一种单元电路板组装结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种单元电路板组装结构，包括信号连接件、固定件、信号输出引脚，其特征在于：所述的单元电路板分立为两块或者两块以上的单板，各分立单板经固定件呈竖向间隔固定；所述的信号输出引脚连接于分立单板上并与所连接的分立单板位于同一竖直平面上；所述各分立单板之间通过所述信号连接件实现信号连接。在相同的电路面积下，单元电路的布板面积有效的降低。和单列直插式封装结构相比，单元电路的最大尺寸显著减小。和无外壳式的单列直插式组装结构相比，单元电路的装配稳定性得到显著提高。
【专利说明】一种单元电路板组装结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电路板组装结构，特别涉及一种模块类产品的内部单元电路板组装结构。
【背景技术】
[0002]现有的电子设备产品，基本的组成模式都是将电子器件连接在电路板上，再通过电路板电路将各种器件连接成一个整体并实现一定的功能。对于复杂的大型电子设备，往往会将部分功能电路单独设计制作成一个电路单元并作为整机的一个电子器件使用。本文所述的单元电路即为实现单独功能的电路单元结构。组成单元电路的电路板即为单元电路板。将电路单元经过组装并加上绝缘材料重新封装成的电子器件称为模块。
[0003]随着电子设备的发展，产品的小型化要求不断提高。作为电子设备组成的单元电路也不断朝着小型化的方向发展。由于电子设备的器件都分布在电路板上，当器件的高度在所有布板器件的最高高度以下时，减小器件所占空间的最有效方式就是减小器件的布板面积。这里的布板面积是指器件在电路板平面上所占的面积。单元电路也是由电子器件装配到电路板上组成的。为了说明各种组装结构的布板面积大小，这里定义单元电路板上用于装配器件实现单元电路功能的面积为单元电路的电路面积。电路面积和布板面积的关系如图1所示。电路面积为器件A上可以用于布器件的电路板面积。布板面积为器件A在电路板B上投影并加上安全距离所占用的面积，如图中虚线所示。由于实现单元电路功能所需的电路面积是基本不变的，因此可以通过对比相同电路面积下的布板面积大小来判定各种组装结构的布板面积利用率。
[0004]常规的单元电路组装结构为双列直插式结构。双列直插式结构如图2所示。这种结构的电路面积为单元电路所占布板面积的2倍以内。以单元电路产品的典型代表电源模块为例，其标准的砖类产品封装尺寸就是按照双列直插式封装结构来定义的。八分之一砖电源模块的标准尺寸为58mmX23mm。电路面积为58X23X2=2668mm2。电路板装配器件时为了保证插件器件的顺利安装以及每个器件之间的电气安全，每个电子器件之间都会保留必要的安全空间。如果设备中每个器件所需的平均安全距离为1mm，相当于长宽各增加2mm，那么八分之一砖电源模块的布板面积为(58+2) X (23+2) =1500mm2。2668mm2的电路面积需要1500mm2的布板面积，这样的组装结构布板面积利用率是很低的。
[0005]为了提高布板面积的利用率，减小电子设备的体积，目前出现的改良方案主要有两种:多层双列直插式封装和单列直插式封装。
[0006]多层双列直插式结构如图3-1所示。这种组装结构提高布板面积利用率的理念为:双列直插式产品的布板面积很大，但是器件高度很低。通过将电路板在垂直高度上的叠加就可以实现在相同电路面积下水平面积的减小，进而降低器件的布板面积。这种组装方式存在的问题为:组成单元电路的电路板上需要装配电子器件，器件本身也有一定的面积要求，器件之间还要进行可靠的电气连接，因此单个电路单板的面积不能无限缩小。由于分层越多，电路板之间的信号连接越难以满足，因此分层数量受到限制。这种形式的组装结构理论上可以无限分层，但是实际上一般只做两层电路板，最多不超过三层。因此不能充分的减小布板面积。
[0007]这里将八分之一砖电源模块分为三层电路板为例计算多层双列直插式组装结构单元电路的布板面积。为了具备可比性，这里不改变模块的电路面积，每个电路板长宽尺寸减小为原尺寸的0.577倍。这时电路面积为0.577X58X0.577X23X2X3=2664.7mm2，和原先的 2668mm2 基本不变。布板面积为(0.577X 58+2) X (0.577X 23+2)=541.6mm2。布板面积和原先的1500mm2有了显著的减小。
[0008]和多层双列直插式结构有类似理念的还有申请号为200910307649.7的实用新型专利。如图3-2所示，其中相关内容大致摘录如下:当所述电子设备不能容纳所述印刷电路板组合未掰开之前的整体结构时，例如所述电子设备的长度只能容纳一个功能板10或20时，可通过V槽掰开所述两块功能板10及20，将功能板10及20重叠设置，将所述两信号连接器14及24通过信号线300连接起来，再将所述印刷电路板组合放置于所述电子设备的对应位置即可。该方案就是在空间面积不够的情况下将一块板分为两块板并重叠放置实现了所需空间面积的减小。这种方案对于减小布板面积是比较有限的。这里以八分之一砖电源模块的电路面积为例进行说明。将八分之一砖模块分成两块板，每块板长度减半，宽度不变，进行上下重叠。这时电路面积不变，但是布板面积变为(58 + 2+2) X (23+2)=775mm2。虽然和原先的1500mm2有了一定的减小，但是效果不及三层双列直插式结构。
[0009]单列直插式结构如图4所示。这种组装结构提高布板面积利用率的理念为:单元电路板平面面积很大，但是厚度很小。双列直插式产品之所以布板面积很大，是因为单元电路板的平面面积占用了大部分布板面积。如果将产品沿着单元电路板侧面垂直安装，那么单元电路在电路板上投下的布板面积将会大大缩小。这时单元电路板的高度应当设定为器件允许的最大高度，通过提高电路板长度达到所需的布板面积。
[0010]这种组装结构存在的问题为:单元电路只通过单列引脚连接到电路板上，因此整个器件可以沿着连接轴线摆动，如图4-1所示，单元电路板不能完全垂直设备电路板固定。为了减小单元电路板倾斜问题，需要给单元电路板加装如图4-2所示的外壳结构。通过引脚和外壳固定可以有效的解决单元电路板倾斜的问题。问题在于加装外壳后单元电路板的布板面积也会随之增加，单元电路板的实际布板高度也会随之降低。
[0011]这里以单元电路板不加装外壳，将八分之一砖电源模块的电路面积设计成单列直插的形式为例。一般设备的布板高度最高的器件为电解电容，电解电容的典型高度为20_。因此这里选用20mm作为器件的最高高度。八分之一砖的电路面积为2668mm2，因此单元电路板的面积为2668 + 2=1334mm2。单元电路板的长度应当设计为1334 + 20=66.7mm。一般单元电路板的电路板厚度设计为1.0_。为了讨论单列直插式产品的最小布板面积，这里假设单兀电路板使用表贴器件，最闻闻度为1臟。因此单兀电路板的厚度为3mm。加上器件的安全距离，无外壳的单列直插式产品的布板面积为(3+2) X (66.7+2) =343.5mm2。
[0012]如果给单列直插式产品加装外壳，设计成模块模式，那么单元电路的布板面积将会进一步增加。依然以八分之一砖的电路面积为例。一般外壳厚度为0.5mm，外壳和基板控制距离为0.5mm，那么加装外壳的单元电路板高度为20-l=19mm。单元电路板长度为 1334+19=70.21mm。加装外壳后的长度为 70.21+ (0.5+0.5) X2=72.21mm,宽度为 3+(0.5+0.5)X2=5mm。加上器件的安全距离,有外壳的单列直插式产品的布板面积为(5+2)X(72.21+2) =519.47mm2。
[0013]以上分析可见，虽然不加外壳的单列直插式产品具备较小的布板面积，但是由于结构不稳定，必须增加外壳才能固定在电路板上。单列直插式产品加装外壳后由于宽度和长度的增加，已经和多层双列直插式产品的布板面积没有太大差异。在计算中还可以发现单列直插式产品存在的另外一个问题。由于高度受限制，在要求相同电路面积的前提下，单兀电路板的长度就会大大增加。八分之一砖的电路面积加装外壳下需要72.21mm长,5mm宽的布板面积。设备的尺寸往往会受器件的最大尺寸限制。因此单列直插式产品的最大尺寸会严重影响设备体积的减小。
[0014]和单列直插式封装结构有类似理念的还有申请号为200920133442.8的实用新型专利。该实用新型需要解决的问题为由于光源和驱动电路都安装在一块PCB上，导致发光体无法密集排列。解决措施为将驱动电路和发光体分成两块板并将驱动电路垂直放置连接于发光体上。结构如图4-3所I为发光体,2为承载发光体的电路板,3为发光驱动电路，2’为驱动电路承载电路板。得到的效果为承载发光体的印刷电路板能不受驱动电路宽度的影响，可以做的更小，发光体排列的更加紧密，单位面积上的数量可以更多。该实用新型本质上为通过将驱动电路垂直放置减小了驱动电路的布板面积。同时通过将驱动电路和发光电路重叠放置再次减小了布板面积。重叠放置的理念和多层双列直插式组装结构的理念类似，这里就不再赘述其布板面积的效果。
[0015]综上所述，现有的单元电路板组装结构及其改良方案存在的问题为:在相同的电路面积要求下布板面积较大，布板面积利用率不高，难以满足电子设备日益小型化的要求。对于单列直插式组装结构还存在最大尺寸较大，阻碍了电子设备小型化设计的问题。对于不加装外壳的单列直插式组装结构还存在装配稳定性差，器件容易沿着连接轴线摆动的问题。
实用新型内容
[0016]本实用新型的目的在于提供一种单元电路板的组装结构，可以有效的提高单元电路的布板面积利用率。
[0017]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种单元电路板组装结构，包括信号连接件、固定件、信号输出引脚，所述的单元电路板分立为两块或者两块以上的单板，各分立单板经固定件呈竖向间隔固定；所述的信号输出引脚连接于分立单板上并与所连接的分立单板位于同一竖直平面上；所述各分立单板之间通过所述信号连接件实现信号连接。
[0018]优选的，本实用新型所述固定件为契合式夹块，夹块内侧间隔设有嵌槽，各分立单板两侧对称设有用于所述嵌槽横向契合的凹槽，所述夹块设有两个，对称夹合于各分立单板两侧，所述嵌槽横向契合于凹槽内，以固定各呈竖向间隔的分立单板；所述信号连接件为信号连接线。
[0019]进一步的，所述夹块内侧嵌槽的间隔距离为各分立单板的安全距离。
[0020]优选的，本实用新型所述固定件为连接端子，连接端子至少为两个且对称设置，连接端子横向穿设固定于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板。
[0021]进一步的，在分立单板同侧连接端子上配置有间距限定的塑胶块，塑胶块分别设于同侧连接端子的两端，连接端子穿过塑胶块固定在单板上。[0022]进一步的，所述各分立单板之间设有弹性绝缘垫片，弹性绝缘垫片卡接于分立单板两侧的连接端子上。
[0023]进一步的，所述连接端子为导电性连接端子，所述导电性连接端子同时作为信号连接件，导电性连接端子固定焊接于各分立单板上实现信号连接。
[0024]优选的，本实用新型所述的信号连接件为磁芯磁耦合器件，磁芯磁耦合器件在单板间隙处隔着绝缘垫片对接；绝缘垫片厚度为磁芯所需气隙的尺寸。
[0025]优选的，本实用新型所述固定件为两端设有夹口的导电连接夹；导电连接夹至少为两个且对称设置，导电连接夹经夹口横向夹合固定于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板；所述导电连接夹同时作为信号连接件实现各分立单板信号连接。
[0026]优选的，本实用新型所述固定件为设有覆铜走线的基板，基板的两侧设有相间隔卡槽；各分立单板两侧对应设有与基板两侧相互补嵌合的卡槽，所述基板设有两个，嵌合于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板；所述基板同时作为信号连接件；经基板上的覆铜走线实现各分立单板信号连接。现有的单列直插式组装结构之所以不能实现布板面积的有效压缩，其实质是由于单列直插式结构需要很大的器件间隔空间。以【背景技术】中八分之一砖电源模块的电路面积为例，不装外壳的单列直插产品器件在设备电路板上的投影面积为66.7X3=200.1mm2，而实际需要的布板面积为343.5mm2。加装外壳的单列直插产品器件在设备电路板上的投影面积为70.21X3=210.63mm2，而实际需要的布板面积为519.47mm2η
[0027]本实用新型基于单列直插式组装结构。通过将单块电路板分成多块电路板，把原有的电路板空间距离进行了分割。如图5所示，实线表示的三层截面中，中间层为电路板厚度，边上两层为单板上器件的布板空间，实线和虚线之间包围的空间即为单元电路拥有的安全距离。将原有电路板分割成A和B两层后，电路板安全距离也进行了分割。如图5-1所示，单元电路板总体的空间距离增加了 a和b。将电路板A和B通过电路板固定结构叠层固定处理后，两电路板所属安全距离也随之重叠。而重叠的安全距离不会重复占用布板面积，这就压缩了单元电路的布板面积。如图5-2所示，图中空间C即为压缩后减小的单元电路布板面积。由于每块电路板之间有固定结构控制电路板间距，使得每块电路板间距的加工精度大大提高，允许的空间距离大大缩短。因此单元电路板之间的间距只要满足两电路板之间的功能绝缘即可。正常情况下Imm的空气间隙可以满足420V的绝缘要求，可以满足大部分电路之间的功能绝缘要求。优选的，如果在每块电路板之间加0.1mm厚的绝缘垫片，以目前的绝缘材料设计加工水平，满足420V的绝缘也是没有问题的。这就使两块单元电路板的空间距离缩短到了 0.1mm。这和正常情况下每板Imm总共2mm的间距要求相比大大缩短。在【背景技术】的参数分析中可以看到，单列直插式产品的长度远远大于其宽度，因此将单元电路板分割叠层后增加的布板面积a+b远远小于减小的布板面积C，所以将单元电路板分割叠层后总体上降低了单元电路的布板面积。
[0028]从本质上而言，本实用新型通过电路板分割、电路板固定结构和板间绝缘片压缩了单列直插式单元电路板组装结构中的器件间距离，实现了布板面积的减小。同时由于电路板的分割，使得原有的单列直插式组装结构的最大尺寸有效减小。由于多层电路板之间有固定结构固定，可以在每层电路板上均安装信号输出引脚，使得产品的结构稳定性大大提闻。[0029]本实用新型中需要使用电路板固定结构实现电路板之间的固定，使用信号连接结构实现单元电路板之间的信号连通。虽然这两个结构在电路板上占用的面积和总面积相比虽然很小，但是依然会增加单元电路的电路面积，进而增加所需的布板面积。如果使用具有一定结构稳定性和导电性的端子连接单元电路板，则可以减少结构器件，将两板连接所占用的电路面积减小到最小。因此通过使用具有一定结构稳定性和导电性的端子同时实现所述的信号连接结构和所述的电路板固定结构功能，可以进一步提高本实用新型的有益效果O
[0030]本实用新型中需要通过电路板固定结构实现单元电路板之间的固定。其中实现单元电路板之间间距的有效控制是减小电路板器件间距、实现本实用新型内容的关键。在本实用新型使用端子进行电路板之间结构固定和信号连接的方案中，如果在端子上配置有一间距限定结构，则两板之间的间距可以通过间距限定结构有效加工。因此在端子上配置一间距限定结构可以有效降低本实用新型产品的加工难度。
[0031]本实用新型中由于单元电路板是由原先的单块电路板分成多块电路板的，因此在两块电路板之间可能需要有很多个信号连接端子。这就会增加两板连接时电路板和信号端子的对接难度。如果使用两塑胶结构将多根连接端子塑装在一起并且将两塑胶结构之间的间距设定为单元电路板之间需要的结构间距，就可以有效的降低端子的装配难度。同时由于两塑胶结构之间的间距可以轻易加工，降低了端子上间距限定结构的加工调节难度。
[0032]本实用新型中，为了有效实现隔离产品的设计，尽可能减小绝缘所需空间，信号连接结构可以通过磁耦合实现。常规的电路隔离都是在电路板上留出足够的绝缘带进行电气绝缘。这种方式对于小型化产品而言非常占用电路板的电路面积。但是在本实用新型中需要电气隔离的两部分电路可以分别布在两块不同的电路板上，而两块电路板之间通过磁耦合进行信号传输，这就可以消除电路板上的绝缘带，有效的减小电路面积，进而减小布板面积。
[0033]本实用新型中，如果使用电路板作为电路板间固定结构和信号连接结构，则可以进一步拓展产品的电路空间。通过合理设计固定结构的电路板和原有电路单板之间的尺寸比例，可以灵活设计单元电路的结构，降低单元电路的布板面积。
[0034]和现有技术相比，本实用新型的显著有益效果为:在相同的电路面积下，单元电路的布板面积有效的降低。和单列直插式封装结构相比，单元电路的最大尺寸显著减小。和无外壳式的单列直插式组装结构相比，单元电路的装配稳定性得到显著提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为电路面积和布板面积关系示意图。
[0036]图2为现有的双列直插式单元电路板组装方式示意图。
[0037]图3-1为现有的多层双列直插式单元电路板组装方式示意图。
[0038]图3-2为申请号为200910307649.7的实用新型专利设计的电路板组装方式插图。
[0039]图4为现有的单列直插式单元电路板组装方式示意图。
[0040]图4-1为不装外壳的单列直插式电路板组装方式结构倾斜示意图。
[0041]图4-2为加装外壳后单列直插式电路板组装方式结构固定示意图。
[0042]图4-3为申请号为200920133442.8的实用新型专利器件组装方式插图。[0043]图5-1为单列直插式组装结构电路板截面及其安全距离示意图。
[0044]图5-2为单列直插式组装结构分板后增加安全距离a和b的示意图。
[0045]图5-3为单列直插式组装结构分板叠层后减小安全距离c的示意图。
[0046]图6-1为本实用新型第一实施例单元电路板组装方式俯视图。
[0047]图6-2为本实用新型第一实施例单元电路板组装方式侧视图。
[0048]图6-3为本实用新型第一实施例所用电路单板侧视图及固定结构投影示意图。
[0049]图6-4为本实用新型第一实施例所用电路板固定结构俯视图。
[0050]图7-1为本实用新型第二实施例单元电路板组装结构示意图。
[0051]图7-2为本实用新型第二实施例单元电路板组装结构俯视图。
[0052]图7-3为本实用新型第二实施例单元电路板组装结构绝缘垫片侧视图。
[0053]图8-1为本实用新型第三实施例单元电路板组装结构俯视图。
[0054]图8-2为本实用新型第三实施例单元电路板组装结构电路单板结构示意图。
[0055]图8-3为本实用新型第三实施例单元电路板组装结构绝缘垫片结构示意图。
[0056]图8-4为本实用新型第三实施例单元电路板组装结构增加电路板层示意图。
[0057]图9-1为本实用新型第四实施例单元电路板组装结构俯视图。
[0058]图9-2为本实用新型第四实施例单元电路板组装结构侧视图。
[0059]图10-1为本实用新型第五实施例单元电路板组装结构侧视图。
[0060]图10-2为本实用新型第五实施例单元电路板组装结构俯视图。
[0061]图10-3为本实用新型第五实施例单元电路板组装结构的电路单板结构示意图。
[0062]图10-4为本实用新型第五实施例单元电路板组装结构的固定结构电路板示意图。
[0063]图10-5为本实用新型第五实施例在高电容和高MOS管下单元电路板组装结构俯视图。
[0064]图10-6为本实用新型第五实施例在高变压器下单元电路板组装结构俯视图。
【具体实施方式】
[0065]实施例一
[0066]本实用新型第一实施例俯视图如图6-1所示，侧视图如图6-2所示。第一实施例的单元电路板包括三块呈竖向间隔的单板1，每块单板的侧视图如图6-3所示。电路板的两侧带有一个对称的凹槽2。凹槽的深度等于电路板固定结构的尺寸C。凹槽的长度D为电路板固定结构件的厚度。电路板固定结构件包括两个带开槽的契合式夹块3，每个夹块3的俯视图如图6-4所示。每个夹块内侧间隔开有三个嵌槽4，其中嵌槽4的宽度等于电路单板的厚度。嵌槽的深度按照电路板固定的需要选取。电路板固定结构中嵌槽的距离就是电路单板之间的距离。两个夹块对称夹合于各分立单板两侧，夹块上的嵌槽4横向契合各分立单板的凹槽2，实现单元电路的结构固定。组装时电路板固定结构和电路板按照图6-3和6-4所示两平面垂直组装。每块电路板之间均设有信号连接线实现电路板之间的信号连接。每块电路板上均可设置和电路单板平行的信号输出引脚作为单元电路的信号输出端及固定端。
[0067]为了说明本实用新型第一实施例对于单元电路布板面积的改善效果，这里以【背景技术】的技术参数为例分析本实用新型第一实施例。根据【背景技术】参数，电路板的厚度选取1_。电路单板上器件的最高高度为1_。单元电路板的电路面积要求为八分之一砖电源布板面积即2668mm2。单兀电路的最闻闻度设计为20mm。
[0068]本实用新型第一实施例中，需要增加额外的尺寸实现电路板之间的结构固定和信号连接。这里为每个信号连接线设计2X2=4_2的焊盘面积用于焊接。如图6-1所示，第一实施例设计了 16个信号线焊盘，总共增加电路面积4X16=64mm2。由于电路板需要部分卡在电路板固定结构3中，因此会增加额外布板面积。电路板固定结构在电路单板上占据的面积如图6-3中的虚线方框所示。方框的长为固定结构的厚度，等于电路板开槽长度D。方框的宽为固定结构的尺寸B。设计尺寸B为3mm,C为2mm,D为3mm。这时电路板固定结构占据的电路面积为3X3X12=108mm2。单元电路总共所需的电路面积为2668+64+108=2840mm2。单元电路的长度为2840 + 2 + 3 + 20=23.67mm。设计电路单板之间的距离为1mm，单元电路的宽度为3 + 3 + 3 + I + l=llmm。加上单元电路的安全距离，本实用新型第一实施例方案的布板面积为(23.67+2) X (11+2) =333.71mm2。
[0069]在布板面积方面，本实用新型第一实施例略低于不带外壳的单列直插方案，显著低于带外壳的单列直插式组装结构和多层双列直插式组装结构。相对于单列直插式组装结构而言，本实用新型第一实施例的最大尺寸得到了显著的降低。由于信号输出引脚可以按照方形的稳定结构安装在两块电路单板上，本实用新型第一实施例相对于不带外壳的单列直插式组装结构的装配稳定型得到了显著的提高。由于不加外壳的单列直插式组装结构存在结构不稳定的问题而不具备实际应用价值，本实用新型第一实施例所述方案在实际应用中可以有效的提闻单兀电路的布板面积利用率。
[0070]实施例二
[0071 ] 本实用新型第二实施例如图7-1所示，其俯视图如图7-2所示。第二实施例的电路板包括两块电路单板I。每块单板上两边分别有两个过孔5可用于焊接端子。电路板固定结构件包括对称固定在单板两侧的两对导电性连接端子6，在分立单板同侧连接端子上配置有间距限定的塑胶块7，塑胶块7分别设于同侧连接端子的两端，连接端子穿过塑胶块固定焊接在单板上，同侧的两根端子通过两块塑胶块固定在一起。组装时每个电路板固定结构的两根端子同时横向穿过并焊接在单板一边的两个过孔上，固定于各分立单板两侧。同侧两塑胶块的外边沿之间距离即为电路板间距。由于端子具备导电性能，可以同时起到电路板信号连接的功能。在电路板固定结构塑胶中间的端子上卡有一弹性绝缘垫片8，起到隔离两块单板的功能。弹性绝缘垫片8的侧视图如图7-3所示。每块电路板上均可设置和电路单板平行的信号输出引脚作为单元电路的信号输出端及固定端。
[0072]为了说明本实用新型第二实施例对于单元电路布板面积的改善效果，这里同样以【背景技术】的技术参数为例分析本实用新型第二实施例。根据【背景技术】参数，电路板的厚度选取1_。电路单板上器件最高高度为1_。单元电路板电路面积要求为八分之一砖电源布板面积即2668mm2。单兀电路的最闻闻度设计为20mm。
[0073]本实用新型第二实施例中需要额外增加的电路面积为电路板固定结构占用的电路面积。设计电路板固定结构塑胶的长度为10mm，宽度为2mm，则塑胶在单板上所占面积为10X2X4=80mm2。设计端子在单板上的焊盘尺寸为2mmX2mm。那么端子焊盘在单板上所占的面积为2X2X8=32mm2。因此本实用新型第二实施例所需总共的电路面积为2668+80+32=2708mm2。单元电路板的长度为2708 + 20 + 2 + 2=33.85mm。由于两块电路单板之间有绝缘垫片隔离，因此可以设计两电路单板的间距为0.2_。这时单元电路的宽度为3+3+0.2=6.2mm。加上单元电路的安全距离，本实用新型第二实施例方案的布板面积为(33.85+2) X (6.2+2) =293.97mm2。
[0074]通过以上分析可见，本实用新型第二实施例相对于现有单元电路板组装结构而言，布板面积的利用率得到了显著的提高。相对于单列直插式组装结构而言，本实用新型第二实施例的最大尺寸得到了显著的降低。由于信号输出引脚可以按照方形的稳定结构安装在两块电路单板上，本实用新型第二实施例相对于不带外壳的单列直插式组装结构的装配稳定型得到了显著的提高。由于第二实施例将电路板固定结构和信号连接结构均通过端子实现，使得单元电路板的电路面积降为2708mm2，和第一实施例相的2840mm2相比有了一定的降低。由于使用了绝缘塑胶限定电路板间距和使用了绝缘垫片隔离两块电路板，使得两块电路单板的间距缩小至0.2_，有效的降低了单元电路最终的布板面积。
[0075]实施例三
[0076]本实用新型第三实施例的俯视图如图8-1所示，该方案使用于有电气隔离要求的单元电路中。第三实施例的单元电路板包括两块电路单板。每块电路单板的侧视图如图8-2所示。单板的四个角分别对应有四个过孔9，中间开有三个方形通孔10。电路板固定结构件为四根绝缘的塑胶端子11。组装时用四根塑胶端子分别卡接在单板四个角对应的四个过孔上。信号连接结构件为一对E型磁芯12。磁芯三根中柱分别通过两块单板的过孔穿过单板并在单板间隙处隔着绝缘垫片8对接。在两单板和磁芯之间有一绝缘垫片实现单板隔离。绝缘垫片卡在电路板固定结构的四根塑胶端子上并和磁芯充分粘接。绝缘垫片的侧视图如图8-3所示。由于绝缘垫片厚度可以设计成磁芯所需气隙的尺寸，因此两块单板可以通过磁芯可靠的传输信号。每块电路板上均可设置和电路单板平行的信号输出引脚作为单元电路的信号输出端及固定端。
[0077]第三实施例由于改变了电路的布板结构，因此不能单纯的根据电路面积对比相应的布板面积。以下通过将第三实施例的磁芯安装在一块单板上并用金属端子实现信号连接的现有磁芯安装方式和第三实施例方案进行对比说明使用磁芯进行信号连接的有益效果。
[0078]为了更具对比性，设计磁芯采用平面变压器的组装方式，平面变压器在单板上的覆盖面积为5mmX 10mm=50mm2，单元电路隔离电压为3000V直流耐压。如果将平面变压器按现有方式安装在一块单板上，那么单板上隔离两端的电气距离至少要设计3mm。按照单板高度为20mm计算,一块单板上为电气隔离设计的电路面积至少为20X3X2=120mm2。由于两层电路板都要隔离，因此电气隔离所需的面积总共为240_2。变压器磁芯占用的电路面积为50X2=100mm2。第三实施例的磁芯装配方案在两块单板上均占电路面积，但是在每块单板上都没有绝缘距离要求。因此第三实施例磁芯占用的电路面积为50X4=200mm2。可见第三实施例的磁芯和电气绝缘所占用的电路面积比现有安装方式小。随着单元电路隔离电压的提高，现有安装方式下单板上隔离两端的电气距离会随之增加，电气绝缘所占用的电路面积也会增加。第三实施例方案下只需增加绝缘垫片的隔离强度，就可以轻易的增加产品的隔离电压。因此在使用磁芯耦合进行高隔离设计的单元电路中，本实用新型第三实施例可以有效降低隔离所需要的电路面积，进而降低单元电路的布板面积。
[0079]在使用平面变压器的应用中，本实用新型第三实施例的单元电路隔离两端绕组分别绕制在两块单板上，而现有方案一块单板上需要同时绕制隔离绕组，因此在相同的磁芯面积下，本实用新型第三实施例方案可以有效的降低单元板厚度。进一步的，在如图8-4所示的虚线方框处叠加额外的电路板后，在相同的磁芯面积下，绕制相同圈数所需的单板厚度还可以进一步的降低。而在本实用新型的实施方案中，降低了电路板的厚度就意味着降低了产品的布板面积。
[0080]通过以上分析可见，在使用磁芯耦合进行电气隔离的应用中，在本实用新型的单元电路板组装结构的基础上，使用磁芯磁耦合实现电路板间信号传输，可以进一步提高单元电路的布板面积。
[0081]实施例四
[0082]本实用新型第四实施例俯视图如图9-1所示，侧视图如图9-2所示。第四实施例的电路板包括两块单板。单板材质为陶瓷基板。两块陶瓷基板通过图9-1所示的电路板固定结构器件固定，固定器件为两端设有夹口 13的导电连接夹14。每个单元电路包含6个电路板固定器件，在两块陶瓷基板两边对称各卡三个，导电连接夹经夹口横向夹合固定于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板。导电连接夹14为使用金属材料制成，同时实现电路板间信号连接的功能。每块电路板上均可设置和电路单板平行的信号输出引脚作为单元电路的信号输出端及固定端。由于本实用新型中通过使用结构件固定电路板完成单元电路的结构定型，在外界应力的作用下电路板会承受较大的应力作用。因此在较大电路面积的方案设计中需要提高电路板厚度以达到单元电路的结构稳定。本实用新型实施例四中的电路板采用了陶瓷基板，和FR4等其他电路板材质相比具有更加稳定的结构，可以有效降低电路板厚度。同时在陶瓷基板上更容易集成厚膜电路，进一步降低器件高度。因此使用陶瓷基板作为本实用新型的电路板可以进一步的提高本实用新型的布板面积利用率。
[0083]实施例五
[0084]本实用新型第五实施例侧视图如图10-1所示，俯视图如图10-2所示。第五实施例的电路板包括两块电路单板1，每块电路单板两侧分布有矩形卡槽15，侧视图如图10-3所示。电路板固定结构也包括两块带有矩形卡槽的基板16，如图10-4所示，基板有覆铜走线。固定基板两侧的矩形卡槽17和单板的卡槽15呈互补结构。组装时将两块单板和两块固定结构基板沿着卡槽分别嵌入连接组成10-2所示的方形结构，以固定各呈竖向间隔的分立单板。连接后需要对固定用基板和电路单板进行焊接处理。第五实施例通过固定结构基板上的覆铜走线和连接焊点实行两块单板之间信号连接的功能。每块电路单板上均可设置和电路单板平行的信号输出引脚作为单元电路的信号输出端及固定端。本实用新型第五实施例中使用电路板作为电路单板固定结构，同时作为固定结构的电路板依然可以进行电路走线和器件安装，这就极大的提高了电路布板的灵活性，有利于单元电路根据器件结构设计电路板尺寸，降低电路布板面积。在电源模块中应用本实用新型进行设计为例。电源模块中存在三个较高的器件为MOS管、输入电解电容和输出电解电容。这时可以按照图10-5所示的方式进行布板，将电解电容分别安装在固定结构的电路板上，MOS管则安装在两个电解电容的间隙上。如果是小功率的反激电源电路，电容和MOS管等器件均可以使用贴片器件，只有变压器的体积难以缩小。这时可以按照图10-6所示的方式进行布板，充分利用被变压器抬高的两板间隙进行电路布板。由此可见本实用新型第五实施例采用电路板作为电路单板固定及信号连接结构可以极大的提高本实用新型单元电路板组装方式下的布板灵活性，充分的降低单元电路的布板面积。
[0085]本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种单元电路板组装结构，包括信号连接件、固定件、信号输出引脚，其特征在于:所述的单元电路板分立为两块或者两块以上的单板，各分立单板经固定件呈竖向间隔固定；所述的信号输出引脚连接于分立单板上并与所连接的分立单板位于同一竖直平面上；所述各分立单板之间通过所述信号连接件实现信号连接。
2.根据权利要求1所述的单元电路板组装结构，其特征在于:所述固定件为契合式夹块，夹块内侧间隔设有嵌槽，各分立单板两侧对称设有凹槽，所述夹块设有两个，对称夹合于各分立单板两侧，所述嵌槽横向契合于凹槽内，以固定各呈竖向间隔的分立单板；所述信号连接件为信号连接线。
3.根据权利要求2所述的单元电路板组装结构，其特征在于:所述夹块内侧嵌槽的间隔距离为各分立单板的安全距离。
4.根据权利要求1所述的单元电路板组装结构，其特征在于:所述固定件为连接端子，连接端子至少为两个且对称设置，连接端子横向穿设固定于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板。
5.根据权利要求4所述的单元电路板组装结构，其特征在于:在分立单板同侧连接端子上配置有间距限定的塑胶块，塑胶块分别设于同侧连接端子的两端，连接端子穿过塑胶块固定在单板上。
6.根据权利要求5所述的单元电路板组装结构，其特征在于:所述各分立单板之间设有弹性绝缘垫片，弹性绝缘垫片卡接于分立单板两侧的连接端子上。
7.根据权利要求4所述的单元电路板组装结构，其特征在于:所述连接端子为导电性连接端子，所述导电性连接端子同时作为信号连接件，导电性连接端子固定焊接于各分立单板上实现信号连接。
8.根据权利要求4所述的单元电路板组装结构，其特征在于:所述的信号连接件为磁芯磁耦合器件，磁芯磁耦合器件在单板间隙处隔着绝缘垫片对接；绝缘垫片厚度为磁芯所需气隙的尺寸。
9.根据权利要求1所述的电路板组装结构，其特征在于:所述固定件为两端设有夹口的导电连接夹；导电连接夹至少为两个且对称设置，导电连接夹经夹口横向夹合固定于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板；所述导电连接夹同时作为信号连接件实现各分立单板信号连接。
10.根据权利要求1所述的电路板组装结构，其特征在于:所述固定件为设有覆铜走线的基板，基板的两侧设有相间隔卡槽；各分立单板两侧对应设有与基板两侧相互补嵌合的卡槽，所述基板设有两个，嵌合于各分立单板两侧，以固定各呈竖向间隔的分立单板；所述基板同时作为信号连接件，经基板上的覆铜走线实现各分立单板信号连接。
【文档编号】H05K1/14GK203378132SQ201320316587
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】贾宇锋, 谢德, 赵庆红 申请人:广州金升阳科技有限公司