单孔双信号双面背板及其制作方法与流程

1.本发明属于双面背板技术领域，具体涉及一种单孔双信号双面背板及其制作方法。


背景技术：

2.双面背板安装于机箱/机架的中间，前后都有子板，用于实现前插板和后插板之间的通信。传统背板中，前插座和后插座通过同一个通孔封装压接在背板上，实现前插座和后插座的连通，即前插板和后插板共用一个pi n脚实现信号连接。
3.随着军用电子设备小型化、高速化、模块化的发展以及系统扩容，机箱内插件的接口连接器节点越来越密，但在原有限定框架下的条件下(接口不变、尺寸不变)，连接器节点无法再扩展，无法适应需求高速节点更多的情况。
4.若需扩展接口，必须改变原有机箱/机架尺寸、插件尺寸、连接器型号，即整个系统重新设计，不仅增加了研制费用，而且延长了研制周期、提高了研制难度，增加了设备重量，这对设备更新换代非常不利，无法适应型号研制要求。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明提供一种单孔双信号双面背板及其制作方法，使其通过将插孔内部打断，使其两端信号不通，能够通过一个插孔实现两种信号的传输，从而在不改变原有的尺寸外形的前提下，增加连接器节点数量，满足更多高度节点的需求。
6.本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种单孔双信号双面背板，其包括通过插孔与其两侧端面上的连接器插针连接适配的印制板，该印制板上的每个插孔均同时与两个连接器连接，至少一个插孔被其中间的分隔部分成两个互不导通的插入腔，且每个插入腔均与一个信号层导通，使得该插孔能够实现两个信号的传输。
7.本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
8.前述的单孔双信号双面背板，其中所述印制板的厚度大于3.7mm，与同一插孔内互不导通的两个插入腔导通的两个信号层之间的间距不小于1.3mm。
9.前述的单孔双信号双面背板，其中所述的分隔部为插孔中间被打断的部分。
10.前述的单孔双信号双面背板，其中所述的印制板上还设有至少一个用于与两侧端面上的连接器配合实现插接导向的双面导销。
11.本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种单孔双信号双面背板的制作方法，包括以下步骤：1)确定印制板上进行双信号传输的插孔数量和插孔两端传输信号的类型，并对插孔内分隔部和与插孔两端导通的信号层在印制板中的位置进行设计；2)完成对内层线路板和外层线路板的布线设计，并进行全链路信号完整性仿真；
12.3)在内层线路板上完成内层图形的加工；4)将上述加工有内层图形的内层线路板
按其在印制板中的位置分为上下两部分，并分别进行压合；5)在分别压合后的上下两部分上钻孔、沉铜完成插孔加工，并将进行双信号传输的各个信号孔远离印制板表面的一端打断；6)将完成上述加工的两个部分压合在一起，此时，进行双信号传输的信号孔上下端信号不通；7)进行外层线路的加工。本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
13.前述的单孔双信号双面背板的制作方法，其中步骤5)中通过背钻的方式将进行双信号传输的各个信号孔打断。
14.前述的单孔双信号双面背板的制作方法，印制板的厚度大于3.7mm，与同一个进行双信号传输的插孔导通的两个信号层之间的间距不小于1.3mm。
15.前述的单孔双信号双面背板的制作方法，压合形成步骤4)中上下两部分的内层线路板的数量相同。
16.本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
17.本发明通过将双面背板上的插孔中间打断，使得该插孔两端传输的信号互不导通，由此使得单个插孔能够实现双信号传输，能够在原有架构不变的前提下，提升节点密度，满足使用需求。
附图说明
18.图1为本发明单孔双信号双面背板的使用示意图；
19.图2为本发明单孔双信号双面背板的单孔示意图；
20.图3为本发明单孔双信号双面背板的剖视图；
21.图4为本发明单孔双信号双面背板的叠层结构示意图；
22.图5为本发明单孔双信号双面背板的插入损耗仿真；
23.图6为本发明单孔双信号双面背板的回波损耗仿真；
24.图7为本发明单孔双信号双面背板的近端串扰仿真；
25.图8为本发明单孔双信号双面背板的眼图仿真。
26.【主要元件符号说明】
27.1:前插板连接器
28.2：后插板连接器
29.3：印制板
30.4：双面导销
31.5：插孔
32.6：分隔部
33.7：前插板间信号
34.8：后插板间信号
具体实施方式
35.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的单孔双信号双面背板其具体实施方式、结构、特征
及其功效，详细说明如后。
36.请参阅图1-4，其为本发明单孔双信号双面背板的各部分结构示意图，该单孔双信号双面背板包括印制板3，该印制板3上设有沿厚度方向延伸的插孔5，固定在印制板3前端面上的前插板连接器1和固定在印制板3后端面上的后插板连接器2分别通过其内伸出的插针与印制板3上相应的插孔5的配合实现与印制板3之间的通信。
37.所述印制板3上的同一插孔5的两端分别与前插板连接器1和后插板连接器2的插针接触导通，且至少一个插孔5被中间的分隔部6分为互不导通的两部分，被分隔部6分隔的插孔5两端分别与一个信号层导通，从而使得印制板两侧与该插孔适配的插针可实现独立的信号传输，即实现单个插孔内双信号的传输，使得在原有架构不变的前提下，该印制板能够传递的信号数量增多。
38.所述印制板3上还设有至少一个用于与前插板连接器1和后插板连接器2配合实现插接导向双面导销4。
39.在本发明实施例中，所述印制板3为6u印制板，该6u印制板为高速多层印制背板，用来安装连接器等电子元器件，实现信号传输、供电等功能；该6u印制板的每个槽位安装3个双面导销，正反面导销共用一个孔，起引导和防错插作用；前插板连接器1安装在印制板3的正面，将前插板信号转接至印制板3内部；后插板连接器2安装在印制板3的背面，将后插板信号转接至印制板3内部；前插板连接器1和后插板连接器2共用一个封装，所述前插板连接器1和后插板连接器2可通过其共用的部分插孔5的导通实现二者之间的通信，也可通过其共用的部分插孔5中间的隔断，实现同一孔位不同信号的传输。
40.为实现单孔双信号传输，设计时需规划信号拓扑，设置pcb layout规则，设定合适的背钻深度；并进行全链路信号完整性仿真。规划信号拓扑时，如图4所示，通过设计特殊印制板3叠层来实现。
41.本实施例中印制板3选用s1000-2m材料，共18层；为保证前插板连接器1和后插板连接器2共用一个孔位压接后不干涉，印制板3的厚度应大于3.7mm，在本发明实施例中设计为4mm。
42.本发明实施例中，印制板3的制作包括以下步骤：
43.1)设计：
44.首先确定该印制板3中能够同时进行两个信号传输的插孔5的数量和位置，并确定该插孔内传输的信号类型，在本发明实施例中均为高速信号，最后确定与该插孔两端连通的两个信号层在印制板中的位置，在本发明实施例中分别为s4层和s16层，s4层和s16层之间的距离不小于1.3mm，以满足同一插孔内两,信号之间的抗串扰需求。
45.然后完成对组成该印制板的内层线路板和外层线路板的布线设计，并使在s4层布线的前插板间信号7与进行双信号传输的插孔5前端的插入腔导通，在s16层布线的后插板间信号8与进行双信号传输的插孔5后端的插入腔导通，最后进行全链路信号完整性仿真。
46.2)制作
47.首先根据设计加工内层线路板的图形，并将加工内层图形后的内层线路板按照在印制板上的位置平均分为上下两部分，其中上部分包括p2层到g9的所有层，下部分包括s10到p17层的所有层。其次将p2层到g9压合在一起，将s10到p17层压合在一起，并在压合后的上部分和下部分上加工插孔。具体的，加工插孔时，首先在上部分和下部分上钻孔，使各层
之间产生通孔，该通孔能够到达所有层；然后在孔内沉铜，使得该孔能够进行信号传输。
48.将加工有插孔的上部分和下部分中进行双信号传输的插孔位于印制板中间的位置打断，实现该插孔内上下信号不通。在本发明实施例中通过背钻的方式将上部分中的插孔由g9背钻至g5层，使得插孔上部信号仅通至s6层；将下部分中的信号孔由s10层背钻至g15层，使得该插孔下部信号仅通至g13层。然后将完成上述加工的上下两部分压合在一起，最后进行外层(top层和bot层)线路的加工，并对加工完成后的印制板进行测试。
49.在本发明其他实施例中，也可通过其他方式将插孔中部的信号传输通道打断，使得该插孔上下两端信号不同，从而能够进行双信号的传输。
50.在本发明其他实施例中，当印制板层数为单数时，上下两部分中包括的内层线路板的数量相差不超过1。对本发明进行链路仿真，仿真结果详见图5～8所示。其中图5为插入损耗，实线为前插板间信号7的插入损耗，虚线为后插板间信号8的插入损耗，二者的插入损耗在9ghz以内基本重合，6.25gbps的插入损耗为5.11db，远低于vita68中规定的15.9db要求。
51.图6为回波损耗，实线为前插板间信号7的回波损耗，虚线为后插板间信号8的回波损耗，二者的回波损耗在16ghz以内基本重合，6.25gbps的回波损耗为17.6db左右，远优于vita68中规定的5db要求。
52.图7为前插板间信号7和后插板间信号8的近端串扰，在16ghz以内，串扰约为30db，可以满足使用要求。
53.图8为前插板间信号7和后插板间信号8的传输眼图，眼高为488mv,眼宽为130ps，可以满足6.25gbps以内使用。
54.以上措施使得前插板间信号7和后插板间信号8共用一个孔，且前后信号速率均可达到6.25gbps，节省了连接器节点开支，同时可根据实际情况进行灵活设置，节省了研制成本，缩短了研制周期。
55.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。