易损坏，且损坏后维修也很困难，甚至直接导致整块PCB报废，所以使用成本很高；第二，这类连接器本身的成本也很高，甚至超过被连接的PCB；第三，这类连接器的封装是固定的，要占用板面固定的面积，因此对于某些超薄超窄的触摸屏，内部PCB的宽度很窄，还要安装红外发射管和接收管等元件，因此也常常没有足够的面积来安装。 

发明内容

本发明的目的，就是针对现有红外触摸屏的电路板间连接技术和方式存在的问题，公开一种免除接插件并且能够根据需要自行设定连接区域的形状和接点分部的技术方案。

针对上述发明目的，本实用新型采用了如下的PCB连接结构：所要连接的PCB包含有至少两块需要连接的多层PCB；所述至少两块PCB的端部都各自设定有一个连接区域并且重叠放置；在连接区域内设置有数量不少于需要连接的电路通道数的焊盘；不同PCB上用于连接同一电通道的焊盘构成位置一一对应的焊盘组，并且与连接其它电通道的、一一对应的焊盘组之间的相对位置关系相同；所述同一焊盘组之间通过焊锡连接固定。

进一步，所述PCB有三块，其中一块是两端带有所述的连接区域桥接板，其两端分别与另外的两块PCB通过所述焊盘组相连接。

为保证在连接区域内部的焊点之间连接的可靠性，需要在位于所述连接区域之内非PCB边缘处的同一焊盘组中的两个焊盘中，至少有一个是带有金属化通孔的焊盘；并且所述PCB可以使用FPC，实现PCB间的软性连接。

在某些情况下，为加强两块互相重叠的PCB在连接区域内的表面布线之间的绝缘、防止击穿或粘连，还进一步可以在所述两块需要连接的PCB的连接区域的重叠面之间增加一层绝缘板；并且绝缘板上带有与连接区域的焊点相对应的通孔。为进一步增加连接的可靠性，可以使用多层印刷PCB作为绝缘板，所述化通孔是带焊盘的金属化通孔；这时要求绝缘板表面的焊盘的表面和边缘，与其它两块PCB上表面上的其它焊盘或走线不相重叠。

为保证需连接的两块PCB的焊盘组在焊接尤其是手工焊接时各焊盘组的位置对应准确，在所述两块需要连接的PCB的重叠区域，还应该至少带有一个贯通所有叠放的PCB的同轴定位孔，利用硬金属丝插入定位孔内作为一个定位点，再利用PCB边缘等其它限定结构作为另一个定位标准。进一步，可以将这个硬金属丝焊接在定位孔上，这时定位孔可使用一组贯通所有叠放的PCB和绝缘板的带有金属化通孔同轴焊盘组。更进一步，这个焊盘组可以使用连接所述两块需要连接的PCB之间电通路的焊盘组中的一个。如果没有上述PCB边缘其它限定结构，则可以使用两个以上的焊盘组作为定位孔使用，并将硬金属丝焊接在焊盘组上以后再焊接其它焊盘。

附图说明

图1a：本发明包含有边缘焊盘和内部焊盘的基本连接结构示意图。

图1b：图1a中内部焊盘的剖面结构示意图。

图2：带有中间层的连接结构和元件安装结构的示意图。

图3：桥接连接的基本结构示意图。 

图4：使用FPC的桥接结构剖面示意图。

具体实施方式和实施例

下面结合附图来说明本实用新型的具体实施方式和实施例，并通过各个实施例来说明本实用新型中的技术细节。首先要说明的是：在本实用新型中，PCB=电路板；FPC=柔性电路板；所说的焊点=焊盘，均表示多层PCB或FPC板上的一个可焊接的敷铜单元；其中带有金属化通孔的焊盘表示至少PCB或FPC的上下表面上都有可焊接的敷铜并通过金属化孔连接，表面焊盘则表示只在一个表面有可焊接的敷铜。

实施例1

图1给出了本实用新型最基本的实施结构的示意图，显示出两块多层PCB之间的连接区域内重叠放置且构成电通路的焊盘组之间位置一一对应的关系和基本结构。其中图1a是位于红外触摸屏边框中的两块PCB板101、102的端部的某个局部的连接区域103内的连接点的顶视图；图1b是图1a中通过带有金属化通孔的连接点106的横向剖面图。需要说明的是，图1只给出了两块电路如何连接的结构示意图，没有涉及到PCB上的元器件的分部和安装。更接近于红外触摸屏边框内部PCB上元器件的实际安装的示意图见图2。

图1中包含了两类连接点。一类是位于连接区域边缘处的连接点，即图1a中由第一块PCB表面的焊盘104和第二块PCB边缘的表面焊盘105构成的焊盘组所形成的连接点。因为焊盘位于第二块PCB的边缘，所以既方便焊接又方便检查。但当需要连接的电通路较多时，或者不希望PCB边缘的连接点密度过大而增加焊接安装的难度时，可能PCB边缘能设置的焊盘组的数量会不够，这时就需要在连接区域内的PCB边缘的内部设置焊盘组。这时就需要焊盘组106中的焊盘，至少有一个带有金属化通孔。这是因为完全封闭在两块PCB之间的焊点类似于BGA的焊点，无法手工焊接，即使使用回流焊等焊接设备和工艺，也难以保证焊接的质量而且无法有效检查焊接的质量。而使用带金属化通孔的焊盘，则可以在金属化通孔处使用手工或者专用设备焊接，利用焊锡109在金属化通孔中的流动性和浸润性将分属于不同PCB上的两个焊点可靠地焊接在一起。

从图1b上可以看到，带有金属化通孔的焊盘组有两种：一种是上下两块PCB上的焊盘都带有金属化通孔(用带实线的阴影表示)，如图中焊盘组107所示；另一种是只有焊盘带有金属化通孔（用带虚线的阴影表示），另一个对应焊盘110是平面焊盘，如图中焊盘组108所示。相对而言，上下重叠的两块PCB上的焊盘均带有金属化通孔的结构更方便焊接，连接也更牢固，但是因为要保证焊锡容易浸润流动，即要贯通每块PCB的所有各层，又要求金属化通孔的直径比较大，因而会增加布线的难度，尤其在面积比较小的PCB板上的。具体设计时是否需要全部使用金属化通孔，可根据在PCB的连接区域103内的布线难易情况等因素来综合考虑。一般情况下应该把所有表面焊盘集中到在一块PCB上，以便于不用翻动PCB就可以实施焊接。

图1的结构也适用于从一块PCB上引出电接口的需要，这时只要将其中一块PCB换成FPC排线，相当于将一块PCB的厚度减薄，其它不变。

实施例2

我们知道PCB的表面除了焊盘之外，不可避免地还会有很多布线，尤其对于双面的PCB，所有电路的走线都在两个表面上。这样当连接区域中的两块PCB重叠放置并焊接在一起时，不同PCB的走线、过孔等部位很可能随之重叠，如果PCB表面的阻焊层等绝缘层有破损时，或者局部发热，或者有较高的电压差时就会有短路的风险。为了避免这种风险，可以在两块PCB的重叠表面设置一层绝缘板。但是这层绝缘板又不能妨碍连接点处的焊盘组之间的连接，因此需要在连接点处开有允许焊锡流动通过的孔洞。绝缘板可选用耐热的绝缘材料，如云母片、硅胶垫片等材料，但是最经济的选择是薄的PCB或者FPC的基板（不带覆铜箔的基板），例如0.2mm的PCB基板或者0.1mm厚的FPC基材。

更进一步，还可以使用双面的PCB或FPC制作绝缘板，如图2所示，用带金属化通孔的焊点替代绝缘板201上面的孔洞，一方面能更好地保证两块PCB之间焊点组焊接的可靠性。另一方面，这层绝缘板在某些时候还能起到调节两块被连接的PCB之间距离的作用，如在图3所示的触摸屏边框内用于安装红外发射或接收管302的结构中，需要使用绝缘板301来调节PCB板101和PCB板102之间的距离，以保证红外发射或接收管302的管芯位于或基本位于同一平面，触摸屏才能正常工作。这时因为两块PCB之间构成连接点的焊点之间的距离被拉大，所以这时必须使用带有与两块PCB板上焊点组的位置相对应的金属化通孔焊点的绝缘板，才能利用焊锡将同一焊点组107或108可靠地连接在一起，绝缘板上的焊点也成为这个焊点组的一部分。这时绝缘板201上不需要布线，而且要求绝缘板表面的焊盘的表面和边缘，与其它两块PCB上表面上的其它焊盘或走线不相重叠；也就是说绝缘板上的焊点的尺寸最好不大于PCB表面的焊点的尺寸。图3是一个局部透视图，途中的红外发射或接收管302的轮廓用粗虚线表示，并做成透视效果；中间两只红外发射或接收管的后面的带有阴影的部件就是带有金属化通孔焊点的绝缘板301。与图1中的结构相似，在两块被连接的PCB上、连接区域内PCB边缘的内部设置的焊盘组中，至少有一个带有金属化通孔。与图1结构不同的地方，是设置在PCB边缘的焊盘组，也需要至少有一个焊盘露出绝缘板上焊盘中的金属化通孔，或者露出连接绝缘板上下表面的焊盘的金属沉积层（相当于被剖开的金属化孔）。

实施例3

针对于红外触摸屏边框内部的PCB的连接（拼接），另一种可行的结构如图3所示，使用第三块PCB板401进行桥接。其实图1所示意的结构是这个结构的一半，因此实施例1、2所使用的各种技术细节均可以用于图3所示的结构。而图4所示的结构又从另一个方面说明了本实用新型的另一个优点，就是连接点的布局可以根据PCB上元器件安装的位置要求灵活设置。如图4所示，桥接板与PCB的连接区域的形状不规则，与其他元器件的关系近乎于“如影随形”，这是成品连接器无法实现的布局。

另外，在本实施例中还使用了同轴定位孔402、403，以便于手工或使用特定的设备焊接时更容易将连接点对准。对于PCB板101，一种定位方法可以利用一个定位孔402，再利用PCB板101与桥接板401的一个边缘靠在某个固定平整的竖直表面上实现连接点之间的定位，但这时需要如PCB与桥接板有共同的边缘和可依靠的表面等附加条件；另一种定位方法是利用定位孔402和403直接实现定位，这时只要将硬金属丝插入这两个贯通所有叠放的PCB的定位孔，即可将所有的焊盘组的位置对准。同时，如果将定位孔中的金属丝焊接在PCB上，还有加强连接板之间连接强度的作用。在一般对连接强度没有特殊要求情况下，可以设置连接点的所有重叠的PCB板带有同轴的金属化孔作为定位孔使用；但如果要求很强的连接强度，最好在PCB的重叠区域或者连接区域内设置专门的加强定位孔，设置较大的焊盘面积和过孔孔径，以便于使用较粗的金属丝来得到较大的连接强度。对于桥接板401与PCB板102之间的连接，可采用与PCB板101同样的结构和规则来连接。

实施例4

图4给出的结构可以使用PCB和FPC来实现，尤其是需要两块被连接PCB板距离较远或者互相之间需要活动连接时。图5给出了使用FPC桥接板501连接两块PCB的结构示意图。与使用PCB的主要区别，是FPC不很容易做成多层板，一般以双层居多，所以在连接点的密度较大时，焊点的设计可能会受到一定的限制。因此，在图5中的FPC桥接板501的边缘还使用了表面焊盘105作为连接点，并在PCB板101和102上设置了面积更大一些的表面焊盘104与之对应连接。

最后需要说明的是，本实用新型的技术方案不局限于各实施例中的具体技术方案或实施例，比如很多情况下可以只使用表面焊盘实现连接；或者使用多层重叠PCB和FPC，在连接PCB的同时利用FPC将部分或全部电通路引出；甚至还可以利用FPC柔软的特性，将本实用新型的结构与成品接插件混合使用等等。因此不脱离本实用新型的技术思想的范围内进行等同变换、移植、代替或者劣化，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.红外触摸屏边框内电路板的一种连接结构，包含有至少两块需要连接的多层PCB，其特征在于：所述至少两块PCB的端部都各自设定有一个连接区域并且重叠放置；在连接区域内设置有数量不少于需要连接的电路通道数的焊盘；不同PCB上用于连接同一电通道的焊盘构成位置一一对应的焊盘组，并且与连接其它电通道的、一一对应的焊盘组之间的相对位置关系相同；所述同一焊盘组之间通过焊锡连接固定。

2.根据权利要求1所述的电路板的连接结构，其特征在于：所述PCB有三块，其中一块是两端带有所述的连接区域桥接板，其两端分别与另外的两块PCB通过所述焊盘组相连接。

3.根据权利要求1或2所述的电路板的连接结构，其特征在于：在位于所述连接区域之内非PCB边缘处的同一焊盘组中的两个焊盘中，至少有一个是带有金属化通孔的焊盘。

4.根据权利要求1或2所述的PCB的连接结构，其特征在于：所述PCB中有一块是柔性电路板。

5.根据权利要求1所述的电路板的连接结构，其特征在于：在所述两块需要连接的PCB的连接区域的重叠面之间，还包含有一块绝缘板；所述绝缘板上带有与连接区域的焊盘相对应的通孔。

6.根据权利要求5所述的电路板的连接结构，其特征在于：所述绝缘板是多层PCB，所述通孔是带焊盘的金属化通孔；所述焊盘的表面和边缘，与所述其它两块需连接的PCB上表面上的其它焊盘或走线不相重叠。

7.根据权利要求1、2、5或6所述所述的电路板的连接结构，其特征在于：在所述两块需要连接的PCB的重叠区域，至少带有一个贯通所有叠放的PCB的同轴定位孔。

8.根据权利要求7所述的电路板的连接结构，其特征在于：所述定位孔是一组贯通所有叠放的PCB和绝缘板并带有金属化通孔的同轴焊盘组。

9.根据权利要求8所述的电路板的连接结构，其特征在于：所述用于定位的同轴焊盘组，是用于连接所述两块需要连接的PCB之间电通路的焊盘组。

10.根据权利要求9所述的电路板的连接结构，其特征在于：所述用于定位的焊盘组至少有两个；在所述焊盘组金属化通孔内焊接有硬金属丝。

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