CN100525583C - 具有变换阻抗和焊接平台的传输线 - Google Patents

Abstract

一种用于高频差分信号并具有变换阻抗的传输线形成在基片中。所述传输线包括槽，所述槽的相对表面带有能够传输电信号的导电表面。在相对表面上的导电表面逐渐沿着槽的长度回退。等量的敷镀金属施加到基片表面上，并与在槽的相对侧壁上的导电表面电连续。在基片表面上的敷镀金属提供了焊接平台。在槽里的电介质防止焊料引入。

Description

具有变换阻抗和焊接平台的传输线

技术领域

本发明涉及多电路电子通信系统，更具体地讲，本发明涉及一种用于这样的系统中的专用传输通道结构，并且这样的一种专用传输通道结构可以用于传输系统、芯片封装、印刷电路板、互连设备的所有部分中，并连接到芯片、电路板、电缆和互连器并从其连出。

背景技术

在现有技术中已经知道了各种电子传输装置。如果不是所有这些传输装置，那也是其中的大多数传输装置会受到例如频率上限和信号在系统内从一个点移到另一点所需要的实际时间的内在速度限制，上述所需要的实际时间通常被称为传播延迟。它们仅仅是主要受限于由它们的结构其次是它们的材料组成引起的它们的电子性能。一个传统的方法是使用导电引脚，例如在图1中所示的边缘卡连接器中所发现的那些导电引脚。在这种类型的结构中，多个导电引脚或端子20设置在塑料外壳21内，这种设置提供了大约800-900MHz的工作速度。对这种标准结构的改进有代表性的是在本领域中被称为“Hi-Spec”的边缘卡连接器，其显示在图2中，在图2中所述系统包括设置在绝缘连接器外壳27内的大的接地触头25和小的信号触头26。较小的信号触头26和较大的接地触头25相耦合。在这些结构中的信号触头不是差分信号触头(differential signal contact)，而仅是单端信号，其意是指在每个信号触头的两侧都有接地触头。这种系统的工作速度据信是大约2.3Ghz。

本领域里的另一个改进被称为“三元”或“三重”连接器，在该连接器中导电端子以三角方式设置在塑料外壳28内，所述端子包括大的接地端子29以及两个较小的差分信号端子30，如图3所示，且在美国专利No.6,280,209中进行了更详细的描述。这种三元/三重结构具有的明显上限速度是大约4Ghz。从最简单的意义上讲，所有这三种方法在塑料外壳里使用了导电引脚，以便提供电子信号的传输线。

在这些类型的结构中的每种结构里，希望的是，保持通过所述系统的整个输送路径的功能性传输线，包括通过单个或多个电路板、配合接口以及所述系统的源和负载。从单个引脚构建传输系统时在系统内获得需要的均匀性是很困难的。分立的点对点连接用于这些用于信号、接地和电源的连接器中。每个这些导体都设计为提供电力连续性的一种导体或者一种装置，并通常不考虑传输线的影响。大多数导体设计为标准引脚区，使得不管它们设计的电气功能，所有的引脚或端子都是相同的，所述引脚还设置为标准的间距、材料类型和长度。虽然在低的工作速度获得了令人满意的性能，但是在高的工作速度时，这些系统会把导体考虑为在系统中是不连续的，这影响其工作和速度。

在这些系统中的许多信号端子或引脚连接到相同的接地回路导体，因此形成了高的信号对地比，这无助于高速信号传输，这是因为在信号和地之间促成了大的电流回路，所述电流回路降低了带宽并增加了系统的串扰，从而可能使得系统的性能降低。

带宽(“BW”)和

成正比，其中L是系统部件的电感，C是系统部件的电容，并且BW是带宽。即使在没有间断的总体上均匀的系统中，信号输送系统的电感和电容部件起作用从而降低系统的带宽。通过主要通过限制贯穿系统的电流路径的面积而降低贯穿系统的整体路径长度，并降低系统元件的总极板面积，这些电感和电容部件可以得到最少化处理。然而，当传输频率增大时，尺寸上的减小会产生其自身的问题，即有效物理长度会减少到相当小的尺寸。在10Ghz范围里以及其上的高频率使得多数计算出的系统路径长度都变得不可接受了。

除了在所述系统上限制性能因素的总计电感和电容，任何不均匀几何形状和/或材料过渡都会形成不连续。在以大约12.5吉比特每秒(Gbps)工作的低电压差分信号系统中使用大约3.5Ghz作为最低截止频率，介电常数为大约3.8的电介质的使用将产生大约0.25英寸的临界路径长度，在所述长度之上可以容忍不连续。这种尺寸致使构造在给定的四分之一英寸之内包括源、传输负载和负载的系统的能力不切实际。。因此，可以看出，电子传输结构的演变已经从均匀结构引脚配置发展到功能性的专用引脚配置再到尝试单一结构的接口，然而路径长度和其它因素仍然限制着这些结构。在上述现有技术结构的情况下，由于这些系统的物理限制以及这样的传输所需的短的临界路径长度，使得传输高频率信号不太可行。

为了获得有效的传输系统，必须从源通过接口到负载在整个输送路径上维持一个恒定且专用的传输线。这将包括可配合的互连器以及印刷电路板。因为引脚/终端关于彼此的尺寸、形状和位置的潜在需要的变化，所以当输送系统由被设计用来与其他单独导电引脚互联的单独导电引脚构造时，这非常难以实现。例如，在直角连接器里，各排引脚/端子之间的关系在长度和电耦合上都发生变化了。包括系统的源和负载之间的所有区域的高速互联设计原理，所述系统包括芯片封装、印刷电路板、板连接器和电缆组件，正用在具有直到2.5Gbps的源的传输系统中。一个这样的原理是故意接地原理，其在标准引脚区之上提供了另外的性能：在信号和接地路径之间增强耦合，并且单端操作被称道。在这样的系统中使用的另一个原理包括阻抗调整以使不连续最小化。还有另一个设计原理是引出线最优化，其中信号和返回路径被分配给引脚区中的特定引脚以使性能最大化。这些类型的系统关于获得上述临界路径长度全都受到限制。

本发明涉及一种改进的传输或输送系统，该系统克服了上述缺点，并以更高速工作。另外，本发明涉及一种改进的传输系统，该系统提供了焊接平台或连接点，部件可以连接到所述焊接平台或连接点并直接耦合到传输线上。

发明内容

因此，本发明涉及一种改进的传输结构，该结构克服了上述缺点，并利用成组的导电元件以便形成单一机械结构，该单一机械机构提供了一种在某种意义上讲类似于纤维光学系统的完整电子传输通道。本发明的焦点在于，提供一种完整的基于铜的电子传输通道，而不是利用单个导电引脚或者与铜导体可分离的接口作为传输通道，本发明的传输通道会产生更多可预测的电性能，并增大了对工作特点的控制。本发明的这样改进的系统据信在比0.25英寸大得多的延伸路径上提供的工作速度对于数字信号传输可达至少12.5GHz。

相应地，本发明的总体目的是提供一种用作成组元件通道链路的设计的波导管，其中所述链路包括伸长的电介质主体部分以及沿着其外表面设置的至少两个导电元件。

本发明的另一个目的是提供一种具有给定横截面的伸长主体部分的高速通道链路(或传输线)，所述主体部分由具有选择出的介电常数的电介质形成，所述链路在其基本结构上具有设置在其外表面上的两个导电元件，所述元件具有相似的尺寸和形状并在其上彼此相对定向，以便通过在这两个导电元件之间建立具体的电场和磁场并贯穿所述通道链路的长度上维持这些电场，来导引通过所述链路传输的电能波。

本发明的另外一个目的是通过选择性地规定伸长的主体的外表面上的导电元件以及其间间隙的尺寸来维持平衡或非平衡的电磁场，从而控制通道链路的阻抗。

本发明的再一个目的是提供改进的电传输通道，其包括平面基片和形成在所述基片中的多个凹槽，所述凹槽具有相对的侧壁，并且所述凹槽通过插入所述基片的凸区(land)而被隔开，诸如通过电镀或沉积，所述凹槽的侧壁具有沉积在其上的导电材料，以在所述凹槽之内形成电子传输通道。

本发明的更进一步的目的是提供预先设计的波导管，其中，利用至少一对导电元件以提供差分信号传输，亦即信号入(“+”)和信号出(“—”)，所述成对的导电元件布置在电介质体的外部之上，以便允许建立每单位长度的电容、每单位长度的电感、阻抗、衰减以及每单位长度的传播延迟，并且在所述导电元件形成的通道之内建立这些预定的性能参数。

本发明的进一步的目的是提供优选地均匀的圆形截面的固态链路形式的改进传输线，所述链路包括布置在其上的至少一对导电元件，其用来引导通过那里的电波，所述链路包括具有布置在其上的两个导电表面的介电材料的至少一个细丝(thin filament)，所述导电表面沿着所述丝的纵向延伸，并且被两个圆弧外延(circumferential arcuate extent)隔开，所述导电表面进一步被相互隔开以形成离散的双元件传输通道，其减少了电流回路并且其中信号导体更加紧密地排列。

本发明还有另一个目的是提供用于高速应用的非圆形传输线，其包括伸长的矩形或方形电介质部件，所述电介质部件以至少四个分离的扇形(sector)布置在其上的方式具有外表面，所述电介质部件包括一对导电元件，其相互对准并且布置在所述扇形中的两个上，同时通过插入的扇形隔开。

本发明通过其独特的结构实现了上述和其它目的。在一个主要的方面中，本发明包括传输线，该传输线由具有预先选择的介电常数和预先选择的横截面结构形成。一对导电表面设置在电介质线路或链路上，并优选的是这样的表面是彼此对齐且彼此分开。导电表面用作用于沿着传输链路引导电波的波导管。

在本发明的另一个主要方面中，导电元件作为一对一起成组地形成在单个元件上，因此形成了可以在连续的印刷电路板之间运行且与其毫不困难的连接的单一波导管。导电表面可以通过选择在其上通过例如电镀进行沉积导电材料在电介质本体外表面上，或者通过模制或以其它方式将实际导体连接到主体上而形成。以这种方式，电介质可以形成有弯曲，且存在于其表面上的导电表面沿着并贯穿电介质体的弯曲维持着成组通道导体的其隔开的配置。

在本发明的另一个主要方面中，传输线的外部可以被保护外壳或套管覆盖。导电表面可以设置在具有相等宽度的平衡配置的电介质体上，或者设置在具有一对或多对导电元件且导电元件具有不同宽度的非平衡配置的电介质体上。三个导电元件可以设置在电介质体上，以便支承在传输线上使用一对差分信号导体和一个相关接地导体的差分三元组。导电表面的数目仅仅被电介质体的尺寸限制，四个这样的分立导电元件可以用于支承两个不同信号通道或具有双接地的单差分对。

在本发明的另一个方面中，单一传输线形成在一个腔室内，或者在形成在基片内的多个可选择尺寸的金属腔室内。基片上形成凹槽以便形成腔室，凹槽的侧壁可以镀有导电材料。在这种情况下在腔室或凹槽的侧壁之间的气隙用作传输通道的电介质。在这种设计的传输结构里，空气的介电常数和电介质体的介电常数不同且比它小，从而降低传播延迟和电介质热损失，以便通过控制材料和几何形状，有选择地提高在凹槽里的导电元件之间的电耦合，而不提高在传输线的相邻信号传输通道之间的电耦合，同时增加了传输速度。

在本发明的另一个主要方面，上述的传输链路可以用于传输信号到基片的表面，例如电路板，并用于提供部件可以连接的平台或端子。在这样做的过程中，传输线上的信号通过传输线形成的平台或端子可以直接耦合到设备。

本发明的传输线可以传输信号和能量，并因此可以很容易地分为分离的信号通道和能量通道。信号通道可以由预先选择宽度的导电带或路径形成，而为了传输高电流，能量通道可以包括较宽的带或者加大的连续导体带。与信号带相比，较宽的带是加大的板区域，并具有高的电容。信号和能量通道可以被用作隔离区域的传输结构的宽的不导电区域分开。因为在形成在下面的电介质基片的过程中可以形成隔离区域，所以隔离区域可以很容易的形成以便使得交叉污染或电力干扰最小化。

通过考虑下面的详细描述，将会清楚地了解本发明的这些和其它目的、特点以及优点。

附图说明

在详细描述中，经常参考附图，其中：

图1是传统连接器的终端表面的示意性平面图；

图2是用于高速连接器的边缘卡的示意性平面图；

图3是使用了三元或三重高速连接器的示意性正视图；

图4是根据本发明的原理构造的成组元件通道链路的透视图；

图5是图4的成组元件通道链路的示意性端视图，其显示了导电元件的弧形程度以及其间的间隔；

图6是根据本发明的原理构造的成组元件通道链路的一个可选实施例的透视图；

图7是用于使源与在传输链路上具有中间负载的负载相连接的本发明的传输链路的示意图；；

图8是使用了传统触头“A”和本发明的传输链路“B”的连接器元件的示意图，其中具有在其“A”和“B”处的放大细节部分，其描绘了在各自系统中出现的电感；

图9是其中形成有直角弯曲的本发明的链路的一个可选构造的透视图；

图10是使用了本发明的链路的传输线的示意图；

图11是描绘了本发明的链路的可选介质组成的透视图；

图12是描绘了可选的导电表面配置的一排不同形状的电介质体的透视图；

图13是可以用于形成本发明的链路的一排非圆形横截面电介质体的透视图；

图14是适用于本发明的链路的另一排非圆形横截面电介质体的透视图；

图15是结合了用于在两个连接器之间提供传输线的本发明的多个元件链路的连接器组件的分解视图；

图16是具有两个被图15的传输链路互连的连接器外壳的连接器组件的透视图；

图17是本发明的传输通道的图解视图，其中两个互连块形成在通道的相对末端处，并且其描绘了本发明的潜在的柔软属性；

图18是可以用作具有不同透镜特性的链路的一排不同配置的电介质体的透视图；

图19是在其上形成有不同信号通道的多个传输链路挤压件的透视图；

图20是用于本发明的多个传输链路挤压件的透视图；

图21是和本发明的分立传输链路一起使用的配合接口的透视图，其中配合接口呈现中空端盖形式；

图22是图21的端盖的后面透视图，其描绘了在其中容纳传输链路的端部的其中心开口；

图23是图21的端盖的前面透视图，其描绘了外部触头的方向；

图24是多个传输链路直角、弯曲连接器组件的正视图；

图25是连接器组件的一个终端的一个可选构造的透视图；

图26是适于将本发明的传输通道链路连接到电路板的连接器的透视图；

图27A是图26的连接器的轮廓透视图，其以虚线的形式描绘了一些连接器的内部触头；

图27B是图27A的连接器的内部触头组件的透视图，其中移去了侧壁，并描绘了其上的耦合卡钉的结构和布置；

图28是沿着其线28-28获得的图26的连接器的剖视图；

图29是一个传输结构的透视图，该传输结构结合了变换阻抗，并通过从它们的通道内折叠到基片的顶部而提供了连接平台或端子，所述传输线通过连接平台或端子并在通道的侧面延伸；

图30是通过图29中所示的传输线的剖视图；

图31是在图29和图30里显示的传输线的顶视图；

图32是一个具有带变化阻抗的传输线的电路板的透视图，该电路板还提供了用于设备连接的连接平台；

图33是一个分层印刷电路板的剖视图，其描绘了设置在一层里并与一对通孔或通路接触的传输结构通道，上述通孔或通路位于通道的侧面，以便与设置在电路板的底表面的顶部上的电路板的其它部分导电连接；

图34是另一个传输结构的透视图，该传输结构根据本发明的原理建造并适于用于电路板应用场合中；以及

图35是图34的传输结构的端视图。

具体实施方式

图4描绘了根据本发明的原理构造的成组元件通道链路50。可以看出，链路50包括伸长的电介质体51，该电介质本体51优选的为圆柱细丝，且类似于一段纤维光学材料。它的不同之处在于，链路50用作预先设计的波导管以及专用传输介质。在这一点上，主体51由具有特定介电常数的专用电介质和施加在其上的多个导电元件52形成。在图4和图5中，导电元件52描绘为导电材料的伸长的外延、迹线或带52，这样，它们可以是具有确定横截面的传统铜或贵金属外延，其可以模制或以其它方式通过例如粘合剂或其它装置连接到链路50的电介质体上。它们也可以通过例如合适的电镀或真空沉积工艺形成在主体51的外表面55上。导电迹线52设置在外表面上，并具有沿着电介质体的周边延伸的宽度。

至少两个这样的导体用在每个链路上，典型地用于诸如+0.5伏和—0.5伏之类的差分信号的信号传送。这样的差分信号布置的使用允许我们将本发明的结构特性化为基本上在信号输送路径的整个长度之上维持的预先设计的波导管。电介质体51的使用提供了在链路之内发生的优选的耦合。在最简单的实施例中，如图5所示，导电元件布置在两个相对面上，以便导电元件中的每一个的电亲和力通过在其上支撑它们的电介质体相互作用，或者在如稍后将更加详细地解释的那样的并且如图29—30所示的导电通道的情况下，导电元件布置在空腔/多个空腔的两个或更多内面上，以建立跨越空腔间隙并且贯穿空气电介质的主要耦合模式。用这种方式，本发明的链路可以被认为与纤维光学通道或外延电气等效。

本发明目标是电波导管。本发明的波导管旨在以从大约1.0Ghz到至少12.5Ghz并且优选地更高的高频在预期水平的电亲和力下维持电信号。如2002年4月23日发布的美国专利号6,377,741中描述的那样的光学波导管典型地依靠单个外涂层或覆层，其具有镜似反射性质，以维持在选择的方向上移动的光粒子。外涂层/覆层中的开口会导致穿过波导管的光分散，这负面影响了波导管的光束。微波波导管用于在非常高的频率下指引微波束的能量，而不是传输它，如2002年9月5日发布的美国专利号6,114,677所示范的那样，其中，微波波导管用于将微波引导到炉子的中心部分处。这样的定向目标同样用于微波天线技术。在每个实例中，这些类型的波导管用于集中并指引穿过它们的微波光线的能量，而在本发明中，整个波导结构被设计为在需要的单个(或多个)频率和阻抗、电容和电感下维持电信号。

本发明的链路的效果取决于，通过利用电气容器(electricalcontainment)的两个或更多导电表面，引导并维持通过通道链路的数字信号。这将包括维持信号的完整性、控制散发以及使通过链路的损耗最小化。本发明的通道链路通过控制通道链路的材料和系统部件的几何形状，以便将会提供优选的场耦合，而包含通过其传输的信号的电磁场。简而言之，通过规定由相反电荷的亦即负的和正的差分信号的导体亦即导电表面52所限界的电吸引力的区域亦即电介质体51，本发明产生了设计的传输线。

如图5中更佳地示出，两个导电表面52彼此相对设置在电介质体51上。如图4中所示的电介质本体51具有圆柱杆形，而如图5中所示的电介质体51具有椭圆状构造。在每个这样的情况下，导电表面或迹线52延伸了各自的弧长。图4和5是本发明的“平衡”链路的代表，其中两个导电表面52的周边长度或弧形长度C是相同的，电介质体51的非导电外表面55的周边长度或弧形长度C1也是相同的。该长度也可被认为限定了在导电表面之间的总间距D。如下面所说明的那样，所述链路可以是“非平衡”的，其中一个导电表面具有的弧长比另一个要大，在这样的情况下，传输线最适合于单端的，或者非差分信号应用。在电介质体和链路是圆形的情况下，链路可以用作通道接触引脚，这样就被使用在连接器应用中了。这个圆形横截面显示了和传统圆形接触引脚相同类型的结构。

如图6所示，本发明的链路可以进行改进，以便不仅提供多个导电元件作为整体系统传输介质的一部分，而且也在其中结合了相符合且同轴的纤维光学波导管，以便传输光线和光学信号。在这一点上，电介质体51被挖去芯部，从而形成光学纤维58延伸穿过的中央开口57。电信号和光信号60都可以通过这个链路被传输。

图7示意性的描绘了传输线70，该传输线70结合了在源71和负载72之间延伸的本发明的链路50。链路的导电表面52用作将源和负载以及在源和负载之间的其它次级负载73互连起来。系统中可以增加这样的次级负载，以便控制通过系统的阻抗。线路阻抗在源处建立起来，并可以通过向传输线增加次级负载而得到改变。

图8示意性地描绘了在本发明的链路和传统导体之间的区别，上述本发明的链路和传统导体被描绘为都由电介质块76支撑。两个分立的传统导体77由铜或另一种导电材料形成，并以引脚的方式延伸穿过块76。如放大部分“A”所示，由于放大的电流回路，所以两个分立的导体提供了具有大的电感(L)的开放单元结构。显然不同的是，由于导电表面布置的如电介质体51那样彼此接近，所以本发明的链路在恒定阻抗下具有较小的电感(L)。可以在制造过程中控制这些链路50的尺寸，并且挤压加工将是优选的制造工艺，其中例如通过选择性的电镀工艺，导电表面随着电介质体一起延伸，或者被分开地进行挤压，使得所产生的结构是电镀成形多样性。在这样的挤压工艺中可以很容易地控制电介质体51的体积和在设置于其上的导电元件之间的间距。导电表面优选地延伸了电介质体的长度，并可以在希望终止连到连接器、电路板或类似部件的传输线的位置处稍微在其末端之前结束。

如图9所示，电介质体可以向前以显示的90度直角弯曲的形式或以任何其他角度取向具有弯曲80。如显示的那样，导电表面52以导电表面以其开始和结束的相同的它们之间的分隔间距和相同的宽度的方式延伸通过弯曲80。电介质体51和导电表面52容易地维持了它们的间距和分隔通过弯曲以消除任何潜在的损耗。

图10显示了使用本发明的链路的传输线。链路50被认为是由一个或更多单个的电介质体51形成的传输电缆，并且它的一个末端82端接到印刷电路板83。为了使电路板处的任何不连续最小化，这种端接可以是直的。还提供了使任何不连续维持在最小的短转接链路84。这些链路84维持传输链路的分组方面。可以提供终端接口85，其中，链路以最小几何形状不连续或阻抗不连续的方式端接到连接器。用这种方式，在传输线的长度之上维持了导电表面的分组，导致几何形状和电气两者的均匀性。

图11显示了本发明的传输链路50的多种不同的横截面。在最右边的链路90中，中心导体93由空心的电介质体94环绕，所述电介质体94依次支撑多个导电表面95，其由优选地用电介质体94的部分填充的插入间隔分开。这种构造适合于在功率应用中使用，其中功率由中心导体93运送。在图11的中间的链路91中，中心覆盖(central cover)96优选地由选择的电介质制成，并且具有支撑在它上面的导电表面97。优选地提供保护外绝缘套98，以保护和/或使内部链路绝缘。图11的最左边的链路92具有保护外套99，其封入可电镀的聚合环(polymeric ring)100，所述聚合环100环绕或者导电的或者绝缘的核心101。环100的部分101用导电材料电镀并通过未电镀的部分隔开，以规定环的主体上希望的两个或更多导电表面。可选择地，或者包围核心的或者链路92的元件不管哪一个，可以用空气填充，并且可以经由适当的支座绝缘子(standoff)或类似物从内部部件隔开。

图12显示了使它们的外部区域与电介质体51相结合以形成不同类型的传输链路的链路110—113的排列。链路110具有电介质体51的外表面上布置的不同弧长的(亦即不平衡的)两个导电表面52a、52b，所以链路110可以提供单端信号操作。链路111具有两个等间距的和规定尺寸的(或“平衡的”)导电元件52，以提供有效的差分信号操作。链路112具有三个导电表面115以支持两个差分信号导体115a和相匹配的接地导体115b。链路113具有布置在其电介质体51上的四个导电表面116，其中，导电表面116可以或者包括两个差分信号通道(或对)，或者包括具有一对相关接地的单个差分对。

图13显示了如链路120的方形构造或如链路121—122的矩形构造之类的多边形构造的一种类型的非圆形链路120—122的排列。电介质体51可以被挤压具有突出的凸区部分125，其被电镀或以其它方式用导电材料覆盖。单独的导电表面布置在电介质体的单独侧面上，并且优选地，导电表面的差分信号对布置在主体的相对侧面上。这些凸区部分125可以用于以这样的方式“嵌”入到终端连接器的连接器槽中：连接器终端(未显示)和导电表面125之间的接触易于实现。

图14显示了可以与本发明一起使用的一些另外的电介质体。一个主体130被显示为凸面，而其他两个主体131、132被显示为普通凹面构造。电介质体的圆形截面具有将电场强度集中在导电表面拐角处的趋势，而如主体130所示的轻微凸面形式则具有均匀地集中电场强度的趋势，其导致较低的衰减。如电介质体131、132所示的凹面主体可以具有有益的串扰减少方面，因为它向内集中电场。这些导电表面的宽度或弧长，如图14所示，小于支撑它们的各个主体侧面的宽度或弧长。

重要的是，传输链路可以形成为单个挤压件200(图15—16)，在其上携带多个信号通道，每个这样的通道包括一对导电表面202—203。这些导电表面202、203由支撑它们的插入电介质体204以及将它们互联在一起的连接板部分205相互隔开。这个挤压件200可以用作总的连接器组件220的部分，其中，该挤压被接收到连接器壳211中形成的互补形状的开口210中。开口210的内壁可以选择性地电镀，或者可以将接触件212插入到壳211中以接触导电表面，并在必要时提供表面安装架或通孔尾部。

图17显示了两个传输通道50的布置，其布置得如显示的那样，在一个末端处端接到连接器块180，并且穿过直角块182，所述直角块182包括形成在其中的一系列直角通道183，其接收传输通道链路，如显示的那样。在如图17所示的布置中，将会理解的是，传输通道链路可以在连续的制造过程中制造，诸如通过挤压，并且每个这样的通道可以被制造具有内在的或集成的导电元件52。在这些元件的制造中，可以控制传输通道自身的几何形状，以及电介质体上的导电元件的间距和定位，以便传输通道会作为一致和单一的电子波导管执行，所述波导管将支持信号(通信)量的单个通道或“路线”。因为传输通道链路的电介质体可以被制造得相当柔软，所以本发明的系统容易适合于伸长的长度之上的各种路径，而不显著牺牲系统的电气性能。一个连接器端块180可以垂直对准地维持传输链路，而块182可以以直角取向维持传输通道链路的末端，用于端接到其他部件。

图18显示了一组凸面电介质块或体300—302，其中，分开距离L变化，并且所述块的外表面306的曲线305在链路300—302之中上升。用这种方式，应当理解的是，可以选择主体的形状以提供不同的透镜特性，用于集中当导电元件被通电时产生的电场。

图19显示了具有由连接板402互联的一系列电介质体或块401的多通道挤压件400，其中，导电表面403为多个或复合的。如图13中显示的构造那样，这样的挤压件400支持多个信号通道，所述通道中的每一个优选地包括一对差分信号导电元件。

图20显示了如图15和16所示的标准挤压件200。本发明的链路可以端接到连接器和其他壳体中。图21—23显示了作为某种圆锥形端盖的一个终端接口，所述端盖具有空心主体501，其具有中心开口502。主体可以支持一对终端504，其与电介质体51的导电表面52相配合。端盖500可以插入到连接器壳或电路板中的各种开口中，并且同样地，优选地包括圆锥形插入末端510。端盖500可以被构造以仅端接单个传输线，如图21—23所示，或者它可以成为多个终端接口的部分并端接多个不同的传输线，如图24和25所示。

图24显示了一系列链路520适当位置上的端盖500，所述链路520端接到端块521，其具有表面安装终端522，以便端块521可以附着到电路板(未显示)。端盖不需要采取附图中显示的圆锥形结构，而是可以采取其他形状和构造，类似于下面显示和说明的那样。

图25显示了端块570的替换构造。在这种布置中，传输线或链路571由电介质形成，并且包括形成在它们的外表面上的一对导电外延572(为了清楚起见，仅在一个侧面上显示了外延572，而它们的对应的外延则形成在链路571的面对到图25的纸面中的表面上)。这些导电外延572经由电路板574的内部形成的导电通路575连接到电路板574上的迹线573。如果希望的话，这样的通路也可以构造在端块570的主体之内。通路575优选地如显示的那样裂开，并且它们的两个导电部分由插入间隙576分开，以在板的水平面上维持两个导电传输通道的分离。

图26显示了安装到印刷电路板601的端盖或块600。这种风格的端盖600充当连接器，并因而包括壳体602，其具有中心槽603，所述中心槽603具有接受传输链路的突出部分的各种键槽604。端盖连接器600可以具有多个用于访问的窗口620，以将接触件607的导电尾部606焊接到电路板601上的相应的相对迹线。在如显示的那样的表面安装尾部的实例中，尾部606可以使它们的水平部分609在端盖壳体下面褶起，以减少需要的电路板焊盘尺寸以及系统在电路板处的电容。

图27A显示了端盖连接器600的局部轮廓视图，并且显示了接触件或终端607如何支撑在连接器壳602之内，并且延伸通过连接器壳602。终端607可以包括双线接触端608，用于冗余接触(并且用于提供平行电路)，并且连接器600可以包括耦合卡钉615，其具有倒U形并且增强跨越壳体的终端的耦合。能够看到耦合卡钉615具有伸长的主干，其纵向延伸通过连接器壳602。由沿着耦合卡钉的长度的间隔相互隔开的多个支腿朝向电路板向下延伸，并且每个这样的支腿都具有大于它相对的终端的相应宽度的宽度。如附图所示，与终端对准地安置耦合卡钉支腿。这些双线终端607的尾部增强了连接器的稳定性。在这点上，它也提供了对终端的控制，所述终端构成了(横向)跨越壳体槽601的通道。双重接触路径不仅提供了路径冗余，而且还减少了通过终端的系统的电感。图27B是图26和图27A的端盖连接器600中使用的内部接触组件的视图。终端607布置在连接器的相反侧面上，并且安装在各个支撑块610之内。这些支撑块610相互隔开预先选择的距离，其有助于使终端接触件608隔开。

具有完全U形或叶片形状的导电耦合卡钉615可以被提供，并且可以夹在终端607和支撑块610之间，以增强终端607之间和之中的耦合。耦合卡钉615具有一系列的叶片620，其由插入间隔621隔开，夹在成对的相对接触件(图28)608之间，并且朝向电路板的表面向下延伸。卡钉615纵向延伸通过连接器块610之间的连接器主体。连接器块610和连接器壳602(特别其侧壁)可以具有形成在其中的开口616，其在其中接收接合插塞(engagement plug)617，以保持两个部件相互配准。同样可以使用其他附着手段。图28是连接器600的端视图，其显示了耦合卡钉在一对相对的接触件608之间的插入以及连接器块610和连接器壳602的接合。

尽管进行了上面所述，但是图29描绘了根据本发明的原理构造的传输通道链路的另一实施例。在图29中，电介质基片700设置有传输线，该传输线具有变换阻抗，但是其也提供了在电路板表面上的表面平台，传输线通过电路板表面而形成。这个基片可以是电路板结构，该电路板结构可以由多个不同层和树脂、环氧化物、玻璃纤维、FR4和其它电路板类型材料形成。

特别地，图29显示了具有形成在其表面702里的槽704的基片700，且槽704具有第一和第二相对表面706和708。上述表面从电介质700的表面702向下延伸到预先选择的深度D的布置槽704的基部或底部的地方。如图所示，在相对表面712和714之间产生有介入空间W。介入空间W也限定了槽704的底表面710的宽度。

图30显示了如图29所示的电介质基片700和槽704的侧面剖视图。图30显示了槽704具有第一长度712，该第一长度712具有用参考数字714表示的第一“末端”。这个第一长度712延伸到图29的右侧一段不确定距离处，然而该第一长度的终端被认为是第一长度712的“第二”末端，但是在附图中没有显示出这个“第二”末端。

图31是如图29所示的电介质基片700和槽704的顶视图。图31显示了槽704的第一长度712的第一末端714具有设置在槽704的相对表面706和708上的导电涂层716。在槽表面706和708上的涂层716是导电涂层，例如粘合剂基底的金属带。然而，在一个优选实施例中，电介质基片700是塑料的，并且涂层716可以包括施加到构成基片的塑料或电介质上的金属镀层或电镀板。可选的实施例将包括蒸气沉积金属、喷射金属、导电填充物的导电涂料。

如图30和31所示，在相对侧壁上通过槽704的第一长度712的导电涂层716从基片700的表面702“向下”延伸到槽的底部710，这就是槽的深度“D”。在可选实施例中，导电涂层716并不完全延伸到底部710，而是向下延伸了部分的槽的深度D。在其它实施例中，在相对表面706和708上的涂层可以包含不相等的区域。

图30和31显示了槽的第二长度720，该第二长度和槽的第一长度712连续并且邻接。第二槽长度720具有用参考数字714表示的第一末端(在图30和31的右侧虚线表示处)以及用参考数字722表示的第二末端(朝向图30和31的左侧显示的虚线处)。槽704的第二长度720是在相对表面706、708上的导电涂层716从槽704的底部710向上回退过的一段槽704的长度。因为导电涂层逐渐地且增加地沿着第二长度720向上回退，所以大体相等面积的导电涂层可以被施加或沉积到基片700的表面702上。

在图30里，(该图是沿着图29里的剖面线A-A的视图)在第一长度712的第一末端714处，导电涂层716在第一和第二长度712、720之间电连续，但是它沿着第二长度720从槽704的底部710向上回退。如图31所示，当在相对表面706和708上的涂层716的面积沿着第二长度720向上回退时，在表面702上的导电涂层716开始从槽704的相对表面706、708伸出。

如图31所示，也被认为是表面金属化的导电材料716可以在槽704的两侧上从槽704伸出等于槽704的深度D的一段距离。因为基片700的表面702上的导电表面716和在槽的相对表面706、708上的导电表面716是电连续的，所以沿着通过在相对表面706、708上的导电涂层716形成的传输线传输的信号构成波导管。

通过改变在相对表面706、708上的导电材料的表面积，在相对表面之间的分布电容会变化，从而改变了传输结构的阻抗。这样，回退导电表面将减小传输结构的电容耦合，从而增加了传输结构的阻抗，因此，这种结构被认为是具有变换阻抗的传输线。在这一点上，应该理解的是，在槽的相对侧上的两个导电表面将以可以利用导体的全部高度D的宽侧电容耦合处进行接合，然后当导体离开槽710并进入到基片700的顶表面702上时减小到边缘耦合。在边缘耦合的情况下，仅仅导体的边缘以电耦合进行接合。

尽管图29描绘了在相对表面706、708和其导电涂层716之间的介入空间是空气，但是本发明的一个可选实施例设想用非空气的电介质填充在相对表面(其可以被称为“密封通道”结构)706、708之间在槽704的至少所述第二长度720上的空间。在图30里，从参考数字714向左延伸的交叉影线代表非空气电介质。如图30所示，电介质材料730从第一长度712的第一末端714在深度上沿着第二长度720增加到第二长度720的第二末端722填充槽704。填充在相对表面706、708之间的介入空间将帮助防止焊料向下传送到槽704里。在一个优选实施例中，非空气电介质和形成基片700的电介质材料相同。

图32是作为电路板的电介质基片700的透视图。例如信号处理器(或集成电路)、无线电路或其它设备的电子设备750电连接到在基片表面702上的两个焊接平台726-1和726-2上。在图31中在基片700的表面702上的镀金属层716的长度处显示有这些焊接平台726-1和726-2。焊接平台726-1和726-2使得电子设备直接连接到通过在形成于基片700里的相对侧壁上的导电表面形成的传输线上。

在一个优选实施例中，在相对表面706、708上的导电材料716彼此电隔开，并传导相反极性的信号，所述相反极性的信号也被称为差分信号。这样，在相对表面706、708上的导电涂层716被称为“差分对”。

图33以剖视图的形式显示了彼此堆叠在顶部上的一对电路板或两个电路板层801、802。底层802具有如上所述形成于其中的通道或槽804，其中两个导电表面805a、805b设置在其相对侧上，并升高离开所述通道从而沿着底层802的顶表面806延伸。这种应用最适合于和多层电路板的一个内部层一起使用，并且在其中使用的阻抗变换器可以用作将宽侧电耦合转换为具有边缘耦合的平的内部平台结构，该边缘耦合将允许连通到穿过板的通路，以便使得信号从在整体板结构内的一个信号层移到另一信号层，或者允许信号移到多层电路板结构的底表面上。

阻抗变换器结构可以用于这个电容中，以便将水平传输结构通道变为垂直通路结构，以便与电路板的其它层通信，从而实现从最后或表面层将信号插入或引渡。

图34和35描绘了涉及适合于用于在印刷电路板结构中的密封通道类型布置的实施例。它们使用了成组元件通道传输结构650，该成组元件通道传输结构650特别适于在高密度接触间隔时传输高电压和高电流。传输线650的主体可以由电介质形成，或者可以结合到电路板层中，它具有一系列形成于其中的凹槽或槽651，该凹槽或槽651从其一个表面652延伸进入其主体部分。这些槽的侧壁654例如通过电镀以导电形式涂有导电材料，结果形成了一系列彼此相对的“镀层”655，该镀层655还通过通常将占有槽651的介入空间、或空气被分开。

在图34和35的左侧，塞子658显示为填充所述通道，这个塞子可以包括盖部659和一个或多个舌部或填充物660，所述舌部或填充物660从盖部659下垂，并延伸进入槽651的空间，并将其完全占有。塞子658，特别是其填充部分660，在相对导电表面之间延伸，并使其绝缘，以便防止在其之间发生形成电弧。塞子可以填充有电介质材料，该电介质材料优选地具有选择出来以便影响导体之间耦合的介电常数，典型地，介电常数将是等于或大于电介质体的介电常数的常数，以便增强耦合并降低沿着那个长度上的传输线的阻抗，这在电力传输中是非常希望得到的。接地平板659可以沉积在图34和35的传输线的下表面上，以便提供增加的电容耦合。

以这种方式，且在图35中最佳示意性示出，相反极性(即“+”或“—”)的导电触头对彼此电隔开，但是形成了一个完整的电路。特别是由于大量的普通并联电路，本发明的传输元件所涉及的尺寸允许在低电感输送模式下获得很高的密度。在图34和35的右侧显示的是用于实现这种隔开的另一装置，优选地具有信号传递导电表面，亦即使用符合整个槽和平台结构的共形涂层661，但是其在两个导电表面之间提供了电绝缘或隔离。在电镀表面654、655之间的距离可以很小，可以达到0.4mm等的数量级，绝缘涂层或薄膜661防止在导电元件对之间发生电弧或短路。电流横向跨过并可能在其两个相对表面上的传输线里的相对元件对的使用，将导致传输线系统的回路电感下降。共形涂层或薄膜661优选地具有的介电常数小于电介质体的介电常数，对于信号传输应用，接近于空气1.0的介电常数是优选采用的。

从以上所述，显而易见的是，具有变换阻抗的传输线的导体可以从槽的相对侧通过基片折叠到基片表面上。传输线导体可以形成为焊接平台，所述焊接平台部件可以通过焊接而连接起来。用电介质填充槽可以防止焊料被传送入槽中。

Claims (8)

1.一种具有变换阻抗和表面焊接平台的传输线，所述传输线包括：

具有表面的电介质基片；

槽，其被形成而通过所述电介质基片的表面，所述槽具有深度D1，且具有通过介入空间彼此隔开的第一和第二相对表面，所述槽也包括具有第一和第二末端的第一部分，每个所述相对槽表面沿着第一部分具有从基片表面向下延伸进入所述槽达到深度D2的导电表面；以及

所述槽的第二部分，其具有邻接所述第一部分的第二末端的第一末端，在所述第二部分里的相对槽表面每个在所述第二部分的第一末端处都具有导电表面，上述导电表面和在所述第一部分里的导电表面电连续，并在所述第二部分的第一末端处从基片表面向下延伸进入所述槽达到所述深度D2，在所述第二部分的相对表面上的导电表面从所述深度D2沿着所述第二部分的长度连续地向上回退到处于所述第二部分的第二末端处的零深度处；并且

在所述第二部分的第一末端处，所述电介质基片表面在所述槽的两侧上具有表面敷镀金属，在所述槽的两侧上的所述表面敷镀在所述第二部分的第一末端处的宽度是零，并且在所述第二部分的末端处从相对槽表面连续地延伸出距离D，所述表面敷镀金属与在所述槽部分内的导电表面能进行导电。

2.如权利要求1所述的传输线，还包括在所述槽的所述第二部分里填充相对表面之间的空间的非空气电介质，所述非空气电介质具有从深度D延伸到在所述第二部分的第一末端处的槽的底部的厚度，所述非空气电介质的厚度沿着所述第二部分向上连续增加至所述第二部分的第二末端处的基片表面。

3.如权利要求2所述的传输线，其中，所述非空气电介质是所述电介质基片材料。

4.如权利要求1所述的传输线，其中，在所述槽的相对表面上的所述导电表面是不同的差分对。

5.如权利要求1所述的传输线，还包括以可操作方式连接到在所述槽的两侧上的表面敷镀金属的电子设备。

6.如权利要求1所述的传输线，其中，所述深度D1等于所述深度D2。

7.如权利要求1所述的传输线，其中，具有表面的所述电介质基片是电路板。

8.如权利要求1所述的传输线，其中，从所述槽的第一末端到所述的第二末端的耦合阻抗可以进行选择控制，以便形成恒定阻抗，或者在所述传输结构的第一和第二末端处的不同阻抗之间相配的阻抗。

Images