TWM581353U - 印刷電路板堆疊結構 - Google Patents

Abstract

一種印刷電路板堆疊結構，包括第一印刷電路板、第二印刷電路板、連接器及保護框。第一印刷電路板包括第一接墊。第二印刷電路板包括第二接墊。連接器配置於第一印刷電路板與第二印刷電路板之間，並藉由可分離緊固件與第一印刷電路板及第二印刷電路板連接。連接器包括基板、第一導電彈片及第二導電彈片。基板具有彼此相對的第一表面與第二表面。第一導電彈片位於第一表面上並與第一接墊接觸。第二導電彈片位於第二表面上並與第二接墊接觸。保護框與連接器並排設置於第一印刷電路板與第二印刷電路板之間。

Description

印刷電路板堆疊結構

本新型創作是有關於一種印刷電路板堆疊結構。

為了減少印刷電路板在電子產品（例如，手機、電腦等）中所佔的面積，現有技術藉由將印刷電路板切分成兩片，並藉由中介板（interposer）將兩片印刷電路板彼此連接以形成印刷電路板堆疊結構。一般而言，中介板為球柵陣列（ball grid array，BGA）中介板，且具有設置於其相對表面上的焊料球。經由兩次表面安裝技術（surface mounting technology, SMT）藉由焊料球將印刷電路板焊接至中介板的相對表面，進而使得印刷電路板藉由中介板彼此電性連接。然而，在上述SMT製程中，可能因為高溫錫爐對印刷電路板上的積體電路（integrated circuit, IC）零件造成損壞或者造成印刷電路板因熱應力而翹曲變形。

另一方面，中介板藉由焊料球與印刷電路板焊接之後難以再彼此分離開，如果後續印刷電路板堆疊結構中的零件發生故障造成產品不良，將不利於將該堆疊結構拆解開來進行修理。

本新型創作提供一種印刷電路板堆疊結構，該印刷電路板堆疊結構中的連接器採用彈片設計，具有位於其相對表面上的導電彈片，以電性連接印刷電路板。印刷電路板與連接器採用可分離式的組裝方式固定在一起。如此，可省略SMT製程，避免了由SMT製程所造成的問題。另外，採用可分離式的組裝方式可有利於產品的返修。本新型創作的印刷電路板堆疊結構可應用於例如手機、電腦等電子產品中。

本新型創作一種印刷電路板堆疊結構，其包括第一印刷電路板、第二印刷電路板、連接器及保護框。第一印刷電路板包括第一接墊。第二印刷電路板包括第二接墊。連接器配置於第一印刷電路板與第二印刷電路板之間，並藉由可分離緊固件與第一印刷電路板及第二印刷電路板連接。連接器包括基板、第一導電彈片及第二導電彈片。基板具有彼此相對的第一表面與第二表面。第一導電彈片位於第一表面上並與第一接墊接觸。第二導電彈片位於第二表面上並與第二接墊接觸。保護框與連接器並排設置於第一印刷電路板與第二印刷電路板之間。

基於上述，本新型創作藉由具有導電彈片的連接器將不同的印刷電路板電性連接至彼此，並使用可分離緊固件將印刷電路板與連接器固定在一起。如此一來，相較於傳統使用BGA/BGA中介板將印刷電路板焊接導通的方式，本新型創作省略了兩次SMT製程，避免或減少因為高溫錫爐造成印刷電路板上已經焊好的零件損壞或是印刷電路板的翹曲變形。此外，由於本新型創作的印刷電路板與連接器是藉由可分離緊固件進行可分離式的組裝，因此如果印刷電路板堆疊結構中的元件出現故障，也可輕易地將該印刷電路板堆疊結構拆解開來，以便於進行修理。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

參照本實施例之圖式以更全面地闡述本新型創作。然而，本新型創作亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。相同或相似之元件標號表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。

參照圖1，在一些實施例中，印刷電路板堆疊結構500包括印刷電路板300、連接器100、保護框150、印刷電路板200與架固板400。至少一個連接器100位於印刷電路板200與印刷電路板300之間，以將印刷電路板200與印刷電路板300電性連接至彼此。在一些實施例中，連接器100與印刷電路板200與300藉由可分離緊固件連接並固定在一起。該可分離緊固件包括定位件、卡合件、螺合元件、其類似物或其組合。舉例來說，定位件包括位於連接器100上的定位柱108a與108b以及位於印刷電路板200與300上的定位孔208與308。保護框150與連接器100並排設置於印刷電路板200與印刷電路板300之間，以用於保護印刷電路板的元件及屏蔽所述元件所產生的電磁干擾。

參照圖1及圖3A，在本新型創作的實施例中，連接器100包括基板101、導電端子102、導電端子103、穿孔（through via）104、定位柱108a及定位柱108b。基板101為絕緣基板，例如是FR4基板，但本新型創作並不以此為限。基板101具有彼此相對的第一表面（例如，頂面）101a與第二表面（例如，底面）101b。導電端子102與導電端子103分別設置於基板101的第一表面101a與第二表面101b上，並藉由穿孔104電性連接至彼此。導電端子102與103包括導電材料，例如是金屬或金屬合金。舉例來說，導電端子102與103可包括銅、銅合金或其類似物。在一些實施例中，連接器100為雙面地格陣列（land grid array, LGA）連接器（或稱為LGA/LGA連接器），但本發明並不以此為限。

在一些實施例中，導電端子102與103為導電彈片或導電彈性懸臂。舉例來說，導電端子102包括彼此連接的固定部102a與自由部102b。固定部102a固定於基板101的第一表面101a及/或穿孔104的頂面上，且與穿孔104及/或基板101的第一表面101a接觸。自由部102b懸於基板101的第一表面101a上方，而並未與第一表面101a和穿孔104接觸。導電端子103包括彼此連接的固定部103a與自由部103b。固定部103a固定於基板101的第二表面101b及/或穿孔104的底面上，且與穿孔104及/或基板101的第二表面101b接觸，自由部103b懸於基板101的第二表面101b下方，而並未與第二表面101b和穿孔104接觸。應注意，圖3A為連接器100尚未與印刷電路板固定在一起時的狀態。

在一些實施例中，例如圖3A中所示，導電端子102與導電端子103相對於基板101對稱設置，導電端子102的自由部102b與導電端子103的自由部103b朝向相同的方向延伸，但本揭露並不以此為限。在另一些實施例中，例如圖4所示，導電端子102與導電端子103相對於基板101呈非對稱設置，導電端子102的自由部102b與導電端子103的自由部103b朝向不同的方向，例如是相反的方向延伸。導電端子102與導電端子103在基板101的第一表面101a或第二表面101b上的投影可彼此交疊，例如是完全交疊或部分交疊。應注意，為了清楚起見及便於說明，剖視圖3A中的導電端子102與103被示出為沿著與連接器100的長度方向平行的方向延伸，但本揭露並不以此為限。應理解，取決於印刷電路板200與300中分別與導電端子102與103對應設置的接墊202（圖3B）與302的位置，導電端子102與103可分別被配置成沿任意合適的方向延伸。

繼續參照圖1與圖3A，穿孔104嵌置於基板101中，且位於導電端子102與導電端子103之間。在一些實施例中，穿孔104的頂面與基板101的第一表面101a實質上齊平，穿孔104的底面與基板101的第二表面101b實質上齊平。穿孔104穿過基板101，以將位於基板101的相對表面上的導電端子102與導電端子103電性連接到彼此。穿孔104包括導電材料，例如是金屬或金屬合金。舉例來說，穿孔104可包括銅、銅合金或其類似物。

在一些實施例中，每一穿孔104連接彼此對應的一組導電端子102與103。所述對應的一組導電端子102與103及位於兩者之間的穿孔104構成連接件107。換言之，連接器100包括多個連接件107。在一些實施例中，多個連接件107彼此間隔開且電性隔離。多個連接件107可包括用於電性連接印刷電路板200與300及用於傳送訊號的連接件、接地連接件及/或虛設連接件，但本新型創作並不以此為限。

定位柱108a設置於基板101的第一表面101a上，定位柱108b設置於基板101的第二表面101b上。在一些實施例中，定位柱108a與定位柱108b在垂直於基板101的第一表面101a或第二表面101b的方向上彼此對齊，但本揭露並不以此為限。定位柱108a與定位柱108b也可錯列設置。

參照圖1、圖2A、圖3B與圖3C，提供印刷電路板300。印刷電路板300的形狀可為正方形、長方形、多邊形等規則形狀或者其它不規則形狀。取決於產品設計與需要，印刷電路板300可具有任意合適的形狀。

印刷電路板300包括接墊302、焊點350及定位孔308。接墊302設置在印刷電路板300的與連接器100相對的頂面301a上，用以與連接器100電性連接。接墊302包括例如金屬或金屬合金等導體材料。舉例來說，接墊302可包括銅、鋁、其合金或其類似物。多個焊點350設置於印刷電路板300的頂面301a上，用以焊接保護框150。多個焊點350呈環形設置，並圍成環形區域R。在本文中，環形包括規則環形，例如方形環、圓形環、橢圓環等，或者不規則環形。接墊302例如設置於焊點350所圍成的環形區域R之外。在一些實施例中，兩組接墊302設置於環形區域R的兩側，但本揭露並不以此為限。定位孔308穿過印刷電路板300，且設置於與連接器100的定位柱108b對應的位置處。

在一些實施例中，印刷電路板300包括設置於其頂面301a上的多個元件305，例如積體電路晶片等。元件305可包括主動元件、被動元件或其組合。主動元件例如包括電晶體、二極體等。被動元件例如包括電容器、電阻器、電感器等。多個元件305的尺寸可彼此相同或不同，且可為相同類型或不同類型的元件。在一些實施例中，元件305設置在印刷電路板300的與連接器100底面101b相對的頂面301a上，且位於焊點350所圍成的環形區域R內。在一些實施例中，元件305例如是藉由焊球（solder ball）電連接到印刷電路板300。應理解，圖示中元件305的數目及位置僅為例示說明，且本揭露並不以此為限。取決於產品需求與設計，可在印刷電路板300的頂面301a的其它位置處（例如環形區域R之外）、底面301b或者頂面301a與底面301b兩者上的任意合適的位置設置各種元件。

參照圖1、圖2B及圖3B，將連接器100與印刷電路板300連接。舉例來說，將連接器100的定位柱108b與印刷電路板300的定位孔308對齊，接著將定位柱108b穿過定位孔308，以將連接器100與印刷電路板300連接。連接器100的導電端子103與印刷電路板300的接墊302被配置在彼此對應的位置，在連接器100與印刷電路板300連接之後，導電端子103與接墊302彼此電性及物理接觸。在一些實施例中，定位柱108b與定位孔308彼此卡合固定，進而將連接器100固定於印刷電路板300上。在一些實施例中，在連接器100固定於印刷電路板300上之後，導電端子103的自由部103b被壓至與基板101的第二表面101b及穿孔104的底面物理接觸。在另一些實施例中，在連接器100固定於印刷電路板300上之後，導電端子103的自由部103b被壓至與基板101的第二表面101b及穿孔104的底面接近但不接觸或部分接觸。儘管圖中示出導電端子103的整個自由部103b被壓後與基板101及穿孔104完全接觸，但本揭露並不以此為限。取決於產品需求與設計，在連接器100固定於印刷電路板300之後，導電端子103的自由部103b可與基板101及/或穿孔104完全接觸、部分接觸或不接觸。儘管圖中示出兩個連接器100，但本揭露並不以此為限。

參照圖1、圖2C及圖3C，將保護框150配置於印刷電路板300的頂面301a上。在一些實施例中，保護框150是焊接於印刷電路板300的頂面301a，且印刷電路板300的頂面301a上具有用於所述焊接的焊點350，但本揭露並不以此為限。在替代實施例中，也可利用可分離式的組裝方式將保護框150安裝在印刷電路板300上。所述可分離式的組裝方式例如包括利用卡合元件、定位件等進行連接、利用螺合元件等進行螺絲鎖固或其組合。

保護框150包括金屬、金屬合金等，例如銅或其合金。保護框150具有中空環形框體結構。保護框150的輪廓與焊點350的輪廓對應設置。在一些實施例中，保護框150包括環形的框體151，且框體151的內側壁S1所圍成的環形區域R’與印刷電路板300的焊點350所圍成的環形區域R’對應。在一些實施例中，保護框150更包括位於框體151上的卡合件（或定位件）152。卡合件152與框體151連接，並凸出於框體151的頂面，且又可被稱為卡合凸塊。卡合件152用於與印刷電路板200卡合連接。

在一些實施例中，連接器100配置於保護框150的環形區域R’外。換言之，連接器100位於保護框150的外側壁S2以外。保護框150的外側壁S2可與連接器100接觸或不接觸。舉例來說，部分保護框150可側向地設置於兩個連接器100之間，使得連接器100彼此間隔開。在一些實施例中，保護框150的部分外側壁S2可與連接器100的基板101的側壁接觸。印刷電路板300的元件305位於保護框150的環形區域R’內，被保護框150側向環繞。根據產品設計及需求，保護框150可具有任意合適的形狀及輪廓。

參照圖1、圖2D、圖3B及圖3C，將印刷電路板200配置於連接器100及保護框150之上並與其連接。印刷電路板200的形狀可為正方形、長方形、多邊形等規則形狀或者其它不規則形狀。取決於產品設計與需要，印刷電路板200可具有任意合適的形狀。印刷電路板200與印刷電路板300可具有相同或不同的形狀及尺寸。在一些實施例中，印刷電路板200的尺寸（例如，寬度、長度、面積等）小於印刷電路板300的尺寸。

參照圖1、圖3B與圖3C，在一些實施例中，印刷電路板200包括接墊202、定位孔208、卡合槽252及多個元件205與210。接墊202設置在印刷電路板200的與連接器100相對的底面201b上，並設置於與連接器100的導電端子102對應的位置處，用以與連接器100電性連接。接墊202包括例如金屬或金屬合金等導體材料。舉例來說，接墊202可包括銅、鋁、其合金或其類似物。

定位孔208穿過印刷電路板300，且設置於與連接器100的定位柱108a對應的位置處。卡合槽252（圖1）設置於與保護框150的卡合件152對應的位置處。在一些實施例中，卡合槽252穿過印刷電路板200，但本揭露並不以此為限。在替代實施例中，卡合槽252自印刷電路板200的底面201b凹入，而並未穿過印刷電路板200。

參照圖1與圖3C，在一些實施例中，印刷電路板200包括多個元件205與210，例如積體電路晶片等。元件205與210可包括主動元件、被動元件或其組合。主動元件例如包括電晶體、二極體等。被動元件例如包括電容器、電阻器、電感器等。多個元件205與210的尺寸可彼此相同或不同，且可為相同類型或不同類型的元件。在一些實施例中，元件205設置在印刷電路板200的與連接器100的頂面101a相對的底面201b上，且位於保護框150的環形區域R’內，被保護框150側向環繞。元件210設置在印刷電路板200的頂面201a上。在一些實施例中，元件205與210例如是藉由焊球（solder ball）電連接到印刷電路板200。應理解，圖示中元件205與210的數目及位置僅為例示說明，且本揭露並不以此為限。取決於產品需求與設計，可在印刷電路板200的頂面201a、底面201b或者頂面201a與底面201b兩者上的任意合適的位置設置各種元件。

繼續參照圖1、圖2D、圖3B及圖3C，連接器100的定位柱108a穿過印刷電路板200的定位孔208，保護框150的卡合件152與印刷電路板200的卡合槽252彼此卡合，進而將印刷電路板200、連接器100、保護框150及印刷電路板300連接並固定在一起。在一些實施例中，在印刷電路板200與連接器100連接之後，連接器100的導電端子102的自由部102b被壓至與基板101的頂面101a及穿孔104的頂面物理接觸。在另一些實施例中，在印刷電路板200與連接器100連接之後，連接器100的導電端子102的自由部102b被壓至與基板101的頂面101a及穿孔104的頂面接近但不接觸或部分接觸。儘管圖中示出導電端子102的整個自由部102b被壓後與基板101及穿孔104完全接觸，但本揭露並不以此為限。取決於產品需求與設計，在印刷電路板200與連接器100連接之後，導電端子102的自由部102b可與基板101及/或穿孔104完全接觸、部分接觸或不接觸。

參照圖3C，保護框150的內側壁S1、印刷電路板200的部分底面201b以及印刷電路板300的頂面301a圍成封閉區域ER。元件205及元件305設置於該封閉區域ER內，被保護框150側向環繞及保護。在一些實施例中，元件205與元件305為需進行電磁干擾防護的元件，且保護框150可用於屏蔽位於該封閉區域ER內的元件205與元件305所產生的電磁干擾。儘管在圖3C中示出印刷電路板200與印刷電路板300均包括位於該封閉區域ER中的元件，但本揭露並不以此為限。取決於產品設計及需要，在封閉區域ER也可僅包括設置於印刷電路板200底面上的元件或僅包括設置於印刷電路板300頂面上的元件。

參照圖1與圖2D，在一些實施例中，印刷電路板堆疊結構500可更包括架固板400，配置於印刷電路板200之上。架固板400例如是焊接於印刷電路板200，且印刷電路板200包括用於所述焊接的焊點240，但本揭露並不以此為限。在替代實施例中，架固板是鎖附於印刷電路板200。架固板包括剛性材料，例如金屬。架固板400可用以防止印刷電路板200的翹曲。在本揭露的實施例中，架固板400是可選的配置於印刷電路板200上。為了簡要起見，圖3B及圖3C中未示出架固板400。

在上述實施例中，印刷電路板200與印刷電路板300及連接器100是藉由定位件（可分離緊固件）510彼此連接及固定在一起。定位件510包括位於連接器100上的定位柱108a與108b，以及分別位於印刷電路板200與300上的定位孔208與308。然而，本揭露並不以此為限。在替代實施例中，也可使用其它類型的可分離緊固件。例如，印刷電路板200、印刷電路板300與連接器100可藉由螺合元件以螺絲鎖固的方式鎖固在一起。或者，印刷電路板200與印刷電路板300及連接器100先藉由定位件510將三者的位置定位，並再藉由螺合元件將三者鎖固在一起。

在上述實施例中，保護框150是焊接於印刷電路板300，並卡合於印刷電路板200，但本揭露並不以此為限。保護框150與印刷電路板200及300之間可分別採用焊接、卡合、螺絲鎖固等合適的方式連接。

綜上所述，本新型創作藉由具有導電彈片的連接器將不同的印刷電路板電性連接至彼此，並使用可分離緊固件將印刷電路板與連接器固定在一起。如此一來，相較於傳統使用BGA/BGA中介板將印刷電路板焊接導通的方式，本新型創作省略了兩次SMT製程，避免或減少因為高溫錫爐造成印刷電路板上已經焊好的零件損壞或印刷電路板的翹曲變形。此外，由於本新型創作的印刷電路板與連接器是藉由可分離緊固件進行可分離式的組裝，因此如果印刷電路板堆疊結構中的部分元件出現故障，也可輕易地將該印刷電路板堆疊結構拆解開來，以便於進行修理，且在修理完成之後，可再藉由可分離緊固件將印刷電路板堆疊結構重新固定在一起。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧連接器 101‧‧‧基板 101a‧‧‧第一表面 101b‧‧‧第二表面 102、103‧‧‧導電端子 102a、103a‧‧‧固定部 102b、103b‧‧‧自由部 104‧‧‧穿孔 107‧‧‧連接件 108a、108b‧‧‧定位柱 150‧‧‧保護框 151‧‧‧框體 152‧‧‧卡合件 200、300‧‧‧印刷電路板 201a、301a‧‧‧頂面 201b、301b‧‧‧底面 202、302‧‧‧接墊 205、210、305‧‧‧元件 208、308‧‧‧定位孔 252‧‧‧卡合槽 350‧‧‧焊點 400‧‧‧架固板 500‧‧‧印刷電路板堆疊結構 510‧‧‧定位件 ER‧‧‧封閉區域 R、R’‧‧‧環形區域 A-A’、B-B’、I-I’‧‧‧線 S1‧‧‧內側壁 S2‧‧‧外側壁

圖1是根據本新型創作一些實施例的印刷電路板堆疊結構的立體***圖。 圖2A至圖2D是根據本新型創作一些實施例的印刷電路板堆疊結構的組裝示意圖。 圖3A是根據本新型創作一些實施例的連接器的剖面示意圖，圖3A例如是沿圖1中連接器100的線I-I’的剖視圖。 圖3B與圖3C是根據本新型創作一些實施例的印刷電路板堆疊結構的剖面示意圖，其中圖3B是沿圖2D中線A-A’的剖視圖，圖3C是沿圖2D中線B-B’的剖視圖。 圖4是根據本新型創作一些實施例的連接器的局部示意圖。

Claims (11)

1. 一種印刷電路板堆疊結構，包括： 第一印刷電路板，包括第一接墊； 第二印刷電路板，包括第二接墊； 連接器，配置於所述第一印刷電路板與所述第二印刷電路板之間，並藉由可分離緊固件與所述第一印刷電路板及所述第二印刷電路板連接，所述連接器包括： 基板，具有彼此相對的第一表面與第二表面； 第一導電彈片，位於所述第一表面上並與所述第一接墊接觸；以及 第二導電彈片，位於所述第二表面上並與所述第二接墊接觸；以及 保護框，與所述連接器並排設置於所述第一印刷電路板與所述第二印刷電路板之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述第一導電彈片包括彼此連接的第一固定部與第一自由部，所述第二導電彈片包括彼此連接的第二固定部與第二自由部。
3. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述連接器更包括穿孔，位於所述基板中並穿過所述基板，以電性連接所述第一導電彈片與所述第二導電彈片。
4. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述可分離緊固件包括： 第一定位柱與第二定位柱，分別位於所述連接器的所述基板的所述第一表面與所述第二表面上； 第一定位孔，位於所述第一印刷電路板中；以及 第二定位孔，位於所述第二印刷電路板中， 其中所述第一定位柱與所述第二定位柱分別穿過所述第一定位孔與所述第二定位孔，以將所述第一印刷電路板、所述連接器、所述第二印刷電路板連接並固定在一起。
5. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述第一印刷電路板更包括第一元件，被所述保護框側向環繞。
6. 如申請專利範圍第5項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述第二印刷電路板更包括第二元件，被所述保護框側向環繞。
7. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述保護框包括環形的框體與凸出於所述框體的頂面的卡合件，所述保護框的底面焊接於所述第二印刷電路板，所述卡合件卡合於所述第一印刷電路板的卡合槽。
8. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述連接器配置於所述保護框的外側壁以外。
9. 如申請專利範圍第8項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述保護框的所述外側壁與所述連接器的所述基板的側壁間隔開。
10. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，其中所述連接器包括多個連接器，且所述保護框位於所述多個連接器之間。
11. 如申請專利範圍第1項所述的印刷電路板堆疊結構，更包括架固板，配置於所述第一印刷電路板上。