印刷电路板堆叠结构的制作方法

本实用新型涉及一种印刷电路板堆叠结构。

背景技术：

为了减少印刷电路板在电子产品(例如，手机、电脑等)中所占的面积，现有技术通过将印刷电路板切分成两片，并通过中介板(interposer)将两片印刷电路板彼此连接以形成印刷电路板堆叠结构。一般而言，中介板为球栅阵列(ball grid array，BGA)中介板，且具有设置于其相对表面上的焊料球。经由两次表面安装技术(surface mounting technology,SMT)通过焊料球将印刷电路板焊接至中介板的相对表面，进而使得印刷电路板通过中介板彼此电性连接。然而，在上述SMT制程中，可能因为高温锡炉对印刷电路板上的集成电路(integrated circuit,IC)零件造成损坏或者造成印刷电路板因热应力而翘曲变形。

另一方面，中介板通过焊料球与印刷电路板焊接之后难以再彼此分离开，如果后续印刷电路板堆叠结构中的零件发生故障造成产品不良，将不利于将该堆叠结构拆解开来进行修理。

技术实现要素：

本实用新型提供一种印刷电路板堆叠结构，该印刷电路板堆叠结构中的连接器采用弹片设计，具有位于其相对表面上的导电弹片，以电性连接印刷电路板。印刷电路板与连接器采用可分离式的组装方式固定在一起。如此，可省略SMT制程，避免了由SMT制程所造成的问题。另外，采用可分离式的组装方式可有利于产品的返修。本实用新型的印刷电路板堆叠结构可应用于例如手机、电脑等电子产品中。

本实用新型创作一种印刷电路板堆叠结构，其包括第一印刷电路板、第二印刷电路板、连接器及保护框。第一印刷电路板包括第一接垫。第二印刷电路板包括第二接垫。连接器配置于第一印刷电路板与第二印刷电路板之间，并通过可分离紧固件与第一印刷电路板及第二印刷电路板连接。连接器包括基板、第一导电弹片及第二导电弹片。基板具有彼此相对的第一表面与第二表面。第一导电弹片位于第一表面上并与第一接垫接触。第二导电弹片位于第二表面上并与第二接垫接触。保护框与连接器并排设置于第一印刷电路板与第二印刷电路板之间。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述第一导电弹片包括彼此连接的第一固定部与第一自由部，所述第二导电弹片包括彼此连接的第二固定部与第二自由部。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述连接器还包括穿孔，位于所述基板中并穿过所述基板，以电性连接所述第一导电弹片与所述第二导电弹片。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述可分离紧固件包括：第一定位柱与第二定位柱，分别位于所述连接器的所述基板的所述第一表面与所述第二表面上；第一定位孔，位于所述第一印刷电路板中；以及第二定位孔，位于所述第二印刷电路板中，其中所述第一定位柱与所述第二定位柱分别穿过所述第一定位孔与所述第二定位孔，以将所述第一印刷电路板、所述连接器、所述第二印刷电路板连接并固定在一起。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述第一印刷电路板还包括第一元件，被所述保护框侧向环绕。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述第二印刷电路板还包括第二元件，被所述保护框侧向环绕。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述保护框包括环形的框体与凸出于所述框体的顶面的卡合件，所述保护框的底面焊接于所述第二印刷电路板，所述卡合件卡合于所述第一印刷电路板的卡合槽。

本实用新型一实施例的刷电路板堆叠结构，其中所述连接器配置于所述保护框的外侧壁以外。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述保护框的所述外侧壁与所述连接器的所述基板的侧壁间隔开。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，其中所述连接器包括多个连接器，且所述保护框位于所述多个连接器之间。

本实用新型一实施例的印刷电路板堆叠结构，还包括架固板，配置于所述第一印刷电路板上。

基于上述，本实用新型通过具有导电弹片的连接器将不同的印刷电路板电性连接至彼此，并使用可分离紧固件将印刷电路板与连接器固定在一起。如此一来，相较于传统使用BGA/BGA中介板将印刷电路板焊接导通的方式，本实用新型省略了两次SMT制程，避免或减少因为高温锡炉造成印刷电路板上已经焊好的零件损坏或是印刷电路板的翘曲变形。此外，由于本实用新型的印刷电路板与连接器是通过可分离紧固件进行可分离式的组装，因此如果印刷电路板堆叠结构中的元件出现故障，也可轻易地将该印刷电路板堆叠结构拆解开来，以便于进行修理。

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本实用新型一些实施例的印刷电路板堆叠结构的立体爆炸图；

图2A至图2D是根据本实用新型一些实施例的印刷电路板堆叠结构的组装示意图；

图3A是根据本实用新型一些实施例的连接器的剖面示意图，图3A例如是沿图1中连接器100的线I-I’的剖视图；

图3B与图3C是根据本实用新型一些实施例的印刷电路板堆叠结构的剖面示意图，其中图3B是沿图2D中线A-A’的剖视图，图3C是沿图2D中线B-B’的剖视图；

图4是根据本实用新型一些实施例的连接器的局部示意图。

附图标记说明

100：连接器

101：基板

101a：第一表面

101b：第二表面

102、103：导电端子

102a、103a：固定部

102b、103b：自由部

104：穿孔

107：连接件

108a、108b：定位柱

150：保护框

151：框体

152：卡合件

200、300：印刷电路板

201a、301a：顶面

201b、301b：底面

202、302：接垫

205、210、305：元件

208、308：定位孔

252：卡合槽

350：焊点

400：架固板

500：印刷电路板堆叠结构

510：定位件

ER：封闭区域

R、R’：环形区域

A-A’、B-B’、I-I’：线

S1：内侧壁

S2：外侧壁

具体实施方式

参照本实施例的附图以更全面地阐述本实用新型。然而，本实用新型亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。相同或相似的元件标号表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。

参照图1，在一些实施例中，印刷电路板堆叠结构500包括印刷电路板300、连接器100、保护框150、印刷电路板200与架固板400。至少一个连接器100位于印刷电路板200与印刷电路板300之间，以将印刷电路板200与印刷电路板300电性连接至彼此。在一些实施例中，连接器100与印刷电路板200与300通过可分离紧固件连接并固定在一起。该可分离紧固件包括定位件、卡合件、螺合元件、其类似物或其组合。举例来说，定位件包括位于连接器100上的定位柱108a与108b以及位于印刷电路板200与300上的定位孔208与308。保护框150与连接器100并排设置于印刷电路板200与印刷电路板300之间，以用于保护印刷电路板的元件及屏蔽所述元件所产生的电磁干扰。

参照图1及图3A，在本实用新型的实施例中，连接器100包括基板101、导电端子102、导电端子103、穿孔(through via)104、定位柱108a及定位柱108b。基板101为绝缘基板，例如是FR4基板，但本实用新型并不以此为限。基板101具有彼此相对的第一表面(例如，顶面)101a与第二表面(例如，底面)101b。导电端子102与导电端子103分别设置于基板101的第一表面101a与第二表面101b上，并通过穿孔104电性连接至彼此。导电端子102与103包括导电材料，例如是金属或金属合金。举例来说，导电端子102与103可包括铜、铜合金或其类似物。在一些实施例中，连接器100为双面地格阵列(land grid array,LGA)连接器(或称为LGA/LGA连接器)，但本实用新型并不以此为限。

在一些实施例中，导电端子102与103为导电弹片或导电弹性悬臂。举例来说，导电端子102包括彼此连接的固定部102a与自由部102b。固定部102a固定于基板101的第一表面101a和/或穿孔104的顶面上，且与穿孔104和/或基板101的第一表面101a接触。自由部102b悬于基板101的第一表面101a上方，而并未与第一表面101a和穿孔104接触。导电端子103包括彼此连接的固定部103a与自由部103b。固定部103a固定于基板101的第二表面101b和/或穿孔104的底面上，且与穿孔104和/或基板101的第二表面101b接触，自由部103b悬于基板101的第二表面101b下方，而并未与第二表面101b和穿孔104接触。应注意，图3A为连接器100尚未与印刷电路板固定在一起时的状态。

在一些实施例中，例如图3A中所示，导电端子102与导电端子103相对于基板101对称设置，导电端子102的自由部102b与导电端子103的自由部103b朝向相同的方向延伸，但本公开并不以此为限。在另一些实施例中，例如图4所示，导电端子102与导电端子103相对于基板101呈非对称设置，导电端子102的自由部102b与导电端子103的自由部103b朝向不同的方向，例如是相反的方向延伸。导电端子102与导电端子103在基板101的第一表面101a或第二表面101b上的投影可彼此交叠，例如是完全交叠或部分交叠。应注意，为了清楚起见及便于说明，剖视图3A中的导电端子102与103被示出为沿着与连接器100的长度方向平行的方向延伸，但本公开并不以此为限。应理解，取决于印刷电路板200与300中分别与导电端子102与103对应设置的接垫202(图3B)与302的位置，导电端子102与103可分别被配置成沿任意合适的方向延伸。

继续参照图1与图3A，穿孔104嵌置于基板101中，且位于导电端子102与导电端子103之间。在一些实施例中，穿孔104的顶面与基板101的第一表面101a实质上齐平，穿孔104的底面与基板101的第二表面101b实质上齐平。穿孔104穿过基板101，以将位于基板101的相对表面上的导电端子102与导电端子103电性连接到彼此。穿孔104包括导电材料，例如是金属或金属合金。举例来说，穿孔104可包括铜、铜合金或其类似物。

在一些实施例中，每一穿孔104连接彼此对应的一组导电端子102与103。所述对应的一组导电端子102与103及位于两者之间的穿孔104构成连接件107。换言之，连接器100包括多个连接件107。在一些实施例中，多个连接件107彼此间隔开且电性隔离。多个连接件107可包括用于电性连接印刷电路板200与300及用于传送讯号的连接件、接地连接件和/或虚设连接件，但本实用新型并不以此为限。

定位柱108a设置于基板101的第一表面101a上，定位柱108b设置于基板101的第二表面101b上。在一些实施例中，定位柱108a与定位柱108b在垂直于基板101的第一表面101a或第二表面101b的方向上彼此对齐，但本公开并不以此为限。定位柱108a与定位柱108b也可错列设置。

参照图1、图2A、图3B与图3C，提供印刷电路板300。印刷电路板300的形状可为正方形、长方形、多边形等规则形状或者其它不规则形状。取决于产品设计与需要，印刷电路板300可具有任意合适的形状。

印刷电路板300包括接垫302、焊点350及定位孔308。接垫302设置在印刷电路板300的与连接器100相对的顶面301a上，用以与连接器100电性连接。接垫302包括例如金属或金属合金等导体材料。举例来说，接垫302可包括铜、铝、其合金或其类似物。多个焊点350设置于印刷电路板300的顶面301a上，用以焊接保护框150。多个焊点350呈环形设置，并围成环形区域R。在本文中，环形包括规则环形，例如方形环、圆形环、椭圆环等，或者不规则环形。接垫302例如设置于焊点350所围成的环形区域R之外。在一些实施例中，两组接垫302设置于环形区域R的两侧，但本公开并不以此为限。定位孔308穿过印刷电路板300，且设置于与连接器100的定位柱108b对应的位置处。

在一些实施例中，印刷电路板300包括设置于其顶面301a上的多个元件305，例如集成电路芯片等。元件305可包括主动元件、被动元件或其组合。主动元件例如包括晶体管、二极管等。被动元件例如包括电容器、电阻器、电感器等。多个元件305的尺寸可彼此相同或不同，且可为相同类型或不同类型的元件。在一些实施例中，元件305设置在印刷电路板300的与连接器100底面101b相对的顶面301a上，且位于焊点350所围成的环形区域R内。在一些实施例中，元件305例如是通过焊球(solder ball)电连接到印刷电路板300。应理解，图示中元件305的数目及位置仅为例示说明，且本公开并不以此为限。取决于产品需求与设计，可在印刷电路板300的顶面301a的其它位置处(例如环形区域R之外)、底面301b或者顶面301a与底面301b两者上的任意合适的位置设置各种元件。

参照图1、图2B及图3B，将连接器100与印刷电路板300连接。举例来说，将连接器100的定位柱108b与印刷电路板300的定位孔308对齐，接着将定位柱108b穿过定位孔308，以将连接器100与印刷电路板300连接。连接器100的导电端子103与印刷电路板300的接垫302被配置在彼此对应的位置，在连接器100与印刷电路板300连接之后，导电端子103与接垫302彼此电性及物理接触。在一些实施例中，定位柱108b与定位孔308彼此卡合固定，进而将连接器100固定于印刷电路板300上。在一些实施例中，在连接器100固定于印刷电路板300上之后，导电端子103的自由部103b被压至与基板101的第二表面101b及穿孔104的底面物理接触。在另一些实施例中，在连接器100固定于印刷电路板300上之后，导电端子103的自由部103b被压至与基板101的第二表面101b及穿孔104的底面接近但不接触或部分接触。尽管图中示出导电端子103的整个自由部103b被压后与基板101及穿孔104完全接触，但本公开并不以此为限。取决于产品需求与设计，在连接器100固定于印刷电路板300之后，导电端子103的自由部103b可与基板101和/或穿孔104完全接触、部分接触或不接触。尽管图中示出两个连接器100，但本公开并不以此为限。

参照图1、图2C及图3C，将保护框150配置于印刷电路板300的顶面301a上。在一些实施例中，保护框150是焊接于印刷电路板300的顶面301a，且印刷电路板300的顶面301a上具有用于所述焊接的焊点350，但本公开并不以此为限。在替代实施例中，也可利用可分离式的组装方式将保护框150安装在印刷电路板300上。所述可分离式的组装方式例如包括利用卡合元件、定位件等进行连接、利用螺合元件等进行螺丝锁固或其组合。

保护框150包括金属、金属合金等，例如铜或其合金。保护框150具有中空环形框体结构。保护框150的轮廓与焊点350的轮廓对应设置。在一些实施例中，保护框150包括环形的框体151，且框体151的内侧壁S1所围成的环形区域R’与印刷电路板300的焊点350所围成的环形区域R’对应。在一些实施例中，保护框150还包括位于框体151上的卡合件(或定位件)152。卡合件152与框体151连接，并凸出于框体151的顶面，且又可被称为卡合凸块。卡合件152用于与印刷电路板200卡合连接。

在一些实施例中，连接器100配置于保护框150的环形区域R’外。换言之，连接器100位于保护框150的外侧壁S2以外。保护框150的外侧壁S2可与连接器100接触或不接触。举例来说，部分保护框150可侧向地设置于两个连接器100之间，使得连接器100彼此间隔开。在一些实施例中，保护框150的部分外侧壁S2可与连接器100的基板101的侧壁接触。印刷电路板300的元件305位于保护框150的环形区域R’内，被保护框150侧向环绕。根据产品设计及需求，保护框150可具有任意合适的形状及轮廓。

参照图1、图2D、图3B及图3C，将印刷电路板200配置于连接器100及保护框150之上并与其连接。印刷电路板200的形状可为正方形、长方形、多边形等规则形状或者其它不规则形状。取决于产品设计与需要，印刷电路板200可具有任意合适的形状。印刷电路板200与印刷电路板300可具有相同或不同的形状及尺寸。在一些实施例中，印刷电路板200的尺寸(例如，宽度、长度、面积等)小于印刷电路板300的尺寸。

参照图1、图3B与图3C，在一些实施例中，印刷电路板200包括接垫202、定位孔208、卡合槽252及多个元件205与210。接垫202设置在印刷电路板200的与连接器100相对的底面201b上，并设置于与连接器100的导电端子102对应的位置处，用以与连接器100电性连接。接垫202包括例如金属或金属合金等导体材料。举例来说，接垫202可包括铜、铝、其合金或其类似物。

定位孔208穿过印刷电路板300，且设置于与连接器100的定位柱108a对应的位置处。卡合槽252(图1)设置于与保护框150的卡合件152对应的位置处。在一些实施例中，卡合槽252穿过印刷电路板200，但本公开并不以此为限。在替代实施例中，卡合槽252自印刷电路板200的底面201b凹入，而并未穿过印刷电路板200。

参照图1与图3C，在一些实施例中，印刷电路板200包括多个元件205与210，例如集成电路芯片等。元件205与210可包括主动元件、被动元件或其组合。主动元件例如包括晶体管、二极管等。被动元件例如包括电容器、电阻器、电感器等。多个元件205与210的尺寸可彼此相同或不同，且可为相同类型或不同类型的元件。在一些实施例中，元件205设置在印刷电路板200的与连接器100的顶面101a相对的底面201b上，且位于保护框150的环形区域R’内，被保护框150侧向环绕。元件210设置在印刷电路板200的顶面201a上。在一些实施例中，元件205与210例如是通过焊球(solder ball)电连接到印刷电路板200。应理解，图示中元件205与210的数目及位置仅为例示说明，且本公开并不以此为限。取决于产品需求与设计，可在印刷电路板200的顶面201a、底面201b或者顶面201a与底面201b两者上的任意合适的位置设置各种元件。

继续参照图1、图2D、图3B及图3C，连接器100的定位柱108a穿过印刷电路板200的定位孔208，保护框150的卡合件152与印刷电路板200的卡合槽252彼此卡合，进而将印刷电路板200、连接器100、保护框150及印刷电路板300连接并固定在一起。在一些实施例中，在印刷电路板200与连接器100连接之后，连接器100的导电端子102的自由部102b被压至与基板101的顶面101a及穿孔104的顶面物理接触。在另一些实施例中，在印刷电路板200与连接器100连接之后，连接器100的导电端子102的自由部102b被压至与基板101的顶面101a及穿孔104的顶面接近但不接触或部分接触。尽管图中示出导电端子102的整个自由部102b被压后与基板101及穿孔104完全接触，但本公开并不以此为限。取决于产品需求与设计，在印刷电路板200与连接器100连接之后，导电端子102的自由部102b可与基板101和/或穿孔104完全接触、部分接触或不接触。

参照图3C，保护框150的内侧壁S1、印刷电路板200的部分底面201b以及印刷电路板300的顶面301a围成封闭区域ER。元件205及元件305设置于该封闭区域ER内，被保护框150侧向环绕及保护。在一些实施例中，元件205与元件305为需进行电磁干扰防护的元件，且保护框150可用于屏蔽位于该封闭区域ER内的元件205与元件305所产生的电磁干扰。尽管在图3C中示出印刷电路板200与印刷电路板300均包括位于该封闭区域ER中的元件，但本公开并不以此为限。取决于产品设计及需要，在封闭区域ER也可仅包括设置于印刷电路板200底面上的元件或仅包括设置于印刷电路板300顶面上的元件。

参照图1与图2D，在一些实施例中，印刷电路板堆叠结构500可还包括架固板400，配置于印刷电路板200之上。架固板400例如是焊接于印刷电路板200，且印刷电路板200包括用于所述焊接的焊点240，但本公开并不以此为限。在替代实施例中，架固板是锁附于印刷电路板200。架固板包括刚性材料，例如金属。架固板400可用以防止印刷电路板200的翘曲。在本公开的实施例中，架固板400是可选的配置于印刷电路板200上。为了简要起见，图3B及图3C中未示出架固板400。

在上述实施例中，印刷电路板200与印刷电路板300及连接器100是通过定位件(可分离紧固件)510彼此连接及固定在一起。定位件510包括位于连接器100上的定位柱108a与108b，以及分别位于印刷电路板200与300上的定位孔208与308。然而，本公开并不以此为限。在替代实施例中，也可使用其它类型的可分离紧固件。例如，印刷电路板200、印刷电路板300与连接器100可通过螺合元件以螺丝锁固的方式锁固在一起。或者，印刷电路板200与印刷电路板300及连接器100先通过定位件510将三者的位置定位，并再通过螺合元件将三者锁固在一起。

在上述实施例中，保护框150是焊接于印刷电路板300，并卡合于印刷电路板200，但本公开并不以此为限。保护框150与印刷电路板200及300之间可分别采用焊接、卡合、螺丝锁固等合适的方式连接。

综上所述，本实用新型通过具有导电弹片的连接器将不同的印刷电路板电性连接至彼此，并使用可分离紧固件将印刷电路板与连接器固定在一起。如此一来，相较于传统使用BGA/BGA中介板将印刷电路板焊接导通的方式，本实用新型省略了两次SMT制程，避免或减少因为高温锡炉造成印刷电路板上已经焊好的零件损坏或印刷电路板的翘曲变形。此外，由于本实用新型的印刷电路板与连接器是通过可分离紧固件进行可分离式的组装，因此如果印刷电路板堆叠结构中的部分元件出现故障，也可轻易地将该印刷电路板堆叠结构拆解开来，以便于进行修理，且在修理完成之后，可再通过可分离紧固件将印刷电路板堆叠结构重新固定在一起。

虽然本实用新型已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本实用新型的保护范围当视权利要求所界定的为准。