Fabricage van printplaten voor NAS-behuizingen en assemblage van backplanes

De printplaat van een NAS-behuizing moet net zo nauwkeurig in het opslagchassis passen als dat hij de schijven aansluit. Op een backplane met meerdere schijfposities moet elke schijfconnector op de juiste positie en hoogte in de bijbehorende schijfhouder passen. De vorm van de printplaat, de locatie van de gaten, de uitlijning van de connectoren en de kwaliteit van het solderen maken daarom deel uit van hetzelfde productieproces – en zijn geen aparte mechanische details die na de fabricage worden toegevoegd.

Deze pagina richt zich op de printplaten die in NAS-opslagbehuizingen zijn geïnstalleerd: backplane-printplaten voor schijven, stroomverdeelplaten en kleine besturings- of frontpaneel-printplaten. Highleap Electronics levert op maat gemaakte printplaten, goedgekeurde componenten en printplaatassemblage voor deze en andere OEM-elektronica. SATA-, SAS- en PCIe/NVMe-aansluitingen worden geproduceerd volgens het door de klant goedgekeurde ontwerp; het zijn geen uitwisselbare versies van een standaard NAS-printplaat.

Welke printplaatassemblages bevinden zich in een NAS-behuizing?

Er bestaat geen standaard printplaatontwerp dat door alle netwerkopslagbehuizingen wordt gebruikt. Een compact product met twee schijfposities kan de schijfconnectoren op de hoofdprintplaat plaatsen. Een behuizing met vier of acht schijfposities kan een aparte backplane voor de opslag gebruiken, terwijl een grotere behuizing aparte printplaten voor voeding, ventilator of front-I/O kan bevatten. De uiteindelijke printplaatconfiguratie is afhankelijk van de mechanische en elektrische architectuur van het opslagproduct.

Bij een bestelling voor een op maat gemaakte printplaat voor een NAS-behuizing zijn de meest relevante componenten de backplane voor de harde schijven (HDD's of SSD's), de printplaat voor de stroomvoorziening van de schijven en hulp-PCB's voor status-LED's, knoppen, aanwezigheidssignalen of ventilatoren. Een moederbord voor de NAS-controller is een aparte elektronische component en moet apart worden vermeld als het onderdeel uitmaakt van de bestelling.

De elektronische productiediensten van Highleap voor OEM-printplaten omvatten zowel losse printplaten als complete sets met componenten. De omvang van de assemblage wordt aangegeven met het onderdeelnummer en de revisie van de printplaat, zodat een bestelling van een backplane niet per ongeluk de aanschaf van schijven, een NAS-processorkaart of een compleet opslagapparaat impliceert.

Backplanes met meerdere bays: connectorafstand, vlakheid van de printplaat en pasvorm van de tray.

Een NAS-backplane met vier bays heeft meer dan vier herhaalde SATA-connectoren. Elk schijfslot volgt een mechanisch patroon dat wordt bepaald door de behuizing en de geleiders van de schijflades. Een kleine afwijking in de afstand tussen de connectoren, de hoogte van de aansluitingen of de montagepositie van de printplaat kan zich ophopen over de hele rij, met name bij een lange backplane met meerdere schijven.

De chassisgegevens behoren tot het fabricage- en assemblagepakket.

De vrijgegeven tekening moet de hartlijnen van de connectoren, de toleranties van de montagegaten, de positie van de printplaatrand, de toegestane kromming en de referentieoppervlakken specificeren die worden gebruikt om de backplane uit te lijnen met het chassis. De keuze van de connector is ook belangrijk: rechte, haakse en perspassing- of gesoldeerde connectoren hebben verschillende footprints en installatievereisten. De relevante overwegingen met betrekking tot de fabricage en assemblage van de backplane-printplaat moeten worden beoordeeld aan de hand van het daadwerkelijke connector- en schijfladeontwerp, en niet op basis van een nominaal aantal bays.

Bij geassembleerde printplaten kan een assemblage-inspectie de plaatsing en coplanariteit van de connectoren controleren, evenals de polariteit, soldeerverbindingen en mechanische bevestiging. Als de OEM een referentietray of -mal levert, kan een eerste-stukcontrole alle posities in de compartimenten omvatten in plaats van slechts één handige centrale connector. Dit is een praktische toepassing van eerste-stukinspectie voor de assemblage van printplaten vóór de herproductie.

De mogelijkheid tot hot-swap wordt niet alleen gecreëerd door het monteren van een specifieke connector. De voorgeschreven volgorde van connectorkoppeling, de stroomregelcircuits, de controllerondersteuning en de productfirmware moeten allemaal consistent zijn met de goedgekeurde architectuur. Highleap produceert en assembleert de vrijgegeven hardware; eventuele hot-plug-cycli of kwalificatie van de insteekkracht wordt alleen uitgevoerd wanneer een overeengekomen testopstelling en acceptatieprocedure beschikbaar zijn.

SATA-, SAS- en NVMe-backplanes vereisen verschillende PCB-details.

De connector en interface van de schijf bepalen hoe de opslagsignalen over het moederbord worden verzonden. Een SATA NAS-backplane printplaat gebruikt de goedgekeurde SATA-verbindingen en connectorconfiguratie. Een SAS-opslagbackplane hoort bij de betreffende SAS-controller en schijfomgeving. Een PCIe/NVMe NAS-backplane kan gebruikmaken van verschillende connectoren, lane-indelingen en snellere structuren; een SSD-label alleen geeft geen informatie over de elektrische interface.

Geef de werkelijke kanaalconstructie weer, niet een algemene impedantiewaarde.

De fabricagegegevens van de printplaat moeten de stack-up, de vereiste impedantie per interface, de kopergeometrie, referentievlakken, differentiële-paarovergangen en eventuele materiaaleisen met betrekking tot verlies specificeren. Voor PCIe-gebaseerde ontwerpen worden de lane-routing en optionele switches of retimers door het circuit gedefinieerd. Voor SATA- of SAS-backplanes moeten de connector-breakout en de kanaallengte en -geometrie nog steeds voldoen aan de door de OEM goedgekeurde lay-out. Het is onjuist om aan te nemen dat elke NAS-behuizing HDI, dure RF-laminaat of een vast aantal lagen vereist.

Productievarianten hebben ook invloed op de plaatsing. Een standaardontwerp kan worden uitgebracht met verschillende connectoren, beheerapparaten of configuraties van schijfposities. De assemblagegegevens vereisen een goedgekeurde stuklijst (BOM) voor elke variant, inclusief niet-belaste posities, connectoronderdeelnummers en relevante firmware- of configuratie-items. Dit voorkomt dat een SATA-backplane en een PCIe/NVMe-ontwerp als uitwisselbaar worden beschouwd, omdat ze een vergelijkbare behuizingsruimte innemen.

Aandrijfvoeding, ventilator en printplaatassemblage voor het voorpaneel

De stroomvoorziening is vaak geïntegreerd in de backplane van de harde schijven, hoewel sommige NAS-behuizingen een aparte voedingsprintplaat gebruiken. Het uiteindelijke ontwerp bepaalt welke rails en beveiligingscomponenten elke schijfpositie van stroom voorzien. Het opstartgedrag van een behuizing met meerdere harde schijven kan afwijken van dat van een behuizing met alleen SSD's. Daarom moeten de stroomsterkte, spanningsval en stroomvolgorde worden gecontroleerd aan de hand van de specificaties van de schijven en het systeemontwerp, en niet aan de hand van een universele NAS-belastingswaarde.

Voor een NAS-stroomdistributieprintplaat zijn productiecontroles onder andere van belang voor de koperdikte, de stroomdoorvoeropeningen, de connectorwaarden, de beveiligingscomponenten en de goedgekeurde aan/uit-schakelaars. Een vervangend product met dezelfde afmetingen kan nog steeds andere weerstands-, stroom- of thermische eigenschappen hebben. De ontwerpoverwegingen voor de stroomdistributieprintplaat zijn met name relevant wanneer een lange backplane meerdere bezette bays van stroom voorziet.

Kleine printplaten bepalen ook hoe de behuizing werkt.

De printplaten voor ventilatorregeling, LED's op het voorpaneel en statusweergave van de aandrijving zijn elektrisch gezien misschien eenvoudig, maar de oriëntatie van de connectoren en de mechanische pasvorm zijn essentieel. De kabels moeten de juiste aansluitingen bereiken zonder de trays of de luchtstroom te belemmeren. Een status-LED-printplaat die achter het voorpaneel is geïnstalleerd, moet op de goedgekeurde posities voor de indicatoren worden geplaatst; een ventilatorprintplaat moet de juiste pinbezetting, connectorbevestiging en configuratie hebben.

Indien de bestelling kabel-, ventilator- of chassisintegratie omvat, kan de assemblage van de elektronische behuizing als een afzonderlijk te specificeren service worden besproken. Highleap's turnkey-oplossing voor de inkoop en assemblage van printplaten biedt ook de mogelijkheid om de goedgekeurde printplaatfabricage, de aangeschafte componenten en de PCBA-productie te coördineren, zonder dat dit impliceert dat een compleet NAS-apparaat is inbegrepen.

Inspecteer elke behuizing voordat de NAS PCBA de productie verlaat.

Een herhaald connectorpatroon maakt een NAS-backplane bijzonder geschikt voor locatiegebonden productieregistraties. In plaats van één ongedifferentieerd PASS-resultaat, kan een afgesproken testprocedure elektrische controles koppelen aan Bay 1, Bay 2 en de overige posities. Dit kan het lokaliseren van een connector- of assemblagefout vergemakkelijken en voorkomt dat een geslaagde test op één slot representatief is voor de andere.

Aparte controles van de printplaat, los van de volledige validatie van het NAS-systeem.

De testomvang kan onder meer bestaan ​​uit het controleren van de continuïteit en kortsluiting van connectoren, het testen van de voedingsuitgangen van de bays onder gedefinieerde omstandigheden, het controleren van de aanwezigheid of status van signalen, en een specifieke controle van het datapad met behulp van een referentiedrive of een goedgekeurd testarmatuur. Actieve printplaten vereisen mogelijk verificatie van de firmware of de managementinterface. Highleap kan een offerte opstellen voor functionele PCBA-testen volgens klantspecificaties, mits de testmethode, de testapparatuur en de acceptatiegrenzen zijn overeengekomen.

De interoperabiliteit van schijven tussen alle commerciële modellen, het gedrag van NAS-besturingssystemen, RAID-herstel, de prestaties van de opslag gedurende langere tijd en de thermische validatie van het complete systeem zijn andere zaken dan de standaard backplane-inspectie. Indien deze inspecties in de fabriek vereist zijn, moeten de bijbehorende procedures en hardware expliciet in de werkomschrijving worden opgenomen.

Voor herhaalde productie kan een vrijgegeven referentiepakket de connectortekeningen, de goedgekeurde geometrie van het eerste prototype, PCB- en assemblagerevisies, de goedgekeurde materiaallijst en relevante testresultaten bevatten. Dezelfde gegevens zijn nuttig wanneer de productieaantallen toenemen: bij de planning van PCB-assemblage in grote volumes kan rekening worden gehouden met herhaalde connectorplaatsing, componentbeschikbaarheid en de vereiste doorvoer voor inspectie per sleuf.

Wilt u een offerte aanvragen voor een printplaat voor een NAS-behuizing? Lever dan de Gerber- of ODB++-bestanden, de opbouw, de stuklijst (BOM), de plaatsings- en montagetekeningen, de specificatie van de schijfinterface, de afmetingen van de connectoren en het chassis, en de aantallen per printplaatvariant aan. Voeg ook een voorbeeldtekening van een lade of koppeling en eventuele vereiste elektrische of bay-testprocedures toe. Highleap kan het productiepakket beoordelen en een offerte opstellen voor de betreffende kale printplaat, de componenteninkoop, de PCBA en de overeengekomen inspectieprocedures.