TWI636712B - Circuit board with dual row solder joints and SMT and DIP structure - Google Patents

Circuit board with dual row solder joints and SMT and DIP structure Download PDF

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Abstract

本發明係一種具有雙排式焊接部且兼具SMT與DIP結構的電路板，其能供一USB Type-C態樣的連接器被焊接組裝至其上，其中，該電路板之頂面設有兩排焊接部，且各排焊接部分別包括複數支焊接腳位，本發明之特徵在於，其中一排焊接部的該等焊接腳位中，至少一個焊接腳位為DIP結構，其餘的焊接腳位則為SMT結構，且各排焊接部中用以傳輸高頻訊號的各該焊接腳位均為SMT結構，如此，當連接器組裝至電路板後，工作人員能由電路板的底面，直接察看DIP結構之焊接腳位與對應連接端子的焊接情況，且因傳輸高頻訊號的焊接腳位均為SMT結構，能提供更為良好的傳輸功效。

Description

具有雙排式焊接部且兼具SMT與DIP結構的電路板
本發明係關於電路板的結構，尤指一種同時具有SMT與DLP結構，且用以傳輸高頻訊號的焊接腳位均為SMT結構的電路板。
一般言，早期連接器焊接至電路板的方式，大多採用插板式(或稱雙列式封裝，Dual-In line Package，簡稱DIP)結構，茲簡單說明如後，首先，工作人員會先在電路板(PCB)上開設有貫穿孔(Plating Through Hole，簡稱PTH)，之後，將電子元件的接腳插入至對應的貫穿孔，且外露於電路板的底面，又，在該電路板的底面塗佈適量的助焊劑，以清除電路板之焊墊(PAD)與接腳之金屬表面的氧化膜，且能在前述元件的表面形成一保護膜，以防止金屬表面再度氧化，俟經過錫爐的預熱及浸錫過程後，令熔融狀的焊錫附著於電子元件的接腳與貫穿孔，即能使電子元件被焊接固定於電路板上。
然而，隨著電子產品的輕薄化及電子元件的排列密度上升等情況，業者又發展出貼片式(或稱表面黏著技術，Surface Mount Technology，簡稱SMT)結構，其是根據電子元件欲焊接至電路板上的位置，事先地在電路板頂面印上錫膏，之後，將電子元件的接腳貼放至各該錫膏的位置，再將前述電路板與電子元件一併通過回流爐加熱，使錫膏熔化，令電子元件 能被焊接固定至電路板上，如此，由於SMT結構不需在電路板上開設貫穿孔，故能縮小電路板面積，且能便於業者規劃電路板上的佈線。
目前來說，通用序列匯流排(Universal Serial Bus，以下簡稱USB)幾乎是各類電子裝置在進行資料傳輸及與其他週邊設備連接時不可或缺的配備，因此，隨著人們對於「高速傳輸」的需求，USB規格已即將全面進入USB 3.1，同時，為了提昇傳輸速度、傳輸訊號類型及插拔便利性，業界尚進一步推出「Type-C連接器」，其中，「Type-C連接器」的結構有一個重大的變化，即「構型上下對稱」，使用者將無須特別辨識出插頭的正反面，而可任意地插入對應的插座中，讓使用上更為直覺，然而，為了達成正反面皆可插接的功能，「Type-C連接器」內必須配置兩組相同的連接端子，其中，「Type-C連接器」焊接至電路板的方式包括二種，請參閱第1圖所示，第一種方式係在電路板A上設有兩排焊接部A1、A2，其中一排焊接部A1的焊接腳位全部為DIP結構，另一排焊接部A2的焊接腳位則全部為SMT結構；請參閱第2圖所示，第二種方式係在電路板B上設有兩排焊接部B1、B2，且該等焊接部B1、B2的焊接腳位全部為SMT結構。
然而，發明人發現，前述兩種方式於實際使用上，均有部分缺失，復請參閱第1及2圖所示，首先，採用第一種方式的電路板A與「Type-C連接器」，其傳輸訊號的頻率為4GHz與12GHz時，近端串音(Simulated NEXT)的效果即為不理想；採用第二種方式的電路板B與「Type-C連接器」，雖能有效保障「Type-C連接器」的傳輸速率，但是，由於「Type-C連接器」的兩組連接端子係依序排列於電路板B上，因此，在焊接完成後，位於內側的連接端子會被「Type-C連接器」自身遮蔽住(尤其是，處於內側接近中間 區域的位置)，造成工作人員不易檢查焊接結果是否良好，故，如何針對現有「Type-C連接器」與其電路板之結構進行改良，即成為本發明在此亟欲解決的重要課題。
有鑑於現有適用於USB Type-C連接器的電路板，仍具有部分缺失，因此，發明人憑藉著多年來的業界研發經驗，經過多次的研究、改良與測試後，終於設計出本發明之一種具有雙排式焊接部且兼具SMT與DIP結構的電路板，期能提供更為良好的產品，以獲得使用者之青睞。
本發明之一目的，係提供一種具有雙排式焊接部且兼具SMT與DIP結構的電路板，該電路板能供一USB Type-C態樣的連接器被焊接組裝至其上，且該連接器設有一第一連接部與一第二連接部，該第一連接部與該第二連接部係彼此間隔，且該第一連接部與該第二連接部分別包括複數支連接端子，該電路板包括一基板、一第一排焊接部與一第二排焊接部，其中，該第一排焊接部係設在該基板之頂面鄰近其一側緣的位置，並包括複數個第一焊接腳位，各該第一焊接腳位能分別與該第一連接部的各該連接端子相焊接，且該第一排焊接部中用以傳輸高頻訊號之第一焊接腳位係為SMT結構，另，該第二排焊接部設在該基板之頂面鄰近該第一排焊接部的位置，並包括複數個第二焊接腳位，各該第二焊接腳位能分別與該第二連接部的各該連接端子相焊接，且至少一個第二焊接腳位為DIP結構，其餘之第二焊接腳位則為SMT結構，又，第二排焊接部中用以傳輸高頻訊號之第二焊接腳位係為SMT結構，如此，當連接器組裝至電路板上後，工作人員不僅能自電路板的底面，直接察看DIP結構之第二焊接腳位與對應連 接端子的焊接情況，且由於傳輸高頻訊號的各該焊接腳位均為SMT結構，故能提供更為良好的的傳輸效果，令連接器的傳輸效果更為穩定及優越。
為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：
〔習知〕
A、B‧‧‧電路板
A1、A2、B1、B2‧‧‧焊接部
〔本發明〕
1‧‧‧電路板
10‧‧‧基板
11‧‧‧第一排焊接部
111‧‧‧第一焊接腳位
111A、121A‧‧‧高頻腳位
111B、121B‧‧‧電流腳位
111C、121C‧‧‧一般腳位
12‧‧‧第二排焊接部
121‧‧‧第二焊接腳位
121D‧‧‧接地腳位
13‧‧‧接地部
2‧‧‧連接器
21A‧‧‧第一連接部
21B‧‧‧第二連接部
211A、211B‧‧‧連接端子
23‧‧‧接地片
231‧‧‧接地端子
第1圖係習知電路板的一結構；第2圖係習知電路板的另一結構；第3圖係本發明之電路板的示意圖；第4圖係本發明之電路板與連接器的爆炸示意圖；第5圖係本發明之電路板與連接器的組裝剖面示意圖；第6A圖係連接器組裝至本發明之電路板的特徵阻抗測試結果；第6B圖係連接器組裝至第2圖之電路板的特徵阻抗測試結果；第6C圖係連接器組裝至第1圖之電路板的特徵阻抗測試結果；第7A圖係連接器組裝至本發明之電路板的近端串音測試結果；第7B圖係連接器組裝至第2圖之電路板的近端串音測試結果；及第7C圖係連接器組裝至第1圖之電路板的近端串音測試結果。
本發明係一種具有雙排式焊接部且兼具SMT與DIP結構的電路板，在一實施例中，請參閱第3~5圖所示，該電路板1能供一USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至其上，其中，該連接器2上設有一第一連接部21A與一第二連接部21B，各該連接部21A、21B係彼此間隔，且各該連接部21A、 21B分別包括複數支連接端子211A、211B，又，各該連接端子211A、211B之一端會延伸至連接器2的前端，各該連接端子211A、211B之另一端則會彎折且延伸至該連接器2的底部，在該實施例中，位在上方的第一連接部21A之連接端子211A，其另一端會鄰近連接器2的後端(即，第5圖之右側方向作為元件後方)，位在下方的第二連接部21B之連接端子211B，其另一端則會較鄰近該連接器2的前端(即，第5圖之左側方向作為元件前方)。
另，復請參閱第3~5圖所示，該電路板1包括一基板10、一第一排焊接部11及一第二排焊接部12，其中，該基板10係由絕緣材料製成，且業者能夠在該基板10的頂面佈設出金屬線路，然而，為避免圖式複雜，第3~5圖中係省略前述金屬線路。又，該第一排焊接部11係設在該基板10之頂面鄰近其一側緣的位置，且包括複數個第一焊接腳位111，當該連接器2組裝至該電路板1時，該基板10之一側緣會鄰近該連接器2的後端，意即，該第一連接部21A會對應於該第一排焊接部11，且該第一連接部21A的各該連接端子211A會分別對應至各該第一焊接腳位111。再者，該第二排焊接部12係設在該基板10之頂面鄰近該第一排焊接部11的位置，且與該第一排焊接部11彼此間隔，該第二排焊接部12包括複數個第二焊接腳位121，因此，當該連接器2組裝至該電路板1時，該連接器2之第二連接部21B會對應於該第二排焊接部12，且該第二連接部21B的各該連接端子211B會分別對應至各該第二焊接腳位121。
在此特別一提者，復請參閱第3~5圖所示，USB Type-C態樣的連接器2中，其連接端子211A、211B大致能分為三種類型，第一種類型是「用以傳輸高頻訊號」，第二種類型是「用以傳輸電流訊號」，第三種類型 則是「用以傳輸一般訊號(即非高頻訊號及非電流訊號)」，因此，當該連接器2組裝至電路板1上時，對應於第一種類型的第一焊接腳位111與第二焊接腳位121(如第3圖以點狀標示的符號111A、121A)，係用以傳輸高頻訊號，後稱高頻腳位111A、121A；對應於第二種類型的第一焊接腳位111與第二焊接腳位121(如第3圖以斜線狀標示的符號111B、121B)，係用以傳輸電流訊號，後稱電流腳位111B、121B；對應於第三種類型的第一焊接腳位111與第二焊接腳位121(如第3圖以空白狀標示的符號111C、121C)，則用以傳輸一般訊號，後稱一般腳位111C、121C，合先陳明。
復請參閱第3~5圖所示，該第二排焊接部12之第二焊接腳位121中，能夠至少有一個第二焊接腳位121為插板式(或稱雙列式封裝，Dual-In line Package，簡稱DIP)結構，意即，該第二焊接腳位121能被設計成貫穿孔狀(如第3圖之符號121C的態樣)，其餘之第二焊接腳位121則為貼片式(或稱表面黏著技術，Surface Mount Technology，簡稱SMT)結構，意即，該第二焊接腳位121能被設計成平板狀(如第3圖之符號121A、121B的態樣)，其中，由於SMT結構於傳輸訊號上，耗損率會低於DIP結構，故，本發明之電路板1上，用以傳輸高頻訊號的第二焊接腳位121(即，高頻腳位121A)必定為SMT結構，甚至在本發明之其它實施例中，用以傳輸電流訊號的第二焊接腳位121(即，電流腳位121B)亦可為SMT結構，至於其它的第二焊接腳位121(即，一般腳位121C)則能夠為DIP結構，如此，當該連接器2組裝至電路板1上後，僅管第二焊接腳位121因處於連接器2的內側，而會被連接器2遮蔽住，但是，工作人員能由基板10的底面檢查DIP結構的第二焊接腳位121之焊接情況，大幅提高檢查上的便利性。此外，隨著第二焊接腳位121的結 構不同(如高頻腳位121A或一般腳位121C的樣式)，與其焊接之連接端子211B另一端的結構亦會隨之改變(如第5圖所示)，合先敘明。
同理，復請參閱第3~5圖所示，該第一排焊接部11中的該等第一焊接腳位111的態樣，亦能夠如同前述第二排焊接部12一般，用以傳輸高頻訊號之第一焊接腳位111(即，高頻腳位111A)為SMT結構，其餘第一焊接腳位111為DIP結構，或者能夠如同第3圖之實施例，全部的第一焊接腳位111均為SMT結構，畢竟，由於第一焊接腳位111與第一連接部21A的連接端子211A，是處於該連接器2後方的位置(如第5圖所示)，不會有其它遮蔽物存在，故，工作人員能夠輕易地以肉眼察看焊接結果。如此，當該連接器2組裝至電路板1上後，由於傳輸高頻訊號的第一焊接腳位111與第二焊接腳位121均為SMT結構，故，在實際使用上，能提供更為良好的傳輸功效，令該連接器2與電路板1的結合，能夠具有更穩定與優越的傳輸效果。
請參閱第6A~6C圖所示，其中，第6A圖係為USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至本發明之電路板1(如第3圖所示)的特徵阻抗(或稱特性阻抗，Simulated Characteristic impedance)之測試結果，第6B圖係為USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至第2圖之電路板B的特徵阻抗之測試結果，第6C圖則為USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至第1圖之電路板A的特徵阻抗之測試結果，一般言，特徵阻抗的數值線條愈趨於平緩(即，起伏度愈小)，則表示連接器傳輸訊號的表現愈理想，由第6A~6C圖能明顯得知，本發明之電路板1與電路板B(即，兩排焊接部B1、B2的焊接腳位，全部為SMT結構)的特徵阻抗結果最為近似，且優於電路板A(即，其中一排焊接部A1的焊接腳位全部為DIP結構，另一排焊接部A2的焊接腳位則全部為SMT結構) 的特徵阻抗結果。
請參閱第7A~7C圖所示，其中，第7A圖係為USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至本發明之電路板1(如第3圖所示)的近端串音(Simulated NEXT)之測試結果，第7B圖係為USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至第2圖之電路板B的近端串音之測試結果，第7C圖則為USB Type-C態樣的連接器2焊接組裝至第1圖之電路板A的近端串音之測試結果，一般言，近端串音的數值線條在超過一標準值(如第7A~7C圖的虛線)後，即代表連接器2於傳輸對應頻率的訊號不理想，由第7A~7C圖能明顯得知，本發明之電路板1與電路板B之近端串音結果均未超出標準值，且優於電路板A的近端串音結果(第7C圖之電路板A，於頻率4GHz與12GHz時，其效果不理想)。
綜上所述可知，復請參閱第3~5圖所示，本發明之電路板1的態樣，於實際使用上，其上之連接器2的傳輸效果幾乎等同於全部焊接腳位均使用SMT結構的電路板，且工作人員仍能夠由電路板1的底面，直接檢查DIP結構的第二焊接腳位121之焊接情況，如此，即可避免因一般腳位121C處於第二排焊接部12的中間區域，而被連接器2遮蔽住的問題，畢竟，當連接器2組裝至電路板1後，連接器2之底部與電路板1之頂面間的空隙有限，工作人員難以由前述空隙察看到一般腳位121C及其對應之連接端子211B的焊接情況。
此外，復請參閱第3~5圖所示，為能提高工作人員檢查焊接情況的正確率，在本發明之其它實施例中，該第二排焊接部12中為SMT結構的各該第二焊接腳位121(如：高頻腳位121A、電流腳位121B)，其各別的整體長度係由外朝中間區域逐漸增加，如第3圖所示，位在最左側之高頻腳 位121A的長度，會小於相鄰之另一高頻腳位121A的長度，且該另一高頻腳位121A的長度亦會小於相鄰之電流腳位121B的長度，如此，透過前述變化長度的方式，工作人員即能夠輕易地透過連接器2之底部與電路板1之頂面間的空隙，察看到各該第二焊接腳位121與對應連接端子211B的焊接情況。另，為使該連接器2於高頻傳輸時，具有較為良好的傳輸能力，該第一排焊接部11與第二排焊接部12之間，尚設有複數個接地部13，該等接地部13係為DIP結構，且能分別與該連接器2之一接地端子231相焊接，其中，該接地端子231係設在該連接器2之一接地片23上，且該接地片23會位於各該連接部21A、21B之間，以降低各該連接部21A、21B於高頻傳輸的相互干擾問題，惟，在本發明之其它實施例中，該等接地部13亦可為SMT結構。再者，第二排焊接部12中最外側的二個第二焊接腳位121，係用以接地，後稱接地腳位121D，各該接地腳位121D能為DIP結構，並能與對應之各該接地部13相連通，且能與第二連接部21B中用以接地的連接端子211B相焊接，如此，透過前述結構，即能取得更佳的接地效果，有效降低連接器2運作中的雜訊，惟，在本發明之其它實施例中，當該接地腳位121D為SMT結構時，其長度能夠小於相鄰的高頻腳位121A。
按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

Claims (6)

  1. 一種具有雙排式焊接部且兼具SMT與DIP結構的電路板，係供一USB Type-C態樣的連接器被焊接組裝至其上，該連接器上延伸設有一第一連接部與一第二連接部，該第一連接部與該第二連接部係彼此間隔，且該第一連接部與該第二連接部分別包括複數支連接端子，該電路板包括：一基板，係由絕緣材料製成；一第一排焊接部，係設在該基板之頂面鄰近其一側緣的位置，該第一排焊接部包括複數個第一焊接腳位，各該第一焊接腳位能分別與該第一連接部的各該連接端子相焊接，其中，該第一排焊接部中用以傳輸高頻訊號之第一焊接腳位係為SMT結構；及一第二排焊接部，係設在該基板之頂面鄰近該第一排焊接部的位置，該第二排焊接部包括複數個第二焊接腳位，各該第二焊接腳位能分別與該第二連接部的各該連接端子相焊接，其中，至少一個第二焊接腳位為DIP結構，其餘之第二焊接腳位則為SMT結構，且第二排焊接部中用以傳輸高頻訊號之第二焊接腳位係為SMT結構。
  2. 如請求項1所述之電路板，其中，該第二排焊接部中用以傳輸電流訊號的第二焊接腳位係SMT結構。
  3. 如請求項2所述之電路板，其中，該第二排焊接部中為SMT結構的各該第二焊接腳位，其各別的整體長度係由外朝中間區域逐漸增加。
  4. 如請求項3所述之電路板，其中，該第一排焊接部的全部第一焊接腳位係為SMT結構。
  5. 如請求項4所述之電路板，其中，該第一排焊接部與第二排焊接部係彼此間隔，且該第一排焊接部與該第二排焊接部之間，尚設有複數個接地部，該等接地部係為DIP結構，且能分別與該連接器之一接地片的接地 端子相焊接。
  6. 如請求項5所述之電路板，其中，該第二排焊接部中最外側且用以接地的二個第二焊接腳位，係為DIP結構，且能與對應之各該接地部相連通，用以接地的各該第二焊接腳位能與該第二連接部中用以接地的各該連接端子相焊接。
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