CN109982501A - 信号传输板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种信号传输板，该信号传输板的顶层板中间位置的第二连接处用于连接至芯片，可以直接将芯片中的信号传输至信号传输板的顶层板边和/或底层板边的第一连接处，通过第一连接处直接连接至连接器或电缆，优选的在传输高速信号的情况下，可以大幅减少相关技术中的传输损耗，加快了传输速率。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种信号传输板。
背景技术
在相关技术中，随着万物互联的需求越来越强烈，互联网的发展越来越迅猛，大量的业务在不同的站点之间即时传递，这些对网络中交换设备的交换容量提出了越来越高的要求。而基于光传输网(Optical Transport Network，简称为OTN)、分组传输网(PacketTransport Network，简称为PTN)等领域的集中交换设备，通常由若干业务板\线卡LC(LineCard)和若干交换板\交换卡(Switch Card)组成，每个业务板和每个交换板之上存在高速业务处理的芯片IC(integrated circuit，集成电路)或ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit，特别应用的集成电路)，这些芯片之间都要有足够多的物理连接通路，这些通路或通过单板PCB直接互连，或通过背板上的电路实现各业务板与交换板之间的高速信号互连。
目前，IC芯片或ASIC芯片基本都是采用芯片底部的BGA(Ball Grid Array，焊球阵列封装)封装的焊球与单板PCB进行焊接，高速电信号经过BGA焊接会产生一定的损耗，高速电信号再从PCB上传递到其他的连接器或芯片的BGA焊球上，而单板的PCB也会较大，导致高速电信号在PCB上传输的长度较长。随着电信号速率的提升，这种传输方式的传输损耗越来越大，以至于电信号只能传递非常短的距离，而在传输稍长距离后，即使不跨背板传输时，电信号传递到芯片的接收端仍无法被正确接收。即单板PCB上稍长的传输距离导致电信号的损耗过大，进而导致各芯片之间难以实现数据收发。而且，随着集成电路工艺的发展，各芯片的交换处理容量越来越大，各芯片输入输出的高速信号数量也越来越多，BGA焊球之间的间距也越来越小，密度越来越高，各芯片之间的信号连接数量也会大幅增加，进而导致单板PCB的设计和制作难度大，成本也非常高。
而现在的高速线缆的性能比PCB的性能好，如1米高速线缆对高速电信号的衰减，只有高速板材PCB对同速率电信号衰减的1/6以下。利用高速线缆做单板内部芯片之间或芯片与连接器之间的连接，代替单板PCB板内部的电线实现各芯片或芯片与连接器之间的连接，电信号的损耗足够小，比较合适高速信号的传输。
而现有将芯片的高速信号通过芯片的BGA引脚传递到PCB上，经过一段不太长的PCB走线传输后连接到SMA(超小A型连接器，Sub-Miniature-A)连接头上，最后经SMA头连接到高速线缆上。这种将高速信号连接到高速线缆的方法，由于SMA离芯片有一定的距离，导致电信号需要在PCB上走的距离稍长，进而导致电信号插损稍大；而且由于SMA占用的单板面积稍大，即不能实现高速率和高密度连接；电信号还需要经过BGA引脚才能从芯片上传递到单板PCB上，也会带来一定的损耗。这些通过SMA头连接芯片和线缆的方法，不仅导致电信号的损耗大，而且还会导致需要很大的板面积才能布下所需足够多的SMA连接头的问题，即不能实现高速率和高密度连接的问题。
针对相关技术中的设计的信号传输板与电缆或连接器之间传输信号存在损耗的问题，目前还没有有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种信号传输板，以至少解决相关技术中的设计的信号传输板与电缆或连接器之间传输信号存在损耗的问题。
根据本发明的一个实施例，提供了一种信号传输板，包括：第一连接处，设置于信号传输板的顶层板边和/或底层板边，连接至连接器或电缆；第二连接处，设置于所述顶层的板中间位置，连接至芯片裸片Die或集成电路IC(集成电路，integrated circuit，简称为IC)；其中，所述第二连接处连接至所述第一连接处。
还包括：第三连接处，设置于所述底层的板中间位置，连接至单板印制电路板(Printed Circuit Board，简称为PCB)；其中，所述第二连接处与所述第三连接处连接。
通过本发明，信号传输板的顶层板中间位置的第二连接处用于连接至芯片，可以直接将芯片中的信号传输至信号传输板的顶层板边和/或底层板边的第一连接处，通过第一连接处直接连接至连接器或电缆，优选的在传输高速信号的情况下，可以大幅减少相关技术中的传输损耗，加快了传输速率。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1(a)是根据本发明优选实施例的装置的顶层图；
图1(b)是根据本发明优选实施例的装置的底层图；
图2(a)是根据本发明优选实施例的顶层焊接了芯片Die或IC的示例图；
图2(b)是根据本发明优选实施例的顶层焊接了芯片IC示例图；
图2(c)是根据本发明优选实施例的顶层焊接了芯片Die示例图；
图3是根据本发明优选实施例的信号传输板边两排电引脚或焊脚的线路板实施例示意图；
图4是根据本发明优选实施例的板边增加了定位孔的线路板实施例示意图；
图5是根据本发明优选实施例的板边增加了定位孔的线路板另一实施例示意图；
图6是根据本发明优选实施例的信号传输板与带有线缆的连接器对插时的实施例示意图；
图7是根据本发明优选实施例的信号传输板与线缆直接连接的实施例示意图；
图8是根据本发明优选实施例的信号传输板在单板PCB上通过线缆连接连接器的实施例示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例一
根据本发明的一个实施例，提供了一种信号传输板，包括：第一连接处(可以相当于优选实施例中的103,106)，设置于信号传输板的顶层板边和/或底层板边，连接至连接器或电缆；第二连接处(可以相当于优选实施例中的102)，设置于所述顶层的板中间位置，连接至芯片，所述第二连接处连接至所述第一连接处。
采用上述技术方案，信号传输板的顶层板中间位置的第二连接处用于连接至芯片，可以直接将芯片中的信号传输至信号传输板的顶层板边和/或底层板边的第一连接处，通过第一连接处直接连接至连接器或电缆，优选的在传输高速信号的情况下，可以大幅减少相关技术中的传输损耗，加快了传输速率。
需要补充的是，顶层的板中间位置，或者底层的板中间位置可以是板的非边缘位置，可以板的正中心位置，但是偏离正中心位置少许也是允许的。即上述的板中间位置，较多的是板的宽度，长度的平面广度概念，而不是强度板的厚度的中间位置。
可选地，所述第三连接处(可以相当于优选实施例中的105)，设置于所述底层的板中间位置，连接至单板PCB；其中，所述第二连接处与所述第三连接处连接。
可选地，所述第一连接处在所述第二连接处和所述连接器或电缆之间，传输高速信号和/或信号地，其中，所述信号地用于在多个所述高速信号之间进行隔离。
可选地，所述第三连接处在所述第二连接处和单板PCB之间，传输低速信号和/或电源信号。
可选地，所述第二连接处连接至第一连接处或第三连接处的方式包括：通过所述信号传输板内部的电线互连，和/或铺铜连接的方式。
可选地，第三连接处连接至单板PCB上的连接器。
可选地，所述第一连接处，第二连接处或第三连接处均包括以下：多个电引脚，或多个焊脚；其中，每个电引脚或焊脚，呈现矩形或圆形或椭圆形。
可选地，所述电引脚或焊脚设置成一排或多排。
可选地，所述电引脚包括BGA引脚或插针式引脚。
可选地，所述信号传输板的板边设置有以下结构至少之一：连接至连接器的定位孔，防连接器错插结构，引导连接器***结构。
可选地，所述信号传输板的至少一边设置有所述第一连接处。
下面结合本发明优选实施例进行详细说明。
本发明提出了一种信号传输板，用于将芯片Die或IC的高速信号与低速信号和/或电源信号等分开，并将高速信号从板顶层的内部连接到板边的电引脚或焊脚，将低速信号和/或电源信号连接到底层的电引脚或焊脚。以此避免单板PCB传递高速信号带来的设计和制作高成本、加工时间长、加工难度大等问题，且可带来高速率高密度连接的优势。
随着单板上各芯片或芯片与连接器之间互连速率的提升，电信号通过单板PCB传递导致传输的损耗过大，即使传递到另一块单板上或另一块芯片上不能被正确接收到。而且，为实现单板PCB内部芯片的高密度高速率的电信号之间传输，会导致单板PCB设计、制作高成本、加工时间长、加工难度大等问题。
本发明为一种芯片出引脚的装置，主要特征如下：
1)在一个信号传输板(如PCB板或陶瓷基板等)上，顶层和/或底层的部分板边或全部板边放置电引脚或焊脚，用于与其它连接器进行插拔连接，或与电缆进行焊接连接；顶层的板内放置电引脚或焊脚，用于与芯片Die进行连接(如通过金线连接)或者与IC的引脚(如BGA)直接焊接连接；底层的板内有电引脚或焊脚(可为BGA引脚或插针式引脚等)，用于与单板PCB板连接，或与单板PCB上的连接器进行连接；
2)顶层的板内部分电引脚或焊脚与顶层和/或底层板边的电引脚或焊脚之间通过信号传输板内部的电线互连(如PCB形式的铜线)，也可以是铺铜连接；顶层的板内部分电引脚或焊脚与底层板内的部分电引脚或焊脚之间通过电线互连(如PCB形式的铜线)，也可以是铺铜连接；
3)所有的电引脚或焊脚，可以是矩形或圆形或椭圆形等形状；
其中，一般将芯片的高速信号与低速信号、电源等信号区分开，如将高速信号和/或信号地放置在顶层板边和/或底层板边，高速信号之间一般有信号地进行隔离，将低速信号、电源等信号放置在底层的板内。所有的这些信号都会连接到顶层的板内电引脚或焊脚上；
板边的电引脚或焊脚，可以是一排或多排，引脚或焊脚之间的排列紧密，以减小信号传输板的尺寸，增加输出电信号的密度。为确保板边的电引脚或焊脚对接连接器时不出现连接错乱，会在板边放置定位孔或防错插的结构，或引导连接器***的结构，也可能会有固定的结构等。
本发明详细描述了一种芯片出引脚的方法，如下：
1)将芯片Die或IC的所有信号连接到板的顶层内部的电引脚或焊脚；
2)将顶层内部电引脚或焊脚中的高速信号连接到板边的电引脚或焊脚；
3)将顶层内部电引脚或焊脚中的低速信号和/或电源信号连接到底层的电引脚或焊脚；
信号传输板边的电引脚或焊脚可通过连接器连接到高速线缆上，或者直接焊接高速线缆。且这些电引脚或焊脚可分布在板的顶层和/或底层，可分布在板的至少一个边上。
此处对技术方案进行描述：
本发明所述信号传输板，介于芯片Die或IC与单板的PCB之间，用于将芯片Die或IC的高速信号与低速信号和/或电源信号等分开，并将高速信号连接到板边的电引脚或焊脚，将低速信号和/或电源信号连接到底层的电引脚或焊脚。如此高速信号可通过板边的电引脚或焊脚连接到高速线缆上，或通过连接器连接到高速线缆上，以此避免高速信号通过单板的PCB连接到其它单板或其它IC芯片上带来的信号损失而导致电信号收发异常的问题，而且信号传输板面积小，板边的电引脚或焊脚密集排列，可带来高速率高密度的优势。
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：
图1(a)是根据本发明优选实施例的装置的顶层图，图1(b)是根据本发明优选实施例的装置的底层图，图1(a)为顶层图，图1(b)为底层图。在一个信号传输板的顶层101和/或底层104的部分板边或全部板边放置电引脚或焊脚103、106，用于与其它连接器进行插拔连接或者焊接连接；顶层的板内放置电引脚或焊脚102，用于与芯片裸片Die进行连接(如通过金线连接)或者与IC(集成电路integrated circuit)的引脚(如BGA，Ball Grid Array，焊球阵列封装)直接焊接连接；底层的板内有电引脚或焊脚105(可为BGA引脚或插针式引脚等)，用于与其它PCB板连接。需要补充的是，此处分为图1(a)和图1(b)意在表明二者是同一个信号传输板的示意图，一个是顶层图，一个是底层图。
顶层的板内电引脚或焊脚102与顶层和/或底层板边的部分电引脚或焊脚103、106之间通过电线互连(可以是PCB形式的铜线)；102其与底层板内的部分电引脚或焊脚105之间通过电线互连(可以是PCB形式的铜线)，也可以是铺铜连接(如电源或地)。而所有的电引脚或焊脚，可以是矩形或圆形或椭圆形等形状。
其中，一般将芯片的高速信号与低速信号、电源等信号区分开，如将高速信号和/或信号地放置在顶层板边和/或底层板边，高速信号之间一般有信号地进行隔离，将低速信号、电源等信号放置在底层的板内。所有的这些信号都会连接到顶层的板内电引脚或焊脚上。板边的电引脚或焊脚，可以是一排或多排。为确保板边的电引脚或焊脚对接连接器时不出现连接错乱，会在板边放置定位孔或防错插的结构，或引导连接器***的结构等。
图2(a)是根据本发明优选实施例的顶层焊接了芯片Die或IC的示例图，如图2(a)中，将芯片Die或IC 202的所有信号连接到板201的顶层内部的电引脚或焊脚。如果是IC(集成电路integrated circuit)，图2(b)是根据本发明优选实施例的顶层焊接了芯片IC示例图，如图2(b)中212，则通过IC的引脚(如BGA)直接焊接到信号传输板211上的顶层内部的电引脚或焊脚上，且信号传输板与单板PCB的连接方式是通过其底部的插针213连接到单板PCB上的插座或直接焊接到单板PCB上。如此，信号传输板211就成为芯片212的高速信号连接线缆的连接板。如果是芯片Die，图2(c)是根据本发明优选实施例的顶层焊接了芯片Die示例图，如图2(c)中222，则一般通过金线225连接到板上的顶层内部的电引脚或焊脚224上，然后再在其上添加涂覆材料和封装外壳，封装完成后就成图2(a)中202的样子，如此整个221和其上的封装就成为一个完整的芯片IC。
将Die或IC的信号全部连接到板的顶层内部电引脚或焊脚上后，然后将其中的高速信号连接到板边的电引脚或焊脚203、223，将其中的低速信号和/或电源信号连接到底层的电引脚或焊脚213。板边的电引脚或焊脚可通过连接器连接到高速线缆上，或者直接焊接高速线缆。且这些电引脚或焊脚可分布在板的顶层和/或底层，可分布在板的至少一个边上。信号传输板201的尺寸可比202的大小略大，以保持203与202之间的安全间距即可，这样可带来201足够小，而且其上的203足够的小和密集，可实现芯片的输出高速引脚时的高速率和高密度的优势。
图3是根据本发明优选实施例的信号传输板边两排电引脚或焊脚的线路板实施例示意图。为了增加信号传输板301上出线缆或连接连接器的信号密度，将板边的单排电引脚或焊脚增加到了两排电引脚或焊脚303，板的底层可能也会出两排电引脚或焊脚。如此，顶层的板内电引脚或焊脚302与板边的303之间通过电线互连，可极大提高芯片出引脚的数目，进而带来更大密度的高速信号输出能力。
图4是根据本发明优选实施例的板边增加了定位孔的线路板实施例示意图。为了信号传输板401边的电引脚或焊脚403方便与其它连接器对接，和/或防止连接器***位置时出现偏差，可在板边增加一些定位孔。如图中所示，在板边的电引脚或焊脚中间增加了一个孔402，此孔可辅助电连接器准确地连接到板边的引脚上。另外，可在板边的其它位置增加1个或多个孔，实现同样的功能。
图5是根据本发明优选实施例的板边增加了定位孔的线路板另一实施例示意图。图中，为了实现信号传输板501边的每一侧都能正常的***电连接器，确保板边的电引脚503与其它连接器对插，可在板的每一个边角的地方，挖出一个方孔502，以便每一侧***连接器时不干扰其它侧***连接器。其也可如图4一样，在板边上再开一些孔用于定位。
图6是根据本发明优选实施例的信号传输板与带有线缆的连接器对插时的实施例示意图。图中，信号传输板601边开有定位孔602，与其对插的电连接器604上有伸出的结构605可***到定位孔602中，而且连接器内部与板边的电引脚进行接触的地方，有电引脚实现将板边的电引脚603连接到线缆607上。由于板存在顶层和底层的两层电引脚，所以对应连接器上也有两层的线缆。且示例中，连接器604为包裹信号传输板601的顶层和底层两面，所以在连接器604的侧边上开有孔606，以避免与板603的边缘干涉。其中，可以在连接器604和信号传输板601上增加固定孔或固定装置，以便锁定连接器，防止其与601由于偶然的原因而分离。
图7是根据本发明优选实施例的信号传输板与线缆直接连接的实施例示意图。通过将高速线缆703中的电线焊接到信号传输板701边的焊脚702上，即可实现板与线缆的连接。此时，无需定位孔等与连接器匹配的结构。而Die或IC连接到了板的顶部内部电引脚或焊脚上，即可实现其中的高速信号传递到线缆中。图中只画了顶层出线缆的情形，如果需要底层出线缆，则方法与顶层保持一致。
图8是根据本发明优选实施例的信号传输板在单板PCB上通过线缆连接连接器的实施例示意图。在单板PCB 806上，焊接或插接有信号传输板801，其连接方式可为图1(b)内的BGA焊盘105，或图2(b)中的插针213。而信号传输板801顶层焊接了芯片Die或IC 803，并将803的所有信号连接到板801的顶层内部的电引脚或焊脚，然后将其中的高速信号通过801内部的电线连接到板边的电引脚或焊脚802上。将高速线缆804一端的电线焊接到信号传输板801边的焊脚802上，另一端连接到电连接器805上，即可实现芯片IC与电连接器之间的线缆连接，图中只绘制了2根线缆。其中，信号传输板801可以是PCB板或陶瓷基板等。其既可以实现与其它信号传输板之间的线缆连接，也可以实现与连接器之间的线缆连接。
且优选的，可将图6的连接器设计方式与信号传输板的底部低速信号和/或电源信号按照插针的实现方式进行组合，以便在线缆连接器***到信号传输板上时，线缆连接器底部与单板PCB之间不会产生干涉。而图7的实现方式则即可与信号传输板的底部低速信号和/或电源信号按照插针的实现方式进行组合，也可与信号传输板的底部低速信号和/或电源信号按照BGA的实现方式进行组合。
如此，即可实现将Die或IC的高速信号通过信号传输板传递到板边的电引脚或焊脚上，进而连接到高速线缆上，而其中的低速信号或电源等，则可通过底部的电引脚或焊脚连接到单板的PCB上，实现了芯片的高速信号出引脚后连接线缆的功能。
采用本优选实施例的技术方案，实现了以下技术效果。
1)通过将芯片或IC的高速信号连接到板边的电引脚或焊脚，再连接到高速线缆上，或通过连接器连接到高速线缆上，以此避免高速信号通过单板的PCB连接到其它单板或其它IC芯片上带来的信号损失导致电信号收发异常的问题；
2)通过线路板完成高速信号连接到线缆上，避免单板PCB上需要连接高速业务信号而带来的高成本、高制作难度等问题；
3)通过紧密排列的信号传输板边的电引脚或焊脚，避免需要较大的板而带来单板上器件布局等问题，可带来高速率高密度连接的优势。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种信号传输板，其特征在于，包括：
第一连接处，设置于信号传输板的顶层板边和/或底层板边，连接至连接器或电缆；
第二连接处，设置于所述顶层的板中间位置，连接至芯片裸片Die或集成电路IC；
其中，所述第二连接处连接至所述第一连接处。
2.根据权利要求1所述的信号传输板，其特征在于，所述第一连接处在所述第二连接处和所述连接器或电缆之间，传输高速信号和/或信号地，其中，所述信号地用于在多个所述高速信号之间进行隔离。
3.根据权利要求1所述的信号传输板，其特征在于，还包括：
第三连接处，设置于所述底层的板中间位置，连接至印制电路板PCB；
其中，所述第二连接处连接至所述第三连接处。
4.根据权利要求3所述的信号传输板，其特征在于，所述第三连接处在所述第二连接处和印制电路板PCB之间，传输低速信号和/或电源信号。
5.根据权利要求3所述的信号传输板，其特征在于，第三连接处连接至印制电路板PCB上的连接器。
6.根据权利要求1或3所述的信号传输板，其特征在于，所述第二连接处连接至第一连接处或第三连接处的方式包括：
通过所述信号传输板内部的电线互连，和/或铺铜连接方式。
7.根据权利要求1或3所述的信号传输板，其特征在于，所述第一连接处，第二连接处或第三连接处均包括：
多个电引脚，或多个焊脚；
其中，每个电引脚或焊脚，呈现矩形或圆形或椭圆形。
8.根据权利要求7所述的信号传输板，其特征在于，所述电引脚或焊脚设置成一排或多排。
9.根据权利要求7所述的信号传输板，其特征在于，所述电引脚包括焊球阵列封装BGA引脚或插针式引脚。
10.根据权利要求1所述的信号传输板，其特征在于，所述信号传输板的板边设置有以下结构至少之一：
连接至连接器的定位孔，防连接器错插结构，引导连接器***结构。
11.根据权利要求1所述的信号传输板，其特征在于，
所述信号传输板的至少一边设置有所述第一连接处。
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110337182A (zh) * | 2019-07-31 | 2019-10-15 | 新华三技术有限公司合肥分公司 | 电路板组件及电子设备 |
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