用于連接用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娨€的電連接接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于連接用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娨€的電連接接口。本發(fā)明特別 地專注于板到板的互連。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于近來開發(fā)的具有例如25Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率的通訊系統(tǒng)中的高數(shù)據(jù)速率， 信號完整性，比如信號線之間的串?dāng)_的減少，變?yōu)橹饕P(guān)注點。
[0003] 理想地，互連系統(tǒng)將在沒有失真的情況下輸送信號。失真的一種類型被稱為串?dāng)_。 當(dāng)一個信號在其他信號線上產(chǎn)生不期望的信號時串?dāng)_發(fā)生。通常地，串?dāng)_由在信號線之間 的電磁耦合引起。因此，串?dāng)_是高速度、高密度互連系統(tǒng)的專有的問題。當(dāng)信號線被靠近到 一起或當(dāng)它們輸送的信號具有較高的頻率時電磁耦合增大。這些條件都存在于高速度、高 密度互連系統(tǒng)。連接器中的不連續(xù)常常使任意串?dāng)_問題加劇。已知的是插入屏蔽件到連接 系統(tǒng)中的連接器內(nèi)以便減少串?dāng)_的影響。
[0004] 此外，已知使用差分信號用于傳輸信息。一個差分信號在兩個導(dǎo)體上被輸送，其中 該信號被表示為在導(dǎo)體之間的電水平的差異。差分信號比單端信號對于串?dāng)_更具抵抗力， 因為施加到導(dǎo)體上的任何寄生信號將通常改變兩個導(dǎo)體的水平，但不改變水平之間的差 異。
[0005] 因此，傳統(tǒng)的高速度傳輸組件使用電路板作為基板，以連接到具有一對用于輸送 每個差分信號的電線的另一電路板。第一印刷電路板在其至少一個表面上具有跡線和墊， 其中特定接觸墊要通過焊接至位于第二印刷電路板上的配合墊而被接觸。該跡線跨相應(yīng)的 第一和第二印刷電路板傳輸電信號。
[0006] 從第一印刷電路板到第二印刷電路板的傳輸當(dāng)然同樣地需要能夠處理高數(shù)據(jù)速 率。而且，由于互連的小形狀因數(shù)，鄰近的或甚至更遠(yuǎn)的線對之間的串?dāng)_是重要的參數(shù)。接 地平面層常被用于屏蔽導(dǎo)線抵抗信號失真。
[0007] 然而，在兩個印刷電路板被焊接的電連接接口處，由于信號反射，阻抗補(bǔ)償必須被 使用以避免信號失真。因此，傳統(tǒng)的電連接接口在跡線的傳導(dǎo)墊被焊接到彼此的特定區(qū)域 處無需內(nèi)部接地層。在第一和第二印刷電路板的接地平面層之間的電連接是通過提供地對 地互連引線實現(xiàn)的，該地對地互連引線越過接地平面自由間隙延伸。這個板對板互連件的 尺寸可相當(dāng)顯著，典型地為1200 ym每個差分信號對，考慮到當(dāng)前的回流焊接技術(shù)允許在 焊珠之間最小200 ym的間距且限制焊珠寬度到200 ym。
[0008] 然而，由此，降低信號完整性的信號線之間的串?dāng)_和其他效果不再被充分有效地 消除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 因此本發(fā)明的目的為針對信號完整性和串?dāng)_減少改進(jìn)高速板對板連接接口，同時 保持小形狀因數(shù)和成本有效的構(gòu)造。這個目的通過獨立權(quán)利要求的主題而解決。有利地， 本發(fā)明的連接接口元件的有利改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。
[0010] 本發(fā)明是基于以下發(fā)現(xiàn)，通過布置以彼此至少部分地重疊的方式互連的、兩個電 路板的接地平面層，特別地，在電連接接口的區(qū)域中，差分信號通過短條線的順利傳輸可被 實現(xiàn)?；ミB性能可被改善，且通過允許減少地對地互連件的數(shù)量，總的互連尺寸也可被減 小。
[0011] 特別地，根據(jù)本發(fā)明用于連接用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娨€的電連接接口包括第一 基板，該第一基板承載至少一個第一電傳導(dǎo)引線，該第一電傳導(dǎo)引線具有被連接到至少一 個第二電傳導(dǎo)引線的接口區(qū)域。該第一基板還包括至少一個第一接地平面層。第二基板承 載至少一個第二電傳導(dǎo)引線和至少一個第二接地平面層。
[0012] 該第一和第二電傳導(dǎo)引線分別被布置在第一和第二基板的相鄰表面上。該至少一 個第一接地平面層被布置為與至少一個第一傳導(dǎo)層電絕緣，且第二接地平面層與至少一個 第二傳導(dǎo)引線電絕緣。該第一和第二接地平面層被布置為彼此至少部分地重疊。
[0013] 在將所謂的E/0引擎（電-光引擎）電路連接至另一電路載體的情況下，發(fā)明人 認(rèn)識到，對于印刷電路板與這樣的E/0引擎電路載體之間的重疊，僅僅非常特定的值在所 有決定性特性上都獲得令人滿意的結(jié)果。特別是，信號完整性性能上，即差分模和共?；夭?損耗以及串?dāng)_和模式轉(zhuǎn)換以及串?dāng)_和模式轉(zhuǎn)換，必須是充分地高的。另一方面，對于E/0引 擎，特別是對于IC和光電部件以及必需的導(dǎo)熱材料，應(yīng)該留有足夠的空間。可以發(fā)現(xiàn)，范圍 在0. 5和0. 8mm之間的重疊距離產(chǎn)生最佳結(jié)果。
[0014] 根據(jù)有利實施例，第一和第二接地平面層中的至少一個被提供有至少一個空隙。 通過在與兩個基板上的第一和第二電傳導(dǎo)引線之間的過渡接口相鄰的區(qū)域中提供這樣的 空隙，且從而僅僅在其周邊區(qū)域留下接地層的窄條，串?dāng)_隨模式轉(zhuǎn)換水平減少。同時，在接 口處的差分阻抗僅僅受微不足道的影響，以致兩個電路板之間的過渡的電性能被保持。
[0015] 特別地，在沿傳導(dǎo)引線的方向上測量，在至少一個印刷電路板的邊緣處的接地條 具有比接口區(qū)域的尺寸的百分之十更小的尺寸。這個確保對第一和第二引線之間的阻抗匹 配的特別小的影響。
[0016] 此外，當(dāng)提供多個電引線且因此提供多個空隙時，間隙可通過接地腹板從彼此分 離開。為了進(jìn)一步地改進(jìn)共模阻抗和模式變換，形成另外的接地腹板的另一條傳導(dǎo)線可被 引入間隙中，覆蓋一對連接信號線，以便一對電引線的單獨的引線從彼此分離開。
[0017] 通過設(shè)計這個分離的接地腹板以使之具有與傳導(dǎo)引線的該區(qū)域相鄰的錐形區(qū)域， 其中傳導(dǎo)引線的該區(qū)域具有比其墊部的區(qū)域中更小的寬度，自感系數(shù)可被減小。另一方面， 當(dāng)然電引線還可被布置在每對傳導(dǎo)引線的公共空隙的附近中。
[0018] 本發(fā)明可有利地被用于互連所有類型的電路承載件，比如印刷電路板（PCB)，柔性 印刷電路（FPC)，陶瓷電路承載件或任何其他適當(dāng)?shù)幕?。要被連接的第一和第二基板可為 相同類型或不同類型。接地平面層可由在這些電路承載件的表面中或表面上的結(jié)構(gòu)化的銅 層形成。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，該第一和第二接地平面層通過被布置在重疊區(qū)域中的至少一個接觸 點電連接到彼此。這意味著在第三尺度上的直接接觸被執(zhí)行，且不需要提供延伸入信號引 線的區(qū)域的額外引線。該至少一個接觸點可定位為與接口區(qū)域相鄰或遠(yuǎn)離接口區(qū)域。具體 位置的選擇可通過由于尺寸和信號完整性賦予的限制來引導(dǎo)。例如，在共模阻抗，模式變換 和串?dāng)_是非常關(guān)鍵的系統(tǒng)中，接觸點可以定位在信號引線的接觸墊之間，使得所謂GSSG構(gòu) 造被形成，意味著每對信號線通過接地接觸點從相鄰一個分離開。然而，為了符合更多的嚴(yán) 格尺寸限制條件，GSSSSG配置也可被提供。
【附圖說明】
[0020] 附圖并入說明書且形成說明書的一部分，以示出本發(fā)明的幾個實施例。這些圖與 描述一起，用來解釋本發(fā)明的原理。附圖僅僅用于圖解本發(fā)明如何制造和使用的優(yōu)選和替 代的實施例的目的，且不限制本發(fā)明到示出和描述的實施例。此外，實施例的幾個方面可各 自或以不同的組合，形成根據(jù)本發(fā)明的方案。其他特征和優(yōu)點將從下面的本發(fā)明的如示出 在附圖中的各個實施例的更具體描述而變得明顯，在附圖中相同的參考標(biāo)號指示相同的部 件。
[0021] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電連接接口的一部分的透視圖；
[0022] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電連接接口的一部分的透視圖；
[0023] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電連接接口的一部分的透視圖；
[0024] 圖4示出了從第一信號引線的一側(cè)觀察的圖1的實施例在額定阻抗90Q處的差 模阻抗輪廓，其中具有15ps的20%至80%上升時間；
[0025] 圖5示出了與圖4中的阻抗輪廓相對應(yīng)的回波損耗；
[0026] 圖6示出了從第一信號引線的一側(cè)觀察的圖1的實施例在額定阻抗22. 5 Q處的 共模阻抗輪廓，其中具有15ps的20%至80%上升時間；
[0027] 圖7示出了與圖6中的阻抗輪廓相對應(yīng)的回波損耗；
[0028] 圖8示出了圖1的實施例的近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_；
[0029] 圖9示出了圖1中所示的互連的模式轉(zhuǎn)換；
[0030] 圖10示出了從第一信號引線的一側(cè)觀察的圖3所示的實施例在額定阻抗90Q處 的差模阻抗輪廓，其中具有15ps的20%至80%上升時間；
[0031] 圖11示出了與圖10中的阻抗輪廓相對應(yīng)的回波損耗；
[0032] 圖12示出了從第一信號引線的一側(cè)觀察的圖3的實施例在額定阻抗22. 5 Q處的 共模阻抗輪廓，其中具有15ps的20%至80%上升時間；
[0033] 圖13示出了與圖12中的阻抗輪廓相對應(yīng)的回波損耗；
[0034] 圖14示出了圖3中所示的互連的近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_；
[0035] 圖15示出了圖3中所示的互連的模式轉(zhuǎn)換；
[0036] 圖16示出了根據(jù)另一有利實施例的電連接接口的俯視圖；
[0037] 圖17示出了從FPC側(cè)觀察的圖16的實施例在額定阻抗90 Q和15ps的20%至 80%上升時間的情況下的差模阻抗輪廓；
[0038]