CN101120491B - 特别适合正交体系结构电子系统的中平面 - Google Patents

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Abstract

一种中平面具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一差分连接器的接触端子连接到第一侧上，第二差分连接器的接触端子连接到第二侧上。该中平面包括从第一侧延伸至第二侧的多个通孔，所述通孔提供第一侧上的第一信号激励和第二侧上的第二信号激励。第一信号激励是在多个行中提供的，每一行具有沿着第一条线的第一信号激励和沿着基本平行于第一条线的第二条线的第一信号激励。第二信号激励是在多个列中提供的，每一列具有沿着第三条线的第二信号激励和沿着基本平行于第三条线的第四条线的第二信号激励。

Description

特别适合正交体系结构电子系统的中平面
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2004年7月1日提交的美国临时专利申请No.60/584,928以及2004年12月24日提交的美国临时专利申请No.60/638,973的优先权，它们的内容在此引入以供参考。
背景技术
现代电子系统通常由多个印刷电路板装配而成。这种通常称为“子卡”的印刷电路板上包括诸如集成电路之类的元件。每一个子卡一般还包括一个或一个以上的连接器，所述连接器可使子卡上的元件与系统中其它子卡上的元件连通。
一种将电子系统中的子卡互连的方式是利用中平面。中平面是一种通常大于子卡的印刷电路板，子卡经由在子卡和中平面上的连接器连接到该中平面上，并且该中平面在其中提供导电通路。也称为“信号迹线”的导电通路，在系统中的子卡之间进行互连并在它们之间提供通信。正如名称所暗示的那样，中平面在两侧上均提供连接器，可使子卡连接在中平面的两侧上。中平面可以在连接在中平面同一侧上的子卡之间路由信号，或将中平面一侧上的子卡与中平面另一侧上的子卡进行交叉连接。
为了将连接器连接到中平面上，孔按照惯例是钻穿中平面的。所述也称为“通孔”的孔电连接到中平面中的信号迹线。通孔的内壁通常镀有导电材料，例如金属，以提供导电性。连接器配备有接触端头，例如压配合接点尾线或SMT(表面安装技术)接点尾线，用于与所述通孔连接。
因为电子系统已经变得更小、更快且更复杂，这已普遍要求中平面在不增大尺寸的情况下，或是在许多场合下在实际上尺寸减小的同时提供更多通孔和信号迹线。这既在设计和制造中平面的过程中引起了相当大的困难，也在处理电噪声和其它电特性方面引起了相当大的困难。电噪声通常被认为是电子系统中任何不希望有的电能量，包括(但不局限于)反射、电磁干扰、模式变换和诸如串话之类的不需要的耦合。
更小、更快且更复杂的电子系统的趋势已经要求连接器在更小空间中传送更多更快的数据信号而不降低信号的电特性。通过在将连接器中的信号导体放置得更靠近，可以使得连接器在更小的空间中传送更多的信号。将信号导体放置得更靠近的主要困难是，随着信号导体之间的距离减小和信号速度的增大，信号导体之间的电噪声增大。此外，随着频率含量增加，能量损耗的可能性会更大。能量损耗可归因于阻抗间断性、模式变换、源于不完美屏蔽的泄漏，或是不希望有的与其它导体的耦合(串话)。因此，设计连接器以控制会造成能量损耗的机制。设计构成传输通路的导体以匹配系统阻抗，强制执行一种已知的能量传递模式，使涡流减到最小，并使交替的传输通路相互绝缘。一个控制能量损耗的实例是将接地的导体放置为邻近信号接触元件，以确定阻抗并使辐射形式的能量损耗减到最小。
一种控制连接器中的电噪声的方式是利用差分信号。差分信号是由叫做“差分对”的一对信号导体代表的信号。该对信号导体之间的电压差代表信号。如果电噪声与差分对电磁耦合，那么对所述对的每一个信号导体的影响就会是相似的。与单信号导体相比，这给出了一种对电噪声比较不敏感的差分对。然而，差分连接器的使用，特别是在中平面系统体系结构中，引起了另外的困难，因为对应于中平面的任一侧上的差分对的通路必须每一个是在该中平面中电连接的，并且信号迹线只能在邻近的差分对之间进行路由。
因此，所希望的是提供一种中平面和为这样的中平面而设计的差分连接器，以致力于解决上述困难。
发明内容
在根据该发明的中平面的一个实施例中，中平面具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一差分连接器的接触端子连接到第一侧，第二差分连接器的接触端子连接到第二侧。该中平面包括多个从第一侧延伸至第二侧的通孔，所述通孔提供第一侧上的第一信号激励(signallaunch)和第二侧上的第二信号激励。第一信号激励是在用于电连接到第一差分连接器的接触端子的多个行中提供的，每一行具有沿着第一条线的第一信号激励和沿着基本平行于第一条线的第二条线的第一信号激励。沿着第一和第二条线的第一信号激励是偏移的，从而沿着第一条线的第一信号激励和沿着第二条线的邻近的第一信号激励对应于第一差分连接器的差分对。第二信号激励是在用于电连接到第二差分连接器的接触端子的多个列中提供的，每一列具有沿着第三条线的第二信号激励和沿着基本平行于第三条线的第四条线的第二信号激励。沿着第三和第四条线的第二信号激励是偏移的，从而沿着第三条线的第二信号激励和沿着第四条线的邻近的第二信号激励对应于第二差分连接器的差分对。
附图说明
附图没有打算按比例来绘制。在附图中，在不同图中举例说明的每一个同样的或几乎完全相同的部件都是用相似的数字来表示的。为了清楚，不是所有部件都在每一幅图中都被加以标注。在附图中：
图1是电子系统的透视图，该系统利用了根据本发明实施例的中平面；
图2是根据本发明实施例的差分电连接器组件的部分分解图，该电连接器组件可以用在图1的电子系统中；
图3是图2中所示差分中平面连接器的透视图；
图4是透视图，示出了根据本发明实施例的图3中显示的差分中平面连接器的差分对信号导体和对应接地导体的行；
图4A是图4的替换实施例，示出了图3中所示的差分中平面连接器的差分对信号导体以及对应接地导体的行；
图5是底视图，示出了图4中所示差分中平面连接器的差分对信号导体和对应接地导体的第一接触端子；
图6是图2中所示根据本发明实施例的差分子卡连接器的透视图，为了清楚起见，晶片是与连接器分开的；
图7是图6的晶片的分解图，只示出了差分对信号导体和对应接地导体；
图8A是图1的中平面一侧的部分的示意性顶视图，表面的一部分被去除以显示接地平面层；
图8B是图1的中平面另一侧的部分(与图8A相同的部分)的示意性顶视图，表面的一部分被去除以显示接地平面层；
图9A是穿过传统差分中平面连接器的配合接触区的截面的示意图，该连接器附着于中平面的一侧；
图9B是穿过传统差分中平面连接器的配合接触区的截面的示意图，该连接器附着于图9A中所示中平面的另一侧；
图9C和9D是示出了用于图9A和9B的通孔图案的图，所述图案分别用于传统差分中平面连接器；
图10A是穿过根据本发明实施例的差分中平面连接器的配合接触区的截面的示意图，该连接器附着于中平面的一侧；
图10B是穿过根据本发明实施例的差分中平面连接器的配合接触区的截面的示意图，该连接器附着于中平面的另一侧；
图10C和10D是说明用于图10A和10B的通孔图案的图，其分别用于根据本发明实施例的差分中平面连接器；
图11A是根据本发明实施例的两个差分连接器组件的透视图，这两个组合附着于中平面的相对侧；以及
图11B是图11A的示意性侧视图，示出了根据本发明实施例的每个安装在中平面的相对侧上并共享公用通孔的两对信号导体。
具体实施方式
本发明在应用时不受限于在下面的说明中阐述的或在附图中示出的结构和元件布置的细节。该发明能以其它方式加以实施，并能够以不同的手段来实施或实现。而且，在此使用的措词和术语是为了说明起见，不应当看作限制。在此“包括”、“包含”、“具有”、“含”、“含有”以及它们的变型，意味着既包含其后所列项目以及它们的相等物又包括其它项目。
参考图1，那里示出了电子系统100的简图，电子系统100利用了根据本发明的中平面110。该中平面具有第一侧112和第二侧114。子卡120A、120B、120C和120D在第二侧114上被电连接到中平面110。子卡130A、130B和130C在第一侧112上被电连接到中平面110。注意，中平面110的第一侧112上的子卡130A-130C在定向上正交于中平面110的第二侧114上的子卡120A-120D。体现在本发明中的概念特别适用于这样的正交体系结构的电子系统。
尽管没有在图1的简图中示出，子卡120A-120D和130A-130C通过电连接器组件被电连接到中平面110。图2示出了根据本发明的这种电连接器组件200的优选实施例。中平面110包括在电子系统100的子卡120A-120D和130A-130C之间路由信号的多条信号迹线。参考图7对中平面110进行了更详细的说明。应当指出的是，第一侧112上显示的子卡130A-130C的数目和第二侧114上显示的子卡120A-120D的数目仅仅是出于说明性的目的，连接到中平面110的子卡的实际数目可以依据电子系统的情况而改变。
图2示出了可以用来将子卡120A-120D和130A-130C连接到图1的中平面110的电连接器组件200。电连接器组件200优选地是差分电连接器组合。电连接器组合200包括第一差分电连接器300和第二差分电连接器400，第一差分电连接器300在图示中连接在中平面110上，第二差分电连接器400连接在子卡之一上(在图2中参考子卡120A进行图示)。典型地，一个或一个以上的第二连接器400将被连接在每一个子卡上，相应数目的第一连接器300被连接到中平面110上。
图3示出了具有外壳302的差分中平面连接器300，外壳302优选地是由绝缘材料构成。外壳302具有侧壁304、305、端壁307、308以及底部(没有编号)。布置在外壳302的底部中的是作为差分对提供的多个信号导体310以及多个接地导体320，每一个接地导体320对应于信号导体310的差分对并且被放置得邻近那里。正如图4、4A和5中更详细显示的那样，信号导体310和接地导体320是在多行中提供的。仅仅是出于示范的目的，六行330a-330f显示在图4中，每一个行具有六个信号导体310的差分对和六个对应接地导体320。注意，行数和每一行的信号导体310的数目，以及每一行的接地导体320的数目可以为任何期望数目。然而，正如结合图8中的中平面110的显示将变得更加显而易见的那样，优选地的是预先选择行数，每一行的信号导体310的数目，以及每一行的接地导体320的数目，以确保大致方形的用于连接到中平面110的覆盖区(footprint)。
每一个信号导体310具有可连接到中平面110的第一接触端子312、第二接触端子314以及在它们之间的中间部分316，中间部分316具有从信号导体310的第一边317到第二边318测量的第一宽度。每一个接地导体320具有可连接到中平面110的第一接触端子322、第二接触端子324以及在它们之间的中间部分326，中间部分326具有从接地导体320的第一边327到第二边328测量的第二宽度。优选地，接地导体320的中间部分326的第二宽度至少是信号导体310的中间部分316的第一宽度的两倍。这可使接地导体320向对应的信号导体310的差分对提供足够的对于邻近行中信号导体的电磁效应的屏蔽。
在优选实施例中，接地导体320的第一接触端子322包括第一接触臂332和与第一接触臂332隔开的第二接触臂333。第一和第二接触臂332、333在对应的信号导体310的差分对的方向上延伸。优选地，第一和第二接触臂332、333延伸超过对应信号导体310的平面。这可使接触臂332、333向对应的信号导体310的差分对提供足够的对于该行中邻近信号导体的电磁效应的屏蔽。注意，对于多行330a-330f中的每一行来说，接地导体320的第一接触臂332最接近并基本平行于邻近接地导体320的第二接触臂333，除了在一行的末端处。
附图将每一个信号导体310的第一接触端子312和每一个接地导体320的第一接触端子322显示为压配合接点尾线。但是，对于本领域普通技术人员来说应当显而易见的是，第一接触端子312、322可以采用任何已知的形式来连接到中平面110，例如压装式触点、孔中锡膏(paste-in-hole)焊料附着、适合于焊接的接点尾线等等。在优选实施例中，信号导体310的压配合接点尾线被定向在第一方向上，接地导体320的压配合接点尾线被定向在基本垂直于第一方向的第二方向上。
参考图4和5，一行例如行330a的信号导体310的每一个差分对，具有一个第一接触端子312(a)和另一个第一接触端子312(b)，第一接触端子312(a)沿着第一条线350布置且平行于所述多行，而另一第一接触端子312(b)沿着第二条线352布置且平行于第一条线350并与之隔开。对应接地导体320的第一接触端子322优选地沿着第三条线354布置，第三条线354平行于第一和第二条线350、352且是与它们隔开的。在优选实施例中，第三条线354位于第一和第二条线350、352之间。这种配置，正如参考图8中的中平面110的描述更具体加以说明的那样，提供了大致方形的用于连接到中平面110的覆盖区。
对于一行中的信号导体310的每一个差分对，第二接触端子314沿着第四条线356布置。第四条线356优选地是平行于所述多行。接地导体320的第二接触端子324沿着平行于第四条线356并与之隔开的第五条线358布置。
现在参考图4A，在那里显示了图4的替换实施例。在这个实施例中，信号导体310是像图4中示出的那样的。然而，在那里对每一行的信号导体310提供单个第一接地导体370，而不是如图4中所示那样提供对应于信号导体310的每一个差分对的接地导体320。第一接地导体370基本上延伸对应行的长度，在图4A中所述行用330a’-330f’来标记。每一个第一接地导体370具有可连接到第二差分电连接器400的对应接地导体的多个配合接触端子374。每一个第一接地导体370的配合接触端子374的数目优选地与每一对应行的信号导体310的差分对的数目相同。在图4A中所示的实例中，有对应于信号导体310的六个差分对的六个配合接触端子374。
还提供多个第二接地导体380，每一个第二接地导体380被电连接到每一个第一接地导体370，并被定向为基本垂直于第一接地导体370。每一个第二接地导体380基本上延伸多行330a’-330f’的长度，并且每一个第二接地导体380位于每一行330a’-330f’的邻近的信号导体310的差分对之间。第二接地导体380每个被配备有可连接到中平面110的第一接触端子。优选地，每一个第二接地导体380的第一接触端子包括多个接触引脚382，接触引脚382被定向为垂直于信号导体310的接触引脚312的定向。注意，对于每一行330a’-330f’，邻近信号导体310的每一个差分对有第二接地导体380的接触引脚382。并且对于每一行330a’-330f’，该行的接触引脚382沿着第三条线354布置，正如参考图5说明的那样。对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，信号导体310和接地导体320的其它适当的配置也可以采用。
现在参考图6和7，那里显示了电连接器组件200的第二差分电连接器400，第二差分电连接器400在一侧上与第一差分电连接器300配合并在另一侧上电连接到子卡之一(例如，子卡130C)。第二差分电连接器400包括多个晶片401，所述多个晶片401中的每一个对应于第一差分电连接器300的所述多行(例如，图4的330a-330f)中的一行。因此，第二差分电连接器400的晶片401的数目与第一差分电连接器300的行数相同。每一个晶片401包括优选地由绝缘材料制成的外壳402。作为差分对来提供的多个信号导体410被容纳在外壳402中，对应的接地导体420被放置为邻近那里。信号导体410和对应的接地导体420在图7中更详细地示出了。注意，在第一差分电连接器300的一行中提供的信号导体310的差分对的数目与在第二差分电连接器400的对应晶片401中提供的信号导体410的差分对的数目相同。
每一个信号导体410具有可连接到子卡(例如，图1的120A-120D、130A-130C)之一的第一接触端子412、可连接到第一差分电连接器300的对应信号导体310的第二接触端子314的第二接触端子414，以及在它们之间的中间部分416。每一个接地导体420具有可连接到子卡的第一接触端子422、可连接到第一差分电连接器300的对应接地导体320的第二接触端子324的第二接触端子424，以及在它们之间的中间部分426。附图将每一个信号导体410的第一接触端子412和接地导体420的第一接触端子422显示为压配合接点尾线。然而，对于本领域的普通技术人员来说应当显而易见的是，第一接触端子412、422可以采取任何的形式来连接到子卡，例如压装式触点、孔中锡膏焊料连接、适合于焊接的接点尾线等等。
在优选实施例中，接地导体420是接地屏蔽，向晶片401的对应信号导体410提供电屏蔽。然而，正如在本领域已知的那样，可以采用多个接地导体而不是单个接地屏蔽。在接地屏蔽420的第二接触端子424中提供缝隙430。优选地，缝隙430位于邻近的信号导体410的差分对之间。
缝隙430中的每一个被配置来接收并电连接到接地导体440，接地导体440被定向为垂直于晶片401的接地导体420。注意，接地导体440优选地被配置成接地片，如图6中所示的那样。每一个接地片440被电连接到晶片401的每一个接地导体420。以这种方式，接地片440将信号导体410的差分对的邻近第二接触端子414电隔离。由接地屏蔽420和接地片440构成的栅格状的屏蔽图案为信号导体410的差分对提供了有效的电屏蔽(例如，对电噪声的电屏蔽)。该由接地屏蔽420和接地片440构成的栅格状的屏蔽图案被封装在罩450中，罩450优选地是绝缘的。
现在参考图8A，那里显示了图1的中平面110的第一侧112的部分的顶视图，表面的一部分被去除以显示接地平面层150。图8B显示了图1的中平面110的第二侧114的部分(与图8A中的部分相同的部分，并且是从与图8A相同的角度来观察)的顶视图，表面的一部分被去除以展现接地平面层170。图8A和8B中所示的中平面110的所述部分对应于连接到中平面110的差分电连接器(例如差分电连接器300)的覆盖区。注意，图8A中所示中平面110的第一侧112的所述部分提供与图8B中所示中平面110的第二侧114的所述部分相似的用于差分电连接器的接口。
正如本领域所已知的那样，中平面一般是由多层电介质基板构成的多层印刷电路板，信号迹线或平面形成在电介质层的一个层或更多个层上。此外，多层印刷电路板典型地会具有在电介质层的一个层或更多个层上形成的接地平面。通孔一般在多层印刷电路板的层之间延伸。延伸通过多层印刷电路板的所有层的通孔有时被称为穿通孔。通孔通常在基板层形成印刷电路板之后形成。导电通孔一般与不同层上的信号迹线相交。导电通孔还将安装在印刷电路板上的元件互连至印刷电路板的内层上的信号迹线。
图8A示出了接地平面150，接地平面150是在中平面110的一层电介质层上形成的。图8B示出了接地平面170，接地平面170是在中平面110的一层电介质层上形成的。典型地，中平面110会具有一层以上的接地平面，接地平面150、170会是不同的接地平面。然而，在不偏离本发明的范围的情况下，接地平面150、170可以是同一接地平面。中平面110具有从第一侧112延伸至第二侧114的多个通孔152、154。因此，通孔152、154是穿通孔式通孔。通孔152是信号连接导电通孔而通孔154则是接地连接导电通孔。注意，中平面110的第一侧112上的信号连接导电通孔152提供用于连接到第一侧112的差分连接器的差分对的第一信号激励155，中平面110的第二侧114上的信号连接导电通孔152提供用于连接到第二侧114的差分连接器的差分对的第二信号激励175。中平面110第一侧112上的接地连接导电通孔154提供用于连接到第一侧112的差分连接器的差分对的第一接地激励157，中平面110的第二侧114上的接地连接导电通孔154提供用于连接到第二侧114的差分连接器的差分对的第二接地激励177。
第一信号激励155是在用于电连接到差分连接器的多行156a-156f中提供的，如图8A中所示那样。在图8A的实例中，所示的六行156a-156f对应于图4和5中所示第一差分电连接器300的信号导体310的差分对的六行330a-330f。对应于一信号导体差分对的一对中的每一个信号连接导电通孔152与该对中的另一个信号连接导电通孔152电绝缘。此外，对于与信号导体差分对相对应的每一对信号连接导电通孔152，存在围绕该对信号连接导电通孔152的区域158，区域158没有接地平面150。该自由区域158有时称为“反焊盘(antipad)”。已发现通过确保围绕该对信号连接导电通孔152的区域没有接地平面150(而在邻近对的信号连接导电通孔152之间的区域包括接地平面150)，就会显著改善信号性能。注意，虽然该发明的优选实施例图示了大致椭圆的反焊盘158，但反焊盘158还可以采用其它形状。参看，结合于此以供参考的美国专利No.6,607,402。例如，反焊盘158可以是大致矩形的或大致是数字8的形状。
同第一差分电连接器300的信号导体310的每一个差分对的第一接触端子312的情况(图4和5)一样，一对中的一个信号连接导电通孔152沿着第一条线160布置，而该对的另一个信号连接导电通孔152则沿着第二条线162布置，第二条线162平行于第一条线160并与之隔开。而且，同第一差分电连接器300信号导体310的每一个差分对的第一接触端子312的情况一样，一对的信号连接导电通孔152是偏移的。优选地，一对的信号连接导电通孔152是大致与行156a-156f的定向成四十五(45)度角偏移的。注意，由于一对的信号连接导电通孔152的这种偏移，围绕该对的反焊盘158也优选地被定向为与行156a-156f的定向成四十五(45)度角。
第一接地激励157也提供在用于电连接到差分连接器的多行156a-156f中，如图8A中所示。对于行156a-156f中的每一行，第一接地激励157是沿着线164提供的，线164邻近并基本平行于第一和第二条线160、162。优选地，该线164隔在第一和第二条线160、162之间。此外，对于行156a-156f中的每一行，第一接地激励157的数目优选地大于第一信号激励155的对的数目。在图8A的实例中，行156a-156f的第一接地激励157的数目是七(7)，而行156a-156f的第一信号激励155的对的数目则是六(6)。
现在参考图8B，那里显示了第二信号激励175，信号激励175是在用于电连接于差分连接器的多列176a-176f中提供的。在图8B的示范性图示中，所示的六列176a-176f对应于图4和5中所示的第一差分电连接器300的信号导体310的差分对的六行330a-330f。这些列176a-176f正交于图8A的行156a-156f。中平面110的第一侧112上的行156a-156f相对于中平面100的第二侧114上的列176a-176f的正交性对应并适应第一侧112上的子卡130A-130C相对于第二侧114上的子卡120A-120D的正交性(参见图1)。
与图8A中相同，对应于一信号导体差分对的一对中的每一个信号连接导电通孔152是与该对中的另一个信号连接导电通孔152电绝缘的。事实上，图8A中所示穿通孔式信号连接导电通孔152是图8B中所示相同的穿通孔式信号连接导电通孔152。因此，对于图8A和8B所示的中平面110的该部分，第一信号激励155的数目等于第二信号激励175的数目。注意，通过设计提供大致方形的用于连接到中平面110的覆盖区的差分电连接器(例如第一差分电连接器300)，可以提供中平面110，其利用相同的穿通孔式信号连接导电通孔152来将差分电连接器连接至第一侧112并将差分电连接器连接至第二侧114。如此，本发明的中平面设计(i)显著减少了所要求的层和中平面的尺寸，(ii)供给了比较容易的设计和制造中平面的方式，(iii)改善了所传输信号的信号特性，以及(iv)显著减少了所制造的中平面的材料和成本。
对于对应于一信号导体差分对的每一对信号连接导电通孔152，存在一围绕该对信号连接导电通孔152的区域178，区域178没有接地平面170。反焊盘178与图8A的反焊盘158相似。已发现通过确保围绕该对信号连接导电通孔152的区域没有接地平面170(而在邻近对的信号连接导电通孔152之间的区域包括接地平面170)，就会显著改善信号性能。注意，虽然该发明的优选实施例图示了大致椭圆的反焊盘178，但反焊盘178还可以采用其它形状。例如，反焊盘178可以是大致矩形的或大致是数字8的形状。
同第一差分电连接器300的信号导体310的每一个差分对的第一接触端子312的情况(图4和5)一样，一对中的一个信号连接导电通孔152沿着第三条线180布置，而该对中的另一个信号连接导电通孔152则沿着第四条线182布置，第四条线182平行于第三条线180并与之隔开。而且，同第一差分电连接器300的信号导体310的每一个差分对的第一接触端子312的情况一样，一对的信号连接导电通孔152是偏移的。优选地，一对的信号连接导电通孔152是大致与列176a-176f的定向成四十五(45)度角地偏移的。注意，由于一对的信号连接导电通孔152的这种偏移，围绕该对的反焊盘178也优选地被定向为与列176a-176f的定向成四十五(45)度角。
第二接地激励177也提供在用于电连接到差分连接器的多列176a-176f中，如图8B中所示。对于列176a-176f中的每一列，第二接地激励177是沿着线184提供的，线184邻近并基本平行于第三和第四条线180、182。优选地，该线184隔在第三和第四条线180、182之间。如上所述，第二侧114的列176a-176f正交于第一侧112的行156a-156f。因此第三和第四条线180、182正交于图8A的第一和第二条线160、162。对于列176a-176f中的每一列，第二接地激励177的数目优选地大于第二信号激励175的对的数目。在图8B的实例中，列176a-176f的第二接地激励177的数目是七(7)，而列176a-176f的第二信号激励175的对的数目则是六(6)。
图9A-9D和10A-10D图示了根据本发明实施例与差分中平面连接器300相关联的偏移接点尾线的优点。图9A图示了在第二接触端子区域附近穿过传统连接器的截面。图9A显示连接器300具有成对的定向。在此使用时，“成对的”定向表明连接器被设计成具有适合优先地彼此电耦合的信号导体对。例如，第一接触端子附近的一对中的一个导体例如312(a)以及第一接触端子附近的所述对中的第二个导体例如312(b)之间的位移方向，提供所述对的定向。
多种设计技术可以用来创建连接器的成对的定向。这些设计技术可以单独地或结合地使用。在所图示的实施例中，使用屏蔽来创建对之间的优先耦合。因为每一对的信号导体在连接器中加以定向，一对的信号导体在平行于屏蔽的方向上相互偏移的，所以创建成对的定向。
作为创建成对的定向的另一个技术实例，一对的信号导体可以在路径上更靠近彼此而不是下一个最近的信号导体。
对于差分连接器来说成对的定向是理想的，因为它增大了形成一对的导体之间的耦合并减小了对于形成邻近对的信号导体的耦合。结果，每一个差分信号通路都更不容易受可能引起噪声的外部电磁场的影响。此外，邻近对之间的耦合减少，从而减少了连接器内的串话，使该连接器能够以更卓越的信号完整性来工作。有更卓越的信号完整性，更多的信号就可以通过该连接器来路由，或者具有更高频率的信号就可以通过该连接器。
在图9A中，形成差分对的第二接触端子314A和314B是沿着列910A排列的。这样的排列与如图1中所示的将连接器300安装在表面112上以接收板130A上的连接器相似，列910A是沿着平行于行330a-330f的轴(在这里显示在z轴上)来排列的。
图9C示出了如果没有使用偏移的第一接触端子，接收如图9A中所示那样安装的来自传统连接器中信号导体的第一接触端子所需的通路孔图案。图9C示出了具有与图9A中连接器的信号导体一样的沿着一个轴的排列的孔图案，该轴在这里显示在z轴上。
图9B显示了连接器的截面，差分对的第二接触端子是沿着行920A排列的。这样的排列与如图1中所示的将连接器300安装在表面114上以接收板120A上的连接器类似，行920A是沿着平行于行330a-330f的轴(在这里显示在x轴上)来排列的。因为板120A垂直于板130A，所以图9B中连接器的成对的定向和排列正交于图9A中连接器的成对的定向和排列。
图9D示出了如果未使用偏移的第一接触端子，接收如图9B中所示那样安装的来自传统连接器中信号导体的第一接触端子所需的通路孔图案。图9D示出了具有与图9A中连接器的信号导体一样的沿着一个轴的排列的孔图案，该轴在这里显示在x轴上。
当图9C和9D的通路孔图案形成在中平面的相对侧上的时候，没有任何通孔图案的偏移量可使同一对的两个孔都对齐。例如，如果孔930A和940A是对齐的，孔930B和940B就不能对齐。要使用传统连接器设计来将中平面的一侧上的信号对连接到另一个，需要中平面内的路由迹线来实现其中安装中平面的相对侧上连接器的通孔之间的连接。
图10A-10D图示了可以用根据本发明实施例的偏移接点尾线312(a)、312(b)获得的优点。图10A和图10B显示了沿着与之前在图9A和9B中显示的相同的轴(在这里分别显示在z和x轴上)排列的第二接触端子314A、314B和324A。由于与接点尾线312(a)、312(b)的定向关联的从第二接触端子位置的四十五(45)度偏移，对于与每一差分对关联的孔图案都存在对应的四十五(45)度偏移。因此，图10C和10D分别显示了接收来自安装在图10A和图10B中的信号导体310的第一接触端子312(a)和312(b)所需的通孔图案。图10C显示了具有沿着轴z’的排列的孔图案，轴z’与图10A中所示的第二接触端子314的排列(在这里显示在z轴上)成大约四十五度的角。相似地，图10D显示了具有沿着轴x’的排列的孔图案，轴x’与图10B中所示的第二接触端子314的排列(在这里显示在x轴上)成大约四十五度的角。结果，即使中平面110的相对侧上的连接器300的配合接触部分314具有正交的成对的定向和排列，中平面110的相对侧上的差分对的孔也可以具有相同的图案并可以能对齐。如果中平面相对侧上的孔图案对齐，中平面的相对侧中的连接器就可以被插入相同的通孔中。
这种排列在图11A中示出了，图11A中示出了安装在中平面110的相对侧上的连接器300A和300B。连接器300A与连接器400A配合。连接器300B和连接器400B配合。因为连接器400A和400B附着于以不同定向安装的印刷电路板上，所以连接器400A和400B的成对的定向有不同的定向。在所图示的实施例中，连接器400A和400B是与彼此正交地安装的。要与连接器400A和400B配合，连接器300A和300B必须相似地与彼此正交地安装。因此，连接器300A有成对的定向和排列，且连接器300B有成对的定向和排列。
尽管连接器300A和300B的成对的定向不同，接点尾线312的偏移图案还是可使连接器300A和300B的接点尾线312的偏移图案使用一组通路通孔来安装。此外，连接器300A中每一对信号导体都可以安装在与连接器300B中的一对信号导体相同的两个通孔中。
图11B是安装在中平面110的相对侧上的连接器300A和300B内的一对信号导体的侧视图。信号导体有在板的一侧上的定向和排列以及在相对侧上的定向和排列。尽管是正交的定向，这两个对的接点尾线的偏移还是可使该接点尾线对齐，所以它们可以分别通过通孔1110a和1110b来连接。
这样，形成一个差分信号的两个信号被一起从中平面110的一侧上的子卡，通过第一组连接器路由至中平面110，通过中平面110路由到第二组连接器再路由到第二子卡。这两个信号导体保持在一起作为一对，从而提供里令人满意的信号完整特性。此外，传输通路可以被优化用于传送差分信号而得到优化。如上所述，每一个连接器可以构造成具有屏蔽、信号导体布置或提供成对的定向的其它结构，该成对的定向在传送差分信号的时候增大信号完整性。
在该中平面中，仅仅使用中平面的通孔就可以实现中平面的相对侧上的信号导体之间的连接以传送信号。不需要中平面内的任何迹线来将差分信号从中平面的一侧传送到另一侧。在中平面中消除迹线，以及通孔和迹线之间的过渡，意味着更少的信号失真在中平面中发生，还增大了连接器的信号完整性。此外，图8A和8B图示了差分对周围的接地间隙可以被构造来进一步提升通过定向为差分对的中平面的信号的完整性。
已经描述了该发明的许多优选和替换实施例。然而，对于本领域中普通技术人员来说显而易见的是，这个发明的各种修改和改变可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下做出。因此，其它实施例在所附权利要求的范围之内。

Claims (33)

1.一种印刷电路板，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一差分连接器的接触端子连接在第一侧上，第二差分连接器的接触端子连接在第二侧上，该印刷电路板包括：
从第一侧延伸至第二侧的多个通孔，所述通孔提供第一侧上的第一信号激励和第二侧上的第二信号激励；
第一信号激励是在用于电连接到第一差分连接器的接触端子的多个行中提供的，每一行具有沿着第一条线的第一信号激励和沿着平行于第一条线的第二条线的第一信号激励，并且沿着第一和第二条线的第一信号激励是偏移的，使得沿着第一条线的第一信号激励和沿着第二条线的邻近的第一信号激励对应于第一差分连接器的差分对；以及
第二信号激励是在用于电连接到第二差分连接器的接触端子的多个列中提供的，每一列具有沿着第三条线的第二信号激励和沿着平行于第三条线的第四条线的第二信号激励，并且沿着第三和第四条线的第二信号激励是偏移的，使得沿着第三条线的第二信号激励和沿着第四条线的邻近的第二信号激励对应于第二差分连接器的差分对。
2.如权利要求1所述的印刷电路板，其中第一和第二条线与第三和第四条线正交。
3.如权利要求1所述的印刷电路板，还包括：
至少一个接地平面层，具有贯穿其延伸的多个通孔；以及
对于对应于第一差分连接器和第二差分连接器的差分对的每一个通孔对，围绕该通孔对的区域是没有接地平面层的并且该对中的每一个通孔都是与另一个电绝缘的。
4.如权利要求3所述的印刷电路板，其中没有接地平面层的围绕所述通孔对的区域是椭圆形的。
5.如权利要求3所述的印刷电路板，其中没有接地平面层的围绕所述通孔对的区域是矩形的。
6.如权利要求3所述的印刷电路板，其中没有接地平面层的围绕所述通孔对的区域沿着所述第一和第二条线具有对应于所述第一信号激励的偏移的偏移，并且所述区域的偏移被定向为与所述第一信号激励的行成45度角。
7.如权利要求3所述的印刷电路板，其中没有接地平面层的围绕所述通孔对的区域沿着所述第一和第二条线具有对应于所述第一信号激励的偏移的偏移，并且所述区域的偏移被定向为与所述第二信号激励的列成45度角。
8.如权利要求3所述的印刷电路板，其中对于所述对应于第一差分连接器和第二差分连接器的差分对的通孔对，邻近通孔对之间的区域包括接地平面层。
9.如权利要求1所述的印刷电路板，其中对于第一侧上的表面区域和第二侧上的相同表面区域，第一信号激励的数目等于第二信号激励的数目。
10.如权利要求1所述的印刷电路板，还包括从第一侧延伸至第二侧的第二多个通孔，所述第二多个通孔提供第一侧上的第一接地激励和第二侧上的第二接地激励。
11.如权利要求10所述的印刷电路板，其中对于第一信号激励的每一行，第一接地激励是沿着邻近并平行于第一信号激励的第一条线或第二条线的线提供的，对于第二信号激励的每一列，第二接地激励是沿着邻近并平行于第二信号激励的第三条线或第四条线的线提供的。
12.如权利要求11所述的印刷电路板，其中对于第一信号激励的每一行，对应第一接地激励的数目大于该行所提供的差分对的数目，对于第二信号激励的每一列，对应第二接地激励的数目大于该列所提供的差分对的数目。
13.一种中平面，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一差分连接器的接触端子连接到第一侧上，第二差分连接器的接触端子连接到第二侧上，该中平面包括：
从第一侧延伸至第二侧的多个第一通孔，所述第一通孔提供第一侧上的第一信号激励和第二侧上的第二信号激励；
第一信号激励是在用于电连接到第一差分连接器的接触端子的多个行中提供的，每一行具有沿着第一条线的第一信号激励和沿着平行于第一条线的第二条线的第一信号激励，并且沿着第一和第二条线的第一信号激励是偏移的，使得沿着第一条线的第一信号激励和沿着第二条线的邻近的第一信号激励对应于第一差分连接器的差分对；以及
第二信号激励是在用于电连接到第二差分连接器的接触端子的多个列中提供的，每一列具有沿着第三条线的第二信号激励和沿着平行于第三条线的第四条线的第二信号激励，并且沿着第三和第四条线的第二信号激励是偏移的，使得沿着第三条线的第二信号激励和沿着第四条线的邻近的第二信号激励对应于第二差分连接器的差分对；
从第一侧延伸至第二侧的多个第二通孔，所述第二通孔提供第一侧上的第一接地激励和第二侧上的第二接地激励。
14.如权利要求13所述的中平面，其中所述第一和第二条线与第三和第四条线正交。
15.如权利要求13所述的中平面，还包括：
至少一个接地平面层，具有贯穿其延伸的多个第一通孔和第二通孔；以及
对于对应于第一差分连接器和第二差分连接器的差分对的每一个第一通孔对，围绕该第一通孔对的区域是没有接地平面层的并且该对中的每一个第一通孔都是与另一个电绝缘的。
16.如权利要求15所述的中平面，其中没有接地平面层的围绕所述第一通孔对的区域沿着所述第一和第二条线具有对应于所述第一信号激励的偏移的偏移，并且所述区域的偏移被定向为与第一信号激励的行和第二信号激励的列成45度角。
17.如权利要求13所述的中平面，其中对于所述第一侧上的表面区域和第二侧上的相同表面区域，第一信号激励的数目等于第二信号激励的数目。
18.如权利要求13所述的中平面，其中对于第一信号激励的每一行，第一接地激励是沿着邻近并平行于第一信号激励的第一条线或第二条线的线提供的，对于第二信号激励的每一列，第二接地激励是沿着邻近并平行于第二信号激励的第三条线或第四条线的线提供的。
19.如权利要求18所述的中平面，其中对于第一信号激励的每一行，对应第一接地激励的数目大于该行所提供的差分对的数目，且对于第二信号激励的每一列，对应第二接地激励的数目大于该列所提供的差分对的数目。
20.一种互连系统，包括：
具有第一表面和第二表面的印刷电路板；
安装在所述第一表面上的第一连接器，所述第一连接器具有多个信号导体，每一个信号导体具有配合接触部分和接点尾线，所述多个信号导体是成对放置的，每一对的第一信号导体具有在第一方向上从所述第一信号导体的配合接触部分偏移的接点尾线，每一对的第二信号导体在第二方向上从所述第二信号导体的配合接触部分偏移；以及
安装在第二表面上的第二连接器，第二连接器具有多个信号导体，每一个信号导体具有配合的接触部分和接点尾线，所述多个信号导体是成对放置的，每一对的第一信号导体具有在第三方向上从所述第一信号导体的配合接触部分偏移的接点尾线，每一对的第二信号导体在第四方向上从所述第二信号导体的配合接触部分偏移。
21.如权利要求20所述的互连系统，其中所述印刷电路板包括在第一表面和第二表面之间延伸的多个通孔对，每一通孔对的第一通孔接收第一连接器中的一对信号导体的第一信号导体的接点尾线以及第二连接器中的一对信号导体的第一信号导体的接点尾线，并且每一个通孔对中的第二通孔接收第一连接器中的一对信号导体的第二信号导体的接点尾线以及第二连接器中的一对信号导体的第二信号导体的接点尾线。
22.如权利要求20所述的互连系统，其中所述第一方向与第二方向相反。
23.如权利要求20所述的互连系统，其中所述第一方向正交于第三方向。
24.如权利要求20所述的互连系统，其中所述第一连接器中的多个信号导体被布置在第五方向上的多个平行列中，每一对中的第一信号导体的配合接触部分在第五方向上从每一对中的第二信号导体的配合接触部分偏移。
25.如权利要求24所述的互连系统，其中
所述第二连接器中的多个信号导体被布置在第六方向上的多个平行列中，每一对中的第一信号导体的配合接触部分在第六方向上从每一对中的第二信号导体的配合接触部分偏移，以及
所述第五方向正交于所述第六方向。
26.如权利要求25所述的互连系统，其中所述第一连接器另外包括多个布置在信号导体的邻近列之间的屏蔽构件。
27.一种互连系统，包括：
印刷电路板，具有第一表面和第二表面以及在它们之间形成的多个邻近通孔对；
安装在所述第一表面上的第一连接器，所述第一连接器具有以第一成对的定向放置的多个信号导体对；
安装在所述第二表面上的第二连接器，所述第二连接器具有以第二成对的定向放置的多个信号导体对，所述第二成对的定向横断第一成对的定向，其中，第一连接器中的所述多个信号导体对中的每一对通过印刷电路板中的通孔对被直接连接到第二连接器中的信号导体对。
28.如权利要求27所述的互连系统，其中所述第一连接器中的每一个信号导体包括接点尾线，所述接点尾线中的每一个通过第一表面插入通孔。
29.如权利要求28所述的互连系统，其中所述第二连接器中的每一个信号导体包括接点尾线，所述接点尾线中的每一个通过第二表面插入通孔。
30.如权利要求29所述的互连系统，其中所述第一连接器中的每一信号导体对的信号导体的接点尾线是沿着第一轴集中的，所述第一轴横断第一成对的定向。
31.如权利要求30所述的互连系统，其中所述第一轴从第一成对的定向偏移大约45度。
32.如权利要求29所述的互连系统，其中所述第二连接器中的每一信号导体对的信号导体的接点尾线是沿着第二轴集中的，所述第二轴从第二成对的定向偏移大约45度。
33.一种包括电连接器的互连系统，该电连接器包括：
多个信号导体，每一个信号导体具有接点尾线和配合的接触部分，其中
所述信号导体是成对地布置的，每一对具有沿着第一轴放置的第一配合部分和第二配合部分以及沿着第二轴放置的第一接点尾线和第二接点尾线；以及
第一轴从第二轴角度偏移45度。
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