PCB及其连接具有不同平面触点的元器件的方法、电子装置

摘要

本发明公开一种PCB及其连接具有不同平面触点的元器件的方法、电子装置，其中，PCB包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域之间间隔设置，且第一区域与第二区域之间通过延长部电连接，第一区域上的触点和第二区域上的触点处于同一平面，延长部可弯曲，以使第一区域上的触点和第二区域上的触点处于高度不同的平面上。本发明根据元器件上触点的特征对PCB可进行区域划分，并且区域之间采用延长部进行电连接，通过弯曲延长部可以使其中某个区域下沉，使得PCB上的触点和与其对应的元器件的触点之间可以实现有效电连接，节省了材料成本和安装成本，提高了PCB与元器件的安装效率和安装便捷性。

说明书

技术领域

本发明涉及印刷电路板技术领域，具体涉及一种PCB及其连接具有不同平面触点的元器件的方法，以及包含该PCB的电子装置。

背景技术

PCB与元器件通过触点连接，传统的PCB为一块完整的板状结构，元器件上的部分连接触点与PCB上的连接触点之间一般需要增设导电铜片，由此造成元器件上的连接触点处于两个高低不同的平面上，使得PCB与元器件之间不能直接连接。如果使PCB与元器件直接连接，会损坏PCB，或者造成PCB与元器件之间的连接触点接触不良。为了解决元器件具有不同平面触点时PCB与元器件之间接触不良的问题，现有技术通常采用飞线、增加导电铜片等不同的办法，这些方法会增加材料成本和安装成本。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种PCB，该PCB可以弯曲，以适应与触点处于不同平面的元器件之间的快速连接。

本发明的目的之二在于提供一种PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法，通过该方法可以使PCB与具有不同平面触点的元器件之间快速连接，并能降低材料成本和安装成本。

本发明的目的之三在于提供一种生产成本低的电子装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种PCB，包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域之间间隔设置，且所述第一区域与所述第二区域之间通过延长部电连接，所述第一区域上的触点和所述第二区域上的触点处于同一平面，所述延长部可弯曲，以使所述第一区域上的触点和所述第二区域上的触点处于高度不同的平面上。

作为PCB的一种优选方案，所述延长部由若干依次连接的连接板组成。

作为PCB的一种优选方案，所述延长部的绕行长度为l，l≥l_F且l≥l_W，

其中，k为所述PCB的弹性系数；f为所述延长部的抗弯强度；h为所述延长部的厚度；H为所述延长部的弯曲跨度；b为所述延长部的宽度；W_l为所述延长部设定的最大弯曲力度。

作为PCB的一种优选方案，所述延长部的宽度b≥1.5h。

作为PCB的一种优选方案，所述延长部的厚度h等于所述PCB的厚度。

另一方面，本发明提供一种PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法，提供元器件和PCB，所述元器件上的一部分触点处于第一平面上，另一部分触点处于第二平面上，所述第一平面的高度高于所述第二平面的高度，将所述PCB划分为相间隔的且处于同一平面的第一区域和第二区域，并使所述第一区域的触点与所述第一平面的触点对应、所述第二区域的触点与所述第二平面的触点对应，且所述第一区域与所述第二区域之间通过延长部连接，当所述第一区域的触点与所述第一平面的触点贴合实现电连接时，通过弯曲所述延长部可使所述第二区域的触点与所述第二平面的触点贴合实现电连接。

作为PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法的一种优选方案，所述延长部由若干依次连接的连接板组成。

作为PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法的一种优选方案，作为PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法的一种优选方案，所述延长部的绕行长度为l，l≥l_F且l≥l_W，

其中，k为所述PCB的弹性系数；f为所述延长部的抗弯强度；h为所述延长部的厚度；H为所述延长部的弯曲跨度；b为所述延长部的宽度；W_l为所述延长部设定的最大弯曲力度。

作为PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法的一种优选方案，所述延长部的宽度b≥1.5h。

再一方面，本发明提供一种电子装置，其包括所述的PCB。

本发明的有益效果：本发明根据元器件上触点的特征对PCB可进行区域划分，并且区域之间采用延长部进行电连接，通过弯曲延长部可以使其中某个区域下沉，使得PCB上的触点和与其对应的元器件的触点之间可以实现有效电连接，节省了材料成本和安装成本，提高了PCB与元器件的安装效率和安装便捷性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明一实施例所述的PCB的俯视示意图。

图2是本发明一实施例所述的延伸部弯曲前的PCB的侧视示意图。

图3是本发明一实施例所述的延伸部弯曲后的PCB的侧视示意图。

图4是本发明一实施例所述的整流模块的俯视示意图。

图5是本发明一实施例所述的整流模块的侧视示意图。

图6是本发明一实施例所述的PCB与整流模块的安装结构示意图。

图中：

10、PCB；11、第一区域；111、第一触点；12、第二区域；121、第二触点；13、延长部；

20、整流模块；21、整流模块本体；22、第一原触点；23、第二原触点；

30、导电铜片。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的实施例提供一种PCB，该PCB包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域之间间隔设置，且第一区域与第二区域之间通过延长部电连接，第一区域上的触点和第二区域上的触点处于同一平面，延长部可弯曲，以使第一区域上的触点和第二区域上的触点处于高度不同的平面上。

本实施例中，第一区域的数量为一个，第二区域的数量为一个，在其他的实施例中的第二区域的数量还可以为两个，甚至三个，具体根据与该PCB电气连接的元器件上的触点所在的平面而定。例如，当元器件上的触点处于两个高度不同的平面时，第二区域的数量为一个；当元器件上的触点处于三个高度不同的平面时，第二区域的数量为两个，以此类推。

接下来以元器件上的触点处于两个高度不同的平面为例，针对该元器件对PCB的结构进行了合理地设计，并对设计的PCB结构进行进一步说明。

如图1所示，该PCB包括一个第一区域11和一个第二区域12，第一区域11上设置了四个第一触点111，第二区域12设置了两个第二触点121，第一区域11和第二区域12之间通过延长部3进行电连接。其中，延长部13可弯曲，使第一区域11和第二区域12处于高度不同的两个平面，便于PCB 10上的触点和与其对应的元器件的触点之间实现有效电连接，节省了材料成本和安装成本。

延长部3由若干依次连接的连接板组成。

作为PCB的一种优选方案，相邻两个连接板之间垂直连接，可以有效利用空间，并能在有限的空间内根据延长部13的宽度设计合适的长度，以满足其弯曲条件。

进一步地，延长部13的绕行长度为l，即若干个连接板的长度之和，l≥l_F且l≥l_W，

其中，k为PCB 10的弹性系数；f为延长部13的抗弯强度；h为延长部13的厚度；H为延长部13的弯曲跨度；b为延长部13的宽度；W_l为延长部13设定的最大弯曲力度。

元器件上的触点所在的两个平面之间的高度差即为延长部13的弯曲跨度，也即用于作为导电介质的导电铜片的厚度。

进一步地，延长部13的宽度为b(mm)，b≥1.5h，具体数值依据PCB 10的尺寸而定。

本实施例中，延长部13的厚度h(mm)等于PCB 10的厚度h(mm)相同。

本实施例中，l_F、l_W按照以下原理推算得到：

跟据PCB 10材质的特性，得出延长部13的抗弯强度的计算公式①：

根据式①可以推算出延长部13的绕行中间位置的最大载荷F的计算公式②：

跟据PCB材质的弯曲特性，得出延长部13的绕行末端的弯曲力度W的公式③：

根据螺丝压紧需要，设定延长部13的弯曲力度(W_l)，实际安装时延长部13的绕行末端的弯曲力度W不大于设定的最大弯曲力度W_l，即

W≤W_l④

由公式③、④可计算得到，延长部13的弯曲力度W不大于设定的最大弯曲力度W_l时的绕行长度l_W，即

为了确保PCB 10不被破坏(延长部13不断裂)，实际安装中，延长部13绕行末端的弯曲力度(W)不大于延长部13绕行末端的最大载荷(W_F)的二分之一，延长部13的绕行末端最大载荷(W_F)为延长部13绕行中间位置的最大载荷F的四分之一，即

结合公式②、③、⑥，可推算出PCB 10不被破坏时的绕行长度l_F，

实际安装当中需同时满足W≤W_l、W≤W_F/2两个条件。所以，延长部13的绕行长度l≥l_W且l≥l_F。

其中，f为PCB板的抗弯(折)强度，单位：MPa；

F为延长部13的绕行中间位置的最大载荷，单位：N；

b为延长部13的绕行宽度，单位：mm；

l为延长部13的绕行长度，单位：mm；

l_W为延长部13的弯曲力度不大于设定的最大弯曲力度时的绕行长度，单位：mm；

l_F为PCB10不被破坏时的延长部13的绕行长度，单位：mm；

h为延长部13的厚度，即PCB 10的厚度，单位：mm；

k为PCB 10的弹性系数，即延长部13的弹性系数，不同材质的PCB 10弹性系数不同；

H为延长部13的绕行末端的弯曲跨度，PCB的初始平面与延长部13的绕行末端的平面差，单位：mm；

W为延长部13的绕行末端的弯曲力度，单位：N；

W_l为延长部13设定的的最大弯曲力度，单位：N；

W_F为延长部13的绕行末端最大载荷，单位：N。

图2为延长部13弯曲前的PCB的侧视图，图3为延长部13弯曲后的PCB的侧视图。通过对比发现，延长部13弯曲后，第一区域11上的第一触点111所在的平面高于第二区域12上的第二触点121所在的平面。

具体地，延长部13由图1所示的若干段连接板连接组成，根据延长部13的抗弯强度和弯曲力度的要求，对延长部13的绕行长度和宽度进行合理地布局，可以使延长部13弯曲至合适的角度，使其与其他元器件有效实现电气连接，具体不再赘述。

接下来以采用FR-4材质的PCB为例，对本发明的PCB 10的结构设计进行进一步说明。

FR-4材质的PCB 10的纵向抗弯强度f≈345MPa，弹性系数k≈100000，PCB 10的厚度h＝2mm，延长部13的绕行宽度b＝3mm；要求延长部13的绕行末端的弯曲跨度H＝3mm，允许最大弯曲力度W_l＝2N。

由上述公式⑤计算得到：

由上述公式⑦计算得到：

因此，本实施例中，当l_W＝96.55mm、l_F＝72.23mm时，延长部13的绕行长度l≥96.55mm，本实施例取l＝100mm。

本发明的实施例还提供一种PCB连接具有不同平面触点的元器件的方法，具体地，该方法包括以下步骤：提供元器件和PCB，其中，PCB即为上述实施例的PCB，元器件上的一部分触点处于第一平面上，另一部分触点处于第二平面上，第一平面的高度高于第二平面的高度，将PCB划分为相间隔的且处于同一平面的第一区域和第二区域，并使第一区域的触点与第一平面的触点对应、第二区域的触点与第二平面的触点对应，且第一区域与第二区域之间通过延长部连接，当第一区域的触点与第一平面的触点贴合实现电连接时，通过弯曲延长部可使第二区域的触点与第二平面的触点贴合实现电连接。

采用本发明实施例的方法可以使PCB与触点处于不同平面的元器件实现快速、有效地连接，降低PCB与元器件的安装成本，提高了PCB与元器件的安装效率和安装便捷性。

本实施例中，PCB适用的元器件包括整流模块、接线端子，螺栓引脚电容以及IGBT功率模块中具有触点的元件中的任一种和导电铜片，这些元件的部分触点与PCB之间需要通过导电铜片加强电连接，以防止击穿PCB。此外，元器件还包括触点不在同一平面的PCB。接下来本发明以整流模块20(申社三相整流桥带可控硅模块MDST2001662)与PCB 10的连接为例，对本发明的方法进行进一步说明。

如图4和图5所示，整流模块20包括整流模块本体21和设置于整流模块本体21上的五个第一原触点22和两个第二原触点23。如图6所示，五个第一原触点22通过导电铜片30与PCB 10上的第一区域11上的五个第一触点11实现电连接，其中，第一原触点22与其上方的导电铜片30构成整流模块21的触点，第一原触点22上的导电铜片30的上表面即处于第一平面；两个第二原触点23的上表面即处于第二表面，通过弯曲PCB 10的延长部13，可以使PCB10的第二区域12下压，直至第二区域12上的两个第二触点121与两个第二原触点23贴合实现电连接。

采用本发明的方法可以使PCB 10与触点处于不同平面的整流模块20之间实现快速、有效地连接，降低PCB 10与整流模块20的安装成本，提高了PCB 10与整流模块20的安装效率。

本实施例中，延长部13由若干依次连接的连接板组成。

其中，延长部13的绕行长度为l，l≥l_F且l≥l_W，

其中，k为PCB 10的弹性系数，k≈100000；f为延长部13的抗弯强度，f≈345MPa；h为延长部13的厚度，等于PCB 10的厚度，h＝2mm；H为延长部13的弯曲跨度，即导电铜片30的厚度，H＝3mm；b为延长部13的宽度，b≥1.5h＝3mm，取b＝3mm；W_l为延长部13设定的最大弯曲力度，W_l＝2N。

按照上述实施例的原理可推断出公式⑤和公式⑦。

由公式⑤计算得到

由公式⑦计算得到

本实施例中，当l_W＝96.55mm、l_F＝72.23mm时，延长部13的绕行长度：l≥96.55mm，此案例取l＝100mm，可以使PCB>

本发明的实施例还提供一种电子装置，例如变频器、逆变电源、UPS电源，该电子装置包括上述任一实施例所述的PCB 10。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。