一种电路板装配方法、电路板结构、控制器及网络设备与流程

1.本发明属于电子线路技术领域，尤其涉及一种电路板装配方法、电路板结构、控制器及网络设备。


背景技术：

2.电路板，特别是印制电路板pcb（printed circuit board），是各类电子电路、产品、装置等的物理承载部件；随着电子元器件集成度的提高，产品的小型化、装配效能的提高与电路板的体积和结构的关系显得尤为重要。
3.在一些应用中，为了满足设计需要，会将功能相互独立的两个或多个结构单元集成在同一电路板上，并分别占用各自的装配区域；但是，如图3所示，第一接插件j1与第二接插件j2各自所在的功能区611、612与功能区621不会同时装配在电路中，进而对电路板的空间构成了不必要的浪费。
4.此外，如图3所示，在与微处理器929通信的电路中，一般不会出现两个介质访问控制mac（media access control）端口；因此，也有必要对mac端口的配置进行改进，使得相关电路板的结构更加紧凑。


技术实现要素：

5.本发明实施例公开了一种电路板装配方法，包括第一制版步骤、第二选装步骤；其中，第一制版步骤制备有第一电路板本体；该第一电路板本体包括第一装配面、第二装配面。
6.具体地，该第一电路板本体分别向其第一装配面和第二装配面投影后的区域均包括同形且对应布置的第一阵列区、第二异形区；其第一装配面和第二装配面之间可开设第一类通孔和/或第二类通孔，可视电路具体要求增加。
7.其中，第一阵列区包括第一功能区和第二功能区，其第二功能区包括第三换件区、第四共用区、第五换面区；其第一类通孔可制备于第五换面区，其第二类通孔可制备于第二异形区；该第一阵列区还包括一阵列横跨区，该阵列横跨区的一部分位于第一功能区，该阵列横跨区的剩余部分位于第三换件区。
8.进一步地，其第二选装步骤装配并固定第一组单用元器件和/或第二组共用元器件到第一电路板本体以形成预设的电路板；其中，第一组单用元器件由大于1件的元器件组成，仅当第一组单用元器件中含有特征器件时，第一组单用器件才装配至第一电路板本体，该特征器件为既占用第三换件区又占用阵列横跨区的元器件；否则，电路板此时仅接收第二共用元器件和其它不属于第一组单用元器件的元器件装配。
9.具体地，第一阵列区中，第二功能区以外的区域为第一功能区；若阵列横跨区装配有第一类阵列元器件，则在第四共用区装配第四共用元器组，并在第一阵列区内与第四共用区同形的各行分别装配第四单用元器件组和/或第四单用元器件组阵列；在第五换面区装配与第一类功能对应的第五一面元器件组l3，并在与第五换面区同形的各行分别装配第
五单用元器件组和/或第五单用元器件组阵列；其中，通过第一类通孔将走线由第一装配面连接至第二装配面。
10.作为上述方法的变形，其第一类阵列元器件可由m只第一结构形状的元器件或一只包含m个第一结构形状单元的元器件组构成，m为正整数。
11.进一步地，若在第三换件区装配有第二类阵列元器件，则在第四共用区装配第四共用元器组，并在第五换面区装配与第二类功能对应的第五二面元器件组l1；其第一类阵列元器件的每一个复现的单元与第二类阵列元器件每一个复现的单元的外部接线拓扑结构相同或互相呈现包含关系；其中，复现是上述指阵列结构中的某一元素，如管脚结构，重复出现。
12.其中，第一类阵列元器件与第二类阵列元器件的固定结构和/或定位部件相同或相差有限个互不干涉的选装定位部件；选装定位部件位于第三换件区、第五换面区和/或第二异形区。
13.具体地，其第一类阵列元器件j2可以是4路两线和/或6路两线的以太网连接器和/或接插件；其第二类阵列元器件可以是单路两线以太网连接器和/或接插件。
14.进一步地，该方法还可包括第三互换步骤；其中，第三互换步骤在第一装配面和第二装配面选择第二异形区区域内部可换面元器件的装配位置；该可换面元器件包括第一组配套元器件、第一组切换元器件、第二组配套元器件、第二组切换元器件；其第一组配套元器件与第一组切换元器件通信连接后装配于第一装配面和/或第二装配面；第二组配套元器件与第二组切换元器件通信连接后装配于第一装配面和/或第二装配面；其中，在必要时，可由第二类类通孔来完成线路在第一装配面和第二装配面之间转换或连通。
15.具体地，该第一电路板本体可以采用印刷电路板pcb工艺制备；第一电路板本体上器件的固定方式可以是贴装和/或插装；第一组配套元器件可以是开关芯片和/或mac芯片；第一组切换元器件与第二组切换元器件可以是贴片电阻器件；第一阵列区还可设置有泄放网络阻容结构、瞬态二极管tvs保护器件和/或滤波器件。
16.另一方面，本发明实施例还公开了一种电路板结构，包括第一电路板本体；该第一电路板本体包括第一装配面、第二装配面；当第一电路板本体分别向第一装配面和第二装配面投影后的区域均包括同形且对应布置的第一阵列区、第二异形区。
17.具体地，第一装配面和第二装配面之间可开设第一类通孔和/或第二类通孔；第一阵列区可设置有第一功能区和第二功能区，其第二功能区可设置有第三换件区、第四共用区、第五换面区。
18.其中，第一类通孔制备于第五换面区，第二类通孔制备于第二异形区；第一阵列区还包括一阵列横跨区，该阵列横跨区的一部分位于第一功能区，该阵列横跨区的剩余部分位于第三换件区。
19.进一步地，装配并固定第一组单用元器件和/或第二组共用元器件到第一电路板本体以形成预设的电路板；其中，第一组单用元器件由大于1件的元器件组成，仅当第一组单用元器件中含有特征器件时，该第一组单用器件才装配至第一电路板本体，该特征器件为既占用第三换件区又占用阵列横跨区的元器件。
20.此外，也可根据电路设计的需要，选择其它的组合方式或功能模块，但不同的设置均可在不增加飞线或电路板面积扩展的前提下，在第一电路板本体上完整组合成两种及两
种以上的预设电路。
21.具体地，第一阵列区中，第二功能区以外的区域为第一功能区；若阵列横跨区装配有第一类阵列元器件，则在第四共用区装配第四共用元器组，并在第一阵列区内与第四共用区同形的各行分别装配第四单用元器件组和/或第四单用元器件组阵列；在第五换面区装配与第一类功能对应的第五一面元器件组l3，并在与第五换面区同形的各行分别装配第五单用元器件组和/或第五单用元器件组阵列；其中，可通过第一类通孔将走线由第一装配面连接至第二装配面。
22.为了提升装配过程灵活性和对器件更好的适应性；可以根据器件的封装结构或管脚类型，进一步拓展电路板的装配能力；其中，第一类阵列元器件可由m只第一结构形状的元器件或一只包含m个第一结构形状单元的元器件组构成，m为正整数。
23.进一步地，若在第三换件区装配有第二类阵列元器件，则在第四共用区装配第四共用元器组，并在第五换面区装配与第二类功能对应的第五二面元器件组l1；其第一类阵列元器件的每一个复现的单元与第二类阵列元器件每一个复现的单元的外部接线拓扑结构相同或互相呈现包含关系；其第一类阵列元器件与第二类阵列元器件的固定结构和/或定位部件相同或相差有限个互不干涉的选装定位部件；其选装定位部件位于第三换件区、第五换面区和/或第二异形区。
24.具体地，其第一类阵列元器件j2可以是4路两线和/或6路两线以太网连接器和/或接插件；第二类阵列元器件可以是单路两线以太网连接器和/或接插件。
25.进一步地，第一装配面和第二装配面可选择第二异形区区域内部可换面元器件的装配位置；该可换面元器件包括第一组配套元器件、第一组切换元器件、第二组配套元器件、第二组切换元器件；该第一组配套元器件与第一组切换元器件通信连接后装配于第一装配面和/或第二装配面；其第二组配套元器件与第二组切换元器件通信连接后装配于第一装配面和/或第二装配面。
26.具体地，其第一电路板本体可采用印刷电路板pcb工艺制备；该第一电路板本体上器件的固定方式可以是贴装和/或插装；其第一组配套元器件可以是开关芯片和/或mac芯片；其第一组切换元器件与第二组切换元器件可以是贴片电阻器件；其第一阵列区可以设置泄放网络阻容结构、瞬态二极管tvs（transient voltage suppressor）保护器件和/或滤波器件。
27.进一步地，本发明实施例还公开了一种控制器，包括如上任一电路板结构和/或采用上述任一的电路板装配方法完成至少一控制电路板的装配；其控制电路板包括印刷电路板pcb。
28.类似地，本发明实施例还公开了一种网络设备，包括如上任一电路板结构和/或采用上述的任一电路板装配方法完成至少一控制电路板的装配；其控制电路板可以是印刷电路板pcb；其电路板结构构造有以太网端口，该太网端口与符合预设标准的网络设备通信连接。
29.需要说明的是，在本文中采用的“第一”、“第二”等类似的语汇，仅仅是为了描述技术方案中的各组成要素，并不构成对技术方案的限定，也不能理解为对相应要素重要性的指示或暗示；带有“第一”、“第二”等类似语汇的要素，表示在对应技术方案中，该要素至少包含一个。
附图说明
30.为了更加清晰地说明本发明的技术方案，利于对本发明的技术效果、技术特征和目的进一步理解，下面结合附图对本发明进行详细的描述，附图构成说明书的必要组成部分，与本发明的实施例一并用于说明本发明的技术方案，但并不构成对本发明的限制。
31.附图中的同一标号代表相同的部件，具体地：图1为星型以太网网络架构示意图。
32.图2为环型以太网网络架构示意图。
33.图3为相关技术的功能原理图。
34.图4为相关技术的产品照片。
35.图5为本发明实施例电路板各区域位置关系示意图。
36.图6为本发明实施例选装结果示意图一。
37.图7为本发明实施例选装结果示意图二。
38.图8为本发明实施例电路板剖面示意图。
39.图9为本发明方法实施例组成结构示意图。
40.图10为本发明电路板结构实施例示意图。
41.图11为本发明电路板结构细部示意图一。
42.图12为本发明电路板机构细部示意图二。
43.其中：001-控制器（电路板）内外分界线；010-控制器（电路板）外部；011-控制器（电路板）内部；100-第一制版步骤；200-第二选装步骤；300-第三互换步骤；310-同一电路板上的第一接插件第二功能区器件s1；320-同一电路板上的第二接插件第一功能区器件s2；401-第一阵列区；402-第二功能区；403-第三换件区；404-第四共用区；405-第五换面区；406-阵列横跨区；411、412-第一类通孔；413、414-第二类通孔；421-第一组配套元器件；422-第二组配套元器件；431-第一组切换元器件；432-第二组切换元器件；499-第二异形区；
501-自动驾驶（网络设备1）；502-车载计算平台（网络设备2）；503-智能座舱（网络设备3）；510-区域控制1（控制器）；511-区域控制1第一控制对象（被控对象）；512-区域控制1第二控制对象；520-区域控制2；530-区域控制3；551-lin链路；553-can链路；555-以太网链路；611-同一电路板上的第一接插件第一功能区（电路板子分区）；612-同一电路板上的第一接插件第二功能区；621-同一电路板上的第二接插件第一功能区；666-微处理器（智能单元）；710-第一装配面；711-第一类阵列元器件；712-第四单用元器件组；713-第四共用元器件组；714、715-第四单用元器件组阵列；716-第五单用元器件组；717-第五一面元器件组；718、719-第五单用元器件组阵列；720-第二装配面；722-第二类阵列元器件；727-第五二面元器件组；910-同一电路板上的第一接插件j1；919-第一mac端口；920-同一电路板上的第二接插件j2；929-第二mac端口。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。当然，下列描述的具体实施例只是为了解释本发明的技术方案，而不是对本发明的限定。此外，实施例或附图中表述的部分，也仅仅是本发明相关部分的举例说明，而不是本发明的全部。
45.如图5、图6、图8、图9所示的电路板装配方法，包括第一制版步骤100、第二选装步骤200；其中，第一制版步骤100制备有第一电路板本体410；第一电路板本体410包括第一装配面710、第二装配面720；第一电路板本体410分别向第一装配面710和第二装配面720投影后的区域均包括同形且对应布置的第一阵列区401、第二异形区499；第一装配面710和第二
装配面720之间开设有第一类通孔411、412和/或第二类通孔413、414。
46.其中，如图10、图11所示的第一阵列区401包括第一功能区409和第二功能区402，其第二功能区402包括第三换件区403、第四共用区404、第五换面区405；其第一类通孔411、412制备于第五换面区405，第二类通孔413、414制备于第二异形区499；其第一阵列区401还包括一阵列横跨区406，该阵列横跨区406的一部分位于第一功能区409，该阵列横跨区406的剩余部分位于第三换件区403。
47.此外，如图9所示的第二选装步骤200装配并固定第一组单用元器件和/或第二组共用元器件到第一电路板本体410以形成预设的电路板；其中，第一组单用元器件由大于1件的元器件组成，仅当第一组单用元器件中含有特征器件时，第一组单用器件才装配至第一电路板本体410，该特征器件为既占用第三换件区403又占用阵列横跨区406的元器件。
48.具体地，如图5所示，其第一阵列区401中，第二功能区402以外的区域为第一功能区409；若阵列横跨区406装配有第一类阵列元器件711，则在第四共用区404装配第四共用元器组713，并在第一阵列区401内与第四共用区404同形的各行分别装配第四单用元器件组712和/或第四单用元器件组阵列714、715；在第五换面区405装配与第一类功能对应的第五一面元器件组l3，即器件组71），并在与第五换面区405同形的各行分别装配第五单用元器件组716和/或第五单用元器件组阵列718、719；其中，如图6所示，通过第一类通孔411、412将走线由第一装配面710连接至第二装配面720。
49.当然，第一类阵列元器件711不限于以上的形式，也可以由m只第一结构形状的元器件或一只包含m个第一结构形状单元的元器件组构成，m为正整数。
50.进一步地，如图6所示，在实际的应用中，若在第三换件区403装配有第二类阵列元器件722，则在第四共用区404装配第四共用元器组713，并在第五换面区405装配与第二类功能对应的第五二面元器件组l1，即器件组727；其第一类阵列元器件711的每一个复现的单元与第二类阵列元器件722每一个复现的单元的外部接线拓扑结构相同或互相呈现包含关系；其第一类阵列元器件711与第二类阵列元器件722的固定结构和/或定位部件相同或相差有限个互不干涉的选装定位部件；其选装定位部件位于第三换件区403、第五换面区405和/或第二异形区499。
51.具体地，第一类阵列元器件j2，即器件711可以是4路两线和/或6路两线以太网连接器和/或接插件；其第二类阵列元器件722可以是单路两线以太网连接器和/或接插件。
52.进一步地，如图9所示，该电路板装配方法还可包括第三互换步骤300；其中，第三互换步骤300在第一装配面710和第二装配面720选择第二异形区499区域内部可换面元器件的装配位置。
53.其中，如图6、图7所示，其可换面元器件包括第一组配套元器件421、第一组切换元器件431、第二组配套元器件422、第二组切换元器件432；其第一组配套元器件421与第一组切换元器件431通信连接后装配于第一装配面710和/或第二装配面720；第二组配套元器件422与第二组切换元器件432通信连接后装配于第一装配面710和/或第二装配面720。
54.具体地，第一电路板本体410可采用印刷电路板pcb工艺制备；其第一电路板本体410上器件的固定方式包括贴装和/或插装；其第一组配套元器件421可以是开关芯片和/或mac芯片；第一组切换元器件431与第二组切换元器件432可以是贴片电阻器件；其第一阵列区401可装配有泄放网络阻容结构r1、
…
、r15、c1、c4、c7、c10、c13、瞬态二极管tvs保护器件
t1、
…
、t5和/或滤波器件l1、
…
、l5。
55.与上述方法相应，如图5至8的实施例还公开了一种电路板结构，包括如图10的第一电路板本体410；其中，第一电路板本体410包括如图8所示的第一装配面710、第二装配面720；第一电路板本体410分别向第一装配面710和第二装配面720投影后的区域均包括同形且对应布置的第一阵列区401、第二异形区499；第一装配面710和第二装配面720之间开设有第一类通孔411、412和/或第二类通孔413、414。
56.其中，如图11的第一阵列区401包括第一功能区409和第二功能区402，第二功能区402包括第三换件区403、第四共用区404、第五换面区405；其中，第一类通孔411、412制备于第五换面区405，第二类通孔413、414制备于第二异形区499；第一阵列区401还包括如图5的一阵列横跨区406，该阵列横跨区406的一部分位于第一功能区409，其剩余部分位于第三换件区403。
57.进一步地，装配并固定第一组单用元器件和/或第二组共用元器件到第一电路板本体410以形成预设的电路板；其中，第一组单用元器件由大于1件的元器件组成，仅当第一组单用元器件中含有特征器件时，第一组单用器件才装配至第一电路板本体410，其特征器件为既占用第三换件区403又占用阵列横跨区406的预设元器件。
58.其中，第一阵列区401中，第二功能区402以外的区域为第一功能区409；如图6所示，若阵列横跨区406装配有第一类阵列元器件711，则在第四共用区404装配第四共用元器组713，并在第一阵列区401内与第四共用区404同形的各行分别装配第四单用元器件组712和第四单用元器件组阵列714、715；在第五换面区405装配与第一类功能对应的第五一面元器件组l3，并在与第五换面区405同形的各行分别装配第五单用元器件组716和第五单用元器件组阵列718、719；其中，通过第一类通孔411、412将走线由第一装配面710连接至第二装配面720。
59.其中，第一类阵列元器件711可由m只第一结构形状的元器件或一只包含m个第一结构形状单元的元器件组构成，m为正整数。
60.进一步地，如图7所示，若在第三换件区403装配有第二类阵列元器件722，则在第四共用区404装配第四共用元器组713，并在第五换面区405装配与第二类功能对应的第五二面元器件组l1；第一类阵列元器件711的每一个复现的单元与第二类阵列元器件722每一个复现的单元的外部接线拓扑结构相同或互相呈现包含关系；第一类阵列元器件711与第二类阵列元器件722的固定结构和/或定位部件相同或相差有限个互不干涉的选装定位部件；选装定位部件位于第三换件区403、第五换面区405和/或第二异形区499。
61.具体地，第一类阵列元器件j2可以是4路两线和/或6路两线以太网连接器和/或接插件；第二类阵列元器件722可以是单路两线以太网连接器和/或接插件。
62.进一步地，如图6、图7、图8所示，第一装配面710和第二装配面720选择第二异形区499区域内部可换面元器件的装配位置；该可换面元器件包括第一组配套元器件421、第一组切换元器件431、第二组配套元器件422、第二组切换元器件432；第一组配套元器件421与第一组切换元器件431通信连接后装配于第一装配面710和/或第二装配面720；第二组配套元器件422与第二组切换元器件432通信连接后装配于第一装配面710和/或第二装配面720。
63.具体地，第一电路板本体410可采用印刷电路板pcb工艺制备；第一电路板本体410
上器件的固定方式可以是贴装和/或插装；第一组配套元器件421可以是开关芯片和/或mac芯片；第一组切换元器件431与第二组切换元器件432可以是贴片电阻器件；其第一阵列区401还可包括泄放网络阻容结构r1、
…
、r15、c1、c4、c7、c10、c13、瞬态二极管tvs保护器件t1、
…
、t5和/或滤波器件l1、
…
、l5。
64.如图1、图2所示，本发明实施例还公开了控制器510、520、530，该类控制器包括如上的任一电路板结构和/或采用上述任一电路板装配方法完成至少一控制电路板的装配；其中，控制电路板包括印刷电路板pcb；类似地，如图1、图2的网络设备501、502、503，也包括如上的任一电路板结构和/或采用如上的任一电路板装配方法完成至少一控制电路板的装配；其控制电路板也可采用印刷电路板pcb；其电路板结构构造有以太网端口，该太网端口与符合预设标准的网络设备通信连接用以完成车辆管理与控制。
65.其中，控制器510、520、530可以是车辆的域控制器，也可以是其它有类似功能电路或单元的控制器；其可换面元器件可布置于第一装配面710和/或第二装配面720，具体位置可根据空间和功能的需要具体选择；对于如图1、图2所示的应用，汽车的区域控制器510、520、530可以作为以太网终端节点存在，由车载计算平台502完成逻辑计算，将计算结果转换成控制指令由以太网传递给区域控制器510、520、530进行执行，每个区域控制都作为终端节点挂在车载计算平台下面；图1为星型网络架构，无法实现以太网通信的备份；图2为环型网络架构，可实现备份；本发明实施例兼容了如图3的两套线路及其接插件910、920，但又无需额外的pcb面积，因而更有利于节约物料成本。
66.具体地，可将本发明实施例公开的结构称作“叠放设计”；其中，以太网连接器j1和j2采用该叠放设计进行装配；j1和j2都是两线以太网专用接插件，其pcb封装有很大的相似性。
67.器件选型方面：j1选择泰科电子的型号为2339800-1的以太网连接器，j2选择泰科电子的2304372-1，两个连接器的pcb封装仅有固定脚不同，在叠放时仅需要多开一个定位孔即可实现。
68.进一步地，从j1到l3/l1之间的电路为共用电路，不管对于星型架构还是对于环型架构，这段电路器件都是需要贴装/插装的。
69.其中，l3和l1分别贴装在pcb的正面和反面，当控制器用在星型架构下贴装l1，环型架构下贴装l3。
70.另一方面，在l3/l1左侧开有pcb通孔h1和h2，用来实现走线从正面切换到反面；此外，h3和h4也是两个pcb通孔，也可用于实现从反面切换到正面的走线。
71.第二异形区方面，使用了rp_m、rs_m、rm_p、rm_s电阻来实现mcu的mac口到s2开关（switch）芯片和s1物理连接（phy）芯片的切换；其中，在星型架构下mcu需要与s1（phy）相连，其电阻仅贴装rp_m和rm_p，在环型架构下mcu需要与s2（switch）相连，其电阻仅贴装rm_s和rs_m。
72.如图6所示，在环型架构下区域控制器贴装/插装仅限于711-第一类阵列元器件711、第四单用元器件组712、第四共用元器件组713、第四共用元器件组714、715；以及第五单用元器件组716、第五一面元器件组717、第五单用元器件组阵列718、719、第二组配套元器件422；此时，第一组配套元器件421不进行装配。
73.类似地，在如图7所示的星型架构下，区域控制器贴装/插装仅装配有第二类阵列
元器件722、第四共用元器件组713、第五二面元器件组727。
74.上述实施例中的方案和产品，其电路板结构，不仅可以用作以太网终端的母版，也可作为以太网网关物理层的核心构件，进而也可以用作相关控制器、网络设备，使得产品的集成度和电路板的利用率得到提升。
75.综上，本发明将分区设计的电路板按照功能进行器件分组/选装，从而实现了同一电路板的复用；其中，包括一组共用电路，作为枢纽，可在电路板的集成中，将可互换的零部件和具有多个装配面的器件结合在一块基板之上；本发明通过电路板装配方法的改进，可在有限的空间集成两类常用的系统拓扑结构，使得系统的开发和维护效率得到提升；另一方面，共享的电路结构也节约了pcb面积和产品的空间尺寸，有利于进一步改善产品的集成能力，降低原材料投入。
76.需要说明的是，上述实施例仅是为了更清楚地说明本发明的技术方案，本领域技术人员可以理解，本发明的实施方式不限于以上内容，基于上述内容所进行的明显变化、替换或替代，均不超出本发明技术方案涵盖的范围；在不脱离本发明构思的情况下，其它实施方式也将落入本发明的范围。