CN100584145C - 线路板系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种线路板系统，包括：第一线路板，该第一线路板上设置有数个过孔；第二线路板，设于所述第一线路板的一侧，该第二线路板上设有数个第一表面安装连接器，与所述过孔或者过孔周围的表贴焊盘相接设；第三线路板，设于所述第一线路板的另一侧，该第三线路板所在的平面与所述第二线路板所在的平面相正交，该第三线路板上具有数个分别与该第一表面安装连接器对应的第二表面安装连接器，每一个第二表面安装连接器与对应的第一表面安装连接器接设于相同的过孔或者表贴焊盘。因此本发明实施例的线路板系统，采用普通等直径过孔或两端大中间小的过孔，简化的工艺，降低了第一线路板加工难度以及成本。

Description

线路板系统

技术领域

本发明涉及一种线路板系统，尤其是一种第一线路板上无点对点高速差分走线的线路板互连系统。

背景技术

线路板系统，是指如交换机、路由器、存储设备以及计算机或服务器等设备或装置中，为各个线路板提供信号互连、电源供给、导向以及物理支撑等功能的一个重要部件。背板通常是由多层印刷电路板、信号/电源连接器、导向机构等组成。多层印刷电路板由多层、有一定厚度的铜皮、印刷铜导线以及绝缘介质组成。其中完整或大块的铜皮起电源供给和接地参考作用，而铜导线则为板间信号提供互连通路，包括控制总线、高速数据总线等。

随着信号速率的提高，高速数据总线一般采用点对点互连拓扑结构，所谓点对点互连指从信号发送端到接收端的链路上的各个要素串行连接，无分叉。点对点互连通道衰减受互连长度、材料特性、走线截面结构、过孔几何结构以及过孔残余无用部分长度等方面影响。如图1所示，为现有的背板与线路板的互连结构的侧视示意图，各个线路板平行排列在背板91的同一侧，也可以分别分布在背板91的两侧，各个线路板92之间的高速数据总线长度随对应的连接器93槽位位置的不同而不同，由此造成各个通道的衰减不同。另外如图2所示，为现有技术的过孔及其所述过孔的无用部分示意图，多层板各层走线在连接器处的所述过孔的无用部分的长度也不同，而所述过孔无用部分8会引起信号反射，由于上述原因，传统互连结构各个互连通道的插入损耗、反射特性不同，增加了芯片设计难度、限制了背板速率的提高和平滑升级。

为了克服传统背板互连方式存在的上述问题，可以采用正交背板结构，如图3所示，为现有的正交互连结构中前后插板和背板位置的立体示意图，背板81位于中间，线路板分别插在背板81前面(这里叫前插板82)和后面(后插板83)，前插板82和后插板83相互垂直，前插板82和后插板83通过安装在背板81上的普通表贴连接器互连。参见图4所示，为现有的正交背板正反面上的焊盘及过孔示意图，和图5所示，为现有的中正交背板上的布线示意图，背板走线很短，背板上布线有对称性，采用埋孔互连。可以使背板上各个互连通道长度相同，并且比较短，因此不存在过孔无用部分产生的影响。

因此现有的线路板系统的背板上仍然走线，不同槽位的走线长度不同、因此对信号的衰减也不同，同时不同层过孔对信号的衰减也不同，从而造成各个通道差异很大，在不重新设计背板的前提下把系统从低速率升级到高速率变得非常困难，从而影响了系统的平滑升级，并且由于背板上有布线，背板层数比较多，加上采用埋孔工艺，加工工艺复杂，加工难度大，成本高。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种线路板系统，实现线路板系统的第一线路板上无点对点走线。

本发明实施例提供了一种线路板系统，包括：

第一线路板，该第一线路板上设置有数个过孔；

第二线路板，设于所述第一线路板的一侧，该第二线路板上设有数个第一表面安装连接器，与所述过孔或者过孔周围的表贴焊盘相接设；

第三线路板，设于所述第一线路板的另一侧，该第三线路板所在的平面与所述第二线路板所在的平面相正交，该第三线路板上具有数个分别与该第一表面安装连接器对应的第二表面安装连接器，每一个第二表面安装连接器与对应的第一表面安装连接器接设于相同的过孔或者表贴焊盘；

其中，所述第一表面安装连接器包括数个第一管脚，所述第二表面安装连接器包括数个第二管脚，所述第一管脚和所述第二管脚的排布具有对角线对称性，且所述第一管脚与所述第二管脚通过所述第一线路板上的过孔共用所述过孔周围的表贴焊盘。

因此，本发明实施例的线路板系统中，由于每一个第二表面安装连接器与对应的第一表面安装连接器接设于相同的过孔或者表贴焊盘，从而实现了第一线路板上无走线或无点对点高速互连走线的正交互连线路板系统，降低了第一线路板布线密度和层数；前第三线路板高速通道特性不再受第一线路板走线影响，所以，更容易实现平滑升级。在消除了残余过孔长度对信号质量的影响的同时，采用普通等直径过孔或两端大中间小的过孔，简化的工艺，降低了第一线路板加工难度以及成本。

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有技术的背板与线路板的互连结构的侧视示意图；

图2为现有技术的过孔及其所述过孔的无用部分示意图；

图3为现有的正交互连结构中前后插板和背板位置的立体示意图；

图4为现有技术的正交背板正反面上的焊盘及过孔示意图；

图5为现有技术的正交背板上的布线示意图；

图6为本发明线路板系统实施例的立体示意图；

图7A为本发明实施例线路板系统的第二线路板和第三线路板与第一线路板连接的示意图一；

图7B为本发明实施例线路板系统图7A中A区域的放大图；

图8A为本发明实施例线路板系统的第二线路板和第三线路板与第一线路板连接的示意图二；

图8B为本发明实施例线路板系统图8A中B区域的放大图；

图9为本发明实施例的线路板系统的第二线路板上的第一表面安装连接器上的第一管脚排布图示意图；

图10为本发明实施例的线路板系统的第三线路板上的第二表面安装连接器上的第二管脚排布图示意图；

图11为本发明实施例线路板系统上第一管脚和第二管脚排布图；

图12为本发明实施例线路板系统的第一表面安装连接器的第一脚管和过孔的排布结构示意图；

图13为本发明实施例线路板系统的第二表面安装连接器的第二脚管和过孔的排布结构示意图；

图14为本发明实施例线路板系统的第一和第二脚管与过孔的排布结构示意图；

图15为本发明实施例的线路板系统的过孔的剖面示意图之一；

图16为本发明实施例的线路板系统的过孔的剖面示意图之二；

图17为本发明实施例的线路板系统的过孔对应的管脚与第一线路板的安装示意图之一；

图18为本发明实施例的线路板系统的过孔对应的管脚与第一线路板的安装示意图之二；

图19为本发明实施例的线路板系统的过孔对应的脚管与第一线路板安装的两个示意图之一；

图20为本发明实施例的线路板系统的过孔对应的脚管与第一线路板安装的两个示意图之二；

图21为本发明实施例的线路板系统的过孔与第一脚管或第二脚管的装配示意图；

图22为本发明实施例的线路板系统的再一结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例是采用管脚形成的阵列具有对角线对称性的表面安装连接器，比如球栅阵列(BGA)形式的连接器，分别安装在第一线路板的正反面，由于连接器管脚形成的阵列具有对称性，可以在第一线路板上通过共享的过孔互连，无需在第一线路板上走线，采用普通通孔或台阶孔直接互连，避免了为消除过孔残余无用部分而采用埋孔工艺。

如图6所示，为本发明实施例线路板系统的立体示意图，该线路板系统具有管脚形成的阵列具有对角线对称结构的表面安装连接器与第一线路板的正交互连，包括一个第一线路板，分别插接于第一线路板两侧的第二线路板和第三线路板，且第二线路板所在的平面与第三下路板所在的平面相正交；以下将以第一线路板互连系统为例对本发明实施例线路板系统加以说明，其中，第一线路板、第二线路板及第三线路板分别以第一线路板1、第二线路板2及第三线路板3为例加以说明。

如图7A所示，为本发明实施例线路板系统的第二线路板和第三线路板与第一线路板连接的示意图一，再如图7B所示，为图7A中A区域的放大图，图中第一线路板1a上具有数个过孔10，第二线路板2上具有数个第一表面安装连接器21，第三线路板3上具有数个第二表面安装连接器31，第二线路板2上的第一表面连接器21和第三线路板3上的第二表面连接器31通过过孔10直接连接在第一线路板1a的两侧。

如图8A所示，为本发明实施例线路板系统的第二线路板和第三线路板与第一线路板连接的示意图二，再如图8B所示，为图8A中B区域的放大图，图中第一线路板1b上具有数个过孔10和表贴焊盘11，第二线路板2上具有数个第一表面安装连接器21，第三线路板3上具有数个第二表面安装连接器31，第二线路板2上的第一表面连接器21和第三线路板3上的第二表面连接器31通过过孔10和表贴焊盘11连接在第一线路板1b的两侧。

参见图9所示，为本发明实施例的线路板系统的第二线路板上的第一表面安装连接器上的第一管脚排布图示意图，每一个第一表面安装连接器21上具有数个具有对角线对称性的第一管脚20，图中，Amy/Bmy、Cmy/Dmy、Emy/Fmy、Gmy/Hmy表示差分对第一管脚，m，从1，2，3，4是管脚序号，y表示第二线路板。

如图10所示，为本发明实施例的线路板系统的第三线路板上的第二表面安装连接器上的第二管脚排布图示意图，每一个第二表面安装连接器31上具有数个具有对角线对称性的第二管脚30，图中，Amx/Bmx、Cmx/Dmx、Emx/Fmx、Gmx/Hmx表示差分对第二管脚30，m，从1，2，3，4是管脚序号，x表示第三线路板。

如图11所示，为本发明实施例线路板系统上第一管脚和第二管脚排布图，第一表面安装连接器21的第一脚管20与第二表面安装连接器31的第二脚管30按照在第一线路板的表贴焊盘或过孔阵列的一条对角线19对称分布。

如图12所示，为本发明实施例线路板系统的第一表面安装连接器的第一脚管和过孔的排布结构示意图，第一线路板1上设置有数个过孔10，每一过孔10周围具有表贴焊盘11；与第一线路板1一侧相贴合的第二线路板上的第一表面安装连接器21的第一脚管20与过孔10的表贴焊盘11相接设。图中的椭圆方框表示该椭圆方框中的这两个第一脚管20是一个差分对，并不意味着实际的过孔反焊盘(过孔在印刷线路板平面层上的非金属化区域)就按照这样设计，也可以有其他形状，表层与里层也可能不同。

如图13所示，为本发明实施例线路板系统的第二表面安装连接器的第二脚管和过孔的排布结构示意图，与第一线路板1另一侧相贴合的第三线路板上的第二表面安装连接器31的第二脚管30与过孔10的表贴焊盘11相接设。

如图14所示，为本发明实施例线路板系统的第一和第二脚管与过孔的排布结构示意图，第一表面安装连接器21上的第一脚管20和第二表面连接器31上的对应第二脚管30与同一个过孔10的表贴焊盘11相接设，即由于第一脚管20和第二脚管30的排布具有对角线对称性，可以通过共享一个过孔10而互连，从而避免了在第一线路板1上布线。从图中可以看出，每一个第一表面连接器21和每一个第二表面连接器31所共同接设的过孔10阵列，具有对角线对称性。

本实施例以4×4对、具有对角线对称性的表面安装连接器的脚管为例，给出了对应线路板系统第一表面连接器21上的第一管脚20和第二表面连接器31上的第二脚管30的排布，第一线路板1上过孔10排布以及第一管脚20在第二线路板2上的安装方式，和第二脚管30在第三线路板3上的安装方式，但并不意味着本技术方案仅仅针对4×4对规模的脚管。

如图15和图16所述，为本发明实施例的线路板系统的过孔的两个剖面示意图，图15中的过孔10为等直径的通孔，而图16中的过孔10为两端大中间小的阶梯孔。图15中的等直径的通孔加工最方便，但受加工时的厚径比限制，过孔不能太小；图16中的阶梯孔适用于厚板加工，同时可以尽量减小过孔对信号质量的影响。参见图17和图18，为图15与图16中的两种过孔对应的管脚与第一线路板的安装示意图，图中黑色部分为管脚和焊料。图17和图18中，仅画了第一线路板一侧的管脚，另外一侧类似，下同。

如图19和图20所示，分别为图15与图16中的两种过孔对应的脚管与第一线路板安装的两个示意图，图中箭头表示外界施加的一个压力F。采用具有对角线对称特性的弹力管脚20、30，通过施加一定压力保持与第一线路板1接触，利用这种外界施加压力的方式也可以实现前第三线路板与第一线路板共享过孔10而实现正交互连，第一线路板1的表贴焊盘设计11与前述实施例的技术方案相同，本实施例第一线路板的表面处理方式与前述的实施例不同，前述的实施例都是采用焊接方式，可以用传统工艺，如化银、化锡等，而本实施例采用有弹力管脚连接器时，第一线路板1表面需要电镀金，以增加耐磨性和耐腐蚀性。

图19和图20所示的脚管是通过一定压力而与第一线路板实现电互连，这种采用脚管的表面安装连接器可以整个安装在第二线路板或第三线路板上，第一线路板1上只有焊盘和扣紧装置比如通过螺钉把连接器固定在第一线路板上；或者像普通脚管的连接器一样安装：一部分安装在单板上，另外一部分安装在第一线路板上。

在上述实施例中的表贴连接器是BGA形式的，这种连接器的焊球与第一线路板上的表贴焊盘通过焊锡而互连在一起。除此而外，也可以用另外一种具有对角线对称特性的、短针的表贴安装连接器。参见图21所示，为图16中的过孔与第一脚管20或第二脚管30的装配示意图，与传统BGA连接器不同，管脚20或30安装在第一线路板1上的过孔10中，而不是表贴焊盘11上，对于这种连接器，则不需要采用前面的表贴焊盘设计，而采用阶梯过孔，如图22所示，为本发明实施例的线路板系统的再一结构示意图，本实施例中，第一表面安装连接器21的第一脚管和第二表面安装连接器31第二脚管焊接在第一线路板1上的过孔10里。

因此，本发明实施例的线路板系统采用具有对角线对称特性的过孔阵列和具有对角线对称特性脚管阵列的表面安装连接器，使得位于正交第二线路板和第三线路板能通过共享过孔直接互连，从而实现了第一线路板上无走线或无点对点高速互连走线的正交互连线路板系统，降低了线路板系统的布线密度和层数；前第三线路板高速通道特性不再受第一线路板走线影响，因此，更容易通过只更换前后插单板来提升系统性能，比如通过提高系统速率来增加系统容量，而无需像传统第一线路板那样，需要重新设计第一线路板来升级系统，从而实现系统平滑升级。在消除了残余过孔长度对信号质量的影响的同时，采用普通等直径过孔或两端大中间小的过孔，简化的工艺，降低了第一线路板加工难度以及成本。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1、一种线路板系统，其特征在于包括：

第一线路板，该第一线路板上设置有数个过孔；

第二线路板，设于所述第一线路板的一侧，该第二线路板上设有数个第一表面安装连接器，与所述过孔或者所述过孔周围的表贴焊盘相接设；

第三线路板，设于所述第一线路板的另一侧，该第三线路板所在的平面与所述第二线路板所在的平面相正交，该第三线路板上具有数个分别与该第一表面安装连接器对应的第二表面安装连接器；

其中，所述第一表面安装连接器包括数个第一管脚，所述第二表面安装连接器包括数个第二管脚，所述第一管脚和所述第二管脚的排布具有对角线对称性，且所述第一管脚与所述第二管脚通过所述第一线路板上的过孔共用所述过孔周围的表贴焊盘。

2、根据权利要求1所述的线路板系统，其特征在于所述第一管脚焊接在所述过孔或者表贴焊盘上。

3、根据权利要求1所述的线路板系统，其特征在于所述第一管脚压接在所述过孔或者表贴焊盘上。

4、根据权利要求1所述的线路板系统，其特征在于所述第二管脚焊接在所述过孔或者表贴焊盘上。

5、根据权利要求1所述的线路板系统，其特征在于所述第二管脚压接在所述过孔或者表贴焊盘上。

6、根据权利要求1-5任一所述的线路板系统，其特征在于所述过孔为等直径的通孔。

7、根据权利要求1-5任一所述的线路板系统，其特征在于所述过孔为两端大中间小的阶梯孔。

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