專(zhuān)利名稱(chēng)：高速差分信號(hào)邊緣卡連接器電路板布局的制作方法
本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?2820161.2的申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及高速連接器，更具體地說(shuō)，涉及一種合并差分信號(hào)對(duì)的高速邊緣卡連接器。
在本領(lǐng)域中已知有很多類(lèi)型的連接器。一種類(lèi)型的連接器是“邊緣卡”連接器，其用于在一個(gè)電路板與在本技術(shù)領(lǐng)域中通常稱(chēng)為“子板”(daughter board)的另一板之間提供互連。為了實(shí)現(xiàn)端子的高密度并提供到更多電路的更多連接，端子以很小的孔距(pitch)緊密地放置。在連接器被用于高速應(yīng)用的實(shí)例中，可能會(huì)在信號(hào)端子之間發(fā)生串?dāng)_，其通常導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤和降級(jí)。使差分信號(hào)應(yīng)用中的串?dāng)_達(dá)到最小并調(diào)節(jié)在端接差分信號(hào)對(duì)中使用的連接器的阻抗很是重要。
為了防止串?dāng)_和降低信號(hào)干擾，在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的一種解決方案是在每個(gè)信號(hào)端子接近的鄰近處提供至少一個(gè)參考地。
在現(xiàn)有高速連接器應(yīng)用中，即，那些能夠在1.0GHz和更高上操作的應(yīng)用，為了調(diào)節(jié)特定連接器的最佳阻抗，通過(guò)向端子(特別是接地端子)添加更多的導(dǎo)電材料的方式來(lái)控制阻抗。這種類(lèi)型的布置在1999年12月29發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利No.5,853,303中有描述，其中對(duì)端子的尺寸和形狀進(jìn)行控制，以改變端子的整體電容。在這些類(lèi)型的連接器中，如‘303專(zhuān)利所示，邊緣卡連接器的端子通常以信號(hào)-接地-信號(hào)-接地等的順序(即“S-G-S-G等)布置，使得每個(gè)和各個(gè)信號(hào)端子都位于兩個(gè)接地端子之間。
用于確定阻抗的等式一般為Z=L/C]]>其中，L＝電感，C＝電容且Z＝阻抗，并且指定為上述的優(yōu)選G-S-G-S-G端子的布置，每對(duì)信號(hào)和接地端子起到電容座的作用，從而在操作期間生成電容。在確定連接的整體阻抗中必須考慮這個(gè)電容。關(guān)于系統(tǒng)的電容需要把連接器系統(tǒng)單獨(dú)元件的所有電容加起來(lái)。當(dāng)系統(tǒng)電容增大時(shí)，系統(tǒng)的整體阻抗將會(huì)下降。同樣，當(dāng)系統(tǒng)電容下降時(shí)，在那個(gè)區(qū)域內(nèi)的系統(tǒng)整體阻抗將會(huì)增大。阻抗的下降沿著邊緣卡連接器接口以及連接器電路板接口發(fā)生。不希望在邊緣卡連接器系統(tǒng)的阻抗中有大幅度變化的上升和下降，特別是在針對(duì)于新型的和未來(lái)的電子應(yīng)用、在3GHz和更高等級(jí)的高速傳輸速率上更是如此。
為了使在連接器接口上的系統(tǒng)阻抗保持在處于容差之內(nèi)的100歐姆上，用于邊緣卡連接器的本技術(shù)領(lǐng)域中的現(xiàn)有解決方案只是針對(duì)阻抗降低來(lái)作為設(shè)計(jì)因素，并且據(jù)本申請(qǐng)人所知，現(xiàn)在還沒(méi)有技術(shù)旨在通過(guò)修改連接器自身的結(jié)構(gòu)來(lái)增大連接器系統(tǒng)的阻抗。2002年8月13日發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利No.6,433,286中描述了一種裝置，該裝置通過(guò)在板接地參考平面上形成多個(gè)空隙和把信號(hào)跡線(xiàn)與空隙圖形對(duì)準(zhǔn)的方式來(lái)增大印刷電路板上的阻抗。這是一種復(fù)雜的解決方案且它在電路板的設(shè)計(jì)上需要額外的開(kāi)銷(xiāo)，并且要求有一定數(shù)目的空隙與電路板結(jié)合使用。此外，如果信號(hào)跡線(xiàn)未與接地參考平面的空隙對(duì)準(zhǔn)，則不容易獲得該板布局的阻抗修改效果。
因此，本發(fā)明針對(duì)一種連接器系統(tǒng)，其在連接器自身結(jié)構(gòu)和在電路板結(jié)構(gòu)的方面上克服上述的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的總體目的是提供一種經(jīng)改進(jìn)的邊緣卡連接器系統(tǒng)，其具有更大可調(diào)節(jié)操作阻抗水平。
本發(fā)明的另一目的是提供一種經(jīng)改進(jìn)的邊緣卡，其結(jié)合具有預(yù)選操作阻抗范圍的對(duì)應(yīng)連接器而使用，該邊緣卡具有多個(gè)沿其一個(gè)邊緣形成的導(dǎo)電跡線(xiàn)，該跡線(xiàn)被布置成“三聯(lián)體(triplet)”圖形，該圖形包括兩個(gè)差分信號(hào)跡線(xiàn)和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地跡線(xiàn)，每個(gè)這種三聯(lián)體跡線(xiàn)被相互接合(interengaging)空間與該邊緣卡上的其它跡線(xiàn)分開(kāi)，以從空間上和電氣上把在用于經(jīng)改進(jìn)電氣性能的邊緣卡上的每個(gè)獨(dú)立的跡線(xiàn)三聯(lián)體隔開(kāi)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于邊緣卡應(yīng)用的電氣連接器，該連接器具有電氣絕緣外殼，其帶有沿連接器外殼縱向延伸的卡容納槽，該連接器包括在卡容納槽的相對(duì)側(cè)上由外殼支撐的多個(gè)導(dǎo)電端子，該端子被布置成“三聯(lián)體”或“三合一體”分組，每個(gè)分組均包括一對(duì)差分信號(hào)端子和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地端子，該外殼在卡容納槽的相對(duì)側(cè)上具有形成在其里面的多個(gè)端子容納腔，該端子以獨(dú)立的上述三合一體或三聯(lián)體的方式被布置在所述腔中，每個(gè)這種分組由中間空端子容納腔隔開(kāi)，使得每個(gè)這種端子三合一體或三聯(lián)體由等于兩個(gè)孔距或另一間距的中間空間所支撐。
本發(fā)明的另一方面是提供一種用于結(jié)合邊緣卡連接器而使用的創(chuàng)新電路板布置方式，該電路板具有以預(yù)選圖形而形成在其里面的多個(gè)導(dǎo)電跡線(xiàn)，該預(yù)選圖形為邊緣卡連接器定義了“印記(footprint)”，該印記包括限定了連接器外殼長(zhǎng)度的虛設(shè)縱軸和設(shè)置于相互接合軸的相對(duì)側(cè)上的通孔，該通孔以三聯(lián)體或三合一體的圖形布置，其包括一對(duì)差分信號(hào)導(dǎo)電終端跡線(xiàn)和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地終端跡線(xiàn)，該終端跡線(xiàn)通向可以安裝連接器的電路板上的相同電路，差分信號(hào)終端跡線(xiàn)互相隔開(kāi)，且進(jìn)一步與接地終端跡線(xiàn)隔開(kāi)，當(dāng)從電路板的上面觀(guān)看時(shí)，該終端跡線(xiàn)布置為三角形圖形。
本發(fā)明的另一目的是提供一種與上述電路板相關(guān)聯(lián)的接地參考平面，該參考平面具有形成在其里面的多個(gè)大的非導(dǎo)電空隙或開(kāi)口，該空隙或開(kāi)口每個(gè)均包圍構(gòu)成通孔差分信號(hào)對(duì)的電路板“發(fā)送(launch)”區(qū)域中的兩個(gè)電路板通孔，且該接地參考平面被連接至形成與差分對(duì)信號(hào)通孔相關(guān)聯(lián)的接地通孔的第三通孔，該空隙減小了差分信號(hào)通孔與接地平面之間的電容，從而增大了電路板發(fā)送區(qū)域中的阻抗。
本發(fā)明的另一目的是提供一種經(jīng)改進(jìn)的邊緣卡連接器，其在差分信號(hào)應(yīng)用中使用，且其在高速信號(hào)應(yīng)用中以預(yù)選的阻抗范圍進(jìn)行操作，該連接器具有伸長(zhǎng)的絕緣外殼和形成在其里面的沿外殼縱向延伸的槽，該連接器進(jìn)一步包括多個(gè)導(dǎo)電端子，其設(shè)置在該槽的相對(duì)側(cè)上、形成在外殼中的腔中，該端子以信號(hào)“A”、接地、信號(hào)“B”、空間、信號(hào)“A”、接地、信號(hào)“B”、空間的重復(fù)圖形布置在腔里面，并且使得端子的多個(gè)獨(dú)立三聯(lián)體被中間空間在連接器中所限定，每個(gè)三聯(lián)體包括一個(gè)“A”和一個(gè)“B”信號(hào)端子和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地端子，接地端子在兩個(gè)側(cè)面的兩側(cè)都是相關(guān)聯(lián)的信號(hào)端子，該中間空間降低了相鄰三聯(lián)體之間的電容性耦合。
通過(guò)閱讀下面詳細(xì)的描述將會(huì)清楚地理解本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明在這個(gè)詳細(xì)的描述過(guò)程中，經(jīng)常為附圖給出參考，在附圖中

圖1是現(xiàn)有邊緣卡的插入邊緣的放大詳細(xì)示意圖，其示出了設(shè)置置于其里面的導(dǎo)電跡線(xiàn)的布置；圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的邊緣卡的插入邊緣的放大詳細(xì)示意圖，其示出了設(shè)置于其上面的導(dǎo)電跡線(xiàn)的創(chuàng)新布置；圖3是本發(fā)明的邊緣卡的另一實(shí)施例的放大詳細(xì)示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的經(jīng)改進(jìn)的邊緣卡連接器系統(tǒng)的分解透視圖；圖5是圖4連接器的頂視平面示意圖，示出了在該邊緣卡連接器內(nèi)端子的布置；圖6是另一連接器的頂視平面示意圖，其中相鄰的三合一體(triad)端子組之間的間距成型在連接器外殼的適當(dāng)位置上；
圖7是現(xiàn)有電路板部分的頂視平面詳圖，示出了在使用接地-信號(hào)-接地-信號(hào)-接地等端子布置的現(xiàn)有連接器中的印記；圖8是根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的電路板部分的頂視平面詳圖，示出了創(chuàng)新的信號(hào)-接地-信號(hào)三合一體通孔印記布置；圖9是圖8的電路板的一部分的放大詳細(xì)部分剖面圖；圖10是個(gè)圖表，示出了使用信號(hào)-接地-信號(hào)三合一體端子和電流板系統(tǒng)的邊緣卡連接器的阻抗，并結(jié)合有具有以A-D所表示的連接器系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)；圖11是在其上面具有以數(shù)據(jù)A-D表示的圖10的連接器系統(tǒng)的剖面圖；圖12是電路板分段一部分的部分放大詳細(xì)剖面圖，示出了移除其相關(guān)聯(lián)接地平面的一部分的情況；以及圖13與圖12相同，但示出了非圓形接地平面開(kāi)口。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明針對(duì)一種經(jīng)改進(jìn)的邊緣卡連接器，其在所需阻抗水平上能夠通過(guò)差分信號(hào)發(fā)送而具有高速性能。
計(jì)算機(jī)行業(yè)一直在努力獲取更高的速度。現(xiàn)正在開(kāi)發(fā)一種所提出的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，其針對(duì)組了所有應(yīng)用需求的通用輸入-輸出(“I/O”)互連。這種所提出的體系結(jié)構(gòu)通過(guò)使用差分信號(hào)發(fā)送來(lái)獲取最大板寬每引腳。差分信號(hào)發(fā)送早已在傳輸電纜應(yīng)用中使用，其中，電線(xiàn)對(duì)攜帶相同但不同極性的信號(hào)，即一條電線(xiàn)攜帶+1.0伏的信號(hào)而該對(duì)中的另一電線(xiàn)攜帶-1.0伏的信號(hào)。為了阻止對(duì)信號(hào)傳輸?shù)母蓴_，在差分信號(hào)電線(xiàn)的鄰近處提供接地，以在差分電線(xiàn)與地而不是其它信號(hào)電線(xiàn)之間提供耦合。構(gòu)成這樣一對(duì)的兩個(gè)差分信號(hào)電線(xiàn)在本技術(shù)領(lǐng)域中通常稱(chēng)為“信號(hào)通道”。
差分信號(hào)應(yīng)用并不限定于使用電線(xiàn)的電纜應(yīng)用，而是可以包括在電路板和子板以及連接器外殼中所支撐的導(dǎo)電端子上的導(dǎo)電跡線(xiàn)的使用。差分信號(hào)應(yīng)用被用在高容量服務(wù)器、工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)(“PC”)中。這些元件可以使用邊緣卡配置的擴(kuò)展卡，其要求連接器提供在設(shè)備的母板與擴(kuò)展卡之間的互連。在本技術(shù)領(lǐng)域中已知，邊緣卡具有安裝在其上面的一系列電路和電氣元件，并且具有沿其插入邊緣設(shè)置于邊緣卡的一個(gè)或兩個(gè)表面上的多個(gè)導(dǎo)電焊盤(pán)(pad)。為了在差分信號(hào)發(fā)送應(yīng)用中提供最佳互連，需要把互連的阻抗控制或調(diào)節(jié)至所需的水平，或者使阻抗保持在所需的范圍之內(nèi)。一個(gè)這樣的最佳水平是100歐姆，且與這個(gè)水平相關(guān)聯(lián)的最佳范圍是+/-10％容差或者90～110歐姆的范圍。
現(xiàn)有邊緣卡連接器試圖通過(guò)操控信號(hào)和接地端子的大小和形狀來(lái)控制它們的阻抗?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)知識(shí)表示使用特定信號(hào)和接地端子布置方式，例如在1996年6月4日發(fā)布且由本發(fā)明的受讓人所擁有的美國(guó)專(zhuān)利No.5,522,757中所描述的方式，其中，每個(gè)信號(hào)端子的兩側(cè)有接地端子。在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的控制阻抗的其它連接器描述了接地端子遠(yuǎn)離差分信號(hào)端子的相關(guān)聯(lián)對(duì)的間距，如2001年8月28日發(fā)布的美國(guó)專(zhuān)利No.6,280,209，其并沒(méi)有針對(duì)在邊緣卡連接器情況中的差分信號(hào)傳輸線(xiàn)路的三個(gè)端子的任何結(jié)構(gòu)關(guān)系。
在邊緣卡結(jié)構(gòu)與其連接器中使用的已知類(lèi)型的布置方式如圖1所示，其中，可以看到邊緣卡20具有伸長(zhǎng)的主體部分21，其帶有沿該卡縱向延伸的插入邊緣22。多個(gè)接點(diǎn)焊盤(pán)(contact pad)24設(shè)置于邊緣卡20的一個(gè)或兩個(gè)外側(cè)表面上，且這些接點(diǎn)焊盤(pán)24被連接至邊緣卡20上的各個(gè)電路，其可以包括導(dǎo)電跡線(xiàn)和/或電氣元件。接點(diǎn)焊盤(pán)24以與邊緣卡連接器相同的圖形布置，即信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)24a和接地接點(diǎn)焊盤(pán)24b。這些接點(diǎn)焊盤(pán)24中的每一個(gè)以統(tǒng)一的孔距P沿卡20的邊緣22布置。由于每個(gè)信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)24a攜帶某種電壓而每個(gè)接地接點(diǎn)焊盤(pán)24b則沒(méi)有，因此，每個(gè)信號(hào)組和接地接點(diǎn)焊盤(pán)當(dāng)被激勵(lì)時(shí)起到電容座的作用，把電容引入互連系統(tǒng)。對(duì)于每個(gè)信號(hào)通道，存在一對(duì)差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)S1A和S1B，以及三個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地接點(diǎn)焊盤(pán)以及形成在其之間的四個(gè)電容C1-C4，如圖1所示?？蓮膱D1看到，邊緣卡導(dǎo)電跡線(xiàn)或焊盤(pán)的次序按照G-S-G-S-G，其中，每個(gè)信號(hào)焊盤(pán)的兩側(cè)有兩個(gè)接地焊盤(pán)。
為了得到系統(tǒng)的整體電容，上述電容和那些沿卡邊緣的所有其它接點(diǎn)焊盤(pán)組必須與邊緣卡連接器端子和支持母板的電容一起統(tǒng)計(jì)。該電容值是上述所指總阻抗等式的分母，因此，它傾向于降低互連系統(tǒng)的這個(gè)區(qū)域中的阻抗。但是，希望通過(guò)互連獲得并保持恒定的阻抗，優(yōu)選地為100歐姆+/-10％。但是，由于擔(dān)心會(huì)在接器系統(tǒng)的整體阻抗中施加大幅度的阻抗“下跌(dip)”或“下降(drop)”，因此，不希望大幅度降低邊緣卡連接器的這個(gè)邊緣卡端子接口區(qū)域中的阻抗。本發(fā)明提供一種針對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解決方案。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的電路卡30，其中，多個(gè)接點(diǎn)焊盤(pán)34設(shè)置于邊緣卡的表面上，并且沿其插入邊緣32互相隔開(kāi)。但是，我們已發(fā)現(xiàn)移去所選擇的接地接點(diǎn)焊盤(pán)34c會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電容的整體下降，其結(jié)果會(huì)增加該系統(tǒng)的阻抗，特別是在如下所解釋的獨(dú)立的“三聯(lián)體”(triplets)或“三合一體”(triads)端子內(nèi)。通過(guò)移除在不同的差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)組之間的接地接點(diǎn)焊盤(pán)34c，每個(gè)差分信號(hào)對(duì)的接點(diǎn)焊盤(pán)(即S1A和S1B；S2A和S2B)只具有與其相關(guān)聯(lián)的一個(gè)接地接點(diǎn)焊盤(pán)，即分別為G1和G2。因此，對(duì)每個(gè)信號(hào)通道只形成兩個(gè)電容座，且在圖2中對(duì)信號(hào)對(duì)S1A和S2B示出為C1和C2，以及對(duì)信號(hào)對(duì)S2A和S2B示出為C3和C4。
接點(diǎn)焊盤(pán)34保持相同的孔距，且這些接點(diǎn)焊盤(pán)分組優(yōu)選地由等于兩個(gè)孔距的距離或2P隔開(kāi)，如圖2所示。因此，所需接點(diǎn)焊盤(pán)(以及連接器端子)的孔距可以保留在本發(fā)明的連接器系統(tǒng)中。移除這些接地接點(diǎn)焊盤(pán)也實(shí)現(xiàn)了其它目的首先，它把接點(diǎn)焊盤(pán)隔離為三個(gè)端子的分立組，在此稱(chēng)為端子“三聯(lián)體”或“三合一體”，每個(gè)均包括一對(duì)差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地接點(diǎn)焊盤(pán)。其次，它在物理上(或空間上)把每個(gè)這種信號(hào)通道三合一體/三聯(lián)體互相隔開(kāi)。這種空間隔開(kāi)也被認(rèn)為是把三合一體/三聯(lián)體互相電氣隔開(kāi)，因此差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)34a(S1A和S1B)將與任何地所具有的任何電氣親和性(affinity)在很大程度上與地34b(G1)而不是與另一信號(hào)通道的信號(hào)或接地接點(diǎn)焊盤(pán)相關(guān)聯(lián)。實(shí)際上，每個(gè)這種獨(dú)立的三個(gè)端子組的在電路卡的插入邊緣上限定了差分信號(hào)傳輸線(xiàn)路。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的邊緣卡40的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，邊緣卡40具有可以是稍微傾斜43的插入邊緣42，如圖所示。在這個(gè)實(shí)施例中，接點(diǎn)焊盤(pán)44被布置成三合一體(或三聯(lián)體)，結(jié)合有兩個(gè)差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)44a位于相關(guān)聯(lián)接地接點(diǎn)焊盤(pán)44b的兩側(cè)。接點(diǎn)焊盤(pán)44的間距是單個(gè)孔距P，并且相鄰三合一體由大于一個(gè)孔距的距離互相隔開(kāi)，優(yōu)選地為大約兩個(gè)孔距2P，且接地接點(diǎn)焊盤(pán)44b設(shè)置于與信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)44a不同的高度上，使得兩個(gè)不同接點(diǎn)焊盤(pán)的中心之間存在一個(gè)垂直間距。
圖4示出了整個(gè)連接器系統(tǒng)60，其包括印刷電路板61、連接器62和圖3所示類(lèi)型的邊緣卡40。連接器61帶有伸長(zhǎng)的外殼63，其優(yōu)選地由諸如塑料的電介質(zhì)材料形成，并且該外殼在分立的端子容納腔66中支撐多個(gè)導(dǎo)電端子64和65，該端子容納腔66設(shè)置于卡容納槽66的相對(duì)側(cè)上的連接器外殼63中，該卡容納槽66沿外殼63的相對(duì)端67之間以及在其中形成有端子容納腔66的兩個(gè)側(cè)壁部分68之間縱向延伸。
現(xiàn)在重點(diǎn)討論連接器62，端子64和65可以采用現(xiàn)有的形狀和尺寸，且可以只在其應(yīng)用使用上不同，即，作為信號(hào)或接地端子。每個(gè)這種端子具有基底部分50，其帶有與其相關(guān)的尾部部分51。端子64，65也可以包括接合棒(engagement stubs)53，最好如圖11所示，其容納在連接器外殼63的容座(receptacles)或槽69中并與其接合。每個(gè)端子64，65優(yōu)選地包括懸臂接點(diǎn)臂或梁55，其以一角度從端子基底部分50延伸出并且在自由端終止；以及接點(diǎn)部分57，其部分延伸入連接器外殼卡容納槽66并且當(dāng)邊緣卡向其插入時(shí)向后偏轉(zhuǎn)，如圖11所示。應(yīng)當(dāng)理解，所示出的端子布置方式只是作為示例，且可以采用其它形狀的端子。
根據(jù)上面所解釋的三合一體/三聯(lián)體概念，端子64，65也被布置成其互相隔開(kāi)的獨(dú)立信號(hào)通道組(或傳輸線(xiàn)路)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，連接器外殼63具有整套的端子容納腔66，但是所選擇的腔中未填充有任何端子。這些腔由圖5中的“V”表示為空閑。因此，每個(gè)信號(hào)通道SCH1、SCH2等由等于大約兩個(gè)孔距2P的中間空間與相鄰信號(hào)通道隔開(kāi)。為了與邊緣卡接點(diǎn)焊盤(pán)的圖形匹配，該信號(hào)通道被布置成兩個(gè)差分信號(hào)端子S位于相關(guān)聯(lián)接地端子G兩側(cè)的獨(dú)特方式。這種布置把與每個(gè)信號(hào)通道相關(guān)聯(lián)的電容降低為兩個(gè)電容(其是從差分信號(hào)端子對(duì)這個(gè)相關(guān)聯(lián)接地端子的親和性而得出)，而不是從如果空閑端子容納腔被填入接地端子所獲得的四個(gè)電容。這個(gè)實(shí)施例允許本發(fā)明結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)連接器外殼而實(shí)現(xiàn)，其中，端子只需以空間-信號(hào)-接地-空間的圖形插入，且中間“V”空間保留為空閑。因此，可以對(duì)現(xiàn)有連接器外殼進(jìn)行修改，以通過(guò)以創(chuàng)新三合一體S-G-S的布置而選擇性地插入或壓合端子的方式來(lái)接納本發(fā)明的端子布置。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的原理而構(gòu)造的連接器的另一實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例70中，連接器外殼71具有形成在其中的、以三個(gè)腔的信號(hào)通道組方式的端子容納腔72。在這種類(lèi)型的構(gòu)造中，填充三合一體/三聯(lián)體之間的中間空間的連接器外殼材料75在提供三合一體互相電氣隔離中進(jìn)行輔助。如上面所提到，相鄰端子三聯(lián)體之間的間距優(yōu)選地為大約兩個(gè)孔距的距離，但是該間距可以根據(jù)連接器中所需的性能而不同。雖然在附圖中所示端子三聯(lián)體在連接器的卡容納槽的相對(duì)側(cè)上為互相對(duì)準(zhǔn)，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些三聯(lián)體可以互相交錯(cuò)。
本發(fā)明還期望把獨(dú)特電路板(母板)印記(footprint)布局與現(xiàn)有邊緣卡連接器印記布局進(jìn)行比較。這種現(xiàn)有布局如圖7所示，其中，電路板80具有多個(gè)通孔81，其典型為鍍敷的并延伸穿過(guò)電路板80的厚度，并且其容納連接器端子的尾部部分。通孔被布置在連接器的虛設(shè)中心線(xiàn)“C”的相對(duì)側(cè)上，且其可以起到對(duì)板的安裝開(kāi)口82進(jìn)行固定的作用，該板的安裝開(kāi)口82容納連接器的安裝棒或銷(xiāo)(未示出)。這些通孔典型性地布置成在中心線(xiàn)C相對(duì)側(cè)間距為一個(gè)孔距P。現(xiàn)有通孔圖形如圖7所示，其具有典型的接地-信號(hào)-接地-信號(hào)等的圖形，具有示出為黑色圓圈的接地通孔81a，和示出為白色圓圈的信號(hào)通孔81b。
這種現(xiàn)有布置傾向于增大系統(tǒng)的整體電容，其接下來(lái)降低系統(tǒng)阻抗。這些通孔傾向于起到電容器的作用，因?yàn)殡m然這種系統(tǒng)中的大部分電流由通孔中所容納的端子尾部部分?jǐn)y帶，但是信號(hào)通孔仍保持電壓電位，而接地通孔沒(méi)有電位?？拷诓痪哂须娢坏慕拥赝椎木哂须娢坏男盘?hào)通孔創(chuàng)建了具有電容的電容器。這個(gè)電容增大了系統(tǒng)阻抗變量且使其調(diào)節(jié)變得困難。
本發(fā)明的目的是更好地控制高速差分互連的系統(tǒng)阻抗，同樣，本發(fā)明的電路板的處理類(lèi)似于對(duì)邊緣卡進(jìn)行的處理。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，它通過(guò)從電路板消除所選擇的通孔來(lái)消除可歸于該通孔的電容的量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)。這在如圖4所示的連接器所附裝到的電路(母)板的區(qū)域中實(shí)現(xiàn)，并且該區(qū)域被稱(chēng)為“發(fā)送”(launch)區(qū)域，其中，來(lái)自電路板上電路的信號(hào)被“發(fā)送”入連接器且反之亦然。
圖8示出了合并了根據(jù)本發(fā)明原理的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的電路板90。電路板60可以包括形成在其里面的一對(duì)安裝開(kāi)口91，并且虛設(shè)中心線(xiàn)“C”可以通過(guò)該開(kāi)口。在適用于容納對(duì)應(yīng)差分信號(hào)和接地端子(未示出)尾部的中心線(xiàn)C的相對(duì)側(cè)上的兩行中形成多個(gè)導(dǎo)電通孔93。通孔或終端跡線(xiàn)93被布置成(三個(gè)的)三聯(lián)體/三合一體組，每個(gè)這種三合一體/三聯(lián)體包括一對(duì)差分信號(hào)通孔93a和單個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地通孔93b。如圖中所示，兩個(gè)差分信號(hào)通孔93a互相隔開(kāi)，且優(yōu)選地沿著對(duì)準(zhǔn)的縱向線(xiàn)，且接地通孔93b進(jìn)一步以橫向方向與差分信號(hào)通孔93a隔開(kāi)。
雖然信號(hào)和接地通孔93a和93b由中間空間互相橫向隔開(kāi)，但是當(dāng)考慮沿縱向方向或者平行于中心線(xiàn)“C”的時(shí)候，每個(gè)接地通孔93b位于兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的差分信號(hào)通孔93a之間。這些三個(gè)端子互相隔開(kāi)單個(gè)孔距P，并且一個(gè)三合一體/三聯(lián)體的信號(hào)通孔與相鄰三合一體/三聯(lián)體的信號(hào)端子由較大的空間隔開(kāi)，例如在圖8的右底部上示出的兩個(gè)孔距空間2P。由于三合一體/三聯(lián)體組之間的較大間隔，獲得了系統(tǒng)端子組通孔電容的降低，并伴隨著在這個(gè)“發(fā)送”區(qū)域中的通孔上系統(tǒng)阻抗的增大?？蓮膱D8的中心所表示的三個(gè)終端通孔93a和93b的布置看出，每個(gè)差分信號(hào)組的通孔被布置成三角形圖形，且如果由三個(gè)虛設(shè)線(xiàn)連接的話(huà)，則每個(gè)差分對(duì)組的通孔將位于該三角形的頂點(diǎn)，如圖8中的“T”所示。
圖9示出了構(gòu)成每個(gè)三聯(lián)體的通孔93a和93b之間的三角關(guān)系。每個(gè)三合一體/三聯(lián)體的通孔不僅由單個(gè)孔距P隔開(kāi)，并且它們還以橫穿中心線(xiàn)C的方向由距離或間距L隔開(kāi)。與L相同的方向(橫穿連接器中心線(xiàn)C)上的接地通孔93b可以被認(rèn)為位于兩個(gè)相關(guān)聯(lián)信號(hào)通孔93a之間。增大這個(gè)距離將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明的整個(gè)系統(tǒng)在這個(gè)方面上的電容降低量，并且提高了連接器系統(tǒng)的阻抗，以降低系統(tǒng)阻抗中的任何大幅度的升高或降低。
此外，當(dāng)通過(guò)移除所選擇的接地通孔獲得升高阻抗的有益效果時(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)甚至可以通過(guò)在電路板地平面中使用我們稱(chēng)之為“反焊盤(pán)(anti-pad)”來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的阻抗控制。這在圖12中示出，其中，示出了電路板分段90，并且包括內(nèi)部地或參考平面96，其如圖所示形成在兩個(gè)外板層95之間的電路板的主體部分中，或者如本技術(shù)領(lǐng)域中已知的，可以形成在其底部表面上。接地平面96可以通過(guò)使用諸如銅片的導(dǎo)電材料層或者經(jīng)過(guò)淀積來(lái)形成，并且可以插在電路板的主體之中。另一種選擇是，可以把接地平面施加到電路板的表面上，典型地為底部表面。該電路板具有形成在其里面并且以獨(dú)特的三合一體/三聯(lián)體圖形隔開(kāi)的一系列通孔93a和93b。每個(gè)通孔包括與其相關(guān)聯(lián)的鍍敷區(qū)域98，其延伸穿過(guò)通孔的垂直長(zhǎng)度。在信號(hào)通孔93的區(qū)域中，移除接地平面的一部分，以在包圍至少一個(gè)信號(hào)通孔93a的接地平面96中形成大的“反焊盤(pán)”或開(kāi)口或空隙99，雖然其被描述為優(yōu)選地包圍三合一體/三聯(lián)體的兩個(gè)信號(hào)通孔。這個(gè)反焊盤(pán)或開(kāi)口99的周界包圍了構(gòu)成通孔差分信號(hào)對(duì)的電路板“發(fā)送”區(qū)域中通孔的每個(gè)三合一體或三聯(lián)體的兩個(gè)差分信號(hào)通孔。接地參考平面96被連接至通孔三聯(lián)體的接地通孔，并且因此，該開(kāi)口降低了差分信號(hào)通孔與接地通孔之間的電容，從而增大了電路板發(fā)送區(qū)域中的阻抗。
應(yīng)當(dāng)理解，開(kāi)口99的形狀在圖12中呈現(xiàn)為圓形，但是應(yīng)當(dāng)理解，它并不代表特定的構(gòu)造。這種“挖剪(cut-out)”或“反焊盤(pán)”的形狀優(yōu)選地為如圖13所示的卵形或曲棍球冰場(chǎng)的形狀，其可以具有與這種橢圓形和卵形相關(guān)聯(lián)的傳統(tǒng)主要和次要軸。開(kāi)口也可以為圓形的構(gòu)造。合并了這個(gè)方面的本發(fā)明的電路板可以包括與每個(gè)通孔三合一體/三聯(lián)體相關(guān)聯(lián)的反焊盤(pán)。
圖10是在本發(fā)明的互連系統(tǒng)中阻抗分布的200微微秒上升時(shí)間上的TDR圖，如圖11的剖面圖中所表示。其上面所表示的各種數(shù)據(jù)A-D如下所示A＝連接器尾部部分B＝連接器接點(diǎn)臂C＝邊緣卡接點(diǎn)焊盤(pán)D＝邊緣卡的接地平面阻抗分布(在圖10中由粗線(xiàn)表示)的峰值與谷值(點(diǎn)A和B或點(diǎn)C和D)之間的垂直距離是大約7歐姆，且可以看出該系統(tǒng)獲得了所需的100歐姆阻抗+/-10％?？蓮膱D中看出本發(fā)明如何控制該系統(tǒng)的阻抗。
雖然已示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)中所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其作出改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于在高速信號(hào)應(yīng)用中所使用的邊緣卡(40)的接點(diǎn)焊盤(pán)布置，該邊緣卡(40)支撐多個(gè)獨(dú)立的差分信號(hào)電路和接地電路，所述邊緣卡(40)進(jìn)一步包括用于把所述邊緣卡(40)插入連接器的插入邊緣(42)，所述電路端接在各自差分信號(hào)和接地接點(diǎn)焊盤(pán)(44)，其特征在于所述接點(diǎn)焊盤(pán)(44)被布置成設(shè)置于鄰近所述插入邊緣(42)的三聯(lián)體，接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體中的每一個(gè)包括一對(duì)差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)(44a)和單個(gè)接地接點(diǎn)焊盤(pán)(44b)，每個(gè)接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體的接地接點(diǎn)焊盤(pán)(44b)被插入所述差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)(44a)之間，所述接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體中每一個(gè)的所述接點(diǎn)焊盤(pán)(44)互相隔開(kāi)第一距離(P)，且所述接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體與相鄰的所述接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體隔開(kāi)大于所述第一距離(P)的第二距離(2P)，從而降低了相鄰接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體的差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)(44a)之間的電容性耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的邊緣卡，其中，對(duì)于每個(gè)接點(diǎn)焊盤(pán)三聯(lián)體，所述接地接點(diǎn)焊盤(pán)(44b)與所述其兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的差分信號(hào)接點(diǎn)焊盤(pán)(44a)隔開(kāi)第三距離，該第三距離以一角度延伸至所述第一和第二距離。
3.一種邊緣卡連接器(62，70)，其用于把邊緣卡上的差分電路連接至電路板上的對(duì)應(yīng)差分信號(hào)電路，該邊緣卡(30)具有兩個(gè)相對(duì)的表面和一個(gè)插入邊緣(32)，以及設(shè)置于兩個(gè)相對(duì)表面中至少一個(gè)表面上的多個(gè)導(dǎo)電跡線(xiàn)，該連接器包括絕緣外殼(63，71)，其具有在外殼(63，71)的兩個(gè)相對(duì)端部之間延伸的主體部分，所述外殼(63，71)包括縱向延伸穿過(guò)外殼主體部分的卡容納槽(66)，該卡容納槽(66)的大小被設(shè)置成至少容納邊緣卡插入邊緣(32)；以及由所述外殼主體部分支撐的多個(gè)導(dǎo)電端子(64，65)，端子(64，65)具有用于在所述邊緣卡(30)被插入所述卡容納槽(66)的時(shí)候與邊緣卡導(dǎo)電跡線(xiàn)進(jìn)行接觸的接點(diǎn)部分(57)，端子(64，65)以獨(dú)立端子三聯(lián)體的方式被布置在所述外殼(62，71)中，其特征在于端子三聯(lián)體中的每一個(gè)包括一對(duì)差分信號(hào)端子和一個(gè)相關(guān)聯(lián)的接地端子，所述端子三聯(lián)體的所述端子以給定的孔距(P)互相隔開(kāi)，并且所述端子三聯(lián)體以大于所述端子三聯(lián)體單獨(dú)端子之間孔距(P)的距離互相隔開(kāi)，從而降低了相鄰端子三聯(lián)體的差分信號(hào)端子之間的電容性耦合。
4.如權(quán)利要求3所述的連接器，其中，所述端子三聯(lián)體以倍數(shù)于所述孔距(P)的距離(2P)互相隔開(kāi)。
5.如權(quán)利要求3所述的連接器，其中，所述端子三聯(lián)體以大約等于所述孔距(P)兩倍的距離(2P)互相隔開(kāi)。
6.如權(quán)利要求3所述的連接器，其中，對(duì)于所述端子三聯(lián)體中的每一個(gè)，所述相關(guān)聯(lián)的接地端子被插入所述差分信號(hào)端子對(duì)之間。
7.如權(quán)利要求3所述的連接器，其中，所述端子(64，65)的每一個(gè)包括用于端接至電路板的尾部部分(51)，用于與所述邊緣卡(30)的相對(duì)導(dǎo)電跡線(xiàn)接觸的接點(diǎn)部分(57)，以及把端子接點(diǎn)和尾部部分(51，71)互連在一起的主體部分(50)。
8.如權(quán)利要求7所述的連接器，其中，所述差分信號(hào)端子尾部部分以縱向方向互相隔開(kāi)，并且進(jìn)一步以橫向方向與所述相關(guān)聯(lián)的接地端子尾部部分隔開(kāi)。
9.如權(quán)利要求8所述的連接器，其中，經(jīng)由從所述相關(guān)聯(lián)的接地端子尾部部分而橫向畫(huà)到所述卡容納槽的虛設(shè)線(xiàn)經(jīng)過(guò)所述差分信號(hào)端子尾部部分之間。
10.如權(quán)利要求3所述的連接器，其中，所述外殼主體部分包括多個(gè)端子容納腔(69，72)，并且所述端子(64，65)中的每一個(gè)被容納在單個(gè)腔中。
11.如權(quán)利要求10所述的連接器，其中，所述外殼主體部分包括插在所述端子三聯(lián)體的每一個(gè)之間的至少一個(gè)空的端子容納腔(V)。
12.如權(quán)利要求10所述的連接器，其中，端子容納腔(72)在所述外殼主體部分中被布置成獨(dú)立的三個(gè)的組，并且三個(gè)腔(72)組中的每個(gè)組以這樣的距離互相隔開(kāi)，該距離大于隔開(kāi)任何所述端子組中的兩個(gè)相鄰端子的任何距離。
13.如權(quán)利要求10所述的連接器，其中，所述端子容納腔(69，72)被布置在所述卡容納槽(66)的兩側(cè)上。
14.如權(quán)利要求3所述的連接器，其中，所述端子三聯(lián)體被布置在所述卡容納槽(66)的兩側(cè)上。
15.如權(quán)利要求7所述的連接器，其中，每個(gè)端子三聯(lián)體的所述接地端子的所述端子接點(diǎn)部分被設(shè)置于不同于所述端子三聯(lián)體的差分信號(hào)接點(diǎn)部分的高度上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了在其上面安裝了這種高速差分信號(hào)連接器的電路板，并且它們具有終端跡線(xiàn)的特定圖形，通常采用延伸穿過(guò)該電路板的鍍敷通孔的形式。這些通孔被布置成三角形的圖形，并且該電路板的接地參考平面被提供有空隙，一個(gè)空隙與單個(gè)端子三聯(lián)體的一對(duì)差分信號(hào)通孔相關(guān)聯(lián)并且包圍它們。這降低了信號(hào)通孔的電容，從而增大了發(fā)送區(qū)域之內(nèi)電路板的阻抗，以減少連接器－電路板接口中的阻抗不連續(xù)性。
文檔編號(hào)H01R12/16GK1870853SQ200610091278
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月10日
發(fā)明者詹姆士·L·麥格拉思, 詹姆士·P·卡帕多納, 丹尼爾·B·麥高恩, 奧古斯托·P·帕內(nèi)拉 申請(qǐng)人:莫萊克斯公司