CN110337182B - 电路板组件及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供的电路板组件及电子设备，涉及电子装联技术领域。该电路板组件包括电路板、BGA芯片及高速线缆。电路板具有顶面和底面，电路板上开设有多个贯穿顶面和底面的第一过孔，BGA芯片设置于顶面。BGA芯片的多个高速信号焊点分别与多个第一过孔的一端一一对应地连接。高速线缆包括多个连接头，多个连接头分别与多个第一过孔的另一端一一对应地连接于底面。该电路板组件不仅能够改善链路上的信号质量，增加高速信号的走线长度，并且工艺简单，可以降低电路板材料及技术成本。

Description

电路板组件及电子设备
技术领域
本公开涉及电子装联技术领域，具体而言，涉及一种电路板组件及电子设备。
背景技术
随着产品的发展，芯片集成的功能越来越复杂，使得芯片的尺寸越来越大，速率越来越高，由原先的10G向着25G、56G，以及112G等高频发展。该类芯片通常为了满足密集引脚的需求，采用的基本都是采用球状引脚栅格阵列封装技术(Ball Grid Array，BGA)，BGA芯片尺寸的增大和引脚数的增加给BGA在印刷电路板(Printed circuit board，PCB)中的出线带来了巨大的挑战，使得PCB的需要的层数越来越多，厚度也越来越大，从而造成电子设备生产本高等问题。
发明内容
本公开的目的包括提供一种电路板组件，其不仅能够改善链路上的信号质量，增加高速信号的走线长度，并且工艺简单，可以降低电路板材料及技术成本。
本公开的目的还包括提供一种电子设备，其采用本公开提供能的电路板组件，高速信号损耗小，并且材料及生产成本可以降低。
本公开解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：
本公开提供的一种电路板组件，包括电路板、BGA芯片及高速线缆；
所述电路板具有顶面和底面，所述电路板上开设有贯穿所述顶面和底面的第一过孔，所述BGA芯片设置于所述顶面，所述BGA芯片的多个高速信号焊点分别与多个所述第一过孔的一端一一对应地连接；所述高速线缆包括多个连接头，多个所述连接头分别与多个所述第一过孔的另一端一一对应地连接于所述底面。
进一步地，所述第一过孔包括设置于所述电路板的顶面的第一焊盘及设置于所述电路板的底面的第二焊盘，所述高速信号焊点与所述第一焊盘连接，所述连接头与所述第二焊盘连接。
进一步地，所述电路板组件还包括集线器，多个所述连接头分别穿过所述集线器并与多个所述第一过孔一一对应地连接，所述集线器固定于所述电路板上。
进一步地，所述电路板组件还包括连接结构，多个所述连接头分别通过所述连接结构与所述集线器远离所述电路板的一侧固定连接。
进一步地，所述集线器与所述连接头绝缘设置。
进一步地，所述电路板组件还包括紧固件，所述集线器通过所述紧固件与所述电路板固定连接。
进一步地，所述电路板组件还包括线缆连接器，所述线缆连接器设置于所述顶面或者底面，所述高速线缆还包括延伸段，所述延伸段的一端与所述线缆连接器连接，多个所述连接头与所述延伸段的另一端连接。
进一步地，所述线缆连接器设置于所述顶面，所述延伸段绕过所述电路板的边缘。
进一步地，所述线缆连接器设置于所述顶面，所述电路板上开设有通孔，所述延伸段穿过所述通孔。
本公开提供的一种电子设备，包括所述的电路板组件。
本公开实施例的有益效果包括：
本公开实施例提供的电路板组件的BGA芯片的高速信号焊点可以通过贯穿电路板设置的第一过孔直接与高速线缆的连接头连接，而不需要通过电路板内层的高速信号层出线，可以大幅降低单板的层数和厚度，规避或减少对高速板材的性能要求。并且，在高速信号的传输过程中，不需要背钻等特殊工艺，减少了背钻的残桩对高速信号的损耗影响，提高了高速信号的信号质量。该电路板组件能从材料、工艺等方面整体上降低电子设备的成本。
本公开实施例提供的电子设备，由于采用本公开提供能的电路板组件，BGA芯片的高速信号焊点可以通过贯穿电路板设置的第一过孔直接与高速线缆的连接头连接，不需要通过电路板内层的高速信号层出线，高速信号损耗小，并且材料及生产成本可以降低。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本公开具体实施例提供的电路板组件的结构示意图。
图2为本公开具体实施例提供的电路板组件的BGA芯片和电路板的装配结构示意图。
图3为本公开具体实施例提供的电路板组件的线缆连接器、高速线缆及集线器的装配结构示意图。
图4为本公开具体实施例提供的电路板组件的安装方法的流程框图。
图5为本公开具体实施例中将高速线缆与第一过孔的另一端连接的步骤的流程框图。
图标：100-电路板组件；110-电路板；101-顶面；102-底面；112-第一过孔；1121-第一焊盘；1122-第二焊盘；113-第二过孔；120-BGA芯片；121-高速信号焊点；130-高速线缆；131-连接头；132-延伸段；140-线缆连接器；141-压接引脚；150-集线器；160-紧固件。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本公开的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另外有更明确的规定与限定，术语“设置”、“连接”应做更广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
下面结合附图，对本公开的一个实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
图1为本实施例提供的电路板组件100的结构示意图。请参照图1，本实施例提供了一种能保证高速信号损耗，提高信号质量，并且能有效降低单板层数和厚度的电路板组件100以及采用该电路板组件100的电子设备(图未示)。
该电子设备可以是通信设备、服务器、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)等。可以理解的是，由于采用该电路板组件100，电子设备的信号质量能够得以提高，并且，可以降低单板厚度和层数，从而降低整体成本。
可选地，本实施例中，电路板组件100包括电路板110、设置于该电路板110上的BGA芯片120、以及用于传输电路或信号的高速线缆130及线缆连接器140。
本实施例中，电路板110选用普通板材的印刷电路板，并能够实现BGA芯片120与高速线缆130之间的高速信号传输。当然，在可选实施例中，电路板110也可以选用高速板材PCB。也就是说，电路板110可以选用环氧玻璃布层压板(FR-4)、M4、M6、M7、WK4K等。
BGA芯片120的焊球呈球状并排列成一个类似于格子的图案，其体积小，散热性能及电性能佳，并且，内存容量大，能适应现在越来越复杂的功能集成以及越来越高的速率的需求。可以理解的是。多个焊球可以分别用于通过高速信号或者普通信号。为了方便描述，本实施例中，将通过高速信号的焊球定义为高速信号焊点121。
高速线缆130及线缆连接器140用于和BGA芯片120通过电路板110电连接或者通讯连接，具有高速信号损耗小，传输速率快的特点。
本实施例中，高速线缆130从线缆连接器140引出，也就是说，高速线缆130与线缆连接器140一体设置，采用这种结构的高速线缆130及线缆连接器140具有减小装配造成信号损失的效果。
可选地，本实施例中，为了适应BGA芯片的结构特征，高速线缆130包括多个连接头131以及连接多个连接头131的延伸段132。其中，延伸段132从线缆连接器140引出，多个连接头131分别用于和BGA芯片的高速信号焊点121一一对应连接。
图2为本实施例提供的电路板组件100的BGA芯片120和电路板110的装配结构示意图。请结合参照图1和图2，本实施例中，电路板110具有顶面101和底面102，电路板110上开设有贯穿顶面101和底面102的第一过孔112以及贯穿底面102和顶面101的第二过孔113。其中，第一过孔112用于连接BGA芯片120和高速线缆130。第二过孔113用于安装线缆连接器140。
本实施例中，第二过孔113和第二过孔113均设置为多个。
可选地，BGA芯片120设置于电路板110的顶面101，BGA芯片120具有多个高速信号焊点121。当然，BGA芯片120还可以具有一个或多个非高速信号焊点，非高速信号焊点可以通过电路板110内部走线结构进行信号或者电路的传输。
本实施例中，BGA芯片120的高速信号焊点121通过第一过孔112与高速线缆130直接电连接。
也就是说，高速信号焊点121不需要通过电路板110内层的高速信号层进行信号或电路传输。因此彻底地改变了电路板110进行信号和电路传输的压力。对于现在的高频芯片，如果采用电路板110内部高速信号层进行传输，需要将电路板110的层数做的越来越多，从而导致电路板110厚度越来越大，并且，可能还需要结合采用小孔深镀，背钻、高密度互连(High Density Interconnector，HDI)、深微孔等复杂工艺，不仅增加了生产成本，并且可能会存在残桩(stub)，造成高速信号损耗，降低信号质量等问题。而本方案采用这种出线方式，从根本上改善了上述问题，能够促进高频芯片的进一步发展。
本实施例中，多个第一过孔112阵列设置，以适应BGA芯片120的安装出线。
可选地，本实施例中，第一过孔112包括设置于电路板110的顶面101的第一焊盘1121，以及设置于底面102的第二焊盘1122，BGA芯片120的高速信号焊点121与第一焊盘1121连接，高速线缆130与第二焊盘1122连接。
需要说明的是，BGA芯片120的高速信号焊点121可以与第一焊盘1121直接对应焊接，也可以通过在高速信号焊点121或者第一焊盘1121处设置连接结构进行连接。高速线缆130与第二焊盘1122也可以直接焊接。
当然，在可选实施例中，高速线缆130还可以与第二焊盘1122采用压接的方式进行连接。
图3为本实施例提供的电路板组件100的线缆连接器140、高速线缆130及集线器150的装配结构示意图。请结合参照图1和图3，为了方便高速线缆130和电路板110的装配，保护高速线缆130多个连接头131和电路板110之间的焊点。
本实施例中，电路板组件100还包括集线器150，集线器150用于安装高速线缆130的多个连接头131，以使多个连接头131呈阵列的排布，从而方便分别与多个第一过孔112一一对应连接。
可选地，集线器150大致呈板状，集线器150上开设有多个过线孔(图未标)，以供多个连接头131穿过，并与第一过孔112焊接。作为一种实施方式，本实施例中，电路板组件100还可以包括连接结构(图未标)，以使多个连接头131穿过过线孔后分别通过连接结构与集线器150远离电路板110的一侧固定连接。其中，连接结构可以选用点胶等将连接头131与集线器150固定，以防止连接头131从集线器150脱落，并减小晃动，方便连接头131与第一过孔112的焊接。
可选地，电路板组件100还包括紧固件160，集线器150通过紧固件160与电路板110固定连接。紧固件160可以为螺钉等。可以理解的是，这种连接方式，简单牢固，成本低。
在可选实施例中，集线器150还可以选择与电路板110通过注塑或者点胶工艺固定。
需要说明的是，本实施例中，集线器150可以采用高分子材料制成，以与连接头131绝缘，保证安全性。并且，应当理解，连接头131外表面均设置有绝缘层，在装配时，可以将连接头131穿过过线孔后，将朝向电路板110一侧露出的连接头131的绝缘层剥离，以方便焊接。
请继续参照图1，本实施例中，线缆连接器140设置于电路板110的顶面101，延伸段132绕过电路板110的边缘，以使多个连接头131从电路板110的底面102与第一过孔112焊接。本实施例中，线缆连接器140具有多个压接引脚141。多个压接引脚141分别一一对应地与多个第二过孔113压接。
可以理解的是，由于电路板110采用普通板材PCB，因此压接引脚141走普通信号，没有高速要求，不需要设置成很短很细，且不需要对第二过孔113背钻，工艺简单。
在其他可选实施例中，线缆连接器140还可以设置于电路板110的底面102。或者，线缆连接器140设置于电路板110的顶面101，并且电路板110上开设通孔，延伸段132穿过通孔，以使多个连接头131从电路板110的底面102与第一过孔112焊接。
图4为本实施例提供的电路板组件100的安装方法的流程框图。请参照图4，该电路板组件100的安装可以包括以下步骤：
步骤S110：在电路板110上开设贯穿其顶面101和底面102的第一过孔112。
并且，可以理解的是，同时在电路板110上开设用于和线缆连接器140配合的第二过孔113。并且，第一过孔112包括设置于电路板110顶面101的第一焊盘1121和设置于电路板110底面102的第二焊盘1122，以用于和BGA芯片120及高速线缆130连接。
步骤S120：将线缆连接器140与电路板110连接。
可选地，本实施例中，将线缆连接器140的压接引脚141与第二过孔113压接。
步骤S130：将BGA芯片120的高速信号焊点121与第一过孔112的一端连接。
本实施例中，将BGA芯片120的高速信号焊点121和第一焊盘1121直接焊接。当然，在其可选实施例中，也可以采用通过连接结构焊接的方式固定。
步骤S140：将高速线缆130与第一过孔112的另一端连接。
高速线缆130与第一过孔112的另一端可以采用焊接的方式固定或者压接的方式固定。
图5为本实施例中将高速线缆130与第一过孔112的另一端连接的步骤的流程框图。请参照图5，可选地，步骤S140还可以包括以下步骤：
步骤S141：将高速线缆130的多个连接头131按BGA芯片120布局需要通过集线器150整理成对应的分布形式。
可选地，本实施例中，将多个连接头131分别穿过集线器150上的过线孔，并排列成阵列形式，以与BGA芯片的多个焊球对应设置。
步骤S142：将多个连接头131分别对应多个第一过孔112连接。其中，高速线缆130包括多个连接头131，多个连接头131分别穿过集线器150，并阵列设置。
本实施例中，将多个连接头131分别与第二焊盘1122焊接。
步骤S143：将集线器150固定于电路板110上。
本实施例中，将集线器150通过紧固件160与电路板110固定。
综上，本实施例提供的电路板组件100的BGA芯片120的高速信号焊点121可以通过贯穿电路板110设置的第一过孔112直接与高速线缆130的连接头131连接，而不需要通过电路板110内层的高速信号层出线，可以大幅降低电路板110单板的层数和厚度，规避或减少对高速板材的性能要求。并且，在高速信号的传输过程中，不需要背钻等特殊工艺，减少了背钻等的残桩对高速信号的损耗影响，提高了高速信号的信号质量，并且能够改善链路上的信号质量，增加线缆长度。并且，由于电路板110采用普通板材，使得线缆连接器140与电路板110的安装可以通过普通压接引脚141实现，降低了线缆连接器140对高速引脚的要求，从电路板材料、工艺等方面整体上降低了电子设备的成本。
本实施例提供的电子设备，由于采用本公开提供能的电路板组件100，BGA芯片120的高速信号焊点121可以通过贯穿电路板110设置的第一过孔112直接与高速线缆130的连接头131连接，不需要通过电路板110内层的高速信号层出线，高速信号损耗小，并且材料及生产成本可以降低。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板组件，其特征在于，包括电路板、BGA芯片、高速线缆和线缆连接器；
所述电路板为没有高速信号要求的普通板材PCB，其具有顶面和底面，所述电路板上开设有多个贯穿所述顶面和所述底面的第一过孔、以及多个贯穿所述顶面和所述底面的第二过孔；
所述BGA芯片设置于所述顶面，所述BGA芯片具有多个高速信号焊点和至少一个非高速信号焊点，多个所述高速信号焊点分别与多个所述第一过孔的一端一一对应地连接，所述非高速信号焊点与所述电路板连接；
所述高速线缆与所述线缆连接器一体设置，所述高速线缆包括多个连接头，多个所述连接头分别与多个所述第一过孔的另一端一一对应地连接于所述底面；
所述线缆连接器具有多个压接引脚，多个所述压接引脚分别一一对应地与多个所述第二过孔压接。
2.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述第一过孔包括设置于所述电路板的顶面的第一焊盘及设置于所述电路板的底面的第二焊盘，所述高速信号焊点与所述第一焊盘连接，所述连接头与所述第二焊盘连接。
3.如权利要求1所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板组件还包括集线器，多个所述连接头分别穿过所述集线器并与多个所述第一过孔一一对应地连接，所述集线器固定于所述电路板上。
4.如权利要求3所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板组件还包括连接结构，多个所述连接头分别通过所述连接结构与所述集线器远离所述电路板的一侧固定连接。
5.如权利要求3所述的电路板组件，其特征在于，所述集线器与所述连接头绝缘设置。
6.如权利要求3所述的电路板组件，其特征在于，所述电路板组件还包括紧固件，所述集线器通过所述紧固件与所述电路板固定连接。
7.如权利要求1-6任一项所述的电路板组件，其特征在于，所述线缆连接器设置于所述顶面或者底面，所述高速线缆还包括延伸段，所述延伸段的一端与所述线缆连接器连接，多个所述连接头与所述延伸段的另一端连接。
8.如权利要求7所述的电路板组件，其特征在于，所述线缆连接器设置于所述顶面，所述延伸段绕过所述电路板的边缘。
9.如权利要求7所述的电路板组件，其特征在于，所述线缆连接器设置于所述顶面，所述电路板上开设有通孔，所述延伸段穿过所述通孔。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电路板组件。
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