用于nim機箱的背板及其制造方法
【專利摘要】提供了一種用于NIM機箱的背板及其制造方法，背板用于連接NIM機箱和電源，包括:可安裝至NIM機箱背部的多層PCB板。該多層PCB板具有預(yù)定層數(shù)，沿該多層PCB板的長度方向劃分了多個區(qū)域，每一個區(qū)域用于固定一個向NIM機箱內(nèi)的插件供電的機箱連接器。在該多層PCB板的一個表面上設(shè)置有兩個輸入端，并聯(lián)作為電流輸入。在每個區(qū)域中均設(shè)置有負載輸出結(jié)構(gòu)，每個負載輸出結(jié)構(gòu)包括多個焊孔，每個焊孔對應(yīng)每一層的相應(yīng)負載輸出。該背板結(jié)構(gòu)合理，易焊接，易批量組裝加工，能夠在不改變機箱內(nèi)其它功能單元或結(jié)構(gòu)原有的裝配關(guān)系前提下，可靠方便地連接NIM機箱和電源，且具有電源層間隔離功能，降低了不同電源之間干擾與互擾，為插件提供了優(yōu)良低紋波供電。
【專利說明】用于NIM機箱的背板及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明示例性實施例總體上涉及用于NM機箱的背板，具體涉及ー種連接NM機箱和電源的背板，以及相應(yīng)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]美國ORTEC公司原隸屬于美國EG & G公司，現(xiàn)隸屬于美國AMETEK集団公司。自公司成立至今，ORTEC就一直是世界上最主要的核測量技術(shù)的研發(fā)者和儀器設(shè)備的制造者，其產(chǎn)品和技術(shù)代表著當(dāng)今世界上這ー領(lǐng)域的最先進水平。該公司研發(fā)生產(chǎn)的NIM機箱，與電源連接主要采用的是線纜連接和回流條連接兩種方式。這兩種連接方式共同的特點是無背板結(jié)構(gòu)。然而，這兩種エ藝也存在例如不易焊接，不易批量組裝生產(chǎn)等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于上述NM機箱無背板結(jié)構(gòu)存在的不足，本發(fā)明示例性實施例提供了ー種NM機箱的背板及其制造方法。
[0004]根據(jù)本發(fā)明實施例，ー種用于NIM機箱的背板，用于連接NM機箱和電源，所述背板包括:
[0005]可安裝至NM機箱背部的多層PCB板，
[0006]其中，該多層PCB板具有預(yù)定層數(shù)，
[0007]沿該多層PCB板的長度 方向劃分了多個區(qū)域，每ー個區(qū)域用于固定ー個向NIM機箱內(nèi)的插件供電的機箱連接器，
[0008]在該多層PCB板的ー個表面上設(shè)置有兩個輸入端，并聯(lián)作為電流輸入，用于連接至電源的電流輸出，
[0009]在所述表面上，在每個區(qū)域中均設(shè)置有負載輸出結(jié)構(gòu)，用于連接至NM機箱的相應(yīng)插件的電流輸入，每個負載輸出結(jié)構(gòu)包括多個焊孔，焊孔的數(shù)目等于所述預(yù)定層數(shù)，并且每個焊孔對應(yīng)每ー層的相應(yīng)負載輸出。
[0010]在一個實施例中，所述預(yù)定層數(shù)是8層，按照從上至下的順序，首層和末層是接地層，第二層到第七層依次為+6V層，+12V層，+24V層，-6V層，-12V層和-24V層。
[0011]在一個實施例中，所述NM機箱具有12組導(dǎo)軌和12個專用42芯連接器，可容納單寬標準NIM插件12個，并且所述多個區(qū)域包括12個區(qū)域，從而形成12插槽連接器背板結(jié)構(gòu)。
[0012]在一個實施例中，單孔電流≤3A，并且單層總電流≤15A。
[0013]在一個實施例中，兩個輸入端的輸入電流> 20A，每個焊孔的輸出電流≤3A。
[0014]在一個實施例中，每個區(qū)域中還設(shè)置有交流輸出結(jié)構(gòu)。
[0015]在一個實施例中，每ー層采用的導(dǎo)電材料包括72 ii m厚的紫銅。
[0016]在一個實施例中，層與層之間通過孔金屬化灌錫連通，采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層，并用固化片在240攝氏度高溫下壓制，形成該多層PCB板。[0017]根據(jù)本發(fā)明另ー實施例，一種用于NM機箱的背板的制造方法，所述背板包括可安裝至NIM機箱背部的多層PCB板，所述制造方法包括:
[0018]根據(jù)預(yù)定的PCB板層數(shù)以及各層的輸出電壓，對每一層板進行構(gòu)圖，將每ー層劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域分別用于固定ー個向NIM插件供電的機箱連接器，并在每ー層上設(shè)置針對兩個輸入端的連接結(jié)構(gòu)；
[0019]針對每ー層，在各個區(qū)域中分別設(shè)置針對負載輸出的連接結(jié)構(gòu)，其中每ー個負載輸出結(jié)構(gòu)包括多個焊孔，焊孔個數(shù)與預(yù)定層數(shù)相同，并且每個焊孔對應(yīng)每一層的ー個負載輸出；
[0020]采用導(dǎo)電材料對每ー層進行布線，并且采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層來形成每ー層；以及
[0021]根據(jù)預(yù)定順序?qū)⒍鄠€層層疊，將各個連接結(jié)構(gòu)分別連通，進行壓制，形成多層PCB板，從而在該多層PCB板的ー個表面上形成兩個輸入端，并聯(lián)作為電流輸入，用于連接至電源的電流輸出；并且在所述表面上，在每個區(qū)域中均形成所述負載輸出結(jié)構(gòu)，用于連接至NIM機箱的相應(yīng)插件的電流輸入。
[0022]本發(fā)明的NM機箱背板具有結(jié)構(gòu)合理，易焊接，易批量組裝加工等優(yōu)點。此外，能夠在不改變機箱內(nèi)其它功能単元或結(jié)構(gòu)原有的裝配關(guān)系前提下，有效、可靠、方便地連接NIM機箱和電源，并且裝配エ序簡單，效率高。此外，具有電源層間隔離功能，降低了不同電源之間的干擾與互擾，從而為插件提供了優(yōu)良低紋波供電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進ー步詳細的說明，其中:
[0024]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板可用于的NIM機箱電源的示意圖。
[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板可用于的NIM機箱的示意圖。
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板的制造方法示意流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的示例實施例進行進一歩詳述。首先介紹根據(jù)本發(fā)明實施例的背板可用于的電源和機箱。
[0029]圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板可用于的NIM機箱電源的一個示例的示意圖。電源是NIM機箱的供電主體，用電基礎(chǔ)。圖1所示的示例性電源是線性電源，可以包括I型和II型兩種。I型NM機箱電源，總輸出功率:318W;輸入電壓為220V/110VAC，頻率為50Hz ;直流輸出:+6V/15A，-6V/10A，+12V/5A，-12V/5A，+24V/lA，-24V/lA;交流輸出:117AC/200mA;紋波≤0.2mV。II型NIM機箱電源，總輸出功率:318W;輸入電壓為220V/110VAC，頻率為 50Hz;直流輸出:+6V/10A, -6V/5A, +12V/10A, -12V/5A, +24V/1A, -24V/1A;交流輸出:117AC/200mA;紋波≤ 0.2mV。
[0030]圖1所示NM機箱電源于2012年5月22日通過了甘肅省エ業(yè)和信息化委員會組織的省級新產(chǎn)品鑒定(編號(2012-2)產(chǎn)鑒字006號)。該電源采用航天級模塊化調(diào)節(jié)器和一體化、全屏蔽的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效降低了輸出電壓紋波；具有防塵、防潮、防震的功能。該電源可應(yīng)用于各種核物理實驗、醫(yī)療等領(lǐng)域，性價比高，特色鮮明，達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，具有良好的經(jīng)濟效益和應(yīng)用前景。此外，該電源可應(yīng)用于印刷電路板(PCB)背板連接結(jié)構(gòu)，從而能夠減小體積，提高抗干擾性能，便于規(guī)?；a(chǎn)。如圖1所示，該電源的a端可以連接至背板結(jié)構(gòu)，例如根據(jù)本發(fā)明實施例的12插槽連接器背板。
[0031]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板可用于的NIM機箱的示意圖。該示例性的NIM機箱符合NM規(guī)定(可參見NM標準儀器系統(tǒng)GB/T5962-1995)，有12組導(dǎo)軌和12個專用42芯連接器，可容納單寬標準NIM插件12個。
[0032]作為示例，簡單介紹美國ORTEC公司的生產(chǎn)的兩款NM機箱和電源結(jié)構(gòu)。ー款4001A型NM機箱和電源，分為兩種，一種電源總輸出功率96W，可輸出±12V和±24V四種電壓值，另一種電源總輸出功率為160W,可輸出±6V, ±12V和±24V六種電壓值,4001A型NIM機箱電源之間采用線纜的連接方式，為NIM插件提供滿足條件的電壓值。另外ー款4001C型NIM機箱和電源之間采用的是回流條的連接方式，也可分兩種，一種電源總輸出功率為160W,可輸出±6從±12V和±24V六種電壓值，另一種總輸出功率為300W,同樣可輸出±6V±12V和±24V六種電壓值。這兩款NM機箱和電源之間均無背板結(jié)構(gòu)，エ藝比較落后，單孔電流< 3A，不易安裝焊接，也不易批量組裝加工。
[0033]與之不同，圖1所示NIM機箱電源可以安裝背板結(jié)構(gòu)方式，安裝在NIM機箱的背部，向機箱中的插件供電。NIM機箱和電源之間采用PCB背板連接結(jié)構(gòu)，減少了體積，提高了抗干擾性。圖2所示機箱的a端可以是本發(fā)明實施例的12插槽連接器背板所在的位置，進而與圖1所示的a端連接在一起，構(gòu)成ー個完整的NM機箱和電源結(jié)構(gòu)。在圖2所示的b端可插入12個不同電壓標準的NIM插件。構(gòu)成的NIM機箱和電源結(jié)構(gòu)可滿足各個NIM插件的供電要求。
[0034]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例，為例如圖2所示NM機箱設(shè)計的12插槽連接器背板，包括可固定至機箱的PCB板，上面分布著大小均勻的焊孔，共分12個區(qū)域。該PCB板的長度和寬度可以根據(jù)機箱尺寸以及設(shè)計需求來確定。例如，該PCB板的總長度可以為410mm。例如，沿PCB板的長度方向，將板劃分為上述12個區(qū)域，每兩個區(qū)域之間的間隔為15mm,分別用于固定ー個向NIM插件供電的機箱連接器，該機箱連接器安裝在NIM機箱內(nèi)偵牝置于根據(jù)本發(fā)明實施例的背板上，實現(xiàn)插件與機箱之間的連接器(同種規(guī)格的42芯插座，遵從NM標準儀器系統(tǒng)GB/T5962-1995)。
[0035]更具體地，圖3的背板可以采用多層印刷電路板(PCB)層疊結(jié)構(gòu)，是由三層或三層以上導(dǎo)電圖形和絕緣材料層壓合成的印制板。例如，可以使用數(shù)片雙面板，在各相鄰層間放進ー層絕緣層，然后粘牢(壓合)，來形成該PCB板。該PCB板的層數(shù)通常都是偶數(shù)，并且最外側(cè)的兩層是接地(GND)層。如圖3所示，針對圖1所示電源，該PCB板可以包括8層，按照從上至下的順序，首層和末層是接地(GND)層，第二層到第七層依次為+6V層，+12V層，+24V層，-6V層，-12V層和-24V層。當(dāng)然，層數(shù)和每ー層的電壓設(shè)計可以根據(jù)電源、機箱和/或設(shè)計需求而不同。該PCB板的每ー層都具有同樣的結(jié)構(gòu)，層與層之間可以通過孔金屬化灌錫連通，采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層，用固化片在240攝氏度高溫下壓制而成，采用的導(dǎo)電材料例如是72 厚的紫銅。當(dāng)然，也可以采用任何其他適合的導(dǎo)電和絕緣材料。該PCB板表面具有a、b兩個輸入端,它們可以相距35mm,并聯(lián)作為電流輸入,輸入電流> 20A。圖1的電源的電流輸出可以分別連接至a、b兩個輸入端。數(shù)字I到12指示了負載輸出。[0036]下面以+6V層為例，結(jié)合圖3進行進ー步說明。針對圖1所示電源，+6V層共有兩個輸入端，a輸入端和b輸入端(即，圖3所不a、b輸入端)；(I)~(12)為負載輸出，分別在所劃分的12個區(qū)域中，每ー個負載輸出都包括8個焊孔，每個焊孔對應(yīng)每ー層的ー個負載輸出，輸出電流≤3A;每ー層在每個區(qū)域還提供了 AC117V的交流輸出。焊孔的大小可以是均勻的。
[0037]下面結(jié)合圖4描述根據(jù)本發(fā)明實施例的背板的制造方法。
[0038]對于多層PCB板，抗干擾設(shè)計是關(guān)鍵因素之一。在設(shè)計多層PCB板之前，需要根據(jù)電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容(EMC)的要求來確定多層PCB層疊結(jié)構(gòu)的選擇向題。層疊結(jié)構(gòu)是影響PCB板EMC性能的ー個重要因素，也是抑制電磁干擾的ー個重要手段。在確定了電路板的層數(shù)后，需要合理地排列各層電路的放置順序此時需要考慮的因素主要有以下兩點:
[0039](I)特殊信號層的分布。
[0040](2)電源層和地層的分布。
[0041]如果電路板的層數(shù)越多，特殊信號層、地層和電源層的排列組合的種類也就越多，如何來確定哪種組合方式最優(yōu)，總的原則有以下幾條:
[0042](I)信號層應(yīng)該與一個內(nèi)電層相鄰(內(nèi)部電源/地層)，利用內(nèi)電層的大銅膜來為
信號層提供屏蔽。
[0043](2)內(nèi)部電源層和地層之間應(yīng)該緊密耦合，也就是說，內(nèi)部電源層和地層之間的介質(zhì)厚度應(yīng)該取較小的值，以提高電源層和地層之間的電容，増大諧振頻率。如果電源和地線之間的電位差不大的話，可以采用較小的絕緣層厚度，例如5mil(0.127mm)。
[0044](3)避免兩個信號層直接相鄰。相鄰的信號層之間容易引入串?dāng)_，從而導(dǎo)致電路功能失效。在兩信號層之間加入地平面可以有效地避免串?dāng)_。
[0045](4)多個接地的內(nèi)電層可以有效地降低接地阻抗。
[0046]圖4為根據(jù)本發(fā)明實施例的背板的制造方法示意流程圖。在制造之前，如上所述，根據(jù)電源和機箱規(guī)格、電路的規(guī)模、電路板的尺寸和電磁兼容(EMC)等要求確定PCB板層數(shù)，以及各層的層疊位置。具體地，根據(jù)本發(fā)明實施例的PCB背板可以共有8層，首層和末層是接地(GND)層，第二層到第七層依次為+6V層，+12V層，+24V層，-6V層，-12V層和-24V層。每ー層都具有同樣的結(jié)構(gòu)，層與層之間可以通過孔金屬化灌錫連通，采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層，用固化片在240攝氏度高溫下壓制而成，采用的導(dǎo)電材料可以是72 y m厚的紫銅。
[0047]在步驟410，根據(jù)確定的PCB板層數(shù)以及各層的輸出電壓，對每一層板進行構(gòu)圖，以將每ー層板劃分為12個區(qū)域，每個區(qū)域分別用于固定ー個向NIM插件供電和傳遞信息的機箱連接器，并在每一層上設(shè)置針對兩個輸入端a和b的連接結(jié)構(gòu)。
[0048]在步驟412，針對每ー層，在12個區(qū)域中分別設(shè)置針對12個負載輸出⑴~(12)的連接結(jié)構(gòu)以及針對I個AC1I7V交流輸出的連接結(jié)構(gòu)。這里，每ー個負載輸出都包括8個焊孔，每個焊孔對應(yīng)每ー層的ー個負載輸出。
[0049]在步驟414，采用例如72 厚的紫銅等導(dǎo)電材料對每ー層進行布線。這里，每ー層可以采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層。
[0050]在步驟416，根據(jù)確定的層疊順序，將所有層層疊，在層與層之間通過孔金屬化灌錫連通，并用固化片在240攝氏度度高溫下壓制，形成多層PCB板。具體地，在層與層之間，通過孔金屬化灌錫連通針對輸入端、負載輸出和交流輸出的連接結(jié)構(gòu)，以在PCB板的表面形成:兩個輸入端a、b，并聯(lián)作為電流輸入，輸入電流> 20A，例如圖1的電源的電流輸出可以分別連接至a、b兩個輸入端；與用于固定機箱連接器的12個區(qū)域分別對應(yīng)的12個負載輸出，每個負載輸出包括8個焊孔,每個焊孔對應(yīng)每ー層的ー個負載輸出，輸出電流< 3A;以及每個區(qū)域中的I個ACl 17V交流輸出。
[0051]根據(jù)本發(fā)明實施例的背板制造エ藝簡單，易焊接，易批量組裝加工。此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的背板具有電源層間隔離功能，降低了不同電源之間的干擾與互擾，從而為插件提供了優(yōu)良低紋波供電。
[0052]以上方法步驟僅僅是示意性的，并且省略了對本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的エ藝的詳細描述?？梢岳斫?，以上步驟也可以按照其他任何適當(dāng)順序執(zhí)行，而不僅限于所述實施例。
[0053]在獲得根據(jù)本發(fā)明實施例的12插槽連接器背板后，如上所述，可以簡單容易地安裝機箱連接器，連接電源和NIM機箱，從而組裝構(gòu)成ー個完整的NIM機箱和電源結(jié)構(gòu)，這樣構(gòu)成的NIM機箱和電源結(jié)構(gòu)可滿足插入的12個不同電壓標準的NIM插件。
[0054]盡管具體參照各個示例性實施例的特定示例性方面詳細描述了各個示例性實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，能夠在各個明顯方面修改本發(fā)明的其他實施例及其細節(jié)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，可以進行各種變型和修改在保持在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的同時可以有所偏差。相應(yīng)地，上述公開、描述和附圖僅出于示意目的，并不限于僅由權(quán)利要求限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于NIM機箱的背板，用于連接NIM機箱和電源，所述背板包括: 可安裝至NM機箱背部的多層PCB板， 其中，該多層PCB板具有預(yù)定層數(shù)， 沿該多層PCB板的長度方向劃分了多個區(qū)域，每ー個區(qū)域用于固定ー個向NIM機箱內(nèi)的插件供電的機箱連接器， 在該多層PCB板的ー個表面上設(shè)置有兩個輸入端，并聯(lián)作為電流輸入，用于連接至電源的電流輸出， 在所述表面上，在每個區(qū)域中均設(shè)置有負載輸出結(jié)構(gòu)，用于連接至NM機箱的相應(yīng)插件的電流輸入，每個負載輸出結(jié)構(gòu)包括多個焊孔，焊孔的數(shù)目等于所述預(yù)定層數(shù)，并且每個焊孔對應(yīng)每ー層的相應(yīng)負載輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中，所述預(yù)定層數(shù)是8層，按照從上至下的順序，首層和末層是接地層，第二層到第七層依次為+6V層，+12V層，+24V層，-6V層，-12V層和-24V層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中，所述NIM機箱具有12組導(dǎo)軌和12個專用42芯連接器，可容納單寬標準NIM插件12個，并且 所述多個區(qū)域包括12個區(qū)域，從而形成12插槽連接器背板結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中，單孔電流<3A，并且單層總電流> 15A。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的背板，其中，兩個輸入端的輸入電流>20A，每個焊孔的輸出電流< 3A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中，每個區(qū)域中還設(shè)置有交流輸出結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中，每ー層采用的導(dǎo)電材料包括72u m厚的紫銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背板，其中，層與層之間通過孔金屬化灌錫連通，采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層，并用固化片在240攝氏度高溫下壓制，形成該多層PCB板。
9.一種用于NIM機箱的背板的制造方法，所述背板包括可安裝至NM機箱背部的多層PCB板,所述制造方法包括: 根據(jù)預(yù)定的PCB板層數(shù)以及各層的輸出電壓，對每一層板進行構(gòu)圖，將每ー層劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域分別用于固定ー個向NIM插件供電的機箱連接器，并在每一層上設(shè)置針對兩個輸入端的連接結(jié)構(gòu)； 針對每ー層，在各個區(qū)域中分別設(shè)置針對負載輸出的連接結(jié)構(gòu)，其中每ー個負載輸出結(jié)構(gòu)包括多個焊孔，焊孔個數(shù)與預(yù)定層數(shù)相同，并且每個焊孔對應(yīng)每ー層的ー個負載輸出； 采用導(dǎo)電材料對每ー層進行布線，并且采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層來形成每ー層；以及 根據(jù)預(yù)定順序?qū)⒍鄠€層層疊，將各個連接結(jié)構(gòu)分別連通，進行壓制，形成多層PCB板，從而在該多層PCB板的ー個表面上形成兩個輸入端，并聯(lián)作為電流輸入，用于連接至電源的電流輸出；并且在所述表面上，在每個區(qū)域中均形成所述負載輸出結(jié)構(gòu)，用于連接至NM機箱的相應(yīng)插件的電流輸入。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其中，層與層之間通過孔金屬化灌錫連通，采用環(huán)氧玻璃布覆銅箔層，并用固化片在240攝氏度高溫下壓制，形成該多層PCB板。
【文檔編號】H05K3/46GK103499997SQ201310423466
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】王彥瑜, 李麗莉, 尹佳, 馬曉莉 申請人:中國科學(xué)院近代物理研究所