CN220402029U - Cmos电路板及机器视觉设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种CMOS电路板及机器视觉设备，该CMOS电路板包括：固定块，具有沿第一方向相对设置的正面和背面，固定块上设置有贯穿正面与背面的配合孔；主电路板，设置在固定块的背面上，主电路板具有沿第一方向相对设置的第一面和第二面，第一面与背面相贴合，第一面上布置有CMOS芯片，第二面上布置有第一元器件，主电路板上设置有贯穿第一面与第二面的散热孔，CMOS芯片覆盖散热孔并位于配合孔内；子电路板，通过板对板连接器与主电路板相连接，子电路板设置在主电路板的第二面上并与主电路板间隔布置，子电路板上布置有第二元器件；导热块，通过散热孔与CMOS芯片相连接。本申请的尺寸小，空间占用率小，且散热效果好，利于机器视觉设备的小型化。

Description

CMOS电路板及机器视觉设备

技术领域

本实用新型涉及机器视觉技术领域，具体涉及一种CMOS电路板及机器视觉设备。

背景技术

在全球朝着工业4.0迈进的背景下，智能制造、人工智能是实现工业4.0的核心，机器视觉又是实现智能制造和人工智能的关键节点。随着新兴的新能源产业的蓬勃发展以及消费电子行业智能制造的升级，伴随着超大数据量的采集和处理，对机器视觉相机的帧率和分辨率提出了更高的要求,CMOS电路板的尺寸越来越大，导致电路板占用空间大，CMOS电路板的功耗越来越高，且现有的CMOS芯片由于元器件的布局限制，通常只有极小的面积用于散热导致散热效果差。

同时，各种工业电子产品又都朝着小型化和制造及安装简便化的方向发展，要求各设备尺寸小，散热良好。但是，为了满足机器视觉相机的帧率和分辨率的要求，难以实现设备小型化和散热良好的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种CMOS电路板及机器视觉设备，以解决现有技术中CMOS电路板占用空间大、散热效果差，难以实现设备小型化的问题。

为达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种CMOS电路板，适于安装在机器视觉设备内，并与所述机器视觉设备的设备主板电性连接，包括：

固定块，具有沿第一方向相对设置的正面和背面，所述固定块上设置有贯穿所述正面与所述背面的配合孔；

主电路板，设置在所述固定块的背面上，所述主电路板具有沿所述第一方向相对设置的第一面和第二面，所述第一面与所述背面相贴合，所述第一面上设置有CMOS芯片和铺设在所述CMOS芯片周围的铜箔，所述第二面上布置有第一元器件，所述主电路板上设置有贯穿所述第一面与所述第二面的散热孔，所述CMOS芯片覆盖所述散热孔并位于所述配合孔内；

子电路板，通过板对板连接器与所述主电路板相连接，所述子电路板设置在所述主电路板的第二面上并与所述主电路板间隔布置，所述子电路板上布置有第二元器件，所述第二元器件为非高速信号元器件；以及

导热块，通过所述散热孔与所述CMOS芯片相连接。

进一步地，所述固定块上设置有散热结构。

进一步地，所述导热块与所述CMOS芯片之间布置有导热垫片。

进一步地，所述导热块的尾端依次穿过所述子电路板、所述散热孔后与所述导热垫片相接触，所述导热块的头端伸出于所述子电路板。

进一步地，所述导热块包括依次连接的第一导热段、第二导热段和第三导热段，所述第一导热段用于与所述导热垫片相接触，所述第三导热段用于连接所述机器视觉设备的壳体；

所述第一导热段穿设在所述子电路板与所述散热孔内；

所述第二导热段平行布置在所述子电路板远离所述主电路板的一面外侧，所述第二导热段与所述子电路板间隔布置，并朝向所述子电路板的边缘延伸；

所述第三导热段设置在所述第二导热段的边缘处并沿所述第一方向朝远离所述子电路板延伸。

进一步地，所述主电路板的第二面的边缘处布置有三个第一高速信号连接器，三个所述第一高速信号连接器与所述设备主板电性连接，于所述第一方向上，所述子电路板的投影与三个所述第一高速信号连接器的投影不重叠。

进一步地，所述子电路板远离所述主电路板的一面边缘处布置有一个第二高速信号连接器，所述第二高速信号连接器与所述设备主板电性连接，所述第二高速信号连接器靠近所述第一高速信号连接器设置。

进一步地，所述固定块、所述主电路板与所述子电路板通过固定结构可拆卸连接。

进一步地，所述固定结构包括若干呈一对一设置的螺柱和螺钉，所述螺柱设置在所述主电路板上，所述螺钉依次穿过所述子电路板、所述螺柱、所述主电路板和所述固定块，以固定所述子电路板、所述主电路板与所述固定块的相对位置。

本实用新型还提供一种机器视觉设备，包括：

壳体；

设备主板，设置在所述壳体内；

如上述任一项所述的CMOS电路板，设置在所述壳体内，并与所述设备主板电性连接；以及

镜头，固定在所述壳体上并与所述CMOS电路板相连接。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

1、通过增加一个子电路板，叠加组装于主电路板上，并将非高速信号元器件布置在子电路板上，以减小主电路板的尺寸；

2、将主电路板上的第一元器件全部放置于远离固定块的第二面上，并在靠近固定块的第一面上铺设铜箔与固定块的背面相贴合以进行散热，散热效果好；

3、在主电路板上开设散热孔，露出CMOS芯片，通过导热块将CMOS芯片热量导出进行散热，进一步提高散热效果；

4、通过使用本申请的CMOS电路板，在保证机器视觉设备的功能要求的前提下，可同时满足机器视觉设备的小型化和高散热需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的CMOS电路板的立体结构示意图；

图2为本实施例的CMOS电路板的正视结构示意图；

图3为本实施例的CMOS电路板的侧视剖视结构示意图。

1-固定块；11-散热槽；12-配合孔；2-主电路板；21-第一元器件；22-CMOS芯片；23-散热孔；3-子电路板；31-第二元器件；4-导热块；41-第一导热段；42-第二导热段；43-第三导热段；5-导热垫片；6-板对板连接器；7-固定结构；71-螺柱；72-螺钉；8-第一高速信号连接器；9-第二高速信号连接器；10-安装孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本申请一实施例提供一种机器视觉设备，该机器视觉设备包括壳体(未图示)、设置在壳体内的设备主板(未图示)和CMOS电路板以及固定在壳体上并与CMOS电路板相连接的镜头(未图示)，其中CMOS电路板与设备主板电性连接。该CMOS电路板的结构紧凑、尺寸小、散热效果好且安装方便，使得机器视觉设备的帧率和分辨率高，散热效果好，且设备尺寸小，利于朝小型化发展，

请参见图1至图3，上述的CMOS电路板包括固定块1、主电路板2、子电路板3和导热块4。固定块1具有沿第一方向相对设置的正面和背面，固定块1上设置有贯穿正面与背面的配合孔12。主电路板2设置在固定块1的背面上，主电路板2具有沿第一方向相对设置的第一面和第二面，第一面与背面相贴合，第一面上设置有CMOS芯片22和铺设在CMOS芯片22周围的铜箔(未标号)，第二面上布置有第一元器件21，主电路板2上设置有贯穿第一面与第二面的散热孔23，CMOS芯片22覆盖散热孔23并位于配合孔12内。子电路板3通过板对板连接器6与主电路板2相连接，子电路板3设置在主电路板2的第二面上并与主电路板2间隔布置，子电路板3上布置有第二元器件31，第二元器件31为非高速信号元器件。导热块4通过散热孔23与CMOS芯片22相连接。

需要说明的是，上述的第一方向如图3中箭头a所示。

为了进一步提高CMOS电路板的散热效果，本实施例中，固定块1上设置有散热结构。具体的，自固定块1的正面向内凹陷形成有若干散热槽11，以增加固定块1的表面积，从而提高固定块1与外部环境的换热效果，利于将热量散至空气中。该散热槽11可以呈长条形，或者呈曲线形，或者呈弧形，本申请对此不做具体限定，其可实现增加固定块1与外部空气的换热面积即可。

呈上述，导热块4与CMOS芯片22相接触，以将CMOS芯片22的热量导出，为了避免导热块4与CMOS芯片22刚性接触，导致CMOS芯片22损伤，本实施例中，导热块4与CMOS芯片22之间布置有导热垫片5。该导热垫片5具体可以为氧化铝导热橡胶，或者氮化硼导热橡，为常规设置，在此不做赘述。

本实施例中，导热块4的尾端依次穿过子电路板3、散热孔23后与导热垫片5相接触，导热块4的头端伸出于子电路板3。通过使导热块4穿过子电路板3，以使导热块4可以将子电路板3上的部分热量导出，进一步提高散热效果，同时提高了CMOS电路板的结构紧凑性，进一步减小CMOS电路板的空间占用率。

具体的，导热块4包括依次连接的第一导热段41、第二导热段42和第三导热段43，第一导热段41用于与导热垫片5相接触，第三导热段43用于连接机器视觉设备的壳体。第一导热段41穿设在子电路板3与散热孔23内。第二导热段42平行布置在子电路板3远离主电路板2的一面外侧，第二导热段42与子电路板3间隔布置，并朝向子电路板3的边缘延伸。第三导热段43设置在第二导热段42的边缘处并沿第一方向朝远离子电路板3延伸。其中，第三导热段43通过螺栓(未图示)固定在机器视觉设备的壳体上，第三导热段43上设置有与螺栓相配合的安装孔10。

通过使第二导热段42与子电路板3间隔布置，以避免第二导热段42上的热量传递至第二元器件31上，影响CMOS电路板的工作效率，同时，第二导热段42朝向子电路板3的边缘延伸，以使第二导热段42呈板状结构，以增加其与空气的接触面积，提高换热效率。

习知的，为了实现CMOS电路板的高速传输，需要要使用多个高速连接器连接设备主板，本申请中，由于将第一元器件21和第二元器件31分别布置在主电路板2和子电路板3上，因此，主电路板2和子电路板3上均设置有高速连接器，同时，由上述可知，第二元器件31为非高速信号元器件，为了匹配主电路板2与子电路板3的不同需要，主电路板2与子电路板3上配置的高速连接器的数量不同。

具体的，主电路板2的第二面的边缘处布置有三个第一高速信号连接器8，三个第一高速信号连接器8与设备主板电性连接，于第一方向上，子电路板3的投影与三个第一高速信号连接器8的投影不重叠。通过将子电路板3与三个第一高速信号连接器8错位布置，以便于后续三个第一高速信号连接器8与设备主板的连接。

子电路板3远离主电路板2的一面边缘处布置有一个第二高速信号连接器9，第二高速信号连接器9与设备主板电性连接，第二高速信号连接器9靠近第一高速信号连接器8设置。

通过将第一高速信号连接器8、第二高速信号连接器9靠近设置并设置在CMOS电路板的边缘位置，便于后续电路连接走线，简化走线路径。本申请对第一高速信号连接器8和第二高速信号连接器9的布置位置不做具体限定，可结合设计需求进行调整。

为了便于后需的维修换新，本实施例中，固定块1、主电路板2与子电路板3通过固定结构7可拆卸连接。具体的，固定结构7包括若干呈一对一设置的螺柱71和螺钉72，螺柱71设置在主电路板2上，螺钉72依次穿过子电路板3、螺柱71、主电路板2和固定块1，以固定子电路板3、主电路板2与固定块1的相对位置。本实施例中，螺柱71与螺钉72的数量为呈一对一设置的三个，在其他事实例中，也可设置为四个或者五个，在此不做限定。

以本实施例为例，本申请的CMOS电路板的安装流程为：

步骤一：将CMOS芯片22焊接于主电路板2上，主电路板2中间非焊接区域开设散热孔23，露出CMOS芯片22；

步骤二：将子电路板3通过板对板连接器6和主电路板2连接；

步骤三：将主电路板2和子电路板3通过固定结构7安装于固定块1上。

本申请的有益效果在于：通过增加一个子电路板，叠加组装于主电路板上，并将非高速信号元器件布置在子电路板上，以减小主电路板的尺寸，将主电路板上的第一元器件全部放置于远离固定块的第二面上，并在靠近固定块的第一面上铺设铜箔与固定块的背面相贴合以进行散热，同时在主电路板上开设散热孔，露出CMOS芯片，通过导热块将CMOS芯片热量导出进行散热，以提高散热效果。

最后应说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CMOS电路板，适于安装在机器视觉设备内，并与所述机器视觉设备的设备主板电性连接，其特征在于，包括：

固定块，具有沿第一方向相对设置的正面和背面，所述固定块上设置有贯穿所述正面与所述背面的配合孔；

主电路板，设置在所述固定块的背面上，所述主电路板具有沿所述第一方向相对设置的第一面和第二面，所述第一面与所述背面相贴合，所述第一面上设置有CMOS芯片和铺设在所述CMOS芯片周围的铜箔，所述第二面上布置有第一元器件，所述主电路板上设置有贯穿所述第一面与所述第二面的散热孔，所述CMOS芯片覆盖所述散热孔并位于所述配合孔内；

子电路板，通过板对板连接器与所述主电路板相连接，所述子电路板设置在所述主电路板的第二面上并与所述主电路板间隔布置，所述子电路板上布置有第二元器件，所述第二元器件为非高速信号元器件；以及

导热块，通过所述散热孔与所述CMOS芯片相连接。

2.如权利要求1所述的CMOS电路板，其特征在于，所述固定块上设置有散热结构。

3.如权利要求1所述的CMOS电路板，其特征在于，所述导热块与所述CMOS芯片之间布置有导热垫片。

4.如权利要求3所述的CMOS电路板，其特征在于，所述导热块的尾端依次穿过所述子电路板、所述散热孔后与所述导热垫片相接触，所述导热块的头端伸出于所述子电路板。

5.如权利要求4所述的CMOS电路板，其特征在于，所述导热块包括依次连接的第一导热段、第二导热段和第三导热段，所述第一导热段用于与所述导热垫片相接触，所述第三导热段用于连接所述机器视觉设备的壳体；

所述第一导热段穿设在所述子电路板与所述散热孔内；

所述第二导热段平行布置在所述子电路板远离所述主电路板的一面外侧，所述第二导热段与所述子电路板间隔布置，并朝向所述子电路板的边缘延伸；

所述第三导热段设置在所述第二导热段的边缘处并沿所述第一方向朝远离所述子电路板延伸。

6.如权利要求1所述的CMOS电路板，其特征在于，所述主电路板的第二面的边缘处布置有三个第一高速信号连接器，三个所述第一高速信号连接器与所述设备主板电性连接，于所述第一方向上，所述子电路板的投影与三个所述第一高速信号连接器的投影不重叠。

7.如权利要求6所述的CMOS电路板，其特征在于，所述子电路板远离所述主电路板的一面边缘处布置有一个第二高速信号连接器，所述第二高速信号连接器与所述设备主板电性连接，所述第二高速信号连接器靠近所述第一高速信号连接器设置。

8.如权利要求1所述的CMOS电路板，其特征在于，所述固定块、所述主电路板与所述子电路板通过固定结构可拆卸连接。

9.如权利要求8所述的CMOS电路板，其特征在于，所述固定结构包括若干呈一对一设置的螺柱和螺钉，所述螺柱设置在所述主电路板上，所述螺钉依次穿过所述子电路板、所述螺柱、所述主电路板和所述固定块，以固定所述子电路板、所述主电路板与所述固定块的相对位置。

10.一种机器视觉设备，其特征在于，包括：

壳体；

设备主板，设置在所述壳体内；

如权利要求1-9任一项所述的CMOS电路板，设置在所述壳体内，并与所述设备主板电性连接；以及

镜头，固定在所述壳体上并与所述CMOS电路板相连接。