上期聊了一下背板相關的基本內容:文章鏈接:阿昆聊硬件產品模塊化設計的連接“地基”-背板(上)
? ? 我們對什么是背板、單板、子板等也有了一個大概的了解,頭腦里就該建立起了一個基本認識了。背板上除了設置最基本的信號連接器外,還需要有設計電源連接器、安裝孔、定位孔、單板防插錯定位銷、甚至還需要設置一些其它器件、轉換開關,甚至還要屏蔽措施等。? ?? 所以PCB工程師如果要設計出一個穩定可靠、滿足功能、滿足電磁兼容的背板,是需要考慮很多因素。
? ? ?每個背板在系統中應可靈活使用,可降低安裝、維護難度,能防止由于操作不當引發的意外與安全事故。背板還要結合實際可支持對各種功能單板的防插錯要求和兼容多種單板的混插要求。
? ? 降低背板設計難度和加工制造(PCBA)的難度和復雜度,均是需要考慮的重點內容。
那我們下面再聊一聊和背板設計有關幾個點,供大家參考:
? ?? 一般電路板的板材分為普通板材質和高速板材,普通板是針對信號頻率不超過300MHZ的電路板,如我們最常用的是FR4材料。? ? ?頻率如果超過300MHZ的單板一般認為是高頻板,這個時候普通板材的介質就無法滿足,需重新選擇板材(可找板廠咨詢)
注:高頻板并沒有一個嚴格界限頻率,一般超過3-500MHZ都會讓為是高速板了,有的信號甚至達到上GHZ.
相關板材特性可以查看,點擊下方:
阿昆聊PCB板材的幾個相關概念及高速板材的選擇注意
很多復雜的背板連接設備多且重,為了滿足強度要求,一般會設計的非常厚,下圖達到4MM(評估有接近20層)。
? ? 當然還有阻抗設計要求的因素,信號,電源類型非常多,為了確保信號完整性,會設計非常多層(從10幾層到幾十層)來布線,也間接可以讓板做更厚。
? ? ?并不是所有背板均要設計這么多層或這么厚,完全取決于應用場景來確認。但一般機柜用的背板是非常厚,強度高。? ?對于非常厚的通訊類背板,使用的連接器一般也是高端連接器,這類連接器往往是通過壓接工藝安裝在PCB上,而并非采用焊接。

? ??所謂壓接就是靠壓力,將連接器的引腳和PCB上的插件孔擠壓在一起進行電氣連接。所以這種設計不管從成本、工藝、設計來說都要求非常高。? ? ?這個在設計選型時也要考慮,一般做用壓接連接器,也是對加工廠非常挑,并不是所有工廠可以做這個工藝。? ? 因為所有子板基本是通過盲插方式插入背板,而背板上的連接器針腳無數,隨便一點小的偏差,輕則不好插入,重則用力硬插,損壞連接器針腳,這帶來的后果就是背板無法使用而導致保費,那時間和成本影響都不可小看。? ?PCB插入背板時,首先第一步是設計導軌方式:



另外是在背板中設計定位銷,以保證單板正常插在背板上


? ? 這樣確保了單板能正確插緊對應的連接器,且不會插錯。有的不能混插的單板不能被插到某卡位,可以設計定位銷,確保每一個單板分別有對應的定位孔。
? ? 定位裝置一般由產品結構工程師確定,也可以用一些高端連接器自帶的定位設計,一般專業的背板連接器都有定位功能,無需再特意設計防錯設計。

? ? ?另外還有與背板設計的相關電氣方面問題,如電源紋波、走線質量、阻抗控制和負載、子板與子板間的耦合、分層與分區,時鐘線、高速線、差分線、信號回路、串擾、仿真等相關信息,大家可以查閱相關書籍了解。
? ? ?如果有硬件工程師對背板的設計還有興趣,可以參考如下書籍,里面有針對背板的電氣設計的介紹。
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阿昆聊硬件產品模塊化設計的連接“地基”-背板(上)
阿昆拆解華為設備,這是通訊產品模塊化設計的學習典范,值得硬件工程師膜拜學習!