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一种消费 电子产品的主板及终端

阅读：178发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种消费电子产品的主板及终端专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明实施例提供一种消费电子产品的主板及终端。该主板包括至少两层PCB和至少两层PCB的每一层PCB上设置的电子元器件，其中，每一层PCB构成一个单元模块。至少两层PCB层叠放置，且至少两层PCB之间电连接。任意相邻的两层PCB之间通过框架板连接，且述框架板为中间镂空或局部镂空的结构。通过将主板设计为多层复式堆叠结构，缩小主板在水平方向的占用面积，为显示模组、摄像模组、音腔组件等电子部件提供平面空间。同时，通过将主板或副板上各个功能区域比如基带电路部分、射频电路部分，拆分成多个独立的基带电路单元模块和射频电路单元模块，有利于电子元器件间导线连接的布置，从而提高电子元器件的集成度，进一步减小了主板在水平方向的占用面积。，下面是一种消费电子产品的主板及终端专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种消费电子产品的主板，其特征在于，所述主板包括：
至少两层印制电路板PCB；
所述至少两层PCB的每一层PCB上设置的电子元器件，其中，所述每一层PCB构成一个单独实现功能的单元模块；
所述至少两层PCB层叠放置；
所述至少两层PCB之间电连接。
2.根据权利要求1所述的主板，其特征在于，任意相邻的两个单元模块之间通过框架板连接。
3.根据权利要求2所述的主板，其特征在于，所述框架板为中间镂空或局部镂空的结构。
4.根据权利要求2或3所述的主板，其特征在于，所述框架板的横截面为长条形、环形、C字形、凸字形、凹字形、日字形或田字形。
5.根据权利要求2或3所述的主板，其特征在于，所述框架板通过焊盘与所述PCB连接，以实现所述至少两层PCB之间电连接。
6.根据权利要求5所述的堆叠结构，其特征在于，所述框架板的焊盘表面设置有金属弹片。
7.根据权利要求2、3或6所述的主板，其特征在于，所述框架板和所述单元模块的连接界面设置有螺钉孔。
8.根据权利要求1-7任一项所述的主板，其特征在于，所述框架板为PCB板。
9.根据权利要求1-8任一项所述的主板，其特征在于，每层PCB为系统级封装SIP模块。
10.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1-9任一项所述的主板。

说明书全文

一种消费 电子产品的主板及终端

[0001] 本申请要求于2017年3月9日提交中国国家知识产权局专利局、申请号为201710138321.1、发明名称为“一种电子产品刚性主板的堆叠结构”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

[0002] 本发明涉及电子板领域，尤其涉及一种消费电子产品的主板及终端。

背景技术

[0003] 消费电子产品是指供日常消费者生活使用的电子产品，包括手机、平板电脑、笔记本电脑、智能穿戴设备等。消费电子产品需通过主板及副板搭载所有的电子元器件，如连接显示模组、摄像模组、音腔组件、电池、天线等电子部件。目前，消费电子产品的主板及副板均采用平面化一体化结构，即以一块主板印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)或一块主板PCB结合一块或多块副板PCB，在其单面或双面布局所有的电子元器件。主板上一般搭载处理器、存储、射频等核心芯片器件，副板上搭载耳机、马达、数据传输及充电接口连接器、开关按键等接口器件。

[0004] 随着消费电子产品的影音娱乐功能越来越多，显示模组、摄像模组、音腔组件等需要占用的空间越来远大。同时，因对消费电子产品使用频率的增高，使其需要内置更大容量的电池以实现长时间待机。此外，许多消费电子产品集成了第四代移动通信技术(4rd-Generation mobile communication technology，4G)通讯、无线保真(Wireless-Fidelity，Wi-Fi)技术、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、蓝牙等功能，因而需在消费电子产品内部布置更多更复杂的天线，进而需要提供足够的空间以避免不同天线之间相互干扰。由上可知，音视频部件、电池及天线对消费电子产品内部空间的需求越来越大。然而，为了保持或提高消费电子产品的便携性和使用的舒适性，消费电子产品的整机尺寸需要维持稳定甚至减小。使得消费电子产品的主板或副板能够占用的平面面积越来越小，难以满足电子元器件占用更大空间的需求。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供了一种消费电子产品的主板及终端，以解决电子元器件占用空间不足的问题。本发明实施例通过将主板设计为多层复式堆叠结构，缩小主板在水平方向的占用面积，为显示模组、摄像模组、音腔组件、电池、天线等电子部件提供平面空间。

[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种消费电子产品的主板。该主板包括至少两层PCB和至少两层PCB上的每一层PCB上设置的电子元器件，其中，每一层PCB构成一个单元模块。至少两层PCB层叠放置，至少两层PCB之间电连接。通过将主板设计为多层复式堆叠结构，缩小主板在水平方向的占用面积，为显示模组、摄像模组、音腔组件、电池、天线等电子部件提供平面空间。通过将主板或副板上各个功能区域比如基带电路部分、射频电路部分，拆分成多个独立的基带电路单元模块和射频电路单元模块，有利于电子元器件间导线连接的布置，从而提高电子元器件的集成度，进一步减小主板在水平方向的占用面积。

[0007] 在一种可能的设计中，任意相邻的两个单元模块之间通过框架板连接。

[0008] 在一种可能的设计中，框架板为中间镂空或局部镂空的结构。通过将框架板设计为中间镂空或局部镂空的结构，使与框架板连接的单元模块的上表面和下表面可以同时搭载电子元器件，使单元模块上能够集成更多的电子元器件，从而提高空间利用率。

[0009] 在一种可能的设计中，框架板的横截面为长条形、环形、C字形、凸字形、凹字形、日字形或田字形。将单元模块和框架板的形状灵活设计为匹配消费电子产品外形及内部空间的形状，如为圆形、长方形及不规则外形等，充分利用消费电子产品的内部空间，从而提高空间利用率。

[0010] 在一种可能的设计中，框架板通过焊盘与PCB连接。通过一个或多个框架板对各单元模块进行连接。各单元模块通过框架板上下表面的对应焊盘连接在一起并实现整机级功能电路。单元模块与框架板的连接焊盘的形状可以根据需要灵活设计为圆形、菱形及方形焊盘。单元模块与框架板之间可以采用锡膏焊接方式、导电胶粘接方式或金属弹片接触方式，实现Z向立体堆叠连接。

[0011] 在一种可能的设计中，框架板的焊盘表面设置有金属弹片。

[0012] 在一种可能的设计中，框架板和单元模块的连接界面设置有螺钉孔。通过在单元模块与框架板四角设计螺钉孔，使单元模块与框架板之间在采用焊盘连接的同时，可以进一步通过螺钉孔锁扣紧固。

[0013] 在一种可能的设计中，框架板为PCB板。

[0014] 在一种可能的设计中，每层PCB为系统级封装SIP模块。通过对单元模块采用SIP模块设计，即采用薄型化和高密化的封装载板或类封装载板作为单元模块的实现方式，结合引线键合(Wire Bonding)或倒装芯片(Flip Chip)等封装工艺，使单元模块上能够集成更多的电子元器件，并降低单元模块的厚度，从而减小主板的整体尺寸，提高空间利用率。

[0015] 第二方面，本发明实施例提供了一种终端。该终端可以包括上述第一方面中描述的任一主板。

[0016] 相较于现有技术，本发明实施例提供的一种消费电子产品的主板，第一方面，通过将主板设计为多层复式堆叠结构，缩小主板在水平方向的占用面积，为显示模组、摄像模组、音腔组件、电池、天线等电子部件提供平面空间。第二方面，通过将主板或副板上各个功能区域比如基带电路部分、射频电路部分，拆分成多个独立的基带电路单元模块和射频电路单元模块，有利于电子元器件间导线连接的布置，从而提高电子元器件的集成度，进一步减小主板在水平方向的占用面积。第三方面，通过对单元模块采用SIP模块设计，即采用薄型化和高密化的封装载板或类封装载板作为单元模块的实现方式，结合引线键合(Wire Bonding)或倒装芯片(Flip Chip)等封装工艺，使单元模块上能够集成更多的电子元器件，并降低单元模块的厚度，从而减小主板的整体尺寸，提高空间利用率。第四方面，通过一个或多个框架板对各单元模块进行连接。各单元模块通过框架板上下表面的对应焊盘连接在一起并实现整机级功能电路。单元模块与框架板的连接焊盘的形状可以根据需要灵活设计为圆形、菱形及方形焊盘。单元模块与框架板之间可以采用锡膏焊接方式、导电胶粘接方式或金属弹片接触方式，实现Z向立体堆叠连接。第五方面，通过在单元模块与框架板四角设计螺钉孔，使单元模块与框架板之间在采用焊盘连接的同时，可以进一步通过螺钉孔锁扣紧固。第六方面，通过将框架板设计为中间镂空或局部镂空的结构，使与框架板连接的单元模块的上表面和下表面可以同时搭载电子元器件，使单元模块上能够集成更多的电子元器件，从而提高空间利用率。第七方面，将单元模块和框架板的形状灵活设计为匹配消费电子产品外形及内部空间的形状，如为圆形、长方形及不规则外形(如L形、C形、凸字形或凹字形)等，充分利用消费电子产品的内部空间，从而提高空间利用率。附图说明

[0017] 图1(a)-(b)为现有技术中PCBA剖面示意图；

[0018] 图2(a)-(b)为本发明实施例提供的一种主板的剖面示意图；

[0019] 图3(a)-(c)为本发明实施例提供的一种主板的应用示意图；

[0020] 图4为本发明实施例提供的凸字形框架板的横截面示意图；

[0021] 图5(a)-(d)为本发明实施例提供的焊盘的横截面示意图；

[0022] 图6(a)-(d)为本发明实施例提供的框架板和单元模块采用金属弹片接触方式进行连接的示意图。

具体实施方式

[0023] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。

[0024] 图1(a)-(b)为现有技术中PCBA剖面示意图。如图1所示，目前消费电子产品的主板印制电路板组装(Printed Circuit Board Assembly，PCBA)及副板PCBA均采用平面化设计，即在主板PCB或副板PCB的单面或双面，通过锡膏等焊接材料，将电子元器件焊接在PCB表面。因PCBA 单层布局，主板或副板在长度和宽度方向占据较大平面面积。

[0025] 图2(a)-(b)为本发明实施例提供的一种主板的剖面示意图。如图2(a)所示，该主板包括至少两层PCB和至少两层PCB上设置的电子元器件(例如，采用锡膏焊接的方式，将电子元器件焊接于每层PCB的表面)。至少两层PCB层叠放置，且至少两层PCB之间电连接。在图2(a)中以PCB201、PCB202、PCB203和PCB204，共4层PCB为一个示例。本发明实施例提供的主板通过利用Z方向的空间，改善了单层平面设计导致在X和Y水平方向占据的平面面积大，导致空间利用率低的问题。需要说明的是，本发明实施例提供的对于主板的结构等方面的设计，同样适用于消费电子产品的副板或其它电子板。

[0026] 示例性的，主板的每一层PCB和该层PCB上设置的电子元器件构成一个单元模块。单元模块能够独立实现一定的功能，是主板可以分割的最小功能单元。每一个单元模块或者相邻的几个单元模块组成一个功能区域。例如，主板包括基带电路功能区域，该区域由一个基带电路单元模块组成，例如PCB201，在PCB201上集成了手机主处理器芯片(或者称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或应用处理器)、双倍速率(Dual Data Rate，DDR)同步动态随机存储器(Synchronous Dynamic Random Access Memory，SDRAM)或随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)内存芯片、储存型闪存(Nand Flash)或只读存储器(Read Only Memory，ROM)存储芯片、音频/视频控制芯片以及外围电阻、电容、电感等电子元器件。基带电路功能区域用于完成移动网络中无线信号的解调、解扰、解扩和解码的工作，并将最终解码完成的数字信号传递给上层系统进行处理。又例如，主板包括射频电路功能区域，该区域由第一射频电路单元模块PCB202和第二射频电路单元模块PCB203组成。第一射频电路单元模块集成了手机射频接收芯片及发射芯片、功率放大器、外围电阻、电容、电感等电子元器件，用于实现远距离通信功能。第二射频电路单元模块集成了无线保真(Wireless-Fidelity，WiFi)芯片、蓝牙芯片、全球定位系统(Global Positioning System，GPS)芯片及外围电阻、电容电感等电子元器件，用于实现近距离通信功能。由第一射频电路单元模块和第二射频电路单元模块组成的射频电路功能区域用于实现总的通信功能。

[0027] 因主板由多层PCB层叠组成，可以减小主板在水平方向的占用面积。同时，主板划分为多个功能区域，每个功能区域包括一个或多个单元模块，有利于电子元器件间导线连接的布置，从而提高电子元器件的集成度，进一步减小主板在水平方向的占用面积。

[0028] 示例性的，任意相邻的两个单元模块之间采用一个或多个框架板进行连接，框架板为中间镂空或局部镂空结构，多个单元模块通过框架板层叠连接在一起并构成整机级功能电路。其中，框架板可以为PCB板，或其它具有电气连接功能的电路板。例如，如图2(b)所示，PCB201和PCB202之间通过中间镂空的框架板211进行连接。需要说明的是，整机级功能电路为仪器或设备的完整电路。在本发明实施例中，是指消费电子产品的完整电路。采用框架板对相邻的单元模块进行电连接，使多个单元模块之间能够实现电气功能的连接，同时，使主板能够形成PCB层叠的堆叠结构，实现Z方向上空间的利用。

[0029] 示例性的，单元模块与框架板可以匹配消费电子产品的外形及内部空间，将每层PCB和框架板灵活设计为圆环形、口字形、L形、C形、日字形、田字形、凸字形或凹字形等，并在每层PCB上设置相应的电子元器件。例如，如图3(a)所示的智能电子手表，其内部空间由不同直径的圆柱体叠加构成，为了充分利用其内部空间，如图3(b)所示，将各层PCB和框架板设计为相应大小的圆形。其中，框架板为中间镂空的圆柱体，如图3(c)所示，其横截面为圆环形。又例如，某个消费电子产品的内部空间为凸字形结构，为了充分利用其内部空间，将各层PCB和框架板相应设计为横截面为凸字形的结构，如图4所示，框架板的横截面为凸字形。又例如，为了减小主板的占用空间，以使单元模块和框架板能够更加灵活地匹配电子产品的内部空间，对单元模块采用集成封装(System In a Package，SIP)设计。即每层PCB采用薄型化和高密化的封装载板或类封装载板，结合引线键合(Wire Bonding)或倒装芯片(Flip Chip)等封装工艺，在每层PCB上集成更多的电子元器件。采用这种方式，可以通过降低每层PCB的厚度以及提高单元模块上电子元器件的集成度，从而减小主板的整体尺寸，提高空间利用率。

[0030] 需要说明的是，引线键合是一种使用细金属线，利用热、压力、超声波能量，使金属引线与基板焊盘紧密焊合，以实现芯片与基板间的电气互连和芯片间信息互通的工艺技术。在理想控制条件下，引线和基板间会发生电子共享或原子的相互扩散，从而使两种金属间实现原子量级上的键合。引线键合的作用是从核心元件中引入和导出电连接。而倒装芯片封装技术，是使用倒装芯片对第1层芯片与载板进行接合封装。封装方式为芯片正面朝下向基板，无需引线键合，从而形成最短电路，并降低电阻。同时，通过采用金属球进行连接，缩小了封装尺寸，并改善了电性表现。

[0031] 示例性的，单元模块与框架板之间的连接方式可以为：锡膏焊接方式、导电胶粘接方式或金属弹片接触方式。采用此三种连接方式，均需要在单元模块与框架板的连接界面设置焊盘(二者均需要设置焊盘)。焊盘的形状可以根据二者连接界面的形状进行设置。例如，当连接界面的形状为口字形，相应焊盘的形状为如图5(a)所示的口字形。又例如，连接界面为C字形，相应焊盘的形状为如图5(b)所示的C字形。再例如，当连接界面的形状为日字形，相应焊盘的形状为如图5(c)所示的日字形。还例如，当连接界面的形状为田字形，相应焊盘的形状为如图5(d)所示的田字形。

[0032] 单元模块与框架板之间采用锡膏焊接方式进行连接的过程包括：在框架板表面的焊盘上以印刷方式(Printing)或喷射方式(Jetting)或点涂方式(Dispensing)预置锡膏，再用自动化贴装设备拾取单元模块贴放至框架板表面的焊盘位置，单元模块与框架板通过高温回流方式或热压熔锡焊接(Hot Bar)或类似热压方式实现锡膏熔融焊接连接。其中，热压熔锡焊接(Hot Bar)的原理是先把锡膏印刷于PCB上，然后利用热将焊锡融化并连接导通两个需要连接的电子零组件。

[0033] 单元模块与框架板之间采用导电胶粘接方式进行连接的过程包括：在框架板表面的焊盘上以印刷方式(Printing)或喷射方式(Jetting)或点涂方式(Dispensing)预置导电胶，再用自动化贴装设备拾取单元模块贴放至框架板表面的焊盘位置，单元模板与框架板通过高温回流方式实现导电胶高温固化连接。

[0034] 单元模块与框架板之间采用金属弹片接触方式进行连接的过程包括：对单元模块表面的焊盘进行化学镍金(Flectroless Nickel/Immersion Gold，ENIG)。或其他低接触电阻可导电的表面处理，并通过热压或点焊等方式使框架板的焊盘表面形成凸起的金属弹片。再用自动化贴装设备拾取单元模块贴放至框架板表面的焊盘位置，并通过螺钉紧固锁扣实现单元模块与框架板表面金属弹片的导通连接。例如，如图6(a)所示，框架板602的焊盘603表面设置有金属弹片601。金属弹片601的形状如图6(b)所示的三角形片状。如图6(c)所示，在框架板的焊盘603的四角上还设置有螺钉孔，该螺钉孔为贯穿框架板602和焊盘603的通孔。在自动化贴装设备拾取单元模块贴放至框架板表面的焊盘位置之前，金属片601的俯视图如图6(c)所示，在自动化贴装设备拾取单元模块贴放至框架板表面的焊盘位置之后，金属片601被按倒，其俯视图如图6(d)所示。需要说明的是，ENIG是PCB表面处理工艺的一种，用于防止PCB表面的铜被氧化或腐蚀，以及焊接等。

[0035] 采用以上三种连接方式，均可以实现单元模块与框架板之间的电连接，连接在一起的单元模块与框架板共同构成整机功能电路。其中，采用锡膏焊接方式、导电胶粘接方式可以实现单元模块与框架板间的固定连接。而采用金属弹片接触方式进行连接，为可拆装连接，便于对框架板或单元模块的更换。另外，采用螺钉紧固锁扣对单元模块与框架板进行紧固连接的方式，例如，除了用于金属弹片接触方式外，还可以用于锡膏焊接方式、导电胶粘接方式等其他方式中，本发明对此不作限定。

[0036] 本发明实施例提供的PCB可以应用于终端(如智能手表、平板电脑、手机等)中，当终端包括PCB时，PCB可以采用本发明任一实施例提供的结构。

[0037] 本发明实施例技术方案的效果有以下几点：

[0038] 1、通过将主板设计为多层复式堆叠结构，缩小主板在水平方向的占用面积，为显示模组、摄像模组、音腔组件、电池、天线等电子部件提供平面空间。

[0039] 2、通过将主板或副板上各个功能区域比如基带电路部分、射频电路部分，拆分成多个独立的基带电路单元模块和射频电路单元模块，有利于电子元器件间导线连接的布置，从而提高电子元器件的集成度，进一步减小主板在水平方向的占用面积。

[0040] 3、通过对单元模块采用SIP模块设计，即采用薄型化和高密化的封装载板或类封装载板作为单元模块的实现方式，结合引线键合(Wire Bonding)或倒装芯片(Flip Chip)等封装工艺，使单元模块上能够集成更多的电子元器件，并降低单元模块的厚度，从而减小主板的整体尺寸，提高空间利用率。

[0041] 4、通过一个或多个框架板对各单元模块进行连接。各单元模块通过框架板上下表面的对应焊盘连接在一起并实现整机级功能电路。单元模块与框架板的连接焊盘的形状可以根据需要灵活设计为圆形、菱形及方形焊盘。单元模块与框架板之间可以采用锡膏焊接方式、导电胶粘接方式或金属弹片接触方式，实现Z向立体堆叠连接。

[0042] 5、通过在单元模块与框架板四角设计螺钉孔，使单元模块与框架板之间在采用焊盘连接的同时，可以进一步通过螺钉孔锁扣紧固。

[0043] 6、通过将框架板设计为中间镂空或局部镂空的结构，使与框架板连接的单元模块的上表面和下表面可以同时搭载电子元器件，使单元模块上能够集成更多的电子元器件，从而提高空间利用率。

[0044] 7、将单元模块和框架板的形状灵活设计为匹配消费电子产品外形及内部空间的形状，如圆环形、口字形、L形、C形、日字形、田字形、凸字形或凹字形等，充分利用消费电子产品的内部空间，从而提高空间利用率。

[0045] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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