一种芯片替换板、封装体以及用电设备的制作方法

专利检索2022-05-10  2



1.本发明涉及芯片领域,特别是涉及一种芯片替换板、封装体以及用电设备。


背景技术:

2.随着芯片技术的发展,各行各业都需要依赖芯片作为产品的控制核心来实现智能化。但是由于芯片的需求量与日俱增,部分芯片出现了紧缺现象。传统技术中重新研制适配产品电路板的芯片或采用新的芯片而重新设计产品电路板的周期长、成本高。


技术实现要素:

3.基于此,有必要提供一种能够替换用电设备的目标电路板上的芯片的芯片替换板、封装体以及含有该芯片替换板或封装体的用电设备。
4.一方面,本发明实施例提供一种芯片替换板,用于替换目标电路板上适配的第一芯片,目标电路板上设有适配于第一芯片的芯片安装区域,芯片安装区域的焊盘与第一芯片的引脚一一对应,芯片替换板包括:基板,基板的尺寸与芯片安装区域匹配;第二芯片,设置在基板上,第二芯片至少能提供第一芯片的全部功能;引脚组,包括多个设置在基板上的引脚,引脚组中的引脚与第一芯片的引脚一一对应,以使引脚组中的引脚与芯片安装区域的焊盘匹配,且引脚组中的引脚与第二芯片的目标引脚电性连接,以使引脚组中的引脚与对应的第一芯片的引脚功能相同。
5.在其中一个实施例中,引脚组包括第一引脚组、第二引脚组、第三引脚组以及第四引脚组,目标引脚包括第一类引脚、第二类引脚、第三类引脚以及第四类引脚;第一引脚组电性连接第一类引脚,用于向第二芯片输入触摸按键信号和模拟信号;第二引脚组电性连接第二类引脚,用于向第二芯片输入数字信号,以及输出第二芯片产生的数字信号;第三引脚组电性连接第三类引脚,用于接收电源信号,并为第二芯片提供电源信号;第四引脚组电性连接第四类引脚,用于使第二芯片与地端连接。
6.在其中一个实施例中,基板还设置有电源转换模块,电源转换模块电性连接在第三引脚组和第三类引脚之间,电源转换模块用于将第三引脚组提供的电源信号转换为与第二芯片匹配的电源信号。
7.在其中一个实施例中,第二芯片还包括用于接收预设频率的时钟信号的第五类引脚,基板上还设置有晶振模块,晶振模块与第五类引脚电性连接,晶振模块用于通过第五类引脚向第二芯片提供预设频率的时钟信号。
8.在其中一个实施例中,芯片替换板上还设置有去耦电容,去耦电容电性连接在第四引脚组与第四类引脚之间。
9.在其中一个实施例中,引脚组包括按照第一方向依次设置在基板的第一侧的1号至10号引脚,以及按照第二方向依次设置在基板的第二侧的11号至20号引脚;基板的第一侧与基板的第二侧相对,第一方向与第二方向相反;第一引脚组包括2号引脚、4号引脚、6号至8号引脚、18号至20号引脚;第二引脚组包括1号引脚、3号引脚、5号引脚、11号至17号引
脚;第三引脚组包括10号引脚;第四引脚组包括9号引脚。
10.另一方面,本发明实施例提供一种封装体,封装体内部设置有如上述的芯片替换板,封装体的尺寸与芯片替换板的基板匹配,封装体设置有使芯片替换板的引脚组伸出外部的开口。
11.又一方面,本发明实施例提供一种用电设备,包括目标电路板,目标电路板上设有适配于第一芯片的芯片安装区域;第一芯片为用电设备的主控芯片,芯片安装区域的焊盘与第一芯片的引脚一一对应,芯片安装区域设置有如上述的芯片替换板,芯片替换板的引脚组与芯片安装区域的焊盘一一对应焊接;或芯片安装区域设置有如上述的封装体,封装体内芯片替换板的引脚组与芯片安装区域的焊盘一一对应焊接。
12.在其中一个实施例中,用电设备包括家用电器。
13.在其中一个实施例中,家用电器包括:果汁机、料理机、电饭煲或冰淇淋机。
14.上述芯片替换板设置在目标电路板上的第一芯片的安装区域后,以芯片替换板上的第二芯片和引脚组之间的配合,使第二芯片能够通过引脚组的各引脚提供与第一芯片各引脚一一对应相同的功能。使得该芯片替换板可以在不改变目标电路板原有元件以及布线结构的前提下代替目标电路板上的第一芯片对目标电路板进行控制,实现以货源充足的第二芯片为核心但总体成本低于第一芯片的芯片替换板完美替换第一芯片,降低目标电路板的成本。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案,下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为一实施例中目标电路板的部分示意图;
17.图2为一实施例中芯片替换板的结构示意图;
18.图3为一实施例中将芯片替换板卡安装在目标电路板上的示意图;
19.图4为另一实施例中芯片替换板的结构示意图;
20.图5为又一实施例中芯片替换板的结构示意图;
21.图6为一实施例中引脚组的编号示意图。
具体实施方式
22.为了便于理解本技术,下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是,本技术可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
23.除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本技术。
24.可以理解,本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件,但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来
说,在不脱离本技术的范围的情况下,可以将第一电阻称为第二电阻,且类似地,可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻,但其不是同一电阻。
25.可以理解,以下实施例中的“连接”,如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递,则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
26.在此使用时,单数形式的“一”、“一个”和“/该”也可以包括复数形式,除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是,术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在,但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时,在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
27.正如背景技术所述,目前芯片领域陷入缺芯的难题,经发明人研究发现,出现该现象的原因在于:随着消费电子的更新换代、电动汽车的蓬勃发展等,许多芯片生产企业专注于生产销售利润率更高的芯片,导致部分领域芯片供应不足。传统技术中在进行产品电路板设计时已选定了芯片型号,产品电路板的布线、布局等都是适配于该芯片的。在芯片供应不足时,无论是重新研制适配于产品电路板的芯片还是重新选择芯片型号并对产品电路板进行重新设计都有着较长的周期且成本较高。
28.请参考图1至图3,本发明实施例提供了一种芯片替换板10,用于替换目标电路板100上适配的第一芯片。目标电路板100上设有适配于第一芯片的芯片安装区域110,芯片安装区域110的焊盘130与第一芯片的引脚一一对应。具体而言,目标电路板100为用电设备上的电路板,目标电路板100在设计时为第一芯片预留了相适配的芯片安装区域110。通过将第一芯片的引脚与芯片安装区域110的焊盘130一一对应焊接可以将第一芯片设置在目标电路板100上,以实现目标电路板100的应有的功能。例如,目标电路板100可以为用电设备的主控板、从控板、接口板等。在一个具体实施例中,第一芯片具有模数转换功能、同步串行端口功能、lcd/led驱动功能、程序eeprom控制功能、触摸按键功能,以实现目标电路板100的应有的功能。
29.芯片替换板10包括基板11和设置在基板11上的第二芯片13和引脚组15。基板11的尺寸与芯片安装区域110匹配。具体而言,基板11的尺寸与芯片安装区域110匹配指的是基板11的尺寸与芯片安装区域110基本相当,基板11可以与第一芯片的尺寸不相同,但是应保证基板11不会影响芯片安装区域110周围元器件、走线的正常工作以及还应保证基板11上的引脚组15可以方便地与芯片安装区域110的焊盘130焊接。
30.第二芯片13至少能提供第一芯片的全部功能。可以理解,第二芯片13至少具有与第一芯片相同的信号接收、处理以及输出能力。即第二芯片13至少可以接收与第一芯片所能接收的数量、信号性质相同的信号,并以与第一芯片相当的处理能力对接收到的信号进行处理,最后输出与第一芯片相匹配的处理结果。以第二芯片13为核心的芯片替代板在焊接到目标电路板100的芯片装区域后还可实现目标电路板100的应有的功能。
31.引脚组15包括多个设置在基板11上的引脚,引脚组15中的引脚与第一芯片的引脚一一对应,以使引脚组15中的引脚与芯片安装区域110的焊盘130匹配。具体而言,芯片安装区域110的焊盘130是为了第一芯片的引脚焊接而设计的。为了使得引脚组15的引脚可以正常焊接到芯片安装区域110的焊盘130,引脚组15中的引脚的数量与第一芯片的引脚数量相同,且引脚组15的引脚排布方式也与第一芯片引脚的排布方式相匹配,满足可以正常焊接
到芯片安装区域110的焊盘130的要求即可。常见的引脚形式包括金手指、邮票孔等,引脚组15可以选择和第一芯片的引脚形式不同的引脚形式,只要保证引脚组15中的各引脚可以和芯片安装区域110的焊盘130稳定焊接且焊接后可以正常工作。
32.引脚组15中的引脚与第二芯片13的目标引脚电性连接(图中未示出连接方式),以使引脚组15中的引脚与对应的第一芯片的引脚功能相同。目标引脚指的是第二芯片13上至少能发挥与引脚组15的引脚所对应的第一芯片的引脚相同功能的引脚。第一芯片通过自身的引脚作为与目标电路板100上的其他元件进行信号发送和/或接收的媒介,第一芯片的各引脚都被配置了特定的功能,以发送和/或接收特定性质的信号。由于第二芯片13的引脚定义、引脚排布与第一芯片不完全相同,为了在不改变目标电路板100原有布线结构的前提下,使芯片替换板10替代第一芯片在目标电路板100上工作,则通过将芯片替换板10的引脚组15的各引脚与第二芯片13对应的目标引脚电性连接,以使得引脚组15的引脚具有与第一芯片的对应引脚相同的功能。
33.值得一提的是,除了上述要求外,在选择引脚组15的引脚形式、基板11材料、第二芯片13的型号时还应充分考虑成本,整块芯片替换板10的制造总体成本应低于第一芯片或与第一芯片相当。
34.上述芯片替换板10设置在目标电路板100上的第一芯片的安装区域后,以芯片替换板10上的第二芯片13和引脚组15之间的配合,使第二芯片13能够通过引脚组15的各引脚提供与第一芯片各引脚一一对应相同的功能。使得该芯片替换板10可以在不改变目标电路板100原有元件以及布线结构的前提下代替目标电路板100上的第一芯片对目标电路板100进行控制,实现以货源充足的第二芯片13为核心但总体成本低于第一芯片的芯片替换板10完美替换第一芯片,降低目标电路板100的成本。
35.在一个实施例中,引脚组15包括引脚组15包括第一引脚组15、第二引脚组15、第三引脚组15以及第四引脚组15,目标引脚包括第一类引脚、第二类引脚、第三类引脚以及第四类引脚。可以理解,以引脚功能为特征进行划分,本实施例中的第一芯片的各引脚在目标电路板100上至少有四类。因此引脚组15中也应有对应的四类引脚组15,为了使引脚组15具备与第一芯片对应引脚相同的功能,目标引脚至少应具有与第一芯片相同的四类引脚。具体而言,第一芯片的四类引脚包括向第一芯片输入触摸按键信号和模拟信号的引脚,向第一芯片输入数字信号以及输出第一芯片产生的数字信号的引脚,向第一芯片提供电源信号的引脚以及使第一芯片接地的引脚。
36.为了各引脚组15具备上述四类功能,第一引脚组15电性连接第一类引脚,第一引脚组15用于向第二芯片13输入触摸按键信号和模拟信号。即第二芯片13的第一类引脚具备接收触摸按键信号和模拟信号的功能。可以理解,目标电路板100上应设有触摸按键模块,触摸按键模块可以为电容式、电阻式等,触摸按键信号是触摸按键模块被触发后所产生的信号。目前许多用电设备上都设置有一个或多个按键,用户可以通过操作按键触发触摸按键模块来对用电设备进行功能选择、参数配置等。本实施例中目标电路板100即是设有触摸按键的用电设备的电路板。另外,触摸按键信号也为一种模拟信号,第一引脚组15和第二芯片13的第一类引脚所接收的模拟信号指的是除触摸按键信号以外的模拟信号。第二引脚组15电性连接第二类引脚,第二引脚组15用于向第二芯片13输入数字信号,以及输出第二芯片13产生的数字信号。即第二类引脚具有数字信号io的功能。第三引脚组15电性连接第三
类引脚,用于接收电源信号,并为第二芯片13提供电源信号。目标电路板100上的电源模块依次通过第三引脚组15、第三引脚为第二芯片13供电。第四引脚组15电性连接第四类引脚,用于使第二芯片13依次通过第四类引脚、第四引脚组15与地端连接。
37.在有些实施例中,第二芯片13的各类引脚还可具有其他功能,仅仅是为了替代第一芯片工作,选择了各类引脚所复用的多种功能中的一种。
38.在一个实施例中,目标电路板100上的电源模块可以为第一芯片提供相匹配的电源,但是第二芯片13和第一芯片所需要的电源可能不相同。因此在本实施例中,请参阅图4,基板11还设置有电源转换模块17,电源转换模块17电性连接在第三引脚组15和第三类引脚之间,电源转换模块17用于将第三引脚组15提供的电源信号转换为与第二芯片13匹配的电源信号。在一个具体实施例中,电源转换模块17可以为dc/dc模块。
39.在一个实施例中,为了发挥第二芯片13的全部性能,第二芯片13需要外部晶振提供高精度的预设频率的时钟信号。第二芯片13还包括用于接收预设频率的时钟信号的第五类引脚。请参阅图5,基板11上还设置有晶振模块19,晶振模块19与第五类引脚电性连接,晶振模块19用于通过第五类引脚向第二芯片13提供预设频率的时钟信号。
40.在一个实施例中,芯片替换板10上还设置有退耦电容,去耦电容电性连接在第四引脚组15与第四类引脚之间。第二芯片13的第四类引脚中有部分引脚通过退耦电容连接到地端可以降低干扰,使第二芯片13更稳定工作。
41.在一个实施例中,如图6所示,本实施例中所要替代的第一芯片为20脚的芯片,第一芯片为矩形,在两个长边分别设置有10个引脚,在一个长边按第一方向依次为第一芯片的1号至10号引脚,在另一个相对的长边按第二方向依次为11号至20号引脚。引脚组15为了保持与第一芯片的引脚一一对应。如图所示,引脚组15包括按照第一方向依次设置在基板11的第一侧的1号至10号引脚(即pin1至pin10),以及按照第二方向依次设置在基板11的第二侧的11号至20号引脚(即pin11至pin20)。基板11的第一侧与基板11的第二侧相对,第一方向与第二方向相反。
42.第一芯片上用于向第一芯片输入触摸按键信号和模拟信号的引脚为2号引脚、4号引脚、6号至8号引脚、18号至20号引脚,因此芯片替代板的第一引脚组15包括2号引脚、4号引脚、6号至8号引脚、18号至20号引脚。第一芯片上用于向第一芯片输入数字信号以及输出第一芯片产生的数字信号的引脚为1号引脚、3号引脚、5号引脚、11号至17号引脚,因此芯片替代板的第二引脚组15包括1号引脚、3号引脚、5号引脚、11号至17号引脚。第一芯片上用于接收电源信号并为第一芯片提供电源信号的引脚为10号引脚,因此芯片替代板的第三引脚组15包括10号引脚。第一芯片上用于使第一芯片接地的引脚为9号引脚,因此芯片替代板的第四引脚组15包括9号引脚。
43.本发明实施例提供一种封装体,封装体内部设置有上述任一实施例中的芯片替换板10,封装体的尺寸与芯片替换板10的基板11匹配。可以理解,为了保护、固定、密封芯片替换板10,减小外部环境对芯片替换板10的影响,将芯片替换板10采用封装技术对芯片替换板10进行封装处理。封装处理所得到的封装体设置有使芯片替换板10的引脚组15伸出外部的开口,芯片替换板10的引脚组15即可与目标电路板100上的芯片安装区域110的焊盘130焊接。另外,由于封装形式、封装材料的选择有许多种,可以结合成本、保护效果等选择合适的封装形式、封装材料对芯片替换板10进行封装处理。
44.本发明实施例提供一种用电设备,包括目标电路板100,目标电路板100上设有适配于第一芯片的芯片安装区域110。第一芯片为用电设备的主控芯片,目标电路板100为用电设备的主控板。芯片安装区域110的焊盘130与第一芯片的引脚一一对应,芯片安装区域110设置有如上述任一实施例中的芯片替换板10,芯片替换板10的引脚组15与芯片安装区域110的焊盘130一一对应焊接,使得芯片替换板10替代第一芯片对目标电路板100中的元件进行控制。或芯片安装区域110设置有上述任一实施例中的封装体,封装体内芯片替换板10的引脚组15与芯片安装区域110的焊盘130一一对应焊接,使得封装体替代第一芯片对目标电路板100中的元件进行控制。
45.在一个实施例中,用电设备包括家用电器。在一个具体实施例中,第一芯片具有模数转换、同步串行端口功能、lcd/led驱动功能、程序eeprom控制功能、触摸按键功能,以实现目标电路板100的应有的功能。具体而言,家用电器设有lcd屏幕或led灯来展示家用电器的状态信息、档位等,第一芯片可通过同步串行端口功能、程序eeprom控制功能对第一芯片的存储单元内的烧录的相应的程序进行访问以及执行,配合lcd/led驱动功能驱动目标电路板上的lcd屏幕对家用电器的相关信息进行展示。家用电器上还设有触摸按键,用户通过操作触摸按键进行家用电器的功能选择、档位选择、工作时长设置等,第一芯片通过触摸按键功能获取用户对触摸按键的操作,并配合第一芯片的存储单元内的烧录的相应的程序对目标电路板上的用于执行相应功能的元件进行控制,以果汁机为例,第一芯片可以根据用户的操作以及相应的程序对果汁机的电机进行控制,实现对水果的搅打。
46.在一个实施例中,家用电器包括:果汁机、料理机、电饭煲或冰淇淋机。
47.在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
48.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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