CN114501796B - 一种车载网关印制电路板 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种车载网关印制电路板。该电路板包括：组件层和线路层，其中，所述组件层设置有车载网关印制电路板的各个组件；所述线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路；所述组件层中的各组件基于所述线路层中的通信线路进行通信。本发明实施例的技术方案，解决了现有的车载网关印制电路板不仅存在布局不合理且需要较大的印制电路板面积，而且设计车载网关印制电路板还存在的成本较高的技术问题，实现了车载网关印制电路板更加合理的布局且该电路板结构体积较小，从而达到降低车载网关印制电路板成本的技术效果。

Description

一种车载网关印制电路板
技术领域
本发明实施例涉及印制电路板设计技术领域，尤其涉及一种车载网关印制电路板。
背景技术
印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB(printedcircuit board)或PWB(printed wiring board)，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等)，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
现有的车载网关印制电路板不仅存在布局不合理且需要较大的印制电路板面积，而且设计车载网关印制电路板还存在的成本较高的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种车载网关印制电路板，以实现车载网关印制电路板更加合理的布局且该电路板结构体积较小，从而达到降低车载网关印制电路板成本的技术效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种车载网关印制电路板，该电路板包括：组件层和线路层，其中，
所述组件层设置有车载网关印制电路板的各个组件；所述线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路；所述组件层中的各组件基于所述线路层中的通信线路进行通信。
可选的，所述线路层包括电源层和信号层；其中，所述电源层，用于铺设电源传输线路，以将接入的电源传输至各个组件；所述信号层，用于铺设各个组件之间的信号传输线路。
可选的，所述组件层中的各组件包括：设置于所述组件层侧边的至少两个接插件、设置于所述组件层的工作面上且邻近所述接插件的一侧的通讯芯片组、设置于所述组件层的工作面上且远离所述接插件的一侧的***级芯片和存储芯片组。
可选的，所述通讯芯片组包括低速通讯芯片组和至少一个高速通讯芯片组，其中，所述低速通讯芯片组和所述高速通讯芯片组纵向或横向排布。
可选的，所述低速通讯芯片组包括LIN芯片和CAN芯片，所述高速通讯芯片组包括一个Switch芯片以及两个PHY芯片，所述Switch芯片与所述两个PHY芯片呈“品”字型结构排布。
可选的，所述存储芯片组包括EMMC芯片，其中，所述EMMC芯片与所述LIN芯片邻近排布。
可选的，所述***级芯片与所述EMMC芯片邻近排布。
可选的，所述存储芯片组包括还包括LPDD4芯片和FLASH芯片，其中，所述LPDD4芯片和所述FLASH芯片排布于所述***级芯片周围。
可选的，所述组件层中的各组件还包括：电源芯片、电源电路以及电源管理芯片；其中，所述电源芯片与所述FLASH芯片和所述CAN芯片邻近排布；所述电源电路与所述电源芯片、所述CAN芯片和所述接插件邻近排布；所述电源管理芯片与所述***级芯片和所述高速通讯芯片组邻近排布。
可选的，所述组件层为车载网关印制电路板的顶层和/或底层。
本发明实施例的技术方案，提供一种车载网关印制电路板，该电路板包括组件层和线路层，其中，组件层设置有车载网关印制电路板的各个组件；线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路；组件层中的各组件基于线路层中的通信线路进行通信。本发明实施例的技术方案，解决了现有的车载网关印制电路板不仅存在布局不合理且需要较大的印制电路板面积，而且设计车载网关印制电路板还存在的成本较高的技术问题，实现了车载网关印制电路板更加合理的布局且该电路板结构体积较小，从而达到降低车载网关印制电路板成本的技术效果。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种车载网关印制电路板的各层结构示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种车载网关印制电路板的组件层的结构示意图；
图3A是本发明实施例二提供的一种车载网关印制电路板的组件层中接插件和通讯芯片组的结构示例图；
图3B是本发明实施例二提供的另一种车载网关印制电路板的组件层中接插件和通讯芯片组的结构示例图；
图3C是本发明实施例二提供的又一种车载网关印制电路板的组件层中接插件和通讯芯片组的结构示例图；
图3D是本发明实施例二提供的再一种车载网关印制电路板的组件层中接插件和通讯芯片组的结构示例图；
图4是本发明实施例三提供的一种车载网关印制电路板各芯片与***级芯片通讯的结构示意图；
图5是本发明实施例三提供的一种车载网关印制电路板Switch芯片间通讯的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
本发明实施例一提供的一种车载网关印制电路板。本实施例可适用于通过该车载网关印制电路板连接车载以太网的情况。该车载网关印制电路板具体包括以下结构：
组件层和线路层，其中，所述组件层设置有车载网关印制电路板的各个组件；所述线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路；所述组件层中的各组件基于所述线路层中的通信线路进行通信。
其中，组件层上可以设置有车载网关印制电路板的各个组件。其中，组件层上设置的各组件可以根据实际需求设置。线路层上可以预先铺设各个组件的通信线路，其中，线路层上所铺设的通信线路可以包括高速信号线路、低速信号线路以及以铜为材质的线路。其中，高速信号线路可以包括差分信号线路和单端信号线路。需要说明的是，组件层与线路层之间的位置关系可以是叠加关系。组件层的数量可以是一层或两层。线路层的数量可以是两层或两层以上。
需要说明的是，线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路都不允许跨分割。
具体的，预先在车载网关印制电路板的组件层设置各个组件，以及预先在线路层上铺设车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路。车载网关印制电路板的组件层中的各个组件可以基于线路层中的通信线路进行通信。
参见图1，组件层可以为车载网关印制电路板的顶层和/或底层。如果组件的数量较少，车载网关印制电路板的组件层可以为位于车载网关印制电路板的顶层1或底层2。参见图1，如果组件的数量较多，组件层可以为车载网关印制电路板的顶层1和底层2。需要说明的是，当组件层为车载网关印制电路板的顶层1和底层2，则可以将体积较小的组件设置在组件的底层2。还需要说明的是，如果组件层包括车载网关印制电路板的顶层1和底层2，那么线路层位于顶层1和底层2之间的中间层3。
可选的，所述线路层包括电源层和信号层；其中，所述电源层，用于铺设电源传输线路，以将接入的电源传输至各个组件；所述信号层，用于铺设各个组件之间的信号传输线路。
其中，线路层可以包括电源层和信号层。电源层可以预先铺设电源传输线路，其中，电源传输线路可以理解为以铜为材质的线路。可选的，电源层可以是铜层。电源层的数量可以是一层或多层。信号层可以预先铺设各组件之间的信号传输线路。其中，信号传输线路可以包括高速信号线路和低速信号线路。信号层的数量可以是一层或多层。
需要说明的是，线路层包括电源层好处在于：由于电源层铺设的是整片铜膜，因此电源层不仅可以作为平面层支撑，还可以将外接的电源通过电源层为组件层中的各个组件供电。线路层包括信号层的好处在于：由于各组件之间的信号传输线路铺设在信号层，因此信号层可以便于各个组件之间的通信连接。线路层包括电源层和信号层的好处在于提高信号的传输速度，从而提升组件层中各个组件的通讯效率。
可选的，车载网关印制电路板还可以包括地层，其中，地层可以理解为平面层，该层可以由整片铜膜构成。在车载网关印制电路板设置地层的好处在于不仅可以作为中间层为了给信号提供稳定的特性阻抗，让一整条信号传输线路的特性阻抗不会随着线的延伸而变化，而且当地层与组件层相邻时，地层还可以为组件层提供一个完整的参考平面。
本发明实施例的技术方案，提供一种车载网关印制电路板，该电路板包括组件层和线路层，其中，组件层设置有车载网关印制电路板的各个组件；线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路；组件层中的各组件基于线路层中的通信线路进行通信。本发明实施例的技术方案，解决了现有的车载网关印制电路板不仅存在布局不合理且需要较大的印制电路板面积，而且设计车载网关印制电路板还存在的成本较高的技术问题，实现了车载网关印制电路板更加合理的布局且该电路板结构体积较小，从而达到降低车载网关印制电路板成本的技术效果。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种车载网关印制电路板的组件层结构示意图，在前述实施例的基础上，该车载网关印制电路板的组件层的各组件包括：
设置于组件层侧边的至少两个接插件210、设置于组件层的工作面上且邻近接插件的一侧的通讯芯片组220、设置于组件层的工作面上且远离接插件的一侧的***级芯片230和存储芯片组240。
其中，组件层中的各组件可以包括接插件210、通讯芯片组220、***级芯片230和存储芯片组240。接插件210的数量可以是两个或两个以上。各接插件210的位置可以设置在组件层的侧边，具体的，各接插件210的位置可以设置于组件层的左侧(参见图3A)、右侧(参见图3B)、上侧(参见图3C)或下侧(参见图3D)。需要说明的是，接插件的类型可以是千兆专用接插件或百兆专用接插件。
其中，通讯芯片组220的位置可以设置在组件层的工作面上且邻近接插件的一侧。通讯芯片组220可以包括一个或多个用于通讯的芯片。***级芯片230可以是中央网关***级芯片。可选的，***级芯片230可以是基于球栅阵列结构的PCB(Ball Grid Array，BGA)的361方法封装得到的。存储芯片组240可以包括一个或多个存储芯片。***级芯片230和存储芯片组240的位置可以设置在组件层的工作面上且远离接插件的一侧。
需要说明的是，本发明实施例中***级芯片230的扇出方式可以是分别向四周做扇出。最***的两圈焊盘可以选择在顶层把线拉出后再打过孔。
需要说明的是，组件层的工作面上的各组件还可以包括多个电源芯片、多个电阻电容以及电路。其中，所述电路可以包括电源保护电路、滤波电路以及其他电路。其中，电源芯片可以包括一个或多个电源管理芯片。
可选的，所述通讯芯片组220包括低速通讯芯片组221和至少一个高速通讯芯片组222，其中，所述低速通讯芯片组221和所述高速通讯芯片组222纵向排布或横向排布。
其中，通讯芯片组220可以包括低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222，其中，高速通讯芯片组222的数量可以是一个或一个以上。低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222的排布可以是纵向排布。
沿用图3A，当接插件210设置于组件层右侧，低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222可以是纵向排布，且低速通讯芯片组221位于高速通讯芯片组222的上方。沿用图3B，当接插件220设置与组件左侧，低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222可以是纵向排布，且低速通讯芯片组221位于高速通讯芯片组222的下方。
沿用图3C，当接插件210设置于组件层上侧，低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222可以是横向排布，且低速通讯芯片组221位于高速通讯芯片组222的左方。沿用图3D当接插件210设置于组件层下侧，低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222可以是横向排布，且低速通讯芯片组221位于高速通讯芯片组222的右方。
可选的，低速通讯芯片组221包括LIN芯片10和CAN芯片11，高速通讯芯片组222包括一个Switch芯片20以及两个PHY芯片21，Switch芯片与两个PHY芯片呈“品”字型结构排布。
其中，低速通讯芯片组211可以包括LIN芯片10和CAN芯片11，其中，LIN芯片10的数量可以是一个或多个，CAN芯片11的数量可以是多个。由于LIN芯片10和CAN芯片11体积较小，因此，当组件层包括车载网关印制电路板的顶层和底层时，则可以将LIN芯片10和CAN芯片11根据实际需要设置在顶层和底层。
需要说明的是，本发明实施例中，LIN芯片10和CAN芯片11可以根据实际需求设置，在此不做具体限定。
其中，高速通讯芯片组222可以包括一个Switch芯片20和两个PHY芯片21，其中，Switch芯片20与两个PHY芯片21可以呈“品”字型结构排布。其中，呈“品”字型结构排布可以理解为将“品”字进行旋转得到的排布结果，如，“品”字型结构排布可以是倒“品”字型，也可以是正“品”字型等。
需要说明的是，由于高速通讯芯片组222中的Switch芯片20和PHY芯片21的输出信号需要接到接插件，因此，将高速通讯芯片组222设置于组件层的工作面上且邻近接插件的一侧。
可选的，存储芯片组240可以包括EMMC芯片40，其中，EMMC芯片40与LIN芯片11邻近排布。可选的，***级芯片230可以与EMMC芯片40邻近排布。在此基础上，存储芯片组240还可以包括LPDD4芯片41和FLASH芯片42，其中，LPDD4芯片41和FLASH芯片42排布于***级芯片230周围。
其中，EMMC芯片40可以是封装为FPGA-153的EMMC芯片。LPDD4芯片41可以是封装为WFBGA200的LPDD4芯片。LPDD4芯片41和FLASH芯片42排布于***级芯片230周围，可以是LPDD4芯片41和FLASH芯片42均排布于***级芯片230的左侧或上方，或者，可以是LPDD4芯片41排布于***级芯片230的左侧，FLASH芯片42排布于***级芯片230的上方，亦或者，可以是LPDD4芯片41排布于***级芯片230的上方，FLASH芯片42排布于***级芯片230的左侧。
需要说明的是，EMMC芯片40、LPDD4芯片41和FLASH芯片42可以基于线路层中的高速信号线路进行通信的。
可选的，组件层中的各组件还包括：电源芯片250、电源电路260以及电源管理芯片270；其中，电源芯片250与FLASH芯片42和CAN芯片221邻近排布；电源电路260与电源芯片250、CAN芯片10和接插件邻近排布；电源管理芯片270与***级芯片230和高速通讯芯片组222邻近排布。
其中，电源电路260可以包括电源保护电路和滤波电路。
需要说明的是，由于电源芯片250需要为***级芯片230和高速通讯芯片组222中各芯片供电，因此，电源管理芯片270需要与***级芯片230和高速通讯芯片组222邻近排布。
还需要说明的是，电源芯片250需要为EMMC芯片40、FLASH芯片42、LPDD4芯片41和CAN芯片221以及LIN芯片10供电，因此，需要设置电源芯片250与FLASH芯片42和CAN芯片221邻近排布。
本发明实施例的技术方案，车载网关印制电路板的组件层的各组件包括设置于组件层侧边的至少两个接插件、设置于组件层的工作面上且邻近接插件的一侧的通讯芯片组、设置于组件层的工作面上且远离接插件的一侧的***级芯片和存储芯片组。通过将至少两个接插件设置于组件层侧边，将通讯芯片组设置于组件层的工作面上且邻近接插件的一侧以及将***级芯片和存储芯片组设置于组件层的工作面上且远离接插件的一侧，解决了现有的车载网关印制电路板存在布局不合理且需要较大的印制电路板面积的技术问题，实现了车载网关印制电路板更加合理的布局且该电路板结构体积较小，从而达到降低车载网关印制电路板成本的技术效果。
实施例三
本发明实施例三提供一种车载网关印制电路板的优选实施例，其具体实施方式可以参见下述实施例。其中，与上述实施例相同或者相应的技术术语在此不再赘述。
本发明实施例中的车载网关印制电路板采用10层板叠层。其中，第一层和第十层均可以为组件层。第三层、第四层、第五层、第六层以及第八层为线路层，其中，第三层、第六层和第八层为信号层，第四层和第五层为电源层。第二层、第七层和第九层为地层。其中，第一层可以理解为顶层，第十层可以理解为底层。
为了使车载网关印制电路板的体积减小，本发明实施例中的10层板叠层的设计原则可以是对称原则。具体的，10层板叠层的对称性具体可以体现在：第一层和第十层对称，均为组件层。第二层和第九层对称，均为地层。第三层和第八层对称，均为信号层。第四层为电源层，第七层为地层，由于电源层和地层均铺设整片铜膜，因此电源层可以是平面层，地层也可以是平面层，进而第四层可以和第七层对称。第五层为电源层，第六层为信号层，本发明实施例中，第六层的信号层铺设少量的通信线路以及大面积的铜膜，因此，第六层的信号层平整度较高，进而第五层可以和第六层对称。
沿用图2，本实施例的车载网关印制电路板的组件层中的各组件可以包括：
设置于组件层右侧边的至少两个接插件210，设置于组件层的工作面上且邻近接插件的一侧的通讯芯片组220，设置于组件层的工作面上且远离接插件的一侧的***级芯片230和存储芯片组240。
其中，设置于组件层右侧边的至少两个接插件210可以包括一个用于连接外接电源的接插件，即将用于连接外接电源的接插件作为主接插件。
进一步，通讯芯片组220可以包括低速通讯芯片组221和至少一个高速通讯芯片组222，其中，低速通讯芯片组221和高速通讯芯片组222纵向排布，且低速通讯芯片组221的位置位于高速通讯芯片组222所在位置的上方。
其中，高速通讯芯片组222可以理解为以太网负载。
需要说明的是，由于以太网负载需要和***级芯片230进行通讯(参见图4)，因此可以将***级芯片230设置在以太网负载的左上方。
进一步，低速通讯芯片组211可以包括LIN芯片10和CAN芯片11，其中，LIN芯片10和CAN芯片11纵向排布，且LIN芯片10的位置位于CAN芯片11的下方。
进一步，高速通讯芯片组222可以包括一个Switch芯片20和两个PHY芯片21，其中，Switch芯片20与两个PHY芯片21可以呈倒“品”字型结构排布。
需要说明的是，由于Switch芯片20和其他Switch芯片20需要通过精简吉比特介质独立接口信号(RGMII)进行通讯(参见图5)，因此，多个Switch芯片20的排布可以纵向或横向排布，本发明实施例中，多个Switch芯片20的排布可以是纵向排布。由于Switch芯片20需要与该Switch芯片20所对应的两个PHY芯片21分别通过精简吉比特介质独立接口信号和串行吉比特媒体独立接口信号进行通讯，因此，Switch芯片20与两个PHY芯片21可以呈倒“品”字型结构排布。
需要说明的是，本发明实施例中Switch芯片20与两个PHY芯片21可以呈倒“品”字型结构排布的原因在于Switch芯片20分别与两个PHY芯片21之间的连线。
进一步，存储芯片组240可以包括EMMC芯片40。其中，EMMC芯片40的位置位于LIN芯片10的左侧以及PHY芯片的上方。在此基础上，***级芯片230可以位于EMMC芯片40左侧。在此基础上，存储芯片组240还可以包括LPDD4芯片41和FLASH芯片42。其中，LPDD4芯片41可以位于***级芯片230的左方。FLASH芯片42可以位于***级芯片230的上方。
由于LPDD4芯片41所对应的信号传输线路可以包括地址线和信号线，因此需要将LPDD4芯片41所对应的信号传输线路需要铺设在车载网关印制电路板的第三层和第八层。
为了便于线路的管理，可以将EMMC芯片40所对应的信号传输线路铺设在车载网关印制电路板的第六层，且其信号传输线路的等长误差需要控制在25mil以内。
需要说明的是，***级芯片230的滤波电容数量较多，为了减小电路板结构体积，可以将***级芯片230的滤波电容设置于车载网关印制电路板的第十层。进一步，为了便于滤波电容的管理可以基于预设封装尺寸对***级芯片230的滤波电容进行封装处理。需要说明的是，预设封装尺寸在此不做具体限定，可以根据实际需要选择封装尺寸，预设封装尺寸可以是0402、0603或0805。
还需要说明的是，滤波电容可以邻近在各芯片引脚放置，且滤波电容的电容值可以按照由小到大的顺序排布在各芯片的引脚周围。
在此基础上，车载网关印制电路板的组件层中的各组件还可以包括电源芯片250、电源电路260以及电源管理芯片270。其中，电源芯片250可以位于FLASH芯片42的上方。电源电路260可以位于CAN芯片11的上方且位于接插件的左侧。电源管理芯片270可以位于高速通讯芯片组222的左方且位于***级芯片230的下方。
还需要说明的是，车载网关印制电路板的组件层中的各组件还可以包括晶振，晶振可以理解为晶体振荡器。在组件层中设置有晶振的好处在于晶振产生高度稳定的信号，可以将电压转换为相应的频率信号输送给车载网关印制电路板的各种信号处理芯片。
本发明实施例的技术方案，解决了现有的车载网关印制电路板不仅存在布局不合理且需要较大的印制电路板面积，而且设计车载网关印制电路板还存在的成本较高的技术问题，实现了车载网关印制电路板更加合理的布局且该电路板结构体积较小，从而达到降低车载网关印制电路板成本的技术效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种车载网关印制电路板，其特征在于，包括：组件层和线路层，其中，
所述组件层设置有车载网关印制电路板的各个组件；所述线路层铺设有车载网关印制电路板的各个组件之间的通信线路；所述组件层中的各组件基于所述线路层中的通信线路进行通信；
所述组件层中的各组件包括：设置于所述组件层侧边的至少两个接插件、设置于所述组件层的工作面上且邻近所述接插件的一侧的通讯芯片组、设置于所述组件层的工作面上且远离所述接插件的一侧的***级芯片和存储芯片组；
所述通讯芯片组包括低速通讯芯片组和至少一个高速通讯芯片组，其中，所述低速通讯芯片组和所述高速通讯芯片组纵向或横向排布。
2.根据权利要求1所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述线路层包括电源层和信号层；其中，
所述电源层，用于铺设电源传输线路，以将接入的电源传输至各个组件；
所述信号层，用于铺设各个组件之间的信号传输线路。
3.根据权利要求1所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述低速通讯芯片组包括LIN芯片和CAN芯片，所述高速通讯芯片组包括一个Switch芯片以及两个PHY芯片，所述Switch芯片与所述两个PHY芯片呈“品”字型结构排布。
4.根据权利要求3所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述存储芯片组包括EMMC芯片，其中，所述EMMC芯片与所述LIN芯片邻近排布。
5.根据权利要求4所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述***级芯片与所述EMMC芯片邻近排布。
6.根据权利要求5所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述存储芯片组包括还包括LPDDR4芯片和FLASH芯片，其中，所述LPDDR4芯片和所述FLASH芯片排布于所述***级芯片周围。
7.根据权利要求6所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述组件层中的各组件还包括：电源芯片、电源电路以及电源管理芯片；其中，
所述电源芯片与所述FLASH芯片和所述CAN芯片邻近排布；
所述电源电路与所述电源芯片、所述CAN芯片和所述接插件邻近排布；
所述电源管理芯片与所述***级芯片和所述高速通讯芯片组邻近排布。
8.根据权利要求1所述的车载网关印制电路板，其特征在于，所述组件层为车载网关印制电路板的顶层和/或底层。
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