專利名稱：用于印刷電路板的優(yōu)選接地和導(dǎo)孔出口結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及電路板配置，更特別地，本發(fā)明涉及在用于高速電傳輸應(yīng)用的印刷電路板上應(yīng)用的導(dǎo)孔配置。
背景技術(shù)：
在數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中，在這幾年的時間內(nèi)已經(jīng)穩(wěn)定提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。速度的提高需要開發(fā)高速電子器件，以在電信領(lǐng)域中使用(例如，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用)以及在數(shù)據(jù)傳輸和存儲應(yīng)用中使用。為了提高電信號的發(fā)送速度，已知的是使用差分信號。
雙絞線通常用于發(fā)送差分信號，通常主要在電纜中使用。這些信號電纜具有一個或多個雙絞線，這些線沿著電纜的長度紐絞在一起，每一個這樣的雙絞線被相關(guān)聯(lián)的接地屏蔽包圍起來。這些雙絞線通常接收互補信號電壓，即，雙絞線中的一根線將承載+1.0伏的信號，而該雙絞線中的另一根線將承載-1.0伏的信號。這一對線沿著電纜的軸線紐絞在一起，這樣每一根線沿著電纜在螺旋形路線中延伸，并且在電纜的長度方向上，這兩根線沿著螺旋形路線在空間是相互分開相同的距離。
當(dāng)信號電纜沿著路徑被路由到電子設(shè)備的時候，它們可以經(jīng)過其它發(fā)送它們自己電場的電子設(shè)備或在其它發(fā)送它們自己電場的電子設(shè)備附近。這些設(shè)備具有電位，在由該信號電纜形成的傳輸線中產(chǎn)生電磁干擾。然而，電纜的雙絞線結(jié)構(gòu)通過將兩根線維持在期望的方向以便它們將以電容方式彼此耦合到一起并耦合到接地屏蔽或加蔽線來最小化或減小任何感應(yīng)電場。，從而該構(gòu)造基本上防止電磁干擾出現(xiàn)在電纜中并影響數(shù)據(jù)信號通過電纜的傳輸。
為了維持從傳輸線到相關(guān)聯(lián)電子設(shè)備電路的電性能的完整性，希望獲得整個傳輸線中從電路到電路的基本上恒定的阻抗，并避免傳輸線阻抗中大的不連續(xù)性。傳輸線阻抗中大的不連續(xù)性會導(dǎo)致產(chǎn)生在傳輸線的信號路徑之間不希望的串?dāng)_或電“噪聲”。這種類型的噪聲和串?dāng)_有害地影響以電學(xué)方式發(fā)送的高頻(或高數(shù)據(jù)傳輸速度)信號的完整性。在電子設(shè)備之間的“傳輸線”不僅包括將兩個設(shè)備互連在一起的電纜和連接器，而且包括這些設(shè)備的印刷電路板。
可以控制雙絞線傳輸電纜的阻抗，因為容易維持信號導(dǎo)體和接地屏蔽的具體幾何結(jié)構(gòu)或物理配置，阻抗變化通常會出現(xiàn)在電纜連接到連接器的區(qū)域、連接器安裝到印刷電路板的區(qū)域和連接器安裝到電路板的區(qū)域。最后一個區(qū)域在本領(lǐng)域中被稱為“發(fā)送”區(qū)域，在該區(qū)域中，信號從電路板上(內(nèi))的傳輸線發(fā)送進安裝在其上的連接器內(nèi)。同樣，信號可以從連接器發(fā)送進電路板內(nèi)，該區(qū)域通常還被稱為“出口”區(qū)域。這些區(qū)域是相同的，但根據(jù)從電路板到連接器或從連接器到電路板的信號路徑的方位和方向可以有不同的術(shù)語。本發(fā)明針對在電路板發(fā)送或出口區(qū)域中使用的改進結(jié)構(gòu)。
電路板由多個導(dǎo)電材料層和非導(dǎo)電材料層構(gòu)成?？梢哉J(rèn)為每一層定義電路板的多個平面之一。非導(dǎo)電層可以用作電路板的基底，并且電路板的表面(或多個表面)可以覆蓋象銅箔或電鍍一樣的導(dǎo)電材料。該材料的一部分被去除，以在電路板表面形成導(dǎo)電區(qū)域，在本領(lǐng)域中通常被稱為“跡線”。這些跡線定義電路板基層上的電路路徑。然后，隨后的非導(dǎo)電層覆蓋到基層表面，并且另一個導(dǎo)電層覆蓋到非導(dǎo)電層并蝕刻進圖案。第三非導(dǎo)電層覆蓋到該第二導(dǎo)電層之上，重復(fù)該過程，直到形成多層電路板為止。通常由在現(xiàn)有技術(shù)中被稱為的“導(dǎo)孔”的東西將不同的導(dǎo)電層連接到一起。導(dǎo)孔是穿過電路板的孔，并且該孔的內(nèi)部表面被鍍層。該電鍍將各個導(dǎo)電層互連。當(dāng)想要將電路板上的跡線連接到其它跡線時，電路板上的跡線可通向?qū)Э孜恢?。相似地，?dǎo)孔還可用于接收通孔安裝引腳或連接器的其它安裝引腳。
可在電路板層中形成跡線對，以承載一對差分信號，并且每一對將定義電路板的差分信號傳輸線。每一個電路板層或平面可以支持一個或多個這樣的差分信號傳輸線。重要的是控制這些傳輸線的阻抗，以使在設(shè)備操作期間的串?dāng)_和電干擾最小，而不需要使電路板設(shè)計和該電路板上的電路布局過度復(fù)雜。
因此，本發(fā)明針對電路板設(shè)計，利用電路板導(dǎo)孔和導(dǎo)電跡線從導(dǎo)孔的出口來交織地共同定義電信號傳輸線，以提供高水平的操作性能，并且這樣保持了理想的電氣特性，例如，電路板信號傳輸線的阻抗。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種在高速信號傳輸中使用的電路板結(jié)構(gòu)，其中，在該電路板上提供用于差分信號傳輸線的接地平面，并且相對于該差分信號跡線連接到電路板上導(dǎo)孔的地方，將該接地平面安置在優(yōu)先位置，這樣每一個差分信號跡線和它相應(yīng)的導(dǎo)孔對用于與地的電連接，而不是與附近差分信號傳輸線的電連接，其中該差分信號傳輸線由一對導(dǎo)電跡線和導(dǎo)孔構(gòu)成。
本發(fā)明的另一個主要目的是提供一種改進的電路板結(jié)構(gòu)，其中，專門配置通向或遠離導(dǎo)孔的一對導(dǎo)電差分信號跡線配置，以控制導(dǎo)電跡線的阻抗，其中導(dǎo)電跡線構(gòu)成電路板上的差分信號傳輸線。
本發(fā)明的另一目的是提供一種印刷電路板結(jié)構(gòu)，該印刷電路板結(jié)構(gòu)可用作與電子器件(例如，電子連接器)連接的“發(fā)送”或“出口”區(qū)域，其中，該結(jié)構(gòu)包括一對差分信號跡線連接到電路板中的導(dǎo)通孔，并且其中，該跡線在它們離開導(dǎo)孔的區(qū)域中具有特殊結(jié)構(gòu)，以便影響差分信號系統(tǒng)的阻抗。
本發(fā)明此外的目的是提供一種改進的電路板結(jié)構(gòu)，其中一對差分信號導(dǎo)孔安置在距相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔最近的地方，該電路板具有至少一個在其內(nèi)形成的接地平面層，并且該接地平面層具有在其內(nèi)形成的防護焊盤，該防護焊盤包圍住兩個差分信號導(dǎo)孔，并且該防護焊盤連接到相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔和與另一對差分信號導(dǎo)孔相關(guān)聯(lián)的另一接地導(dǎo)孔，并且另一個防護焊盤安置在鄰近該防護焊盤的地方，并包圍住另一對相鄰的差分信號導(dǎo)孔，但是接觸與該相鄰的一對差分信號導(dǎo)孔相關(guān)聯(lián)的另一接地導(dǎo)孔。
本發(fā)明此外的目的是提供一種電路板，該電路板具有用于導(dǎo)電跡線離開一對差分信號導(dǎo)孔的新出口圖案，該出口圖案在跡線的每一個出口部分中包括彎曲，這些軌跡出口部分之一的一個彎曲位于另一個外部跡線出口部分的彎曲半徑的內(nèi)部，這樣，跡線出口部分之一通常從它們定義的傳輸線本體到跡線之一離開相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)孔處相互間隔相似且一致的的距離。
本發(fā)明的另一目的是提供用于一對導(dǎo)電電路板跡線的圖案，其中，該對導(dǎo)電電路板跡線離開一對相應(yīng)的差分信號導(dǎo)孔并通向該電路板上的差分信號傳輸線，每一個跡線都包括包圍并連接到相應(yīng)導(dǎo)孔的導(dǎo)電軸環(huán)部分、從軸環(huán)部分延伸并終止于信號發(fā)送部分的出口部分、出口部分包括增加了的寬度部分，信號發(fā)送部分沿著電路板的范圍縱向延伸，與該對差分信號導(dǎo)孔分隔，并且不與這些導(dǎo)孔交叉，出口部分包括至少一個方向的改變，以便遇到信號傳輸線。
本發(fā)明另外的目的是提供一種具有上述差分信號導(dǎo)孔跡線出口圖案的電路板，并且該電路板包括多個接地平面層，每一個接地平面層具有防護焊盤，并且防護焊盤的周界包圍住該對差分信號跡線的軸環(huán)和出口部分。
本發(fā)明的再一目的是提供電路板跡線圖案，其用于提供離開電路板導(dǎo)孔的出口和路線，其中，通過將接地跡線安置在離一對差分信號跡線附近的地方來控制在該電路板上形成的傳輸線的阻抗，從而形成“三元組”的電路板跡線，其中，兩個差分信號跡線和相關(guān)聯(lián)的接地跡線被設(shè)置在虛設(shè)三角形的頂點上。
本發(fā)明此外的目的是提供一種差分信號跡線和相關(guān)聯(lián)的接地跡線的配置，其在印刷電路板上(或，內(nèi))提供傳輸線路徑，這促進了在差分信號和接地跡線之間的電容耦合，從而調(diào)整傳輸線從它們離開電路板導(dǎo)孔的出口到該電路板上的其它目的地之間的阻抗。
本發(fā)明另外的目的是提供一種電路板導(dǎo)電跡線配置，其用作這種跡線離開安置在電路板上的一對導(dǎo)電導(dǎo)孔的出口結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電導(dǎo)孔中的每一個用于發(fā)送差分信號電路的電信號，該電路板包括導(dǎo)電接地平面層，該導(dǎo)電接地平面層具有在其內(nèi)形成的開口，該開口包圍住該對差分信號導(dǎo)孔，出口結(jié)構(gòu)包括一對放大了的導(dǎo)電部分，該導(dǎo)電部分從該導(dǎo)孔向?qū)Ψ窖由?，并且被插入間隔將彼此隔開，放大了的部分隨后變窄成較細(xì)的部分，較細(xì)的部分也被插入間隔將彼此隔開，較細(xì)的部分與位于該對導(dǎo)孔外部的電路板區(qū)域中的細(xì)跡線部分通信。
本發(fā)明通過它的結(jié)構(gòu)提供這些目的、優(yōu)點和益處。在本發(fā)明的一個主要方面，在電路板上提供四個導(dǎo)孔。這些導(dǎo)孔中的兩個被指定作為差分信號導(dǎo)孔，這樣，它們包括導(dǎo)電跡線，這些導(dǎo)電跡線遠離在電路板的層內(nèi)(或，上)的差分信號導(dǎo)孔，并且這些跡線定義電路板層的差分信號傳輸線。其余的兩個導(dǎo)孔被指定為接地導(dǎo)孔，這樣，它們連接到接地參考平面，優(yōu)選地，接地參考平面在除了差分信號傳輸線延伸所在的平面或?qū)又獾碾娐钒宓钠矫婊驅(qū)觾?nèi)。按照某種方式形成接地參考平面，使得它具有在其內(nèi)形成的包圍該對的兩個差分信號導(dǎo)孔的開口。接地參考平面連接到兩個接地導(dǎo)孔。這四個導(dǎo)孔排列在虛設(shè)的四邊形(例如，正方形、長方形、菱形等等)的轉(zhuǎn)角處，并且接地參考平面可以是立體的或平面的，或者它可以是網(wǎng)格、或類似格子的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個主要方面中，提供一種新的用于導(dǎo)電跡線從一對差分信號導(dǎo)孔離開的發(fā)送或出口圖案。該出口圖案包括一對導(dǎo)電跡線，該導(dǎo)電跡線從一對相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)孔開始在電路板的平面或?qū)觾?nèi)延伸，該導(dǎo)孔優(yōu)選地是差分信號導(dǎo)孔對，并且每一個跡線在該跡線的發(fā)送或出口部分內(nèi)包括彎曲。跡線出口部分之一的一個彎曲安置在另一個(外部)跡線出口部分的彎曲半徑的內(nèi)部，這樣，該對跡線出口部分彼此之間相距的間隔通常是從相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)孔到傳輸線本體相似且一致的距離。
在本發(fā)明的再一個主要方面中，提供一種用于離開(進入)一對相應(yīng)的差分信號導(dǎo)孔并通向電路板上的差分信號傳輸線的一對導(dǎo)線電路板的圖案。跡線中的每一個包括導(dǎo)電軸環(huán)部分，該導(dǎo)電軸環(huán)部分包圍并連接相應(yīng)的導(dǎo)孔，并且它進一步包括從軸環(huán)部分延伸并連接到或終止在信號傳輸線的出口部分。該出口部分包括增加的寬度部分，并且，在一個實施例中，該增加的寬度部分可以開始于中心線附近，其中，中心線從一個差分信號導(dǎo)孔的中心延伸到另一個差分信號導(dǎo)孔。該增加的寬度部分在它到信號傳輸線的路徑中延伸并經(jīng)歷至少一個彎曲，它通過將寬度減小到它所連接的信號傳輸線的寬度來終止到該信號傳輸線。
在另一實施例中，當(dāng)從上面觀察或從與導(dǎo)電跡線平面正交的方向觀察時，增加的寬度部分具有“旗形”配置。為了連接的目的，該增加的寬度部分還在短的間隔內(nèi)彼此相互接近。該增加的寬度部分通常將沿著從它們的導(dǎo)孔到信號傳輸線的它們的路徑經(jīng)歷至少一個彎曲或改變方向。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該對差分信號跡線的旗形部分尺寸均勻并且彼此對稱。
如本發(fā)明另一實施例中所舉例的，可以通過將接地跡線安置在離一對差分信號跡線最近的地方來控制在電路板上形成的傳輸線的阻抗，尤其是其出口或發(fā)送部分。接地跡線安置在鄰近該差分信號跡線的地方，但是在電路板的不同層內(nèi)，以便可認(rèn)為這三條跡線形成“三元組”的電路板。從穿過電路板的剖面內(nèi)的末端可最好地觀看該三元組配置，其中兩個差分信號跡線和相關(guān)聯(lián)的接地跡線位于虛設(shè)三角形的頂點。
電路板層內(nèi)部的三元組配置促進了在差分信號和接地跡線之間的電容耦合。這樣，可以調(diào)整傳輸線從它離開電路板導(dǎo)孔的出口部分到電路板上其它目的地之間的阻抗。
這樣的電路板導(dǎo)電跡線配置可進一步包括具有開口的導(dǎo)電接地平面層。與本發(fā)明的其它實施例一樣，該開口包圍住一對差分信號導(dǎo)孔。那些位于支持差分信號跡線的層附近的電路板層之一的接地平面可以具有置于其上的細(xì)條，穿過并且優(yōu)選地將該非導(dǎo)電開口對隔開。該平分線的條在兩個差分信號導(dǎo)孔的傳輸線部分之間、以及之下或之上延伸，從而產(chǎn)生三條跡線的三元組配置，其中三條跡線包括差分信號跡線對和它們相關(guān)聯(lián)的地線。
在另一方面，差分信號跡線沿著公共軸從它們相關(guān)聯(lián)的電路板上的信號導(dǎo)孔延伸。一對接地導(dǎo)孔沿著與該信號導(dǎo)孔同樣的軸排列，并沿著該軸在信號導(dǎo)孔外部分開得更大。具有較寬寬度的兩個接地出口跡線從接地導(dǎo)孔到信號導(dǎo)孔之間中心點延伸(在信號跡線出口部分的平面鄰近的平面中延伸)，其中，中心點是信號導(dǎo)孔連接到一起并改變方向的位置。方向改變是與當(dāng)差分信號導(dǎo)孔從它們的出口部分延伸到傳輸線部分時該差分信號的方向或路線改變相匹配的一種。沿著該廣度，接地導(dǎo)孔出口跡線具有足夠大的寬度以向該兩個差分信號導(dǎo)孔提供寬的接地單元。優(yōu)選地，該接地導(dǎo)孔出口跡線的寬度從預(yù)選的距離開始在差分信號導(dǎo)孔的外部邊緣之間延伸，預(yù)選的距離可以包括信號傳輸線的整個長度。
通過考慮隨后的詳細(xì)描述將會清楚地理解本發(fā)明的這些和其它的目的、特征和優(yōu)點。
附圖簡述在該詳述的過程中，常常會參考以下附圖

圖1是在其中使用本發(fā)明的環(huán)境(即，用于高速信號和數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的底板環(huán)境)的示意圖；圖2是在其內(nèi)形成有兩個導(dǎo)孔的已知電路板結(jié)構(gòu)的平面圖；圖3是到電路板表面上的導(dǎo)孔開口的透視圖；圖3A是已知印刷電路板的圖解詳圖，其中，印刷電路板具有在該電路板本體中的平面內(nèi)形成并完全穿過該電路板的導(dǎo)孔，并且該電路板具有多個接地平面，其作為層排列在該電路板的本體內(nèi)或其它層之間；圖4是另一個用于差分信號應(yīng)用的已知電路板配置的平面圖，該示了由非導(dǎo)電區(qū)域圍繞的電路板的兩個差分信號導(dǎo)孔，其中非導(dǎo)電區(qū)域在圍繞該對導(dǎo)孔的導(dǎo)電接地平面中形成；圖5是另一個已知電路板配置的平面圖，其中該電路板配置具有在其內(nèi)形成的兩個導(dǎo)孔，與圖4所示相似，并且其中，圍繞導(dǎo)孔的非導(dǎo)電區(qū)域末端相對于該非導(dǎo)電區(qū)域的其余部分被放大，以給出開口區(qū)域“狗骨”或“啞鈴”形狀；圖6是可用于差分信號應(yīng)用的圖示導(dǎo)孔的5-管芯圖案的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電路板導(dǎo)孔配置的平面圖，圖示優(yōu)選的接地配置；圖8是與圖7相同的視圖，但是為了清楚的目的，寬的接地平面層位于電路板之上的適當(dāng)位置上，并連接到兩個接地導(dǎo)孔，該示圍繞該對差分信號導(dǎo)孔的開闊區(qū)域的空間配置；圖9是與圖8相似的導(dǎo)孔配置的透視圖，該圖示出在接地平面與兩個接地導(dǎo)孔之間互連的點，其中，圖示的接地平面位于電路板剖面的頂部平面，接地平面具有網(wǎng)格或類似格子的配置，并具有開闊區(qū)域，開闊區(qū)域的周界包圍住一對差分信號導(dǎo)孔；圖10是圖9中配置的透視圖，但是圖示了另外的接地平面層作為整個電路板構(gòu)造的一部分，該另外的接地平面層具有開闊區(qū)域，開闊區(qū)域包圍住穿過電路板的高度或深度的該對差分信號導(dǎo)孔，接地平面選擇性地連接到該配置的接地導(dǎo)孔；圖10A是圖10的導(dǎo)孔和接地平面配置的頂部平面圖，該圖進一步圖示了從相關(guān)聯(lián)的差分信號導(dǎo)孔離開的一對差分信號傳輸線；圖11是在一個微小角度觀看的頂部平面圖，該示一對差分信號導(dǎo)孔和從該導(dǎo)孔離開(或“發(fā)送”或“出發(fā)”)并與差分信號傳輸線匯合的一對導(dǎo)電跡線；圖11A是類似于圖11所示結(jié)構(gòu)的頂部平面圖，但是，其中出口部分具有旗形配置，并不是增加的寬度部分；圖12是與圖11相同的視圖，但是在透視的角度看，朝向90度稍微多一點，該示導(dǎo)孔的深度以及連接到該信號導(dǎo)孔的信號跡線引出口；圖13是從圖11配置的末端以不同角度觀看的該配置的透視圖，并圖示電路跡線是怎樣離開與它們相關(guān)聯(lián)的兩個導(dǎo)孔，并圖示該導(dǎo)電跡線的增加的寬度部分；圖13A是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的另一個導(dǎo)電跡線出口圖案的頂部平面圖；圖14是已知差分信號導(dǎo)孔配置和從該導(dǎo)孔引出的一對電路跡線的平面圖；圖15是另一個已知差分信號導(dǎo)孔配置的平面圖，其中一對跡線從該導(dǎo)孔引出并形成電路板的信號傳輸線；圖16是差分信號跡線出口圖案的另一個實施例的透視圖；圖16A是圖16的差分信號跡線出口圖案的頂部平面圖，其中接地參考平面疊加在該跡線圖案之上；圖17A是根據(jù)本發(fā)明原理夠造的電路板引出路線的另一實施例的頂部平面圖，并圖示在該電路板接地平面內(nèi)形成的兩個開口之間的狹小間隔；
圖17B是與圖17A相同的視圖，但是在電路板接地平面內(nèi)形成的兩個開口之間插入較寬的間隔；圖18是從四個導(dǎo)孔引出的電路板的另一實施例的頂部平面圖，圖示跡線的三元組配置的應(yīng)用；圖18A是沿著圖18中A-A線的剖視圖，圖示電路板跡線在它們在電路板上的路徑中的三元組形式的配置；圖18B是圖18的圖解視圖，圖示在電路板的不同層上使用的跡線之間的垂直間隔；和圖19是電路板跡線出口的三元組形式配置的另一實施例的頂部平面圖。
具體實施例方式
圖1是底板組件100的透視圖，在底板組件100中，印刷電路板(這里稱為“主板”)101通過一個或多個連接器103連接到輔助電路板102?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的連接器103將導(dǎo)電電路104連接到布置在輔助電路板02上的相似電路106，其中，導(dǎo)電電路104利用布置在主板101表面的導(dǎo)電跡線105。這些電路104，106通常通向安裝在電路板上的電子器件110。
電纜可用于將圖1的組件100連接到另一個電子組件，這些電纜僅僅是電子信號傳輸線的一種形式。其它形式的這種傳輸線可以合并進該組件的電路板104，106，并且一種這樣的形式可以采取多個導(dǎo)電跡線安置在電路板的(或者層)上或位于該平面(或者層)內(nèi)的形式。這種傳輸線的一個例子在圖2中示出，并且代表在今天的電子工業(yè)中使用的電路板結(jié)構(gòu)。
在圖2中，電路板120被示出具有多個在圖案中布置的導(dǎo)孔121，用于接收電子器件的相應(yīng)導(dǎo)電引線(未示出)，其中，這些導(dǎo)電引線安裝到電路板120。導(dǎo)孔121通常包括延伸穿過整個電路板120厚度的的孔122。沿著導(dǎo)孔121的內(nèi)部表面128將其鍍層，并且導(dǎo)孔121典型地包括電鍍材料123的小環(huán)孔，這些小環(huán)孔可以集中在孔與電路板120表面的交叉處。一對導(dǎo)電跡線124，125被示出從導(dǎo)孔121向遠處延伸，并且在差分信號應(yīng)用中，兩個跡線124，125將共同定義通向連接器、電子器件或類似器件的差分信號傳輸線“ST”。
這樣，降低了差分信號對將被分成多個單端信號的可能性。我們看到差分信號導(dǎo)孔401穿透電路板400的頂部金屬接地平面層405，并具有小于B或H(防護焊盤的外部尺寸)的間距(中心到中心)。這樣，防護焊盤有效地與差分信號對分離，并且共模耦合最小，而在兩個差分信號導(dǎo)孔之間的差模耦合增加。
導(dǎo)孔121不僅用于將連接器和部件安裝到電路板120上，而且用于將該板的各種電路互連在一起。如上所述，電路板典型地由玻璃纖維樹脂或類似化合物的一系列層組成。將鍍層加到這些層之一并進行蝕刻，以在該層的表面形成導(dǎo)電跡線。玻璃纖維或樹脂的另一層加到第一層，電路跡線形成，以此類推，直到多層電路板形成，其中，多個電路在多層電路板的不同層上延伸穿過該板。通過鉆孔到電路內(nèi)部并暴露導(dǎo)電層來形成導(dǎo)孔，然后將導(dǎo)孔的內(nèi)部表面進行電鍍，從而接觸該孔邊緣的所有層連接到一起。
圖3用放大圖來圖示包含導(dǎo)孔121的電路板120的層。該導(dǎo)孔被電鍍，并包括電鍍材料的內(nèi)部鍍層128，該鍍層128圍繞孔122。間隙G可在電路板層上形成，該間隔提供導(dǎo)孔鍍層128與圍繞導(dǎo)孔121的接地參考平面導(dǎo)電層129之間的隔離。提供間隙G，以防止短路，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)接地表面層可能有害地影響差分信號從一對差分信號導(dǎo)孔的發(fā)送。然而，對于該結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)孔與參考表面邊緣之間出現(xiàn)的間隙G促使該導(dǎo)孔作為關(guān)于參考平面的電容器。在具有多個接地平面并且接地平面帶有圍繞單個導(dǎo)孔的間隔或開口的結(jié)構(gòu)中，該影響尤其明顯，它可造成信號反射。該反射消耗整個傳輸線系統(tǒng)的能量。
圖3A以示意方式圖示電路板129的不同層129a，129b，129c以及導(dǎo)孔122怎樣延伸穿過所有層129a-c以與表面跡線124a和內(nèi)層跡線124b和124c配合。
在圖4中圖示了在2003年8月19日出版并轉(zhuǎn)讓給Teradyne，Inc的美國專利No.6,607,402中描述的改進電路板上差分信號導(dǎo)孔性能的一種方式。在該專利中，示出了電路板120具有多個在其內(nèi)形成的導(dǎo)孔121。導(dǎo)孔121成對排列，用于差分信號傳輸，并且電路板120包含接地參考平面129。圍繞該對差分信號導(dǎo)孔的下面接地平面的部分130被去除，以形成開口。該去除的區(qū)域或開口130在本領(lǐng)域中通常被稱為“防護焊盤”。該‘402專利解釋了防護焊盤130應(yīng)當(dāng)圍繞兩個導(dǎo)孔121。該結(jié)構(gòu)具有與它相關(guān)聯(lián)的某些缺點。例如，兩個導(dǎo)孔121都作為跨越該導(dǎo)孔121與接地平面開口邊緣之間間隙的多個位置中的電容器。該電容器效應(yīng)易于消耗可連接到導(dǎo)孔121的任何信號傳輸線的能量。使用小尺寸導(dǎo)孔防護焊盤是為了嘗試將兩個信號導(dǎo)孔121以電學(xué)方式松散耦合在一起，而圍繞接地焊盤或平面的接近度抑制了在兩個差分信號導(dǎo)孔121之間真正的強差分耦合。
圖5圖示對電路板導(dǎo)孔的另一種已知的更改，其中，防護焊盤131在兩個導(dǎo)孔121之間的它的中央部分133變窄，以采取總的“狗骨“或”啞鈴“外觀。對于該外觀，防護焊盤131在圍繞導(dǎo)孔對121的區(qū)域135中較大，但是然后它在兩個導(dǎo)孔之間的區(qū)域136中稍微變窄。該變窄使得再獲得一些通常在操作中損失的系統(tǒng)能量，但是小區(qū)域的接地平面防護焊盤抑制了合適的性能。該結(jié)構(gòu)表示嘗試平衡系統(tǒng)電容并寬松地將兩個信號導(dǎo)孔耦合到一起，而仍然保持兩個信號導(dǎo)孔對于它們周圍的接地平面的密切關(guān)系。
不對稱優(yōu)選導(dǎo)孔配置圖6圖示另一種電路板200，該電路板200具有在其內(nèi)形成的導(dǎo)孔圖案，該導(dǎo)孔圖案在此被稱為“5-管芯”導(dǎo)孔圖案。該圖案包括設(shè)置在單個居間接地導(dǎo)孔205相對側(cè)的兩對差分信號導(dǎo)孔202，204。每一個這樣的一對差分信號導(dǎo)孔包括兩個不同的導(dǎo)孔202a，202b和204a，204b。每一個差分對的兩個導(dǎo)孔典型地沿著第一軸L1(在圖7中示出從左下向右上延伸)對齊在一起。該圖案沿著橫穿第一軸L1的方向重復(fù)。差分信號導(dǎo)孔202a-b和204a-b典型地具有從它們通向電路板200上另一目的地的跡線，而接地導(dǎo)孔205典型地在其內(nèi)部表面連接到安置于該電路板205內(nèi)部的接地平面層(在圖6中未示出)。
在這種類型的導(dǎo)孔圖案，兩對差分信號導(dǎo)孔中的每一個共享位于該圖案中央的這一個接地導(dǎo)孔。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該5-管芯圖案產(chǎn)生串?dāng)_，并且很好地控制這種系統(tǒng)的阻抗是困難的。差分導(dǎo)孔對202，204之一和中央接地導(dǎo)孔的分組優(yōu)選地是三角形配置，其中，這三個導(dǎo)孔定位于由圖6中粗線表示的虛設(shè)三角形的頂點。
圖7是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的具有導(dǎo)孔布局的電路板300的頂部平面圖，其中，導(dǎo)孔的間隔錯開，以便一對差分信號導(dǎo)孔“AA”位于比第二對差分信號導(dǎo)孔“BB”距它們相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302(顯示為大致在該圖案的中央)更近的位置。在電路板300中形成多個導(dǎo)孔301并且，并且提供與一對差分信號導(dǎo)孔303相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302，優(yōu)選地，該相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302與一對差分信號導(dǎo)孔303對齊。兩個差分信號導(dǎo)孔303優(yōu)選地沿著第一軸L1對齊，以形成一對差分信號導(dǎo)孔，并且相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302與第一軸隔開一定距離，但是當(dāng)從橫穿第一軸L1的方向觀看時，接地導(dǎo)孔302位于兩個信號導(dǎo)孔之間。
我們稱這種結(jié)構(gòu)為“優(yōu)選接地”導(dǎo)孔布局，因為在一個差分信號導(dǎo)孔對AA與它相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302之間的間隔W1小于在這一個差分信號導(dǎo)孔對AA與另一對鄰近的差分信號導(dǎo)孔306 BB之間的間隔W2。這樣，這一對差分信號導(dǎo)孔AA的耦合偏向于與它相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302，而不偏向于另一個鄰近的差分信號導(dǎo)孔對BB或與該差分信號導(dǎo)孔對BB相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔302b。
圖8-10圖示本發(fā)明的另一實施例，其中電路板的一個或多個接地參考平面具有特別配置的防護焊盤，該防護焊盤圍繞組成差分信號導(dǎo)孔對的兩個差分信號導(dǎo)孔。這些布置的空間關(guān)系首先在圖8中示出，其中，參考標(biāo)號400表示電路板，其包括多個信號導(dǎo)孔401，這些導(dǎo)孔中的兩個結(jié)合以形成差分信號導(dǎo)孔對402。大的接地平面405存在于電路板表面或它的內(nèi)層上。如在圖8中可以看到的，接地平面405具有在其內(nèi)形成的大的防護焊盤410，防護焊盤410通常是矩形的，如所示出的具有尺寸B和H。優(yōu)選的是，開口具有大約1.2-1.5的長寬比AR，長寬比AR通過等式AR＝H/B得到。
如所圖示的，圍繞差分信號導(dǎo)孔401的對402的接地平面可以是大的接地平面。這樣，差分信號對將分成多個單端信號的可能性降低。我們看到差分信號導(dǎo)孔401穿透電路板400的頂部金屬接地平面層405，并具有小于開口或防護焊盤的410外部尺寸B或H的間距(中心到中心)。這樣，防護焊盤410有效地與差分信號對分離，并且共模耦合最小，而在兩個差分信號導(dǎo)孔之間的差模耦合增加。
另外，兩個接地導(dǎo)孔403，404中的一個導(dǎo)孔404被定義為優(yōu)選接地導(dǎo)孔，這意味著它放置在比另一個接地導(dǎo)孔距差分對402更近的位置，并因次被指定為主要接地參考導(dǎo)孔。由于這種不對稱關(guān)系，差分信號導(dǎo)孔對的共模耦合最小，并被定義用于隨后系統(tǒng)(即，沿著它穿過電路板的廣度)阻抗的調(diào)整。接地平面405連接到如圖9所示的電路板頂部和底部表面上的接地導(dǎo)孔，如果接地平面以該方式使用，并且如圖10所示，優(yōu)選地是，內(nèi)部接地平面層選擇性地連接到接地導(dǎo)孔。在圖9中，將要指出的是接地平面405呈現(xiàn)網(wǎng)格或類似格子的結(jié)構(gòu)，而不是大的實心接地平面層。
在圖10中，示出多個層或平面的電路板，其中，為了清楚，去除了樹脂或其它絕緣材料。接地平面405a，405b安置于電路板上相對的頂部和底部平面上，它們連接到兩個接地導(dǎo)孔403&404。在內(nèi)部接地參考平面層中405c&405d中，在接地平面和兩個導(dǎo)孔403，404中的任一個之間沒有連接。示出了在接地平面層405e和405f之間一對信號跡線420從差分信號導(dǎo)孔420引出。為了優(yōu)化穿過電路板400及其堆疊層的導(dǎo)孔性能，在信號跡線420兩側(cè)的兩個接地平面連接到接地導(dǎo)孔403，404。
在圖10A中最好地示出導(dǎo)電信號跡線420在三個導(dǎo)孔401-403之間的出口路徑。圖10A是圖10中導(dǎo)孔和接地平面結(jié)構(gòu)的頂部平面圖，圖示在電路板頂部表面上的接地平面(為了清楚，去除了板結(jié)構(gòu))，并且圖示兩個內(nèi)部信號跡線到差分信號導(dǎo)孔對的連接。該圖還圖示了信號跡線在它們引出路線時或從差分信號導(dǎo)孔離開的路徑。
信號跡線從導(dǎo)孔引出還希望控制傳輸線在跡線從導(dǎo)孔引出并繼續(xù)延伸它們在電路板上的傳輸路徑的區(qū)域中的阻抗。在這些出口區(qū)域中出現(xiàn)了問題。以前已知嘗試在差分信號導(dǎo)孔對之間延伸的中心線周圍的非對稱配置中維持導(dǎo)電跡線對的間隔。這在圖14中示出，其中一對差分信號導(dǎo)孔的兩個導(dǎo)孔501，502相距距離D。一對導(dǎo)電跡線503連接到連接到導(dǎo)孔501，502，并從那里向遠處延伸。它們的出口路徑最初沿著跡線的出口部分504以一個角度向分開兩個導(dǎo)孔501的中心線C延伸，直到跡線相距相同的間隔DD為止。
這些出口部分503長度較短，并且在它們的廣度內(nèi)不彼此交叉，但是它們連接到相應(yīng)的在中心線C的相對兩側(cè)平行延伸的延長部分505。兩個導(dǎo)孔501，502以及與它們相關(guān)聯(lián)的跡線503定義支持它們的電路板500上的信號傳輸線。對于一對差分信號導(dǎo)孔，需要的兩個跡線的間隔、幾何結(jié)構(gòu)和長度可保持對稱，以便在出口中的不一致保持絕對最小值。通過保持電路跡線的幾何結(jié)構(gòu)和對稱性，不是總可以從對稱圖案中的導(dǎo)孔引出跡線，尤其在電路板的高密度區(qū)域中或在小間隔差分信號導(dǎo)孔對的區(qū)域中。
當(dāng)從一對差分信號導(dǎo)孔出發(fā)的導(dǎo)電跡線錯開以致跡線長度不相等或作為一對在它們的圖案中不對稱時，出現(xiàn)了問題。圖15中圖示了這樣的問題配置，其中電路板500被圖示為具有在兩條線中成對排列的導(dǎo)孔501，502的陣列。導(dǎo)孔501，502中的兩個構(gòu)成差分信號對，并且示出兩個導(dǎo)電跡線505，506從導(dǎo)孔通向信號傳輸線507。一個跡線506具有短的出口部分510，而考慮到兩個導(dǎo)孔501，502之間的間隔，另一個跡線505具有較長的出口部分511。跡線的信號傳輸線507部分在兩排導(dǎo)孔之間延伸。為了確保信號傳輸線的阻抗將保持在期望值，考慮到兩個跡線出口部分510，511長度和角度的不同，均衡傳輸線部分507的長度成為必要。這通過插入補償部分512(顯示為局部彎曲)來完成，這增加了跡線506的總長度，而沒有過度增加橫向長度。然而，使用這樣的補償部分512占用電路板上的寶貴空間，否則，該空間可用于另外的電路，因此，這種用于控制電路板信號傳輸線阻抗的解決方案是不理想的。
圖11-13&11A圖示電路板600的一個實施例，該電路板600具有電路跡線圖案601，其提供從差分信號導(dǎo)孔608a，608b的對609引出的信號傳輸線的理想阻抗特性。對于該配置，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以從導(dǎo)孔608a，608b以及一路上相關(guān)聯(lián)的信號傳輸線612來“調(diào)整”傳輸系統(tǒng)的性能，其中，如所示出的，信號傳輸線從兩個導(dǎo)電跡線613a，613b形成。在這些圖中示出的電路跡線圖案是通常在電路板600的內(nèi)層發(fā)現(xiàn)的一個，并且兩個跡線613a，613b與差分信號導(dǎo)孔608a，608b沿著該導(dǎo)孔的電鍍本體部分604緊密配合(圖12)。在使用本發(fā)明的圖案中，我們已發(fā)現(xiàn)當(dāng)跡線從差分信號導(dǎo)孔向外延伸或“引出”時可以注入系統(tǒng)能量。這些結(jié)構(gòu)用來向系統(tǒng)返回能量。這樣，本發(fā)明可以從名義上位于該導(dǎo)孔對之間的點提供連續(xù)耦合的差分跡線對。
如上所述，能量大量集中在導(dǎo)孔609的對上，并且為了重新獲得這些能量，導(dǎo)孔出口部分609具有通過環(huán)形軸環(huán)部分622連接到該導(dǎo)孔的放大的寬度部分或區(qū)域621。放大的寬度部分620進一步連接到具有我們描述的“旗形”部分623的導(dǎo)孔鍍層622。這些旗形部分623以及部分放大了的寬度部分621提供更多的金屬鍍層區(qū)域，以增加在電能所集中在的導(dǎo)孔之間的區(qū)域內(nèi)的電容。旗形部分623在出口部分的開始提供恰好90度中心線出口。
如圖11最佳示出的，兩對安置在電路板600中的導(dǎo)孔沿著第一軸L1排列。該圖中下面的一對導(dǎo)孔是一對差分信號導(dǎo)孔，并且導(dǎo)電跡線出口部分620具有放大了的寬度并首先沿著第一軸彼此向?qū)Ψ窖由欤缓髲牡谝惠S以一個角度向外沿著第二軸(在圖11中表示為AX2))延伸，如所圖示的，第二軸AX2優(yōu)選地橫穿第一軸L1。然后，它們沿著一對彎曲680，681轉(zhuǎn)向，彎曲680，681具有半徑，以便一條跡線613a適合在另一條跡線613b的內(nèi)側(cè)并繼續(xù)沿著第三軸AX3延伸，第三軸L3通常與軸L1平行，并且通常橫穿軸AX2。這樣，可以在從區(qū)域XX開始的兩條跡線之間獲得恒定間隔EE，其中區(qū)域XX是旗形部分623彼此向?qū)Ψ窖由熘钡匠隹诓糠旨尤胄盘杺鬏斁€區(qū)域ST的區(qū)域的區(qū)域。
圖11A是一對跡線出口部分的頂部平面圖。在該實施例中，兩個差分信號導(dǎo)孔被狗骨形狀的開口690(與圖5所示的開口相似)包圍。如上面所提及的，并且如該實施例所圖示的，跡線的出口部分723呈現(xiàn)旗形結(jié)構(gòu)，該旗形結(jié)構(gòu)是板形區(qū)域，其代替從導(dǎo)孔向外延伸的細(xì)小跡線。這些板形區(qū)域增加了在導(dǎo)孔區(qū)域的跡線之間的電容耦合，并且也降低了電感。旗形部分還彼此靠近(沿著第一軸延伸)，以在跡線從導(dǎo)孔的出口中在跡線之間保持期望的間距，隨后，出口部分從旗形部分開始沿著橫穿第一軸的第二軸延伸。可以看到跡線沿著三個不同的路徑前進，首先沿著軸L1，然后沿著軸AX2，最后沿著軸AX3。軸L1和AX2交叉，同樣，軸AX2和AX3交叉。
圖13A是本發(fā)明另一實施例的頂部平面圖，其中示出一對導(dǎo)電跡線550從一對導(dǎo)孔551引出直到它們加入信號傳輸線552為止的出口路徑。跡線550包括具有板形區(qū)域的旗形部分555作為他們出口部分的局部，該旗形部分555從導(dǎo)孔出發(fā)沿著軸L1向彼此延伸。跡線之一550a在其依靠自身向后彎曲時位于另一條跡線550b的內(nèi)側(cè)，直到通常與軸L1橫穿延伸的信號傳輸線部分522。出口部分還經(jīng)過在其內(nèi)大約有5個明顯彎曲的路徑，圖13A結(jié)構(gòu)的每一個彎曲由線B-B標(biāo)識，并且每一個彎曲表示跡線出口部分改變了方向。
示出了接地參考平面590疊加在跡線出口圖案之上。在電路板的這一層中存在參考平面590和環(huán)形軸環(huán)部分591。它們被表示成位于跡線出口圖案之上的層中，但是它們還可以位于跡線出口圖案之下的層中。有兩個接地導(dǎo)孔593互連到接地平面590，它們位于在接地平面內(nèi)形成的包圍兩個差分信號導(dǎo)孔551的開口594的邊緣。接地導(dǎo)孔之一593a是與該對差分信號導(dǎo)孔551相關(guān)聯(lián)的主要接地導(dǎo)孔，而另一個接地導(dǎo)孔593b是與左邊的一對差分信號導(dǎo)孔相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔(在圖13A中未示出)。
該對差分信號導(dǎo)孔551位于距與它們相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔593a較近的位置，與接地導(dǎo)孔相距W1，W1比該對差分信號導(dǎo)孔551與接地導(dǎo)孔593b之間的距離W2短。如在圖13A中接地導(dǎo)孔的右半邊上所示出的，已經(jīng)去除了這些接地導(dǎo)孔的環(huán)形軸環(huán)部分595，這樣它們不沿著360度的環(huán)形路線延伸。更適合地，優(yōu)選的是這些類型的環(huán)形軸環(huán)部分具有大約150-200度的彎曲區(qū)域，其中，大約180度是優(yōu)選的。這樣做以降低信號跡線出口部分與不相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔593b之間的電容耦合。
圖16圖示根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的另一種形式的電路跡線出口或引出圖案。在該配置中，兩個導(dǎo)電跡線450a，450b從一對相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)孔401，402引出。這些跡線450a，450b的引出部分包括一個跡線部分471，該跡線部分471具有緊的彎曲半徑，并套嵌在另一條跡線彎曲部分470的內(nèi)側(cè)。可以認(rèn)為內(nèi)側(cè)的跡線471在它最初從導(dǎo)孔401向它的另一配對導(dǎo)孔402延伸時依靠它自身向后彎曲并隨后展開其自身?？梢栽趶膶?dǎo)孔401向另一配對導(dǎo)孔402向外延伸的初始部分中發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)的這個重要部分。然后，跡線繼續(xù)具有彎曲部分，該彎曲部分靠近外側(cè)導(dǎo)孔的出口部分471。這樣，保持了兩條跡線的親密度以及相似的路徑長度。
圖16A是圖16的頂部平面圖，該圖以與圖13A相似的方式圖示了疊加在跡線出口圖案上面或下面的接地參考平面。在該接地參考平面中，相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔比非相關(guān)聯(lián)的接地導(dǎo)孔距該對差分信號導(dǎo)孔更近。該圖極好地示出了出口部分473是怎樣首先從它的導(dǎo)孔401向該導(dǎo)孔對的另一導(dǎo)孔402延伸以便建立間距的。然后它在一個點474依靠自身向后返回，其中，該點474是它可以以期望的間距沿著外側(cè)導(dǎo)孔的內(nèi)部前進的點。
圖17圖示根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的電路板出口圖案的另一個實施例，其應(yīng)用了一系列在印刷電路板內(nèi)形成的電鍍導(dǎo)孔702。該電路板700在頂部平面視圖中示出，并且可以看到該電路板700包括6對完全延伸穿過電路板700厚度的導(dǎo)孔或通孔702。這些導(dǎo)孔702在X方向和Y方向(或者在圖17A和圖17B中從上到下以及從右到左)都彼此相距一定間隔，優(yōu)選地，這些導(dǎo)孔702在它們的內(nèi)部表面703被電鍍，這樣，它們將與插入它們內(nèi)部的導(dǎo)電單元以傳導(dǎo)方式連接。
還示出了防護焊盤或開口704，該區(qū)域704是導(dǎo)電接地參考平面中的區(qū)域，在該區(qū)域中已經(jīng)去除了導(dǎo)電金屬，即鍍層。重要的是，該區(qū)域完全包圍住所選擇的信號導(dǎo)孔對710(并且，該對是在圖中從右到左方向中的一對導(dǎo)孔)。該導(dǎo)孔對710旨在與差分信號電路一起使用，以便該導(dǎo)孔對710中的一個導(dǎo)孔將承載指定幅度的正(+)電壓，而該導(dǎo)孔對710中的另一個導(dǎo)孔將承載與上述幅度相等的負(fù)(-)電壓。這兩個差分信號導(dǎo)孔共同構(gòu)成差分信號導(dǎo)孔對710。示出了兩個其它導(dǎo)孔718，它們可以沿著公共軸L1安置(圖17B)，并且由于它們連接到接地平面層700，因此它們用作接地導(dǎo)孔。我們看到非導(dǎo)電開口704與這兩個接地導(dǎo)孔718鄰接。
在該實施例中，電路板跡線連接到差分信號導(dǎo)孔對710。當(dāng)電路板跡線從導(dǎo)孔對710引出時，電路板跡線的開始處包括寬的象旗子一樣的部分712。與它們末端相關(guān)聯(lián)的電路板跡線相比，這些旗形部分712包括較大量(或?qū)挾?的導(dǎo)電材料。該額外材料增加到由旗形部分限定的“板”的尺寸，并增加了在從導(dǎo)孔對710引出的兩條跡線之間的電容耦合。這個大尺寸的旗形部分712用來電路板的水平面內(nèi)重新建立在信號導(dǎo)孔對710的兩條跡線之間的電容耦合。以前，已經(jīng)在垂直面內(nèi)沿著導(dǎo)孔710穿透電路板的路徑建立了在兩個信號導(dǎo)孔710之間的電容耦合，但是這些旗形部分712構(gòu)成跡線到水平面內(nèi)的過渡。這有效地增加了跡線從該對導(dǎo)孔710的出口的初始過渡中的阻抗。旗形部分712用作從垂直面到水平面的初始過渡。
優(yōu)選地，旗形部分712尺寸均勻并且對稱，以在它們之間提供恒定的電容。該對稱沿著位于導(dǎo)孔對710之間并在旗形部分712之間的軸延伸。這是優(yōu)選的，以在該出口的開始處產(chǎn)生相等的路徑長度，從而建立零(“0”)偏斜。該旗形部分712在跡線從導(dǎo)孔“引出”并沿著電路板延伸它們的電路路徑之前，在水平面內(nèi)重新建立耦合。電路跡線的下一部分713包括引出區(qū)域，，并且在圖17A中能最好地看到它們，在圖17A中我們能看到這些跡線部分優(yōu)選地具有相同寬度。它們從導(dǎo)孔的引出路線嘗試采用最短的路徑到達主要的跡線部分715，其中，主要的跡線部分715沿著接地平面的開口704的邊沿延伸。這些主要的跡線部分715沿著導(dǎo)電材料的居間細(xì)小薄片720延伸，其中，該居間細(xì)小金屬薄片將在附圖中圖示的兩個防護焊盤區(qū)域隔開。在這一點上，兩個跡線出口部分之一的路徑酷似這兩條跡線中另一個的路徑。
能夠看到跡線的根部713從每一個旗形部分712向外延伸，并且這些根部713與成角的腿部714相遇并緊密配合，成角的腿部714從該根部713延伸到隔開兩個相鄰防護焊盤區(qū)域704的接地薄片720的位置。這些成角跡線部分714然后與平行于接地平面居間薄片部分720延伸的跡線的規(guī)則電路部分715匯合，其中接地平面居間薄片部分分隔兩個接地平面開口704。電路跡線旗形部分712和傳輸線部分715彼此隔開一個共同的間距。在圖17A中將接地平面居間薄片部分720表示為細(xì)小的接地薄片，而圖17B中示出的接地平面居間薄片部分720具有相對較大的寬度。電路板跡線的出口路徑實現(xiàn)利用盡可能短的路徑長度使那些信號跡線靠近接地平面層的目標(biāo)，以便向電路系統(tǒng)提供平滑的阻抗過渡。
在圖17A&17B中示出的特定形式的接地平面開口704比圖9和圖10A中示出的開口具有更大的尺寸，這樣做是為了去除足夠多的接地平面，以便對出現(xiàn)在信號導(dǎo)孔702的對710之間的垂直耦合的影響更小。
信號跡線三元組形式的配置圖18-18B圖示導(dǎo)孔出口結(jié)構(gòu)的“三元組”形式的配置800。在圖18中圖示了一對差分信號導(dǎo)孔802在該圖從右到左的方向中彼此隔開一定距離。這兩個導(dǎo)孔802的出口結(jié)構(gòu)包括旗形部分804、彎曲部分805和跡線部分806。可以在該對差分信號導(dǎo)孔802外側(cè)提供一對接地導(dǎo)孔810，這對接地導(dǎo)孔810可以沿著水平線與該信號導(dǎo)孔802對齊。這些接地導(dǎo)孔810在圖18中被虛幻地示出，并包括開始該接地導(dǎo)孔出口結(jié)構(gòu)的成角的跡線部分812、放大部分813、細(xì)小部分814和較寬的中央跡線部分815。優(yōu)選地，這個寬跡線部分815具有的寬度使得其邊緣位于該對差分信號跡線部分806的邊緣下面或外側(cè)。在圖18A中示出這種關(guān)系，并且在圖18B中最佳地示出了接地導(dǎo)孔出口結(jié)構(gòu)與信號導(dǎo)孔出口結(jié)構(gòu)的垂直間隔。
圖19圖示三元組出口結(jié)構(gòu)900的另一實施例，其中，接地導(dǎo)孔902位于信號導(dǎo)孔904外側(cè)，并且其中，與它們相關(guān)聯(lián)的出口結(jié)構(gòu)位于信號導(dǎo)孔的另一側(cè)(與圖18B中所示的在信號導(dǎo)孔之上相反，該圖示出在信號導(dǎo)孔之下)?？梢哉J(rèn)為信號導(dǎo)孔與接地導(dǎo)孔沿著公共軸L1對齊(圖19)。旗形跡線出口部分沿著該軸對齊，但是圖19和圖18中示出的從接地導(dǎo)孔的跡線出口部分偏移L1，并沿著第二軸GL1對齊。在一些情況下，信號跡線出口部分和接地跡線出口部分可沿著公共軸對齊。從圖18A可以看到導(dǎo)電跡線以三元組形式排列，信號跡線和接地跡線位于虛設(shè)三角形的定點。
接地導(dǎo)孔902具有成角的出口部分910，該成角的出口部分910通向直線部分911，然后通向細(xì)小部分912。與在圖18B中示出的出口結(jié)構(gòu)中一樣，細(xì)小部分911位于出口跡線接近信號導(dǎo)孔904附近的位置，以便最小化該系統(tǒng)中接近信號出口結(jié)構(gòu)旗形部分的信道到地線的耦合。兩個接地出口跡線912然后結(jié)合到一起，以形成寬的中心條915，該中心條915與信號跡線920對齊，并位于該信號跡線920的下面(在板層方面)。在圖18和圖19中都可以看到跡線接地導(dǎo)孔出口部分最初從接地導(dǎo)孔810，902開始向外開始它們的行程，接地導(dǎo)孔810，902具有寬的部分812，910，寬的部分812，910接近與它們相關(guān)聯(lián)的信號導(dǎo)孔時，它們縮小為較窄的部分814，912，然后結(jié)合到一起，形成寬的公共傳輸線跡線815，915。
權(quán)利要求
1.一種用于差分信號應(yīng)用的電路板，該電路板具有用于傳送差分信號通過所述電路板的電鍍導(dǎo)孔對，包括接地平面層，該接地平面層具有在其內(nèi)形成的開口，開口包圍所述差分信號導(dǎo)孔對，并進一步鄰接另一導(dǎo)孔對；出口結(jié)構(gòu)，該出口結(jié)構(gòu)定義從所述差分信號導(dǎo)孔對到不同于所述接地平面層的電路板層上兩個相應(yīng)電路跡線的導(dǎo)電路徑，該出口結(jié)構(gòu)包括從所述導(dǎo)孔向居間第一軸延伸出的兩個放大的旗形部分、互連所述旗形部分到所述電路跡線的兩個成角部分以及傳輸線部分；電路跡線傳輸線部分之一沿著接地平面開口的邊緣延伸，而所述電路跡線傳輸線部分中的另一個沿著一條電路跡線延伸，但是位于所述接地平面開口的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電路板，其中所述差分信號導(dǎo)孔和所述另一對導(dǎo)孔沿著第二公共軸對齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電路板，其中所述第一和第二軸彼此相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電路板，其中所述電路跡線傳輸線部分的寬度小于所述旗形部分的寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的所述電路板，其中所述兩個差分信號導(dǎo)孔的所述旗形部分被第一預(yù)選間隔的居間間隔隔開，而所述電路跡線傳輸線部分被等于第一預(yù)選間隔的第二預(yù)選間隔隔開。
6.一種用于電路板差分信號電路的高速導(dǎo)孔系統(tǒng)，包括位于電路板內(nèi)并沿著軸彼此分隔的差分信號導(dǎo)孔對，導(dǎo)電跡線出口部分也沿著該軸從該差分信號導(dǎo)孔彼此向?qū)Ψ窖由?，該信號?dǎo)電跡線出口部分連接到在所述電路板上通向別處的相應(yīng)信號導(dǎo)電傳輸線部分；位于所述電路板內(nèi)的接地導(dǎo)孔對，該接地導(dǎo)孔對沿著所述軸在差分信號導(dǎo)孔對的外側(cè)彼此分隔，導(dǎo)電跡線接地出口部分對從接地導(dǎo)孔引出并與所述信號導(dǎo)電跡線出口部分分隔，所述的兩個導(dǎo)電跡線接地出口部分結(jié)合到一起，形成至少在所述導(dǎo)電信號跡線的部分之間延伸的單個導(dǎo)電接地跡線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的所述電路板，其中所述單個導(dǎo)電接地跡線在所述信號導(dǎo)電跡線傳輸線部分與部分的所述信號導(dǎo)電跡線出口部分之間延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的所述電路板，其中所述導(dǎo)電跡線接地部分的寬度在所述導(dǎo)電跡線接地部分經(jīng)過所述差分信號導(dǎo)孔附近時變窄。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的所述電路板，其中所述導(dǎo)電跡線接地部分與所述軸分隔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在高速差分信號應(yīng)用中有用的電路板(400，600，800)設(shè)計，該電路板設(shè)計使用導(dǎo)孔配置或電路跡線出口結(jié)構(gòu)。電路板中的一對差分信號導(dǎo)孔(402，551)被位于該電路板的另一層上接地平面(405、490)內(nèi)形成的開口(410)包圍。該導(dǎo)孔通過出口結(jié)構(gòu)(550，620)連接到電路板上的跡線(552，612)，其中，出口結(jié)構(gòu)包括兩個旗形部分(555，623)和相關(guān)聯(lián)的成角部分，成角部分將旗形部分連接到電路板跡線。在替換的實施例中，當(dāng)從剖面觀看時，離開差分信號導(dǎo)孔的電路板跡線(806)以三角形圖案位于設(shè)置在電路板另一層上的寬接地條(815)之上的電路板的一個層上。
文檔編號H05K1/11GK1918952SQ200580004817
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者肯特·E·雷尼爾, 大衛(wèi)·L·布倫克爾, 梅爾廷·U·奧布奧基里 申請人:莫萊克斯公司