CN210868301U - 一种积木式电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种积木式电路板，包括带有控制器的通用底板和N个功能模块电路板；带有控制器的通用底板包括带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域，功能模块电路板包括模拟量模块、通信功能模块以及开关量输入输出模块；模拟量模块通过带AD功能的区域与带有控制器的通用底板连接，通信功能模块通过带UART串口通信的区域与带有控制器的通用底板连接，开关量输入输出模块通过输入输出区域与带有控制器的通用底板连接，能够根据客户不同的需求，将多种功能模块通过不同的组合，焊接在通用的底板上，构成一块具备客户要求功能的电路板。

Description

一种积木式电路板

技术领域

本实用新型涉及电路板技术领域，尤其涉及一种积木式电路板。

背景技术

目前的印制线路板把功能电路制作在同一块电路板上，或者把一块电源模块板、一块功能板通过电源线/导线连接在一起(或者其他连接/焊接方式把两个或多个不同的电路板组合在一起)，不同的功能需求就需要设计不同的电路板(或N个不同的电路板通过导线/焊接的方式组合在一起)，从而能够构成一块具有客户要求功能的电路板。

然而，目前硬件设计有很多重复性的工作不能省略，客户稍微有些许不同的需求，则重新改板，很多电路是固定格式的，但重复性的布局布线工作却不能省略，因此硬件开发成本居高不下，且时效性差。不但如此，每次重复设计的线路板需要做很多的重复性的验证工作才能进入批量生产阶段。另外，由于聘请的设计人员技术水平限制，硬件设计质量参差不齐。最终导致公司生产的线路板质量得不到有效的保障。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种积木式电路板，能够根据客户不同的需求，将多种功能模块通过不同的组合，焊接在通用的底板上，构成一块具备客户要求功能的电路板。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种积木式电路板，包括带有控制器的通用底板和N个功能模块电路板；

所述带有控制器的通用底板包括带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域，所述功能模块电路板包括模拟量模块、通信功能模块以及开关量输入输出模块；

所述模拟量模块通过所述带AD功能的区域与所述带有控制器的通用底板连接，所述通信功能模块通过所述带UART串口通信的区域与所述带有控制器的通用底板连接，所述开关量输入输出模块通过所述输入输出区域与所述带有控制器的通用底板连接。

进一步的，所述N个功能模块电路板均具有统一的连接端；

所述连接端包括高压端和低压端，所述高压端的焊盘各个独立，所述低压端的焊盘在一个区域内紧密排列，所述高压端与所述低压端构成了不规则的凸出的齿状焊盘带。

进一步的，所述带有控制器的通用底板上设有N个焊接接口，所述焊接接口与所述功能模块电路板的连接端相对应，包括高压接口端和低压接口端；

所述焊接接口的高压接口端与所述功能模块电路板的高压端相连接，所述焊接接口的低压接口端与所述功能模块电路板的低压端相连接。

进一步的，所述功能模块电路板通过连接端的焊盘，垂直焊接在所述带有控制器的通用底板的焊接接口的焊盘上，与所述带有控制器的通用底板垂直连接。

进一步的，所述焊接接口的高压接口端的焊盘形式为外径方形内孔圆形，所述焊接接口的低压接口端的焊盘形式为中央方孔两侧各多排方形并列。

进一步的，所述连接端的高压端和所述焊接接口的高压接口端的各个焊盘的安全距离为2-4mm；

所述连接端的低压端和所述焊接接口的低压接口端的各个焊盘的安全距离为0.3-1mm。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供了一种积木式电路板，包括带有控制器的通用底板和N个功能模块电路板；带有控制器的通用底板包括带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域，功能模块电路板包括模拟量模块、通信功能模块以及开关量输入输出模块；模拟量模块通过带AD功能的区域与带有控制器的通用底板连接，通信功能模块通过带UART串口通信的区域与带有控制器的通用底板连接，开关量输入输出模块通过输入输出区域与带有控制器的通用底板连接。

通过不同的功能模块电路板与带有控制器的通用底板的连接，能够根据客户不同的需求，将多种功能模块通过不同的组合，焊接在通用的底板上，构成一块具备客户要求功能的电路板。

附图说明

图1是本实用新型提供的积木式电路板的一种实施例的结构示意图；

图2是本实用新型提供的积木式电路板的功能模块电路板的一种实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的积木式电路板的带有控制器的通用底板的一种实施例的结构示意图；

图4是本实用新型提供的积木式电路板的带有控制器的通用底板独特焊盘设计的一种实施例的结构示意图；

图5是本实用新型提供的积木式电路板的功能模块电路板与通用底板垂直连接的一种实施例的结构示意图；

图6是本实用新型提供的积木式电路板的通用底板的低压接口端的焊盘未开槽时的一种实施例的结构示意图；

图7是本实用新型提供的积木式电路板的通用底板的低压接口端的焊盘开槽后的一种实施例的结构示意图；

图8是本实用新型提供的积木式电路板的两个通用底板在水平方向扩展的一种实施例的结构示意图；

图9是本实用新型提供的积木式电路板的两个通用底板在垂直方向扩展的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1、2和3，本实用新型提供了一种积木式电路板，包括带有控制器的通用底板和N个功能模块电路板；

所述带有控制器的通用底板包括带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域，所述功能模块电路板包括模拟量模块、通信功能模块以及开关量输入输出模块；所述模拟量模块通过所述带AD功能的区域与所述带有控制器的通用底板连接，所述通信功能模块通过所述带UART串口通信的区域与所述带有控制器的通用底板连接，所述开关量输入输出模块通过所述输入输出区域与所述带有控制器的通用底板连接。

通过不同的功能模块电路板与带有控制器的通用底板的连接，能够根据客户不同的需求，将多种功能模块通过不同的组合，焊接在通用的底板上，构成一块具备客户要求功能的电路板。

在本实用新型实施例中，带AD功能的区域可配置包括但不限于各种模拟量模块，例如温度模块、湿度模块、压力传感器模块等；带UART串口通信的区域可配置包括但不限于各种通信功能模块，例如RS485通信模块、RS232通信模块等；输入输出区域可配置包括但不限于各种开关量输入输出模块，例如具有其他功能的模块即可通过该区域与带有控制器的通用底板连接。

需要说明的是，本实用新型提供的带有控制器的通用底板，不仅具有上述的三种功能区域(带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域)，还可根据客户的需求，添加与客户需求功能对应的IO口，以接入该客户需求功能的功能模块电路板，实现相应的功能，大大的提高了底板的通用性和可扩展性。

请参见图2，在本实用新型实施例中，所述N个功能模块电路板均具有统一的连接端；所述连接端包括高压端和低压端，所述高压端的焊盘各个独立，所述低压端的焊盘在一个区域内紧密排列，所述高压端与所述低压端构成了不规则的凸出的齿状焊盘带。

其中，功能模块电路板上不规则的凸出的齿状焊盘带具备元器件插件的焊脚功能，同时具有足够的机械强度，起到防止加工运输时受外力作用的破坏。

需要说明的是，由于开关量输出模块带有强电，为便于开关量输出模块接在通用底板上的任意位置，因此各区域进行统一接口，即采用强电/弱电分离的特点，将低压端的焊脚集合压缩在一个区域，并将低压端设置在靠近通用底板的内部，方便低压信号线连接到通用底板的MCU控制器上；将高压端的焊脚设为各个独立的圆形焊盘，在本实施例中，只要满足国家有关电气间隙、爬电距离和绝缘穿透距离规定的焊脚排列方式，均在本实用新型的保护范围内，在此不一一赘述。

具体的，所述连接端的高压端的各个焊盘的安全距离为2-4mm；所述连接端的低压端的各个焊盘的安全距离为0.3-1mm。

进一步的，各种功能模块电路板通过PCB板的锣边功能，把其中一边切割成各种大小不一的焊脚的形状，也可几个焊脚集合压缩在一个区域，如低压端。其余的三边可以是方形和圆形，只要是不影响其他模块/电路正常运行的形状，皆在本申请的范围内，在此不一一赘述。

在本实用新型的另一个实施例中，所述N个功能模块电路板根据功能的不同，采用不同的颜色绘制不同功能的功能模块电路板，使得安装工人正确区分不同的电路模块。

优选的，如图3所示，所述带有控制器的通用底板上设有N个焊接接口，所述焊接接口与所述功能模块电路板的连接端相对应，包括高压接口端和低压接口端；所述焊接接口的高压接口端与所述功能模块电路板的高压端相连接，所述焊接接口的低压接口端与所述功能模块电路板的低压端相连接。

与功能模块电路板相对应的，所述焊接接口的高压接口端的各个焊盘的安全距离为2-4mm；所述焊接接口的低压接口端的各个焊盘的安全距离为0.3-1mm。

如图4所示，图4为带有控制器的通用底板独特焊盘设计的样板图，作为本实用新型的优选实施例，所述焊接接口的高压接口端的焊盘形式为外径方形内孔圆形，所述焊接接口的低压接口端的焊盘形式为中央方孔两侧各多排方形并列，通过该独特的焊盘设计，可以把功能模块电路板和通用底板两个板的间隙减小到最小，同时在结构上，可以让功能模块电路板保持相对垂直于通用底板的位置。

优选的，将功能模块电路板通过统一的焊接接口直接焊接在通用底板上，免除了排针、插座等中间件，从而大大降低了材料成本。

在本实用新型实施例中，将功能模块电路板和通用底板区分为高压端、高压接口端以及低压端、低压接口端，并且高压低压两个区的焊盘结构特征完全不一样，使得在两区对调后，无法将功能模块电路板插进通用底板，所以具有防止功能模块电路板插反的特性。

如图5所示，在本实施例中，所述功能模块电路板通过连接端的焊盘，垂直焊接在所述带有控制器的通用底板的焊接接口的焊盘上，与所述带有控制器的通用底板垂直连接。各个功能模块电路板直接垂直焊接在通用底板上，有效地利用了垂直空间，大大减小了通用底板的面积，具备高集成度的特征。

需要说明的是，所述焊接接口的低压接口端的焊盘形式的成型方法为，通过在多排并列的长条形焊盘中央开槽的方式，将多排并列的长条形焊盘分为左右对称的两组焊盘。

在现有技术中，铣刀定位存在一定的误差，无法精准的进行定位，在开槽后低压接口端的焊盘与槽边难免会存在无法控制的间隙，使得功能模块电路板在与该低压接口端的焊盘进行焊接时，难以上锡，导致该功能模块电路板无法正常接入通用底板，从而降低了生成效率，浪费了大量的人力物力。

请参见图6和图7，通过本实用新型提供的开槽方式，即可解决现有的铣刀定位误差导致的焊盘到槽边存在间隙的技术问题。如图6所示，图6为通用底板的低压接口端的焊盘未开槽时的样板图，该低压接口端的焊盘采用多排并列的长条形焊盘，并且通用底板的顶层和底层都有该样式的焊盘，且是对称的，当采用本实用新型提供的开槽方式：在该多排并列的长条形焊盘中央进行开槽，可将多排并列的长条形焊盘分为左右对称的两组焊盘，并且两边的焊盘到槽边的距离皆趋于零，得到如图7所示的开槽后的低压接口端的焊盘样板图，解决了现有的铣刀定位误差导致的焊盘到槽边存在间隙的技术问题。

通用底板低压接口端的焊盘到槽边距离趋于零，在功能模块电路板插入到通用底板时，功能模块电路板的焊盘与通用底板上的焊盘实现无缝贴合，使通用底板与功能模块电路板之间的焊接焊盘更容易上锡，保证了本实用新型提供的电路板能够加工量产。

作为本实用新型的另一个优选实施例，通过通信功能模块，可实现两个或两个以上的所述带有控制器的通用底板之间的通信，实现输入输出点的扩展，具备积木式特征。其中，所述两个或两个以上的所述带有控制器的通用底板通过所述通信功能模块，可在水平方向扩展，也可在垂直方向扩展，以满足不同客户的需求。

请参见图8和图9，图8为两个所述带有控制器的通用底板在水平方向的扩展，当然，在本领域技术人员不需要付出创造性劳动的情况下，可想到在水平方向上还可扩展两个以上的通用底板，具体的在水平方向上可扩展通用底板的任意数量，均在本实用新型的保护范围内。

图9为两个所述带有控制器的通用底板在垂直方向的扩展，通过4个铜柱通过底板四角的4个圆孔，即可将两个通用底板进行层叠，同理，在本领域技术人员不需要付出创造性劳动的情况下，可想到在垂直方向上还可扩展两个以上的通用底板，具体的在垂直方向上可扩展通用底板的任意数量，均在本实用新型的保护范围内。

综上所述，本实用新型提供了一种积木式电路板，包括带有控制器的通用底板和N个功能模块电路板；带有控制器的通用底板包括带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域，功能模块电路板包括模拟量模块、通信功能模块以及开关量输入输出模块；模拟量模块通过带AD功能的区域与带有控制器的通用底板连接，通信功能模块通过带UART串口通信的区域与带有控制器的通用底板连接，开关量输入输出模块通过输入输出区域与带有控制器的通用底板连接，能够根据客户不同的需求，将多种功能模块通过不同的组合，焊接在通用的底板上，构成一块具备客户要求功能的电路板。采用本实用新型提供的实施例，能够实现以下有益效果：

(1)通过通用底板与功能模块电路板的相互独立，通用底板与功能模块板之间的焊盘到焊盘的连接方式安全可靠，能够长久可靠工作，方便量产。

(2)通用底板、功能模块电路板采用统一规格的电气接口，电气信号兼容性统一，各种类型的功能模块电路板可互换使用在通用底板的任意位置上，厂家可自由选择不同类型功能模块板进行组装，使用方便。

(3)通过通用底板与功能模块电路板之间的一一对应的焊盘互联，实现功能模块电路板与通用底板之间的导电连通，结构简单并且实用。

(4)功能模块电路板与通用底板独特的防接反焊盘设计，以及统一的电气规则设计，使得功能模块电路板不会因插错方向造成信号短路而损坏电子元件，各个模块也不会再对应位置上插错插反。

(5)通过在多排并列的长条形焊盘中央进行开槽，将多排并列的长条形焊盘分为左右对称的两组焊盘，使得通用底板低压接口端的焊盘到槽边距离趋于零，解决了现有的铣刀定位误差导致的焊盘到槽边存在间隙的技术问题。

(6)通用底板、各功能模块电路板电气接口统一规格，电气信号兼容性统一，低压信号区占用空间小，安装后整齐工整，安装方便，并且可并联任意数量的通用底板，以满足大量功能的需求。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种积木式电路板，其特征在于，包括带有控制器的通用底板和N个功能模块电路板；

所述带有控制器的通用底板包括带AD功能的区域、带UART串口通信的区域以及输入输出区域，所述功能模块电路板包括模拟量模块、通信功能模块以及开关量输入输出模块；

所述模拟量模块通过所述带AD功能的区域与所述带有控制器的通用底板连接，所述通信功能模块通过所述带UART串口通信的区域与所述带有控制器的通用底板连接，所述开关量输入输出模块通过所述输入输出区域与所述带有控制器的通用底板连接。

2.如权利要求1所述的积木式电路板，其特征在于，所述N个功能模块电路板均具有统一的连接端；

所述连接端包括高压端和低压端，所述高压端的焊盘各个独立，所述低压端的焊盘在一个区域内紧密排列，所述高压端与所述低压端构成了不规则的凸出的齿状焊盘带。

3.如权利要求2所述的积木式电路板，其特征在于，所述带有控制器的通用底板上设有N个焊接接口，所述焊接接口与所述功能模块电路板的连接端相对应，包括高压接口端和低压接口端；

所述焊接接口的高压接口端与所述功能模块电路板的高压端相连接，所述焊接接口的低压接口端与所述功能模块电路板的低压端相连接。

4.如权利要求3所述的积木式电路板，其特征在于，所述功能模块电路板通过连接端的焊盘，垂直焊接在所述带有控制器的通用底板的焊接接口的焊盘上，与所述带有控制器的通用底板垂直连接。

5.如权利要求4所述的积木式电路板，其特征在于，所述焊接接口的高压接口端的焊盘形式为外径方形内孔圆形，所述焊接接口的低压接口端的焊盘形式为中央方孔两侧各多排方形并列。

6.如权利要求3所述的积木式电路板，其特征在于，所述连接端的高压端和所述焊接接口的高压接口端的各个焊盘的安全距离为2-4mm；

所述连接端的低压端和所述焊接接口的低压接口端的各个焊盘的安全距离为0.3-1mm。

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