阿昆聊硬件产品模块化设计的连接“地基”-背板(下)

原创 阿昆谈DFM 2024-02-27 17:31
上期聊了一下背板相关的基本内容:
文章链接:阿昆聊硬件产品模块化设计的连接“地基”-背板(上)

    我们对什么是背板、单板、子板等也有了一个大概的了解,头脑里就该建立起了一个基本认识了。背板上除了设置最基本的信号连接器外,还需要有设计电源连接器、安装孔、定位孔、单板防插错定位销、甚至还需要设置一些其它器件、转换开关,甚至还要屏蔽措施等。

     所以PCB工程师如果要设计出一个稳定可靠、满足功能、满足电磁兼容的背板,是需要考虑很多因素。

     每个背板在系统中应可灵活使用,可降低安装、维护难度,能防止由于操作不当引发的意外与安全事故。背板还要结合实际可支持对各种功能单板的防插错要求和兼容多种单板的混插要求。

    降低背板设计难度和加工制造(PCBA)的难度和复杂度,均是需要考虑的重点内容。


那我们下面再聊一聊和背板设计有关几个点,供大家参考:


一、背板材质与尺寸
材质:
     一般电路板的板材分为普通板材质和高速板材,普通板是针对信号频率不超过300MHZ的电路板,如我们最常用的是FR4材料。

     频率如果超过300MHZ的单板一般认为是高频板,这个时候普通板材的介质就无法满足,需重新选择板材(可找板厂咨询)

注:高频板并没有一个严格界限频率,一般超过3-500MHZ都会让为是高速板了,有的信号甚至达到上GHZ.

相关板材特性可以查看,点击下方:

阿昆聊PCB板材的几个相关概念及高速板材的选择注意

厚度:
很多复杂的背板连接设备多且重,为了满足强度要求,一般会设计的非常厚,下图达到4MM(评估有接近20层)。
    当然还有阻抗设计要求的因素,信号,电源类型非常多,为了确保信号完整性,会设计非常多层(从10几层到几十层)来布线,也间接可以让板做更厚。
     并不是所有背板均要设计这么多层或这么厚,完全取决于应用场景来确认。但一般机柜用的背板是非常厚,强度高。
这个简单的背板就是1.6板厚,四层板。


二、连接器
   对于非常厚的通讯类背板,使用的连接器一般也是高端连接器,这类连接器往往是通过压接工艺安装在PCB上,而并非采用焊接。

    所谓压接就是靠压力,将连接器的引脚和PCB上的插件孔挤压在一起进行电气连接。所以这种设计不管从成本、工艺、设计来说都要求非常高。
     这个在设计选型时也要考虑,一般做用压接连接器,也是对加工厂非常挑,并不是所有工厂可以做这个工艺。


三、定位设计
    因为所有子板基本是通过盲插方式插入背板,而背板上的连接器针脚无数,随便一点小的偏差,轻则不好插入,重则用力硬插,损坏连接器针脚,这带来的后果就是背板无法使用而导致保费,那时间和成本影响都不可小看。

   PCB插入背板时,首先第一步是设计导轨方式:

另外是在背板中设计定位销,以保证单板正常插在背板上

    这样确保了单板能正确插紧对应的连接器,且不会插错。有的不能混插的单板不能被插到某卡位,可以设计定位销,确保每一个单板分别有对应的定位孔。

    定位装置一般由产品结构工程师确定,也可以用一些高端连接器自带的定位设计,一般专业的背板连接器都有定位功能,无需再特意设计防错设计。

     另外还有与背板设计的相关电气方面问题,如电源纹波、走线质量、阻抗控制和负载、子板与子板间的耦合、分层与分区,时钟线、高速线、差分线、信号回路、串扰、仿真等相关信息,大家可以查阅相关书籍了解。


     如果有硬件工程师对背板的设计还有兴趣,可以参考如下书籍,里面有针对背板的电气设计的介绍。


往期精彩

阿昆聊硬件产品模块化设计的连接“地基”-背板(上)

阿昆拆解华为设备,这是通讯产品模块化设计的学习典范,值得硬件工程师膜拜学习!

阿昆谈DFM 陈昆-专注于可制造性设计DFM的技术与思想推广。主张在设计阶段就从源头解决产品生产各环节的问题,加速量产周期,最终提高产品竞争力。相关作品:《PCB裸板的DFM可制造性设计规范》及案例分享、《一个因PCB丝印设计不规范而引发的一系列悲剧》。分享交流:电子产品拆解学习、PCB/SMT可制造性设计经验与案例、元器件/原材料认识与选型、组装结构工艺、生产质量管理、生活工作感悟等相关内容。
评论
  • PNT、GNSS、GPS均是卫星定位和导航相关领域中的常见缩写词,他们经常会被用到,且在很多情况下会被等同使用或替换使用。我们会把定位导航功能测试叫做PNT性能测试,也会叫做GNSS性能测试。我们会把定位导航终端叫做GNSS模块,也会叫做GPS模块。但是实际上他们之间是有一些重要的区别。伴随着技术发展与越发深入,我们有必要对这三个词汇做以清晰的区分。一、什么是GPS?GPS是Global Positioning System(全球定位系统)的缩写,它是美国建立的全球卫星定位导航系统,是GNSS概
    德思特测试测量 2025-01-13 15:42 447浏览
  •   在信号处理过程中,由于信号的时域截断会导致频谱扩展泄露现象。那么导致频谱泄露发生的根本原因是什么?又该采取什么样的改善方法。本文以ADC性能指标的测试场景为例,探讨了对ADC的输出结果进行非周期截断所带来的影响及问题总结。 两个点   为了更好的分析或处理信号,实际应用时需要从频域而非时域的角度观察原信号。但物理意义上只能直接获取信号的时域信息,为了得到信号的频域信息需要利用傅里叶变换这个工具计算出原信号的频谱函数。但对于计算机来说实现这种计算需要面对两个问题: 1.
    TIAN301 2025-01-14 14:15 76浏览
  • ARMv8-A是ARM公司为满足新需求而重新设计的一个架构,是近20年来ARM架构变动最大的一次。以下是对ARMv8-A的详细介绍: 1. 背景介绍    ARM公司最初并未涉足PC市场,其产品主要针对功耗敏感的移动设备。     随着技术的发展和市场需求的变化,ARM开始扩展到企业设备、服务器等领域,这要求其架构能够支持更大的内存和更复杂的计算任务。 2. 架构特点    ARMv8-A引入了Execution State(执行状
    丙丁先生 2025-01-12 10:30 433浏览
  • 说到福特,就要从亨利·福特(Henry Ford)这个人物说起。在发明大王爱迪生的电气工厂担任工程师的福特下班后,总是在自家仓库里努力研究和开发汽车。1896年,福特终于成功制造出一辆三轮车,开启了福特汽车的传奇。最初几年,福特都是独自制造汽车并同时进行销售。 (今天很多人都知道的精益管理中的5S方法,或多或少地受到了福特 CANDO方法的影响。)1903年,福特从牧师、律师、银行家、会计师等十一位股东那里筹集了十万美元,并在自家庭院成立了美国第五百零三家汽车公司——福特汽车公司(Fo
    优思学院 2025-01-10 11:21 49浏览
  • 01. 什么是过程能力分析?过程能力研究利用生产过程中初始一批产品的数据,预测制造过程是否能够稳定地生产符合规格的产品。可以把它想象成一种预测。通过历史数据的分析,推断未来是否可以依赖该工艺持续生产高质量产品。客户可能会要求将过程能力研究作为生产件批准程序 (PPAP) 的一部分。这是为了确保制造过程能够持续稳定地生产合格的产品。02. 基本概念在定义制造过程时,目标是确保生产的零件符合上下规格限 (USL 和 LSL)。过程能力衡量制造过程能多大程度上稳定地生产符合规格的产品。核心概念很简单:
    优思学院 2025-01-12 15:43 471浏览
  • 在不断发展的电子元件领域,继电器——作为切换电路的关键设备,正在经历前所未有的技术变革。固态继电器(SSR)和机械继电器之间的争论由来已久。然而,从未来发展的角度来看,固态继电器正逐渐占据上风。本文将从耐用性、速度和能效三个方面,全面剖析固态继电器为何更具优势,并探讨其在行业中的应用与发展趋势。1. 耐用性:经久耐用的设计机械继电器:机械继电器依靠物理触点完成电路切换。然而,随着时间的推移,这些触点因电弧、氧化和材料老化而逐渐磨损,导致其使用寿命有限。因此,它们更适合低频或对切换耐久性要求不高的
    腾恩科技-彭工 2025-01-10 16:15 93浏览
  • 流量传感器是实现对燃气、废气、生活用水、污水、冷却液、石油等各种流体流量精准计量的关键手段。但随着工业自动化、数字化、智能化与低碳化进程的不断加速,采用传统机械式检测方式的流量传感器已不能满足当代流体计量行业对于测量精度、测量范围、使用寿命与维护成本等方面的精细需求。流量传感器的应用场景(部分)超声波流量传感器,是一种利用超声波技术测量流体流量的新型传感器,其主要通过发射超声波信号并接收反射回来的信号,根据超声波在流体中传播的时间、幅度或相位变化等参数,间接计算流体的流量,具有非侵入式测量、高精
    华普微HOPERF 2025-01-13 14:18 443浏览
  • Snyk 是一家为开发人员提供安全平台的公司,致力于协助他们构建安全的应用程序,并为安全团队提供应对数字世界挑战的工具。以下为 Snyk 如何通过 CircleCI 实现其“交付”使命的案例分析。一、Snyk 的挑战随着客户对安全工具需求的不断增长,Snyk 的开发团队面临多重挑战:加速交付的需求:Snyk 的核心目标是为开发者提供更快、更可靠的安全解决方案,但他们的现有 CI/CD 工具(TravisCI)运行缓慢,无法满足快速开发和部署的要求。扩展能力不足:随着团队规模和代码库的不断扩大,S
    艾体宝IT 2025-01-10 15:52 160浏览
  • 根据Global Info Research(环洋市场咨询)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机电池和电源产值达到2834百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为10.1%。 无人机电池是为无人机提供动力并使其飞行的关键。无人机使用的电池类型因无人机的大小和型号而异。一些常见的无人机电池类型包括锂聚合物(LiPo)电池、锂离子电池和镍氢(NiMH)电池。锂聚合物电池是最常用的无人机电池类型,因为其能量密度高、设计轻巧。这些电池以输出功率大、飞行时间长而著称。不过,它们需要
    GIRtina 2025-01-13 10:49 161浏览
  • 随着通信技术的迅速发展,现代通信设备需要更高效、可靠且紧凑的解决方案来应对日益复杂的系统。中国自主研发和制造的国产接口芯片,正逐渐成为通信设备(从5G基站到工业通信模块)中的重要基石。这些芯片凭借卓越性能、成本效益及灵活性,满足了现代通信基础设施的多样化需求。 1. 接口芯片在通信设备中的关键作用接口芯片作为数据交互的桥梁,是通信设备中不可或缺的核心组件。它们在设备内的各种子系统之间实现无缝数据传输,支持高速数据交换、协议转换和信号调节等功能。无论是5G基站中的数据处理,还是物联网网关
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:20 424浏览
  • 电动汽车(EV)正在改变交通运输,为传统内燃机提供更清洁、更高效的替代方案。这种转变的核心是电力电子和能源管理方面的创新,而光耦合器在其中发挥着关键作用。这些不起眼的组件可实现可靠的通信、增强安全性并优化电动汽车系统的性能,使其成为正在进行的革命中不可或缺的一部分。光耦合器,也称为光隔离器,是一种使用光传输电信号的设备。通过隔离高压和低压电路,光耦合器可确保安全性、减少干扰并保持信号完整性。这些特性对于电动汽车至关重要,因为精确控制和安全性至关重要。 光耦合器在电动汽车中的作用1.电池
    腾恩科技-彭工 2025-01-10 16:14 69浏览
  • 随着数字化的不断推进,LED显示屏行业对4K、8K等超高清画质的需求日益提升。与此同时,Mini及Micro LED技术的日益成熟,推动了间距小于1.2 Pitch的Mini、Micro LED显示屏的快速发展。这类显示屏不仅画质卓越,而且尺寸适中,通常在110至1000英寸之间,非常适合应用于电影院、监控中心、大型会议、以及电影拍摄等多种室内场景。鉴于室内LED显示屏与用户距离较近,因此对于噪音控制、体积小型化、冗余备份能力及电气安全性的要求尤为严格。为满足这一市场需求,开关电源技术推出了专为
    晶台光耦 2025-01-13 10:42 455浏览
  • 随着全球向绿色能源转型的加速,对高效、可靠和环保元件的需求从未如此强烈。在这种背景下,国产固态继电器(SSR)在实现太阳能逆变器、风力涡轮机和储能系统等关键技术方面发挥着关键作用。本文探讨了绿色能源系统背景下中国固态继电器行业的前景,并强调了2025年的前景。 1.对绿色能源解决方案日益增长的需求绿色能源系统依靠先进的电源管理技术来最大限度地提高效率并最大限度地减少损失。固态继电器以其耐用性、快速开关速度和抗机械磨损而闻名,正日益成为传统机电继电器的首选。可再生能源(尤其是太阳能和风能
    克里雅半导体科技 2025-01-10 16:18 319浏览
  • 新年伊始,又到了对去年做总结,对今年做展望的时刻 不知道你在2024年初立的Flag都实现了吗? 2025年对自己又有什么新的期待呢? 2024年注定是不平凡的一年, 一年里我测评了50余块开发板, 写出了很多科普文章, 从一个小小的工作室成长为科工公司。 展望2025年, 中国香河英茂科工, 会继续深耕于,具身机器人、飞行器、物联网等方面的研发, 我觉得,要向未来学习未来, 未来是什么? 是掌握在孩子们生活中的发现,和精历, 把最好的技术带给孩子,
    丙丁先生 2025-01-11 11:35 428浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦