BR112014019620B1

BR112014019620B1 - Tomada de comunicações de alta velocidade

Info

Publication number: BR112014019620B1
Application number: BR112014019620-6A
Authority: BR
Inventors: Brett D. Robinson
Original assignee: Sentinel Connector Systems, Inc
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2021-12-14
Also published as: KR20140138662A; EP2815467A1; IN2014KN01717A; CN104145383B; CN104145383A; EP2815467A4; AU2013219844B2; ES2618032T3; BR112014019620A8; TWI571005B; PH12014501769A1; US11088494B2; WO2013122727A1; EP2815467B1; PH12014501769B1; BR112014019620A2; NZ629918A; IL233817A0; US20130210277A1; JP2015512120A

Abstract

tomada de comunicações de alta velocidade. a presente invenção refere-se a uma tomada de comunicações de alta velocidade incluindo um alojamento, que inclui uma porta para receber um plugue, a porta incluindo vários pinos, todos conectados a uma linha de sinal correspondente no plugue, e um invólucro de blindagem circundando o alojamento. uma placa de circuito flexível, entre o invólucro de blindagem e o alojamento, tendo um substrato, várias vias estendendo-se pelo substrato, com cada via sendo configurada para acomodar um pino no alojamento, vários traços em um primeiro lado do substrato, com cada traço estendendo-se de uma correspondente das várias vias, e um plano de blindagem em um segundo lado do substrato, oposto ao primeiro lado do substrato.

Description

REMISSÃO RECÍPROCA A PEDIDOS DE PATENTES RELACIONADOS

[001] A presente invenção refere-se a prioridade do pedido depatente provisório U.S. de n° 61/598.288, intitulado "HIGH SPEED JACK", depositado em 13 de fevereiro de 2012, que é incorporado no presente relatório descritivo por referência na sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se à uma tomada de conexãode rede, usada para conectar um cabo de rede a um dispositivo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Na medida em que os dispositivos elétricos de comunicação e suas aplicações associadas ficam mais sofisticadas e poderosas, a capacidade deles de reunir e compartilhar informações com outros dispositivos também fica mais importante. A proliferação desses dispositivos ligados em rede entre si, inteligentes resultou em uma necessidade para aumentar a capacidade de rendimento de dados nas redes, nas quais são conectados, para proporcionar taxas de dados necessárias para satisfazer essa demanda. Por conseguinte, os padrões de protocolos de comunicação existentes são constantemente aperfeiçoados ou novos deles criados. Praticamente todos esses padrões requerem ou significativamente se beneficiam, direta ou indiretamente, da comunicação de sinais de alta definição por redes ligadas. A transmissão desses sinais de alta definição, que podem ser mais largura de banda e, comensuravelmente, maiores requisitos de frequência, precisa ser suportada consistentemente. No entanto, mesmo as versões mais recentes de vários padrões proporcionam taxas ou velocidades de dados teoricamente mais altas, ainda são de velocidade limitada pelos projetos atuais de certos componentes físicos. Infe- lizmente, o projeto desses componentes físicos é prejudicado por uma falta de entendimento de que é necessário para obter uma qualidade de sinal consistente em frequências de multigigahertz e maiores.

[004] Por exemplo, as tomadas de comunicação são usadas emdispositivos de comunicação e equipamento para conexão ou acoplamento de cabos, que são usados para transmitir e receber os sinais elétricos que representam os dados sendo comunicados. Uma tomada registrada (RJ) é uma interface física padronizada para conexão de equipamentos de telecomunicações e dados. A interface física padronizada RJ inclui ambos a construção da tomada e o modelo de ligações. Uma interface física padronizada RJ comumente usada para equipamento de dados é a interface de rede física RJ45, também referida como uma tomada RJ45. A tomada RJ45 é amplamente usada para redes de áreas locais, tais aqueles que implementam o protocolo de Ethernet 802.3 do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE). A tomada RJ45 é descrita em vários modelos, incluindo um que é promulgado pelo Instituto de Padrões Nacionais dos Estados Unidos (ANSI) / Associação de Indústrias de Telecomunicações (TIA) no padrão ANSI/TIA-1096A.

[005] Todos os componentes das interfaces elétricas, tais comocabos e tomadas, incluindo a tomada RJ45, não apenas resistem ao fluxo inicial de corrente elétrica, mas também se opõem a qualquer variação a ela. Essa propriedade é referida como reatância. Dois tipos relevantes de reatância são a reatância indutiva e a reatância capaciti- va. A capacitância indutiva pode ser criada, por exemplo, com base em um movimento de corrente por um cabo que resiste que provoca um campo magnético que induz uma voltagem no cabo. A reatância capacitiva, por outro lado, é criada por uma carga eletrônica, que aparece quando elétrons de duas superfícies opostas são colocadas próximas conjuntamente.

[006] Para reduzir ou evitar qualquer degradação dos sinaistransmitidos, os vários componentes de um circuito de comunicação têm, de preferência, impedâncias iguais. Se não, uma carga com um valor de impedância vai refletir ou ecoar parte de um sinal sendo conduzido por um cabo com um diferente nível de impedância, provocando falhas de sinais. Por essa razão, os projetistas e fabricantes de equipamentos de comunicação, tais como os comerciantes de cabos, projetam e testam seus cabos para verificar que valores de impedân- cia, bem como os níveis de resistência e de capacitância, dos cabos seguem certos parâmetros de desempenho. A tomada RJ45 é também um componente significativo em praticamente todos os circuitos de comunicação, embora, os fabricantes de tomadas não tenham ainda proporcionado o mesmo nível de atenção para o desempenho delas. Desse modo, embora problemas relativos às tomadas RJ45 existentes sejam bem documentados em testes e os seus impactos negativos em linhas de sinais de alta frequência sejam entendidos, a indústria parece relutante em analisar os aspectos para esse importante componente da camada física. Consequentemente, há uma necessidade para uma tomada de comunicações de alta velocidade aperfeiçoada.

RESUMO DA INVENÇÃO

[007] Em um exemplo, uma tomada de comunicações de alta velocidade pode incluir um alojamento, incluindo uma porta para receber um plugue. A porta pode incluir vários pinos, cada um deles conectado a uma linha de sinal correspondente no plugue, um invólucro de blindagem circundando o alojamento, e uma placa de circuito flexível entre o invólucro de blindagem e o alojamento. A placa de circuito flexível pode incluir um substrato, várias vias estendendo-se pelo substrato, com cada uma delas sendo configurada para acomodar um pino no alojamento, vários traços em um primeiro lado do estanho, com cada traço estendendo-se de uma correspondente das várias vias, e um plano de blindagem em um segundo lado do substrato oposto ao primeiro lado do substrato.

[008] Em outro exemplo, quando energizado, esse traço pode serequilibrado diferencialmente a um segundo traço adjacente.

[009] Em outro exemplo, o valor de impedância, em um primeirotraço, em um par equilibrado de traços, pode ser ajustado para que seja substancialmente igual ao valor de impedância do segundo traço no par equilibrado de traços.

[0010] Em outro exemplo, um capacitor pode ser formado em cadavia por uma camada de traço e uma camada de sinal de retorno, embutidas em uma camada dielétrica.

[0011] Em outro exemplo, uma distância entre a camada de sinalde retorno e a camada de traço pode ser ajustada, de modo que o capacitor tenha um valor entre aproximadamente 1 pF e aproximadamente 5 pF.

[0012] Em outro exemplo, a largura, a altura ou o comprimento decada traço, em um conjunto equilibrado de traços, podem ser ajustados de modo que a impedância do primeiro traço fique equilibrada com a impedância do segundo traço.

[0013] Em outro exemplo, uma segunda camada de sinal de retorno pode ser formada na camada dielétrica abaixo da primeira camada de sinal de retorno, para formar um segundo capacitor.

[0014] Em outro exemplo, a distância entre a primeira camada desinal e a segunda camada de sinal pode ser ajustada, para ajustar o valor do segundo capacitor entre 1 pF e 5 pF.

[0015] Em outro exemplo, as impedâncias do primeiro traço e dosegundo traço podem ser ajustadas, de modo que os traços sejam equilibrados, quando um primeiro sinal é transmitido no primeiro traço e um segundo sinal é transmitido no segundo traço.

[0016] Em outro exemplo, o capacitor, o traço e a camada de sinal de retorno podem formar um filtro de modo comum com o conjunto equilibrado de traços.

[0017] Em outro exemplo, o valor do capacitor pode ser ajustadode modo que o filtro de modo comum impeça reflexões de sinais dos traços equilibrados.

[0018] Em outro exemplo, uma segunda lingueta de blindagem,em um lado do substrato, pode ser formado oposto à primeira blindagem.

[0019] Em outro exemplo, os traços podem receber um depósitode ouro.

[0020] Outro exemplo pode incluir uma tomada de comunicaçõesde alta velocidade, compreendendo um alojamento de RJ45 padronizado, o alojamento incluindo uma porta para receber um plugue, a porta incluindo vários pinos, cada um deles conectado a uma linha de sinal correspondente no plugue. A tomada pode incluir um invólucro de blindagem circundando o alojamento, e uma placa de circuito flexível entre o invólucro de blindagem e o alojamento. A placa de circuito flexível pode incluir um substrato, várias vias estendendo-se pelo substrato, com cada uma delas sendo configurada para acomodar um pino no alojamento, vários traços em um primeiro lado do substrato, com cada traço estendendo-se de uma correspondente de várias vias, e um plano de blindagem em um segundo lado do substrato, oposto ao primeiro lado do substrato.

[0021] Outro exemplo pode incluir um processo de manufatura deuma tomada de comunicações de alta velocidade usando um alojamento RJ45 tendo uma superfície frontal, uma superfície posterior, uma superfície de topo, uma superfície de fundo, uma superfície direita e uma superfície esquerda, o alojamento incluindo vários pinos, cada um deles conectado a uma linha de sinal correspondente na tomada. O processo pode incluir as etapas de formar uma placa de circuito fle- xível tendo um substrato, várias vias estendendo-se pelo substrato, com cada via sendo configurada para acomodar um pino no substrato, vários traços em um primeiro lado do substrato, com cada traço estendendo-se de uma correspondente de várias vias, um plano de blindagem em um segundo lado do substrato, oposto ao primeiro lado do substrato, e pelo menos duas linguetas de blindagem em extremidades opostas da placa de circuito flexível e conectadas à placa de circuitoelétrico por um traço de blindagem. Cada via na placa de circuito flexível é inserido em um pino correspondente no alojamento. Cada lingueta de blindagem é curvada de modo que uma delas fique em contato com a superfície do lado esquerdo e uma lingueta de blinda-gem fique em contato com a superfície do lado direito do alojamento, e um invólucro de blindagem é formado sobre a placa de circuito flexível e o alojamento, de modo que o invólucro de blindagem fique em contato com cada uma das linguetas de blindagem.

[0022] Outro exemplo pode incluir uma tomada de comunicaçõesde alta velocidade tendo um alojamento, incluindo uma porta para receber um plugue, a porta incluindo vários pinos, todos conectados a uma linha de sinal correspondente no plugue, um invólucro de blindagem circundando o alojamento, e uma placa de circuito flexível de camadasmúltiplas entre o invólucro de blindagem e o alojamento. A placa de circuito flexível de camadas múltiplas pode incluir uma primeira camada tendo vários traços, com cada traço estendendo-se de uma correspondente de várias vias, uma segunda camada de um material dielétrico em um lado da primeira camada oposta aos traços, uma terceira camada, em um lado da segunda camada, oposta à primeira camada, e tendo um plano de retorno feito de um material condutor, uma quarta camada, em um lado da terceira camada, oposta à segunda camada e feita de um material dielétrico, e uma quinta camada, em um lado da quarta camada, oposta à terceira camada e feita de um mate rial condutor. Várias vias podem se estender pelas primeira, segunda, terceira, quarta e quinta camadas, com cada via sendo configurada para acomodar um pino no alojamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] A Figura 1 ilustra uma tomada de comunicações de alta velocidade, configurada de acordo com uma concretização dos vários aspectos da presente invenção, que inclui uma tomada RJ45.

[0024] A Figura 2 ilustra uma parte em perspectiva pelo fundo deuma parte do lado esquerdo da tomada RJ45 da Figura 1.

[0025] A Figura 3 ilustra uma vista lateral pelo fundo e à direita deuma blindagem de tomada para proporcionar blindagem para a tomada RJ45 e a placa de circuito impresso flexível da Figura 1.

[0026] A Figura 4 ilustra uma representação esquemática de umavista pelo topo da superfície frontal da placa de circuito impresso da Figura 1.

[0027] A Figura 5 ilustra uma representação esquemática de umavista pelo topo da superfície posterior da placa de circuito impresso da Figura 4.

[0028] A Figura 6A ilustra uma vista em seção transversal do substrato da placa de circuito impresso da Figura 4 ao longo da linha BB.

[0029] A Figura 6B ilustra uma vista em seção transversal de umavia na placa de circuito impresso da Figura 4.

[0030] A Figura 6C ilustra uma vista em seção transversal de outroexemplo de uma via na placa de circuito impresso da Figura 4.

[0031] A Figura 7 ilustra uma representação esquemática de umatomada RJ45, tendo pares de cabos de transmissão e recebimento associados e equilibrados entre si.

[0032] A Figura 8 ilustra uma representação esquemática de umpar equilibrado diferencialmente de linhas de sinais.

[0033] A Figura 9 ilustra uma representação esquemática do pro- cesso usado para equilibrar diferencialmente dois traços na Figura 4, com base em um primeiro sinal e em um segundo sinal.

[0034] A Figura 10 ilustra uma vista em perspectiva traseira da tomada RJ45 da Figura 1, com a blindagem removida.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0035] A Figura 1 ilustra uma tomada de comunicações de alta velocidade, configurada de acordo com uma concretização dos vários aspectos da presente invenção, que inclui uma tomada RJ45 110, uma placa de circuito impresso (PCB) flexível 120 e uma blindagem de tomada 130. Como descrito no presente relatório descritivo, de acordo com vários aspectos desta invenção, a PCB flexível 120 proporciona um circuito sintonizado por radiofrequência, equilibrado, que pode ser soldado diretamente em cada pino da tomada RJ45 110, enquanto que a blindagem de tomada 130 proporciona blindagem para a tomada RJ45 e o PCB flexível 120, bem funcionamento em uma ligação com a terra do chassi. Em combinação, a tomada RJ45, a PCB flexível 120 e a blindagem de tomada 130 podem proporcionar uma funcionalidade similar a um guia de onda sintonizado, e um tubo pelo qual sinais de comunicação podem ser transmitidos, em que uma parte de energia do sinal de comunicação se desloca para fora do tubo pela blindagem de tomada 130, e uma parte de informações do sinal de comunicação, que se desloca dentro do tubo ao longo de um fio de ouro não resisti- vo, desse modo, propiciando a obtenção de altas velocidades de sinais de dados. Por exemplo, prevê-se que velocidades de dados iguais ou superiores a 40 gigabits (Gbs) possam ser suportadas.

[0036] Embora uma tomada de comunicações RJ45 seja usadaabaixo, a presente tomada de comunicações não é limitada às tomadas de comunicações RJ45, e pode ser usada em qualquer tipo de tomada de comunicações de alta velocidade incluindo todas as classes de conectores modulares do tipo RJ45, conectores e tomadas de Barramento Serial Universal (USB), conectores e tomadas Firewire (1394), conectores e tomadas HDMI (Interface Multimídia de Alta Definição), conectores e tomadas do tipo subminiatura D, conectores ou tomadas do tipo fita, ou qualquer outro conector ou tomada para receber um sinal de comunicação de alta velocidade.

[0037] Em vários aspectos desta invenção, os vários pinos e traços descritos no presente relatório descritivo podem ser compostos de quaisquer elementos condutores adequados, tais como ouro, prata ou cobre, ou ligas e combinações de quaisquer elementos condutores adequados. Por exemplo, o conjunto de pinos e contatos de plugues da tomada RJ45 110 pode incluir pinos ou fios cobre com depósito de ouro, enquanto que o conjunto de traços do PCB flexível 120 pode incluir rotas de cobre com depósito de ouro. A deposição de ouro é usada para proporcionar uma camada eletricamente condutora resistente à corrosão no cobre, que é, normalmente, um material que se oxida facilmente. Alternativamente, uma camada de um metal de barreira adequado, tal como níquel, pode ser depositado no substrato de co-bre, antes que a deposição de ouro seja aplicada. A camada de níquel pode aperfeiçoar a resistência ao desgaste da deposição de ouro, proporcionando apoio mecânico para a camada de ouro. A camada de níquel pode também reduzir o impacto de poros, que podem estar presentes na camada de ouro. Em maiores frequências, a deposição de ouro pode não apenas reduzir a perda de sinal, mas pode também aumentar a largura de banda do efeito de película, quando a densidade de corrente é mais alta nas bordas externas de um condutor. Comparativamente, o uso apenas de níquel vai resultar em degradação de sinal, em maiores frequências, devido ao mesmo efeito. Desse modo, velocidades mais altas podem não ser obtidas em tomadas RJ45, que suam apenas deposição de níquel. Por exemplo, um pino ou traço com depósito apenas de níquel pode ter seu comprimento de sinal útil en- curtado tanto quanto três vezes, uma vez que os sinais entram na faixa de GHz, embora alguns benefícios do uso de deposição de ouro sobre a rota de cobre tenham sido descritos no presente relatório descritivo, outros elementos condutores podem ser usados para serem depositados nas rotas de cobre. Por exemplo, platina, que é também não reativa, mas um bom condutor pode ser usado em vez de ouro para ser depositada nas rotas de cobre.

[0038] Todos os componentes majoritários da tomada de comunicações de alta velocidade, isto é a tomada RJ45 110, a placa de circuito impresso (PCB) flexível 120, e a blindagem de tomada 130, vão ser descritos sucintamente no presente relatório descritivo, antes de uma discussão de como esses componentes operam entre si, para obtenção de suporte para comunicações em alta velocidade, ser proporcionada.

[0039] A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva pelo fundo deuma parte frontal da tomada RJ45 110 da Figura 1, na qual pode-se notar que uma abertura de plugue 230 é proporcionada para inserir um plugue (não mostrado). A abertura de plugue 230 pode ser configurada para receber o plugue, para acoplar os contatos no plugue em um conjunto de contatos de plugue 212 na tomada RJ45 110. O plugue pode ser um plugue modular de Contato na Posição (SPSC) 8 RJ45 8. O conjunto de contatos de plugue 212 é formado em um conjunto de pinos 210, configurado para ser preso em um circuito de comunicação em uma placa de circuito. Por exemplo, a tomada RJ45 110 pode ser montada em uma placa de circuito de um dispositivo de comutação de rede por uso de um par de postes 220, e depois o par de pinos 210 pode ser soldado nos respectivos blocos de contato na placa de circuito do dispositivo. Por meio dele mesmo, uma tomada similar à tomada RJ45 110, ilustrada na Figura 2, proporciona conectividade básica entre um plugue de um cabo RJ45 e a placa de circuito de um dispositivo no qual a tomada é integrada. No entanto, essa tomada não é projetada para lidar com as frequências de comunicação necessárias para comunicações em alta velocidade. A tomada RJ45 110, configurada de acordo com os vários aspectos da abordagem descrita, como descrito no presente relatório descritivo, pode ser integrada com outros componentes, tais como a blindagem de tomada 130 e a PCB flexível 120, de modo que possa ser usada para comunicação em velocidades mais altas, sem interferência de sinais transientes.

[0040] A Figura 3 ilustra uma vista lateral à direita e pelo fundo deuma blindagem de tomada, para proporcionar blindagem para a tomada RJ45 e ao PCB flexível 120. A blindagem de tomada 130 inclui uma parte de topo 302, uma parte de fundo 304, uma parte posterior 306, uma parte frontal 308, uma parte lateral esquerda (não mostrada, mas substancialmente idêntica à parte lateral direita) e uma parte lateral direita 310. Para proporcionar propriedades de blindagem desejadas, em uma concretização da presente invenção, a blindagem de tomada 130 pode incluir um material condutor, tal como, mas não limitado a, aço, cobre ou qualquer outro material condutor. Um par de linguetas 320 em ambos o lado direito 310 e do lado esquerdo (não mostrado) da blindagem de tomada 130, próximo da parte de fundo 304, pode ser usado para aterrar e fixar a blindagem de tomada 130 em uma placa de circuito dentro de um dispositivo (não mostrado). Por exemplo, o par de linguetas 320 na blindagem de tomada 130 pode ser inserido em um par de furos de montagem equilibrados na placa de circuito, e soldado nela.

[0041] A Figura 4 ilustra uma representação esquemática de umavista pelo topo da superfície frontal da PCB 120 da tomada RJ45. A PCB 120 inclui um substrato de camadas múltiplas 402, feito de um material dielétrico. A borda do substrato 402 é circundada por uma camada protetora 404. A camada protetora 404 é feita de um material não condutor tal como, mas não limitado a, plástico ou uma máscara de uma máscara de soldagem flexível. A superfície frontal do substrato 402 inclui várias vias 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 feitas pelo substrato 402. Cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 passa pelo substrato 402 e é dimensionada para acomodar um pino 210. A área circundando cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 é revestida com um material condutor, tal como ouro.

[0042] Vários traços 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 seestendem por cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 no sentido de uma extremidade da PCB 120. Cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 se estende no sentido de uma extremidade posterior da PCB 120, de modo que o traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436 atinge uma camada de traço de blindagem 490, próxima de uma borda da PCB 120, oposta às vias 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420. Cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 inclui uma parte primária 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 e 468, adjacente a uma parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484, com cada parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484 estendendo-se para a camada de traço de blindagem 490, sem contatar a camada de traço de blindagem 490. Cada parte primária 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 e 468 se estreita da respectiva parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484 no sentido de uma respectiva via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 ou 420. Cada parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484 tem um comprimento que varia, dependendo do traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436.

[0043] Duas linguetas de blindagem 486 e 488 são posicionadasem bordas opostas da PCB 120. Cada lingueta de blindagem 486 e 488 é feita de um substrato coberto em um material condutor, por exemplo, ouro ou cobre. As linguetas de blindagem 486 e 488 são co- nectadas eletricamente pela camada de traço de blindagem 490 no substrato 402, que se estende entre as linguetas de blindagem 486 e 488 e é posicionado entre as partes secundárias 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484 de cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 e a borda da PCB 120, oposta às vias 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420.

[0044] A Figura 5 ilustra uma representação esquemática de umavista pelo topo da superfície posterior da placa de circuito impresso da Figura 4. A superfície posterior inclui as vias 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420, as linguetas de blindagem 486 e 488, e uma camada de traço de blindagem 502 estendendo-se entre as superfícies posteriores de cada lingueta de blindagem 486 e 488. A camada de traço de blindagem 502 cobre a parte da superfície posterior da PCB 120, entre as linguetas de blindagem 486 e 488 incluem as vias de retorno 504, 506, 508, 510, 512, 514, 516 e 518, que passam pelo substrato 402, conectando a camada de traço de blindagem 490 e a camada de traço de blindagem 502.

[0045] A Figura 6A ilustra uma vista em seção transversal do substrato de camadas múltiplas 402 na PCB 120, ao longo da linha BB da Figura 4. Uma primeira camada 602 do substrato de camadas múltiplas 402 inclui uma parte de máscara de soldagem, feita de um material, tal como Máscara de Soldagem Flexível PSR9000FST. Uma segunda camada 604 é formada sob a camada de topo e inclui todos os traços 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436. Cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 tem um comprimento (L), uma altura (H) e uma largura (W), e é separado de um traço adjacente por uma distância (S). O comprimento (L) de cada traço é o comprimento no qual o traço se estende ao longo da superfície da placa de circuito flexível 120, da borda da sua respectiva via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 para a camada de traço de blindagem 490.

[0046] Cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 se estende pela primeira camada 602, de modo que cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 não seja coberto pela máscara de soldagemflexível. A camada de traço de blindagem 490 é também formada da segunda camada 604, com a camada de traço de blindagem 490 estendendo-se pela primeira camada 602. Uma terceira camada dielétrica 606 é formada abaixo da segunda camada 604. A terceira camada 606 tem uma profundidade (D) entre aproximadamente 0,051 mícron (0,002 mil) a aproximadamente 0,127 mícron (0,005 mil), e é feita de um material tendo uma constante dielétrica maior do que 3,0, tal como, mas não limitado ao Material Rogerson RO XTS100, ou qualquer outro material capaz de isolar um sinal de alta frequência.

[0047] Uma quarta camada 608 é formada abaixo da terceira camada 606, com a quarta camada 608 incluindo uma parte de retorno de sinal e uma parte de traço de blindagem 502. Ambas a parte de retorno de sinal e a parte de traço de blindagem 502 são feitas de um material condutor, de preferência, ouro ou cobre. Uma quinta camada 610 é formada na quarta camada 608, com a quinta camada 610 tendo uma parte de máscara de soldagem flexível e uma parte de camada de traço de blindagem 502. A parte de máscara de soldagem flexível é manufaturada do mesmo material que a parte de máscara de soldagemflexível da primeira camada 602. Em um exemplo alternativo, a parte de máscara de soldagem flexível é feita de um material diferente da máscara de soldagem flexível na primeira camada 602. Em um exemplo alternativo, uma segunda camada de sinal de retorno (não mostrada) pode ser posicionada no material dielétrico.

[0048] Para eliminar a linha cruzada provocada pelos traços adjacentes, cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 é acoplado eletricamente a um traço adjacente 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436. Como um exemplo ilustrativo, o traço 422 pode ser acoplado ao traço 424. Durante a operação, um primeiro sinal é transmitido a um primeiro traço, e um sinal idêntico, tendo uma polaridade oposta, é transmitido para o traço equilibrado, desse modo, acoplando diferencialmente os traços conjuntamente. Em virtude dos traços serem acoplados diferencialmente conjuntamente, a impedância de cada traço determina como o traço é acionado. Consequentemente, a impedância de cada conjunto de traços equilibrados deve ser substancialmente igual.

[0049] As características físicas de cada traço 422, 424, 426, 428,430, 432, 434 e 436, em um conjunto equilibrado de traços, são ajustadas para equilibrar a impedância entre os traços equilibrados para os sinais de transmissão e retorno transmitidos por cada traço. A impe- dância de cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 é ajustada por ajuste de qualquer ou de uma combinação de comprimento (L), largura (W) e altura (H) de cada traço e do espaçamento (S) entre os traços equilibrados para cada sinal transmitido por cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436. A altura (H) de cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 pode ser entre aproximadamente 51 mícrons (2 mils) e aproximadamente 153 mícrons (6 mils), e o espaçamento (S) entre os traços adjacentes 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 pode ser entre aproximadamente 76 mícrons (3 mils) e aproximadamente 254 mícrons (10 mils).

[0050] Voltando à Figura 4, cada traço tem uma largura variável naparte primária 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 e 468 e uma largura substancialmente constante na parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480 e 482. Consequentemente, a largura de cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 é ajustada na parte primária 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 e 468 ou na parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484, ou em ambas a parte primária 454, 456, 458, 460, 462, 464, 466 e 468 e a parte secundária 470, 472, 474, 476, 478, 480, 482 e 484 com a altura H do traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436, de modo que cada traço, em um conjunto equilibrado, tem substancialmente a mesma impedância quando os traços equilibrados são separados por uma distância S.

[0051] Devido a inconsistências na manufatura e nos materiais, osinal transmitido por cada conjunto de traços equilibrados diferencialmente 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 pode não ser idêntico, o que faz com que uma parte do sinal é refletida de volta, provocando uma interferência de modo comum. Para eliminar qualquer interferência do modo comum, cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436, em um conjunto equilibrado de traços, inclui um filtro de modo comum, que é ajustado para eliminar qualquer interferência de modo comum no conjunto equilibrado. Cada filtro é compreendido de um capacitor, formado pela via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 de cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436, e da quarta camada 608 do substrato de camadas múltiplas 402. Cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 inclui uma camada de material condutor, tal como ouro ou cobre, formada em torno da periferia da via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420, sobre a segunda camada 604 e a quarta camada 608 do substrato 402. O material condutor na primeira camada 602 é conectada ao traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436, e o material condutor na quarta camada 608 é conectado à parte de retorno de sinal da quarta camada 608. O tamanho de cada capacitor é determinado pela distância entre o material condutor na segunda camada 604 e na quarta camada 608. Consequentemente, o ajuste da profundidade da terceira camada 606, em relação ao material condutor na via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420, permite que o efeito capacitivo de cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 seja ajustado. Os capacitores, criados pela via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 e pela parte de retorno da quarta camada 608, são dimensionados entre aproximadamente 1 picofarad (pF) e aproxi-madamente 5pF. As superfícies de topo e de fundo do substrato 402 podem ser cobertas por uma camada isolante plástica, para melhorar ainda mais a operação do circuito.

[0052] A combinação do capacitor, criado em cada 406, 408, 410,412, 414, 416, 418 e 420, e da indutância característica da camada de sinal de retorno cria um filtro de modo comum para cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436. Por ajuste do valor capacitivo de cada capacitor, com base na impedância do traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436, o ruído de modo comum é bastante reduzido, desse modo, aperfeiçoando a taxa de rendimento do sinal em cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436.

[0053] A Figura 6B ilustra uma representação esquemática de umavista em seção transversal de uma via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 ou 420. Cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 é formada pela primeira camada 602, segunda camada 604, terceira camada 606, quarta camada 608 e quinta camada 610. A segunda camada 604 é feita de um material condutor, tal como ouro ou cobre, e circunda a circunferência de cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420. A segunda camada 604 também conecta cada via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 ao seu respectivo traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436. A terceira camada 606 age como uma camada dielétrica, como descrito na Figura 6A. A quarta camada 608 é formada na terceira camada 606 e age como uma camada de sinal de retorno. A quinta camada 610 é formada de um material condutor, tal como cobre ou ouro, e também circunda a circunferência da via, da mesma maneira que na segunda camada 602. Uma camada selante (não mostrada) pode ser formada sobre a quinta camada 610.

[0054] A quarta camada 608 é separada da segunda camada 604por uma distância D1 e da quinta camada 610 por uma segunda dis- tância D2. A combinação da segunda camada 604, da terceira camada dielétrica 606 e da quarta camada de sinal de retorno 608 cria um capacitor, tendo um valor capacitivo entre aproximadamente 1 pF e 5 pF. Por ajuste da distância D1 da quarta camada 608 da segunda camada 604, o valor capacitivo o capacitor da via é ajustado. Em virtude da via conectar o seu traço associado com a quarta camada de sinal de retorno 608, a combinação da segunda camada 604, terceira camada dielétrica 606 e quarta camada de sinal de retorno 608 forma um filtro de modo comum, que remove qualquer interferência provocada pela reflexão de sinal, resultante das imperfeições no processo de manufatura. Por ajuste do valor capacitivo do capacitor da via, o filtro de modo comum pode ser ajustado para eliminar substancialmente todo o ruído de sinal provocado por reflexão do sinal de transmissão ou de retorno.

[0055] A Figura 6C ilustra outro exemplo de vista em seção transversal de uma via 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420. Uma segunda camada de sinal de retorno 612 é adicionada à terceira camada 606, entre a primeira camada de sinal de retorno 608 e a quinta camada 610. A segunda camada de sinal de retorno 612 se estende paralelaà primeira camada de sinal 608 e melhora o efeito de filtração do filtro de modo comum. Por ajuste de uma distância entre a primeira camada de sinal de retorno 608 e a segunda camada de sinal de retorno 612, um segundo capacitor, formado pela primeira camada de sinal de retorno 608, a terceira camada 606 e a segunda camada de sinal de retorno 612, é criado na via. Por ajuste da distância D3, o valor do segundo capacitor de via pode ser ajustado para melhorar a operação do filtro de modo comum. Ainda mais, como aprenderam os inventores, a formação de um segundo capacitor na via propicia o equilíbrio de traços em extremidades separadas da PCB 102. Como um exemplo ilustrativo, o traço 422 pode ser equilibrado com o traço 436. Consequentemente, por formação do segundo capacitor, pares de linhas de sinais, posicionados de acordo com o padrão RJ 45, podem ser obtidos.

[0056] A Figura 7 ilustra uma representação esquemática de umatomada RJ 45, tendo traços de transmissão e recebimento equilibrados. Por ajuste da altura H, da largura W e do comprimento L de cada traço 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 ou 436, uma linha de transmissão e uma de recebimento podem ser de impedância equilibrada. Para melhorar a operação da tomada, sinais de alta frequência idênticos, tendo polaridades opostas, são transmitidos a cada par. Em virtude dos traços equilibrados pela blindagem, os pares agem como filtros de modo comum entre si. Também, se um sinal não pode ser transmitido, a linha de sinal oposto correspondente vai transmitir o sinal idêntico. Em virtude dos traços equilibrados agirem como filtros acoplados à blindagem, o ruído, provocado por transmissão em alta largura de banda, é filtrado do sinal. Além disso, em virtude da linha de transmissão ser equilibrado com a linha de recebimento, a filtração do sinal é feita com maior precisão, porque o ponto de referência para os filtros é o próprio sinal, diferentemente de ser uma conexão de terra.

[0057] A Figura 8 ilustra uma representação esquemática de umpar de linhas de sinais equilibrado diferencialmente. Como ilustra a figura, as características de cada traço são ajustadas de modo que a impedância de um primeiro traço é associada com a impedância do segundo traço, usando os processos discutidos previamente. Ainda mais, os capacitores formados em cada via formam um filtro de modo comum, com uma linha de sinal de retorno embutida na PCB 120. Por equilíbrio diferencial dos dois traços durante a transmissão de ambos os sinais de transmissão e resposta, um circuito de comunicação de duas vias inteiramente equilibrado é obtido.

[0058] A Figura 9 ilustra uma representação esquemática de umprocesso de equilibração de traços associados para um sinal de transmissão e retorno. Na etapa 902, as características físicas de cada traço em um par equilibrado de traços são substancialmente iguais. As características físicas podem incluir altura, comprimento e largura de cada traço e a distância separando cada traço no conjunto equilibrado de traços. Na etapa 904, um primeiro sinal, tendo uma primeira polaridade,é transmitido para o primeiro traço no conjunto de traços equilibrado. O primeiro sinal pode ser um sinal de comunicação de alta frequência, operando a uma frequência superior a 10 gigahertz("GHz"). Na etapa 906, um segundo sinal, substancialmente idêntico ao primeiro sinal e tendo uma polaridade oposta à polaridade do primeiro sinal, é transmitido no segundo traço do conjunto equilibrado de traços, simultaneamente com o primeiro sinal. Na etapa 908, o primeiro sinal é medido na extremidade de geração e terminação do traço, e duas medidassão comparadas para determinar a quantidade de dados perdidos ao longo do comprimento do traço. Na etapa 910, pelo menos uma característica física do primeiro traço ou do segundo traço é ajustada com base no grau de perda de sinal medido. O processo pode retornar para a etapa 904, até que o grau de perda de sinal seja inferior a aproximadamente 10 decibéis ("db").

[0059] Na etapa 912, um terceiro sinal é transmitido no segundotraço do conjunto equilibrado de traços. Na etapa 914, um quarto sinal, substancialmente idêntico ao terceiro sinal, mas tendo uma polaridade oposta à polaridade do terceiro sinal, é transmitido no primeiro traço. Na etapa 916, o terceiro sinal é medido na extremidade de geração e terminação do traço, e as duas medidas são comparadas para determinar a quantidade de dados perdidos ao longo do comprimento do traço. Na etapa 918, pelo menos uma característica física do primeiro traço ou do segundo traço é ajustada com base no grau de perda de sinal medida. O processo pode retornar para a etapa 912, até que o grau de perda seja inferior a aproximadamente 10 decibéis ("db"). Em outro exemplo, o processo pode retornar para a etapa 904, para confirmar que a perda de sinal do primeiro sinal não é afetada pelos ajustes feitos em resposta à perda do terceiro sinal.

[0060] A Figura 10 ilustra a PCB 120 posicionada na tomada 110.O substrato 402 da PCB 120 é feito de um material flexível, que permite que uma primeira parte da PCB 120 seja orientada a uma segunda parte da PCB 120 por aproximadamente um ângulo de 90 graus. Consequentemente, a PCB 120 é curvada, de modo que as vias 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 sejam posicionadas nos pinos 210 na tomada, e os traços 422, 424, 426, 428, 430, 432, 434 e 436 se estendam das vias 406, 408, 410, 412, 414, 416, 418 e 420 para os blocos de contato para a tomada. As linguetas de blindagem 486 e 488 são curvadas de modo que fiquem aproximadamente a um ângulo de 90 graus da PCB 120. As linguetas de blindagem 486 e 488 são posicionadas ao longo do lado da tomada, de modo que a blindagem de tomada 130 da tomada acople as linguetas de blindagem 486 e 488.

[0061] A PCB flexível 120 pode ser implementada usando quaisquer substratos flexíveis, que permitem que a PCB flexível 120 dobrem. Como descrito no presente relatório descritivo, a PCB flexível 120 pode flexionar ou curvar para conformação com o fator de forma existente da tomada RJ45 110 e ser blindada pela blindagem de tomada 130. Por exemplo, a PCB flexível 120 pode ser presa na tomada RJ45 110, colocada entre a tomada RJ45 110 e a blindagem de tomada 130. As linguetas de blindagem 486 e 488 da PCB flexível 120 podem ser presas na blindagem de tomada 130, para proporcionar uma conexão comum para o circuito flexível na PCB flexível 120. O conjunto de pinos 210 da tomada RJ45 110 pode ser depois acoplado eletricamente a uma placa de circuito de um dispositivo no qual a tomada RJ45 110 é usada.

[0062] A PCB flexível 120 pode ser configurada para dobrar-se e conformar-se à forma da tomada RJ45 110, para melhor encaixe em um invólucro existente, tal como a blindagem de tomada 130. Por exemplo, em um aspecto da abordagem descrita, a PCB flexível 120 se curva a um ângulo de aproximadamente 90 graus, no sentido de uma seção intermediária da PCB flexível 120, para dobrar-se na blindagem de tomada 130. As linguetas de blindagem 486 e 488 da PCB flexível 120 são dobradas e postas em contato com a blindagem de tomada 130, podem ser soldadas para prender a PCB flexível 120 na blindagem de tomada 130. Aqueles versados na técnica vão reconhecer que a orientação da PCB flexível 120, com relação à tomada RJ45 110 dentro da blindagem de tomada 130, pode variar de acordo com os vários aspectos da invenção. Por exemplo, a PCB flexível 120 pode ser suficientemente fina para flexionar e dobrar-se nos outros lados da blindagem de tomada 130. A PCB flexível 120 pode ser formada para ficar inteiramente ao longo da seção de fundo 304 da blindagem de tomada 130, sem necessidade de flexionar-se ou dobrar-se para a blindagem de tomada 130.

[0063] A descrição detalhada precedente é meramente algunsexemplos e concretizações da presente invenção, e podem ser feitas várias mudanças nas concretizações descritas, de acordo com o presente relatório descritivo, sem que se afaste do seu espírito ou âmbito. A descrição precedente, no entanto, não é para ser considerada como limitante do âmbito, mas para proporcionar uma descrição suficiente para aqueles versados na técnica, para prática da invenção sem material excessivo.

Claims

1. Tomada de comunicações de alta velocidade (110), ca-racterizada pelo fato de que inclui: um alojamento incluindo uma porta para receber um plugue (230), a porta incluindo uma pluralidade de pinos (210), todos conectados a uma linha de sinal correspondente no plugue; um invólucro de blindagem (130) circundando o alojamento; uma placa de circuito flexível (120) entre o invólucro de blindagem (130) e o alojamento tendo um substrato (402); uma pluralidade de vias (406, 408, 410, 412, 416, 418, 420) estendendo-se pelo substrato (402), com cada via (406, 408, 410, 412, 416, 418, 420) sendo configurada para acomodar um pino (210) no alojamento; uma pluralidade de traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) em um primeiro lado do substrato, com cada traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) estendendo-se de uma correspondente via da pluralidade de vias (406, 408, 410, 412, 416, 418, 420); eum plano de blindagem (490) em um segundo lado do substrato (402), oposto ao primeiro lado do substrato (402).

2. Tomada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, quando energizada, cada traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) da pluralidade de traços é diferencialmente correspondido a um segundo traço adjacente da pluralidade de traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436).

3. Tomada, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o valor da impedância de um primeiro traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436), em um par equilibrado de traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) é ajustado para que seja substancialmente igual ao valor de impedância do segundo traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) no par equilibrado de traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436).

4. Tomada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um capacitor é formado em cada via (406, 408, 410, 412, 416, 418, 420) por uma camada de traço (604), e uma camada de sinal de retorno (608) embutida em uma camada dielétrica (606).

5. Tomada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que uma distância, entre a camada de sinal de retorno (608) e a camada de traço (604), é ajustada de modo que o capacitor tenha um valor entre aproximadamente 1 pF e aproximadamente 5pF.

6. Tomada, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a largura, a altura ou o comprimento de cada traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) em um conjunto equilibrado de traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436), é ajustado de modo que a impedância do primeiro traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) se equilibra com a impedância do segundo traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436).

7. Tomada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que uma segunda camada de sinal de retorno (612) é formada na camada dielétrica (606), abaixo da primeira camada de sinal de retorno (608) para formar um segundo capacitor.

8. Tomada, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que a distância entre a primeira camada de sinal (608) e a segunda camada de sinal (612) é ajustada para ajustar o valor do segundo capacitor entre 1 pF e 5 pF.

9. Tomada, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que as impedâncias do primeiro traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) e do segundo traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) são ajustadas de modo que os traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) são equilibrados, quando um primeiro sinal é transmitido no primeiro traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) e um segundo sinal é transmitido no segundo traço (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436).

10. Tomada, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o capacitor, o traço e a camada de sinal de retorno (608) formam um filtro de modo comum com o conjunto equilibrado de traços.

11. Tomada, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o valor do capacitor é ajustado de modo que o filtro de modo comum impede reflexões de sinais dos traços equilibrados (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436).

12. Tomada, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que inclui uma segunda lingueta de blindagem (486), em um lado do substrato oposto à primeira blindagem (488).

13. Tomada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os traços (422, 424, 426, 428, 430, 432, 434, 436) são cobertos com ouro.

14. Tomada, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o substrato (402) inclui um material dielétrico tendo uma constante dielétrica superior a 3,0.