一种正交与非正交背板混合互连方法、连接器

技术领域

本发明涉及计算机系统技术领域，

尤其是，本发明涉及一种正交与非正交背板混合互连方法、连接器。

背景技术

超级计算机、集群、数据中心等大型计算、存储系统常用到背板和正交结构实现不同板卡之间的信号互连。

背板结构包含一块转接背板和多块收发信号的芯片载板，载板间互相平行，载板与背板一般呈90度。芯片载板与背板之间通过接插器件实现信号互连和物理连接。该类接插器件称为背板连接器。该结构最大的特点是信号在背板内经过一段印制线，印制线两端的背板连接器分别连接不同芯片载板。

正交结构分为两类，一类是电信号不经过中板的直接正交结构，另一类是电信号经过中板过孔转接的间接正交结构。

直接正交时，芯片载板通过直接正交连接器互连实现信号传输，除连接器外，信号不经过其它印制板。连接器两端的载板是垂直正交关系，通常把与中板同为竖直方向的芯片载板称为垂直板，把水平方向放置的板称为水平板。可以把垂直板和水平板分别平行移位后通过多位置正交提高互连密度。

间接正交与直接正交相比，在正交连接器中间增加了一块信号传输中板。准确的说，传输信号的是过孔。中板前后各布设一个与两侧的芯片载板互连的接插器件。正交结构的接插器件称为正交连接器。

背板结构和正交结构因为接插器件种类不同、芯片载板方向不同，很难实现混合设计。即使少有的混合结构也是基于大中板、大背板条件分区域实现背板互连和正交互连。

因此为了解决上述问题，设计一种合理的正交与非正交背板混合互连的连接器设计方法对我们来说是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种正交与非正交背板混合互连的连接器设计方法，其合理有效，通过间接正交连接器的错列排布设计使用，既实现中板前后芯片载板的正交互连，也实现了中板前后无法正交的芯片载板之间的背板互连，该使用方法减少了连接器型号种类，提高了系统可靠性。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案得以实现的：

一种正交与非正交背板混合互连方法，包括以下步骤：

S1：中板的前侧通过第一间接互连正交连接器和第二间接互连正交连接器分别连接至第一水平板和第二水平板；

S2：中板的后侧通过第三间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器分别连接至第一垂直板和第二垂直板，使得第一垂直板位于第一水平板的对侧，第二垂直板位于第二水平板的对侧；

S3：根据每一个间接互连正交连接器的管脚尺寸和相对坐标，在中板上相对于每一个管脚开设信号孔；

S4：将第一间接互连正交连接器和第三间接互连正交连接器错列设置，第二间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器错列设置；

S5：将第一间接互连正交连接器和第三间接互连正交连接器重叠的部分的信号针通过中板信号孔进行信号交换，将第二间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器重叠的部分的信号针通过中板信号孔进行信号交换；

S6：将第一间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针通过背板印制线连接到第四间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针；将第二间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针通过背板印制线连接到第三间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针。

作为本发明的优选，执行步骤S1时，第一间接互连正交连接器、第二间接互连正交连接器、第一水平板以及第二水平板的数量都至少为一个，每一个水平板均通过一个间接互连正交连接器与中板连接，且每一个水平板都是相互平行设置。

作为本发明的优选，执行步骤S2时，第三间接互连正交连接器、第四间接互连正交连接器、第一垂直板以及第二垂直板的数量都至少为一个，每一个垂直板均通过一个间接互连正交连接器与中板连接，且每一个垂直板都是相互平行设置。

作为本发明的优选，执行步骤S2时，确保第一垂直板与第一水平板有正交互连需求，第二垂直板与第二水平板有正交互连需求；且第一垂直板与第二水平板有背板互连需求，第二垂直板与第一水平板有背板互连需求。

作为本发明的优选，执行步骤S3时，每一个间接互连正交连接器信号管脚数均为6pair*6，共计36个差分对，每个差分对都连接有信号针。

作为本发明的优选，执行步骤S3时，中板上的信号孔的数量不少于36*4个，容许每一个间接互连正交连接器的差分对的信号针插入。

作为本发明的优选，执行步骤S4时，第一间接互连正交连接器中有4Pair*4共16个差分对和第三间接互连正交连接器中的4Pair*4共16个差分对分别位于中板上的4*4共16个信号孔两侧；同样的，第二间接互连正交连接器中有4Pair*4共16个差分对和第四间接互连正交连接器中的4Pair*4共16个差分对分别位于中板上的4*4个信号孔两侧。

作为本发明的优选，执行步骤S5时，将第一间接互连正交连接器和第三间接互连正交连接器重叠的4Pair*4共16个差分对处的信号针通过中板信号孔进行信号交换，将第二间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器重叠的4Pair*4共16个差分对处的信号针通过中板信号孔进行信号交换。

作为本发明的优选，执行步骤S6时，将第一间接互连正交连接器不与第三间接互连正交连接器重叠的部分的20个信号针通过背板印制线连接到第四间接互连正交连接器不与第二间接互连正交连接器重叠的部分的20个信号针；将第二间接互连正交连接器的不与第四间接互连正交连接器重叠的部分的20个信号针通过背板印制线连接到第三间接互连正交连接器的不与第一间接互连正交连接器重叠的部分的20个信号针。

本发明还提供一种正交与非正交背板混合互连的连接器，包括中板、水平板和垂直板，所述中板、水平板和垂直板按照上述的混合互连方法进行连接。

本发明一种正交与非正交背板混合互连方法有益效果在于：合理有效，通过间接正交连接器的错列排布设计使用，既实现中板前后芯片载板的正交互连，也实现了中板前后无法正交的芯片载板之间的背板互连，该使用方法减少了连接器型号种类，提高了系统可靠性。

附图说明

图1为本发明一种正交与非正交背板混合互连方法的流程示意图；

图2为本发明一种正交与非正交背板混合互连方法中的互连剖视示意图；

图3为本发明一种正交与非正交背板混合互连方法中的信号针的互连的俯视透视示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的模块和结构的相对布置不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法及系统可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法及系统应当被视为授权说明书的一部分。

实施例一：如图1至3所示，仅仅为本发明的其中一个的实施例，一种正交与非正交背板混合互连方法，包括以下步骤：

S1：中板的前侧通过第一间接互连正交连接器和第二间接互连正交连接器分别连接至第一水平板和第二水平板；

在这里，执行步骤S1时，第一间接互连正交连接器、第二间接互连正交连接器、第一水平板以及第二水平板的数量都至少为一个，每一个水平板均通过一个间接互连正交连接器与中板连接，且任意两个水平板都是相互平行设置。

S2：中板的后侧通过第三间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器分别连接至第一垂直板和第二垂直板，使得第一垂直板位于第一水平板的对侧，第二垂直板位于第二水平板的对侧；

与步骤S1相同的，在执行步骤S2时，第三间接互连正交连接器、第四间接互连正交连接器、第一垂直板以及第二垂直板的数量都至少为一个，每一个垂直板均通过一个间接互连正交连接器与中板连接，且每一个垂直板都是相互平行设置。

使得第一垂直板位于第一水平板的对侧，第二垂直板位于第二水平板的对侧，如图2所示。

需要注意的是，执行步骤S2时，第一垂直板与第一水平板有正交互连需求，第二垂直板与第二水平板有正交互连需求；且第一垂直板与第二水平板有背板互连需求，第二垂直板与第一水平板有背板互连需求。

S3：根据每一个间接互连正交连接器的管脚尺寸和相对坐标，在中板上相对于每一个管脚开设信号孔；

在执行步骤S3时，每一个间接互连正交连接器信号管脚数均为6pair*6，共计36个差分对，间接互连正交连接器上的每个差分对都连接有用于插入至中板的信号孔中的信号针，用于进行信号传输。

当然，执行步骤S3时，中板上的信号孔的数量不少于36*4个，容许每一个间接互连正交连接器的差分对的信号针插入。

实际上，每一个间接互连正交连接器信号管脚的差分对连接的信号针都插入至中板上的信号孔内。

S4：将第一间接互连正交连接器和第三间接互连正交连接器错列设置，第二间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器错列设置；

实际上，在执行步骤S4时，第一间接互连正交连接器中有4Pair*4个差分对和第三间接互连正交连接器中的4Pair*4个差分对分别位于中板上的4*4个信号孔两侧；同样的，第二间接互连正交连接器中有4Pair*4个差分对和第四间接互连正交连接器中的4Pair*4个差分对分别位于中板上的4*4个信号孔两侧。

错列设置也就是指，第一间接互连正交连接器的一部分（4Pair*4个差分对）与第三间接互连正交连接器的一部分（4Pair*4个差分对）位于中板同一区域的两侧，第一间接互连正交连接器的其余部分（20个差分对）与第三间接互连正交连接器的其余部分（20个差分对）位于中板两侧的不同区域。

S5：将第一间接互连正交连接器和第三间接互连正交连接器重叠的部分的信号针通过中板信号孔进行信号传输，将第二间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器重叠的部分的信号针通过中板信号孔进行信号交换；

重叠的部分就是指分别位于中板上的4*4共16个信号孔两侧的第一间接互连正交连接器中有4Pair*4共16个差分对以及第三间接互连正交连接器中的4Pair*4共16个差分对，也就是说，第一间接互连正交连接器中的差分对与第三间接互连正交连接器中的差分对共用一个中板信号孔，那称之为相互重叠的部分；反之，第一间接互连正交连接器中的差分对和第三间接互连正交连接器中的差分对不与对方任一差分对共用一个中板信号孔，则称之为不重叠的部分。

执行步骤S5时，将第一间接互连正交连接器和第三间接互连正交连接器重叠的4Pair*4共16个差分对处的信号针通过中板信号孔进行信号交换，将第二间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器重叠的4Pair*4共16个差分对处的信号针通过中板信号孔进行信号交换，如图3所示，框框内的部分即为重叠的部分，此部分中板前后两侧的两个间接互连正交连接器的信号针共用一个中板信号孔，形成间接正交的互连关系。

需要注意的是，在图3中，为了方便对四个连接器的进行区分和称呼，可以将第一间接互连正交连接器和第二间接互连正交连接器称为VR连接器；将第三间接互连正交连接器和第四间接互连正交连接器暂称为VH连接器。

S6：将第一间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针通过背板印制线连接到第四间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针；将第二间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针通过背板印制线连接到第三间接互连正交连接器的无重叠部分的信号针。

执行步骤S6时，将第一间接互连正交连接器不与第三间接互连正交连接器重叠的部分的20个或小于20个信号针通过背板印制线连接到第四间接互连正交连接器不与第二间接互连正交连接器重叠的部分的信号针；将第二间接互连正交连接器的不与第四间接互连正交连接器重叠的部分的20个或小于20个信号针通过背板印制线连接到第三间接互连正交连接器的不与第一间接互连正交连接器重叠的部分的信号针。

如图3所示，椭圆内的差分对的信号针均单独用一个中板信号孔，将椭圆内的差分对的信号针通过背板印制线连接至与之不对应的信号针，即完成第一间接互连正交连接器与第四间接互连正交连接器之间的背板互连，以及第一间接互连正交连接器与第四间接互连正交连接器之间的背板互连。

并且，可以将每一个间接互连正交连接器中的不重叠区域的20个信号针分成若干个信号针组，进行多组式背板印制线连接。如图3所示，将每一个间接互连正交连接器中的不重叠区域的20个信号针分成两个信号针组，每一组10个信号针，与其连接的十根背板印制线可以并联至总线进行布线，从而节约成本。

实施例二，本发明还提供一种正交与非正交背板混合互连的连接器，包括中板、水平板和垂直板，所述中板、水平板和垂直板按照上述实施例中的混合互连方法进行连接。

本发明一种正交与非正交背板混合互连方法、连接器合理有效，通过间接正交连接器的错列排布设计使用，既实现中板前后芯片载板的正交互连，也实现了中板前后无法正交的芯片载板之间的背板互连，该使用方法减少了连接器型号种类，提高了系统可靠性。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。