CN108282953B - 一种全浸没条件下服务器主板及其信号设计方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种服务器主板及其信号设计方法。服务器主板包括：印刷电路板，设置有通孔和与所述通孔连接的布线，其中，所述布线设置在所述印刷电路板内；封装件，设置在所述印刷电路板上方并且位于所述印刷电路板的第一端；主芯片，设置在所述封装件上方并且包括扇出线，其中，所述扇出线与所述通孔连接；接口，位于所述印刷电路板的第二端并与所述布线相连。本申请的服务器主板可以在全浸没环境中减小阻抗降低造成的信号不连续的问题，有利于信号的连续性并且减少差分信号延迟偏差。

Description

一种全浸没条件下服务器主板及其信号设计方法
技术领域
本申请一般地涉及计算机技术领域和测试技术领域，更具体地，涉及一种在液体全浸没条件下服务器主板信号设计方法。
背景技术
全浸没液冷技术是最近几年备受业界关注的新型散热技术，可能会导致未来数据中心制冷方式的变革性技术，它的社会效益和在降低企业运营成本方面有着非常显著的优势。该技术通过某种液体来替代空气，把板卡芯片等器件在运行时所产生的热量通过循环方式排放到空气中，跟风冷散热方式相比有着静音，节能的巨大优势。
全浸没系统最大的优点是PUE值得降低，PUE值是指数据中心消耗的所有能源与IT设备负载消耗的能源之比。PUE值越接近1.0，表示数据中心的能效越好，绿色化程度越高，也就是越节约能源。
在现有技术中，参照图1，常规的服务器主板包括：高速信号首先要从主芯片下方扇出线(Breakout)扇出，需要走一段表面线(MicroStrip)的线，然后经过通孔(Via)，Via一般会做背钻(Backdrill)处理，然后经过连接器(Connector)，再通过PCB走线到接口(Interface)，例如SFP+，QSFP+等常见高速信号接口。
现有技术中的服务器主板在全浸没环境中有很多缺点，例如，参照图2，从芯片Breakout扇出走在表层线是按照空气中计算得出，可以看出电场分布表层线受空气和下方的参考平面影像，介质厚度是一定得，介质的介电常数一般在Dk＝3～5，而外界直接就是默认真空设计。Dk＝1(Dk是相对介电常数，同一电容器中填充完某介质和在真空中电容的比值，表示电介质在电场中储存静电能的相对能力)。而液体一般Dk值偏大，甚至到Dk＝7-8，会导致MicroStrip走线上方容性明显变大,具体见图2和图3。图2可以看到表层微带线上方的介质是空气，在液体浸泡时会变成液体，导致Dk值变大到7-8，造成电容变大，阻抗下降。
而设计成带状线的情况具体可见图3，带状线整体被包围在介质材料和两端的铜箔内部，并不会受到表层液体影响，所以从微带线改成带状线有效避免了液体Dk跟空气Dk差异过大产生的问题。
平行板电容的计算公式如下，其它变量不变，电容值跟Dk成正比，随着Dk增大而增大。使得阻抗明显降低，造成信号不连续，形成信号反射等问题。
Figure GDA0002306126270000021
此外，如图4所示，背钻本身是为了解决信号问题而把没用的过孔钻掉的一种高端PCB板技术，但是在现有技术中，液体中背钻孔形成的区域会填充液体，同样的道理，液体Dk值太大，导致孔的阻抗下降，造成信号不连续反射的问题。
此外，在现有技术的连接器connector pin针处，甚至是连接器本身，都会因为Dk的不一致导致阻挡降低，甚至产生差分信号延迟偏差问题。
综上，现有技术只是针对空气中的常规设计，并没有考虑全浸没环境中的信号问题。
目前尚未有类似在全浸没系统下高速信号设计方法的方案，本方案设计规划了一种全浸没情况下高速信号设计方法，提高了信号完整性。
发明内容
本申请针对现有技术中所存在上述缺陷，提供了能够解决上述问题的电路板系统和电路板测试方法。
根据本申请的一方面，提供了一种服务器主板包括：印刷电路板，设置有通孔和与所述通孔连接的布线，其中，所述布线设置在所述印刷电路板内；封装件，设置在所述印刷电路板上方并且位于所述印刷电路板的第一端；主芯片，设置在所述封装件上方并且包括扇出线，其中，所述扇出线与所述通孔连接；接口，位于所述印刷电路板的第二端并与所述布线相连。
优选地，所述封装件通过多个连接件与所述印刷电路板连接。
优选地，所述通孔设置在所述印刷电路板中并与所述多个连接件中的一个垂直。
优选地，所述多个连接件为球栅阵列(BGA)。
优选地，所述服务器主板中除了所述第二端和所述接口之外，其余部件以全浸没的方式设置在液体中。
优选地，所述印刷电路板具有通过二次钻孔方式从所述印刷电路板背面去除所述通孔中多余的柱而留下的背钻孔。
优选地，所述背钻孔填充有低Dk介质。
优选地，还包括连接器，所述连接器位于所述通孔和所述接口之间并且通过所述布线与所述通孔和所述接口相连接。
优选地，所述金属屏蔽壳，围绕在所述连接器的外表面并粘附在所述印刷电路板上。
根据本申请的另一方面，提供了一种服务器主板信号设计方法，包括：提供印刷电路板，设置有通孔和与所述通孔连接的布线，其中，所述布线设置在所述印刷电路板内；将封装件设置在所述印刷电路板上方以及所述印刷电路板的第一端；将主芯片设置在所述封装件上方，所述主芯片包括扇出线，其中，所述扇出线与所述通孔连接；将接口设置在所述印刷电路板的第二端并与所述布线相连。
本申请的服务器主板可以在全浸没环境中减小阻抗降低造成的信号不连续的问题，有利于信号的连续性并且减少差分信号延迟偏差。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术常规的服务器主板示图。
图2是在现有技术中使用微带线的具体结构图。
图3是在现有技术中使用内层带状线结构图。
图4是现有技术中液体进入背钻孔的示图。
图5是根据本申请的实施例的服务器主板的示图。
图6是根据本申请的另一实施例的服务器主板的示图。
图7是根据本申请的实施例的服务器主板信号设计方法流程图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图5是根据本申请的实施例的服务器主板的示图。下文中，将参照附图5对其进行描述。
参照附图5，服务器主板400包括：印刷电路板402，设置有通孔和与通孔连接的布线，其中，布线设置在印刷电路板内；封装件404，设置在印刷电路板上方并且位于印刷电路板的第一端；主芯片406，设置在封装件上方并且包括扇出线，其中，扇出线与通孔连接；接口408，位于印刷电路板的第二端并与布线相连。
本申请的服务器主板可以在全浸没环境中减小阻抗降低造成的信号不连续的问题，有利于信号的连续性并且减少差分信号延迟偏差。
服务器主板400包括：印刷电路板402，设置有通孔和与通孔连接的布线，其中，布线设置在印刷电路板内；封装件404，设置在印刷电路板上方并且位于印刷电路板的第一端；主芯片406，设置在封装件上方并且包括扇出线，其中，扇出线与通孔连接；接口408，位于印刷电路板的第二端并与布线相连。服务器主板还包括：封装件通过多个连接件与印刷电路板连接，其中，通孔设置在印刷电路板中并与多个连接件中的一个垂直，多个连接件为球栅阵列(BGA)。服务器主板中除了第二端和接口之外，其余部件以全浸没的方式设置在液体中。述印刷电路板具有通过二次钻孔方式从印刷电路板背面去除通孔中多余的柱而留下的背钻孔，其中，背钻孔填充有低Dk介质。服务器主板进一步包括连接器，连接器位于通孔和接口之间并且通过布线与通孔和接口相连接。金属屏蔽壳，围绕在连接器的外表面并粘附在印刷电路板上。
通过上述服务器主板结构可以为全浸没服务器主板或板卡高速走线提供设计指导及具体方案。
下面将继续参照图6对服务器主板进行描述。参照图6，通过Via on Pad技术，从主芯片球栅阵列(BGA)下方直接打孔，PCB走线走到内层，避免在PCB表层走一段扇出线。避免了阻挡降低，信号不连续，以及信号反射的问题。
此外，针对背钻(Backdrill)区域，PCB板厂在做完背钻工艺之后，把一种低Dk的介质压到PCB板上，填充背钻孔，这样就避免了液体浸入，同时也避免了阻抗再降低，提高了信号的连续性。
接着，针对连接器(Connector)，定制比连接器稍大的金属屏蔽壳，使用一种跟液体不反应的固化胶水将金属屏蔽壳粘在PCB板上，保护连接器，避免受到液体影响。同样避免了因为Dk不一样造成的阻抗挡降低问题，同时也避免了产生查分信号延迟偏差的问题。
图7是根据本申请的实施例的服务器主信号板设计方法流程图，下文中，将参照附图7对其进行描述。
本申请还提供了一种服务器主板信号设计方法600，包括：提供印刷电路板，设置有通孔和与通孔连接的布线，其中，布线设置在印刷电路板内602；将封装件设置在印刷电路板上方以及印刷电路板的第一端604；将主芯片设置在封装件上方，主芯片包括扇出线，其中，扇出线与通孔连接606；将接口设置在印刷电路板的第二端并与布线相连608。关于服务器主板信号设计方法的具体步骤参照服务器主板的描述，因此，这里不再赘述。
在本申请中，服务器主板的信号从表面线走到内层的设计，防止了阻抗降低，提高了信号连续性，并且通过背钻空填充低Dk绝缘材料，同样可以起到降低阻抗下降的作用，此外，将连接器在PCB板上做密封壳体设计，进一步阻止阻抗降低，并避免了产生差分信号延迟偏差的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种全浸没条件下服务器主板，其特征在于，包括：
印刷电路板，设置有通孔和与所述通孔连接的布线，其中，所述布线设置在所述印刷电路板内；
封装件，设置在所述印刷电路板上方并且位于所述印刷电路板的第一端；
主芯片，设置在所述封装件上方并且包括扇出线，其中，所述扇出线与所述通孔连接；
接口，位于所述印刷电路板的第二端并与所述布线相连；
其中，所述印刷电路板具有通过二次钻孔方式从所述印刷电路板背面去除所述通孔中多余的柱而留下的背钻孔，所述背钻孔填充有低相对介电常数介质，所述服务器主板中除了所述第二端和所述接口之外，其余部件以全浸没的方式设置在液体中。
2.根据权利要求1所述的全浸没条件下服务器主板，其特征在于，所述封装件通过多个连接件与所述印刷电路板连接。
3.根据权利要求2所述的全浸没条件下服务器主板，其特征在于，所述通孔设置在所述印刷电路板中并与所述多个连接件中的一个垂直。
4.根据权利要求2所述的全浸没条件下服务器主板，其特征在于，所述多个连接件为球栅阵列(BGA)。
5.根据权利要求1所述的全浸没条件下服务器主板，其特征在于，还包括连接器，所述连接器位于所述通孔和所述接口之间并且通过所述布线与所述通孔和所述接口相连接。
6.根据权利要求1所述的全浸没条件下服务器主板，其特征在于，还包括：金属屏蔽壳，围绕在所述连接器的外表面并粘附在所述印刷电路板上。
7.一种全浸没条件下服务器主板信号设计方法，其特征在于，包括：
提供印刷电路板，设置有通孔和与所述通孔连接的布线，其中，所述布线设置在所述印刷电路板内；
将封装件设置在所述印刷电路板上方以及所述印刷电路板的第一端；
将主芯片设置在所述封装件上方，所述主芯片包括扇出线，其中，所述扇出线与所述通孔连接；
将接口设置在所述印刷电路板的第二端并与所述布线相连；
其中，所述印刷电路板具有通过二次钻孔方式从所述印刷电路板背面去除所述通孔中多余的柱而留下的背钻孔，所述背钻孔填充有低相对介电常数介质，所述服务器主板中除了所述第二端和所述接口之外，其余部件以全浸没的方式设置在液体中。
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