[發明專利]用于傳輸差分信號的通孔結構

有效

• 申請號: 201280043370.2
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN103828496B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: G·E·比多爾;J·納多尼
• 申請（專利權）人: 申泰公司
• 主分類號: H05K3/46
• 分類號: H05K3/46
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 何焜

2012年9月7日提交的美國申請No.13/607,281、13/607,298和13/607,338涉及與本申請類似的主題并且通過引用整體結合于此。

發明背景

1.技術領域

本發明涉及印刷電路板（PCB）的通孔結構。更具體地，本發明涉及用于傳輸差分信號的PCB的通孔結構。

2.背景技術

已知使用差分信令來傳輸信息。差分信令使用在兩對傳輸線（例如，觸點、導線或跡線）上發送的兩個互補信號。這些成對的傳輸線被稱為差分對，以及互補信號被稱為差分信號。差分信號通常通過連接器和PCB傳輸。在連接器中，差分信號通過觸點陣列傳輸。觸點陣列連接至PCB中的通孔陣列。通孔陣列的排列類似于觸點陣列的排列。PCB包括其中差分信號被路由至PCB的不同部分的引出（break out）區域（BOR）。通常，在BOR中使用PCB的多個層，使得差分信號可被路由至PCB的不同層上。

圖16示出了PCB110的已知的覆蓋區域的平面圖。覆蓋區域示出了以具有50密耳（mil）x50密耳（1.27mm x1.27mm）間距的陣列排列的通孔101（其中密耳等于英寸的千分之一，以及mm為毫米），其中相鄰的通孔101在從上到下和從左到右兩個方向中間隔50密耳。如圖17所示，通孔101通過焊料103連接至連接器（在圖17中未示出）的對應的觸點102。為了簡單起見，圖17僅示出觸點102的一部分。本發明書針對包括沒有字母的附圖標記和具有字母的相同附圖標記的附圖標記使用如下慣例：其中沒有字母的附圖標記（例如，102）指的是所有對應元件（例如，所有觸點），而具有字母的附圖標記（例如，102a、102b、102g）指的是特定元件（例如，如圖17所示的觸點102a、102b、102g）。觸點102以與通孔101類似的陣列排列。圖17僅示出圖16所示的通孔101和觸點102的陣列的一部分（四乘四陣列）。

圖17和22示出可用于布線（routing）BOR中的通孔101之間的跡線105bo的通道的寬度被限于50密耳減去鍍通孔（PHT）尺寸，從而限制了BOR中可能的跡線布線選項。

在圖17中，觸點102a、102b是傳輸互補信號的成對的觸點，即，觸點102a、102b是差分對。接地觸點102g圍繞觸點102a設置，以通過例如使觸點102a、102b與相鄰的差分對屏蔽來提高通過觸點102a、102b傳輸的差分信號的信號完整性。

圖18和19示出了其中觸點102通過焊料103連接至焊盤108的另一傳統通孔結構。觸點102通過跡線105電連接至通孔101。通孔101的每一個包括連接至對應跡線105的環狀圈（annular ring）（104）。

以上描述的現有技術的通孔結構未能包括通過從連接器過渡到PCB的信號傳播的單個中心軸。例如，如圖21所示，通過連接器的觸點102的信號傳播的中心軸與通過通孔101的信號傳播的中心軸不同。中心軸的該差別由跡線105確定。通過差分對的兩個觸點102a、102b的信號傳播的中心軸位于兩個觸點102a、102b之間的中央。類似地，通過差分對的兩個通孔101a、101b的信號傳播的中心軸位于兩個通孔101a、101b之間的中央。中心軸由于跡線105的長度和方向而彼此偏移，通常對于50密耳間距偏移36密耳。此外，由于交叉項耦合因子是均勻分布的，因此現有技術的通孔結構缺乏關于上接地平面層的角對稱性和缺乏差分信號的通孔之間的優先耦合。不能包括信號傳播的單個中心軸、缺乏角對稱性、以及缺乏優先耦合負面地影響信號完整性。

在圖18中，由于當俯視觀察時接地平面106的反焊盤107（即，其中沒有設置接地平面106的孔或部分）僅包圍通孔101a、101b，但不包圍焊盤108a、108b和跡線105a、105b，因此焊盤108a、108b、跡線105a、105b和地平面106之間的電容耦合增加。太多的電容耦合可導致時域反射計（TDR）阻抗剖面（profile）的下降，這可導致信號被反射回和不被傳輸。如果增加反焊盤107的尺寸來使接地平面106從焊盤108下移除，則更大的反焊盤107會增加串擾并且影響阻抗剖面。而且，隨著信號速度增加，更大的反焊盤107可導致信號改變反焊盤107周圍的傳播模式，從而可進一步導致信號損耗和反射。

如圖20所示，每個接地觸點102g連接至對應的接地通孔101g，由于必須鉆出連接至接地觸點102g的每個接地通孔101g，因此增加了成本。

發明內容