通用串行總線混合印跡設計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種連接器設計。更具體而言，本發(fā)明涉及一種通用串行總線(USB)混合印跡(footprint)設計。
【背景技術(shù)】
[0002]USB是一種用以與各種外圍設備接口的標準總線。USB也可為外圍設備供電，免除了對外部電源的需求。USB 1.0規(guī)范支持最高12兆位每秒(MBPS)的數(shù)據(jù)傳輸速率。USB
2.0能支持低速、全速、和高速USB應用，以及最高480MBPS的數(shù)據(jù)傳輸速率。USB 3.0能支持超高速USB應用，以及5千兆位每秒(GBPS)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
【附圖說明】
[0003]圖1是依照本發(fā)明實施例的印刷電路板的示意圖；
[0004]圖2是依照實施例的USB連接器混合印跡的示意圖；
[0005]圖3是依照實施例的USB連接器混合印跡剖面圖的示意圖；
[0006]圖4是依照實施例的提供混合USB印跡的方法的工藝流程圖；
[0007]圖5是依照實施例的USB3主連接器的TDR的圖形；
[0008]圖6A是依照實施例的體現(xiàn)SMT接觸件的誤碼率的圖形；
[0009]圖6B是依照實施例的體現(xiàn)PTH的誤碼率的圖形；以及
[0010]圖7是依照實施例可被采用的計算設備的框圖。
[0011]貫穿本公開和圖形的相同的數(shù)字被用以引用類似的元件和特征。100系列中的數(shù)字是指最初在圖1中所用的特征；200系列中的數(shù)字是指最初在圖2中所用的特征；以此類推。
實施例說明
[0012]如上文所討論，USB 3.0能支持超高速USB應用，以及5GBPS的數(shù)據(jù)傳輸速率。然而，未來的平臺具有比USB 3.0所提供的更高的帶寬。5GBPS數(shù)據(jù)傳輸速率對于高分辨率和高品質(zhì)內(nèi)容而言并不足夠高。相應的，為高于5GBPS的帶寬而優(yōu)化現(xiàn)有的USB 3.0使其能夠在保持與先前USB版本向下兼容性的同時，支持高性能應用。
[0013]本文所描述的實施例通過采用具有優(yōu)化的連接器印跡(footprint)的混合USB連接器達到至少10GBPS的數(shù)據(jù)傳輸速率。另外，本文所描述的實施例去除了在采用印刷通孔過孔(PTH)時產(chǎn)生的多余的過孔殘段(via stub) ο以這樣的方式，避免了低阻抗和任何由此產(chǎn)生的阻抗失配。相應的，信號不會因為阻抗失配而衰減。另外，表面貼裝技術(shù)(SMT)以使能夠去除相關(guān)過孔殘段的方式被應用，同時不影響生產(chǎn)過程中目測焊接檢查的能力。
[0014]在以下的描述和權(quán)利要求中，術(shù)語“耦接(coupled) ”和“連接(connected) ”及其衍生物可被使用。需要理解的是，這些術(shù)語并不旨在用作彼此的同義詞。相反，在特定的實施例中，“連接(connected)”可被用于表明兩個或多個元素彼此直接或電氣的接觸?！榜罱?coupled)”可表示兩個或多個元素有直接的物理或電氣接觸。然而，“耦接(coupled)”也可表示兩個或多個元素彼此沒有直接的接觸，但是仍彼此相互合作和相互作用。
[0015]—些實施例可在硬件、固件、和軟件之一或組合中實現(xiàn)。一些實施例還可作為儲存在機器可讀介質(zhì)上的指令來實現(xiàn)，其可通過計算平臺被讀取和執(zhí)行以進行所述的操作。機器可讀介質(zhì)可包括用于儲存或傳輸機器，例如計算機，可讀形式的信息的任意機制。例如，機器可讀介質(zhì)可包括只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁盤儲存介質(zhì)；光儲存介質(zhì)；閃存設備；或電、光、聲或其他形式的傳播信號，例如載波、紅外信號、數(shù)字信號、或發(fā)送和/或接收信號的接口，等等。
[0016]實施例是一種實現(xiàn)或示例。本說明書中所涉及的“一個實施例(an embodiment)”、“一種實施例(one embodiment) ”、“一些實施例(some embodiments) ”、“不同的實施例(var1us embodiments) ”、或“另一些實施例(other embodiments) ” 是指包括于本技術(shù)的至少一些實施例，但不一定是所有實施例，之中關(guān)于實施例所描述特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性?！耙粋€實施例(an embodiment) ”、“一種實施例(one embodiment) ”、或“一些實施例(some embodiments) ”的不同表述不一定是指相同的實施例。一個實施例中的元素或方面可與另一個實施例中的元素或方面進行組合。
[0017]不是所有在本文中被描述或被示出的部件、特征、結(jié)構(gòu)、特性等都需要被包括于特定的實施例中。如果說明書陳述了部件、特征、結(jié)構(gòu)、或特性“可(may)”、“可能(might)”、“能(can) ”或“能夠(could) ”被包括在內(nèi)，舉例來說，該特定的部件、特征、結(jié)構(gòu)、或特性并不需要被包括在內(nèi)。如果說明書或權(quán)利要求涉及“一個(a或an)”元素，并不是指僅存在一個元素。如果說明書或權(quán)利要求涉及“另一個(an addit1nal)”元素，并不排除存在不止一個額外的元素。
[0018]需要注意的是，盡管一些實施例是關(guān)于特定的實現(xiàn)進行描述的，根據(jù)一些實施例，其他實現(xiàn)也是可能的。另外，圖示于附圖中和/或本文中所描述電路元件或其他特征的排布和/或順序不需要以圖示和描述的特定方式來進行排布。根據(jù)一些實施例，許多其他排布是可能的。
[0019]在圖形中所示的每個系統(tǒng)中，一些情況下，每個元素可具有相同的參考數(shù)字或不同的參考數(shù)字以建議所代表的元素可以是不同的/和/或相似的。然而，元素可以足夠靈活以具有不同的實現(xiàn)，并與本文所示或所描述的一些或所有系統(tǒng)一起工作。圖形中所示的各種元素可以是相同的或者不同的。哪一個被稱為第一元素，而哪一個被稱為第二元素是任意的。
[0020]圖1是依照實施例的印刷電路板100的示意圖。印刷電路板(PCB) 100包括表面貼裝技術(shù)(SMT)接觸件104A、104B、104C、104D和104E。印刷電路板也可包括過孔102A、102B、102C和102D。PCB由多個層構(gòu)成。例如，PCB 100包括層106、108和110。盡管示出了三個層，但PCB 100可具有任意數(shù)量的層。
[0021]多信號軌跡(trace)或?qū)щ妳^(qū)域位于由絕緣材料分隔的每個層內(nèi)。當穿過PCB路由USB信號時，軌跡用過孔在PCB 100的不同層之間進行路由。如圖所示，過孔102A、102B、102C和102D是印刷通孔(PTH)過孔。然而，任何類型的過孔可被采用，包括盲孔和不擴展至PCB 100的底層110的過孔。
[0022]PTH過孔102A、102B、102C和102D也可包括過孔殘段，其為過孔中沒有功能的部分。過孔殘段包含無信號軌跡，所以它不執(zhí)行功能。例如，如果信號軌跡112采用過孔102A從層次106被路由至層次108，層次110中過孔102A的部分將是沒有功能的，并被稱為過孔殘段114。PCB中大量過孔殘段的存在會使路由穿過PCB的信號軌跡變形。例如，PCB 100和過孔殘段114之間的阻抗失配會衰減信號軌跡112。當高速數(shù)字信號被路由通過信號軌跡時，變形是特別明顯的。
[0023]如圖1所示，信號軌跡112被路由至SMT接觸件102。在PCB 100表面之上SMT接觸件104A的部分被稱為SMT焊盤。通過采用SMT焊盤將電子元件焊接至PCB，USB連接器的電子元件可被安裝于PCB 100相比PTH過孔，SMT接觸件通常在接觸位置具有更低電阻值和電感量。相應地，相比PTH過孔，SMT接觸件通常具有更強的信號完整性。在這樣的方式下，相比PTH過孔，SMT接觸件更適用于高速數(shù)字信號。在生產(chǎn)期間，SMT接觸件使電路板能夠被目測檢查以查找任何偏移、不良焊接、或電子元件缺失。另外，由于焊接的原因，在USB連接器上進行的標準搖晃和振動測試中，SMT接觸件具有良好的機械性能。
[0024]SMT接觸件104A、104B、104C、104D、和104E為USB連接器形成接觸件的外側(cè)排(outer row)，而PTH過孔102A、102B、102C、和102D為USB連接器形成接觸件的內(nèi)側(cè)排(inner row)。在這樣的方式下，USB連接器在生產(chǎn)期間可以被目測檢查，而同時在USB搖晃和振動測試期間保持令人滿意的性能。
[0025]圖2是依照實施例的USB連接器混合印跡200的示意圖。在實施例中，混合印跡能被用于USB主連接器和USB設備連接器?；旌嫌≯E使超過USB3.0可達到的更高速數(shù)據(jù)傳輸速率得以實現(xiàn)。
[0026]USB連接器的輪廓202采用虛線示出。印刷通孔(PTH) 102A、102B、102C、和102D形成一個接觸件的內(nèi)側(cè)排204。在實施例中，內(nèi)側(cè)排204可包括壓接式接觸件。內(nèi)側(cè)排102可被用以傳輸高速數(shù)據(jù)或低速數(shù)據(jù)。SMT接觸件104A、104B、104C、104D、和104E形成接觸件的外側(cè)排206。SMT接觸件104A、104B、104C、104D、和104E的外側(cè)排206可被用以傳輸超高速數(shù)據(jù)。
[0027]通過PTH 102A、102B、102C、和 102D 的內(nèi)側(cè)排 204 以及 SMT 104A、104B、104C、104D、和104E接觸件的外側(cè)排206的配置，由過孔殘段效應引起的阻抗失配被消除。印跡200相比，例如，包含兩排SMT接觸件的雙排印跡，表現(xiàn)得更好。這樣的配置導致了 USB 2.0信號和USB 3.0信號之間的串擾。另外，相比單排交替SMT接觸件和PTH接觸件，印跡200表現(xiàn)得更好。這樣的印跡遭受由過孔殘段效應帶來的信號軌跡衰減。
[0028]圖3是依照實施例的USB連接器混合印跡200剖面圖的示意圖。SMT接觸件104A、104B、104C、104D、和104E的外側(cè)排206從連接器的外部可見，使得生產(chǎn)過程中的目測檢查通過采用外側(cè)排上的SMT接觸件而被維持。另外，通過PTH和SMT接觸件的組合，降低了由PTH的過孔殘段導致的電氣寄生電容，而不犧牲由PTH提供的保持力。
[0029]相比SMT接觸件，PTH 102A、102B、102C、和102D的內(nèi)側(cè)排204使其維持了更高的保持力。另外，所施加的保持力滿足了 USB沖擊及震動測試所需的性能。在實施例中，相比其他USB連接器，阻抗匹配方面的通道性能被提高。
[0030]圖4是依照實施例的提供混合USB印跡的方法400的工藝流程圖。
[0031]在方框402處，生成一個或多個表面貼裝技術(shù)(SMT)接觸件的外側(cè)排。外側(cè)排相比內(nèi)側(cè)排可更接近印跡的外部邊緣。由于高速數(shù)字數(shù)據(jù)或超高速數(shù)據(jù)時的更高性能，外側(cè)排的SMT接觸件相比PTH能以更少的信號衰減來傳輸這些數(shù)據(jù)軌跡。此外，連接器被配置成能在生產(chǎn)期間被目測檢查的方式。
[0032]在方框404處，生成一個或多個印刷通孔(PTH)的內(nèi)側(cè)排。PTH可傳輸與USB數(shù)據(jù)、USB 1.0數(shù)據(jù)、USB 2.0數(shù)據(jù)，或其任意組合向兼容的數(shù)據(jù)。PTH可使能夠滿足USB沖擊及震動測試的保持力得以實現(xiàn)。
[0033]在實施例中，如本文中所述USB印跡的總數(shù)