CN105430873A - 高速连接器封装和封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高速连接器印刷电路板封装和封装方法。所述封装包括：至少一对差分信号线孔和接地孔，所述接地孔设置在所述差分信号线孔的一侧，其中在所述差分信号线孔的另一侧设置附加接地孔，使得所述接地孔与所述附加接地孔关于所述差分信号线孔线轴对称。通过根据本发明实施例的封装和封装方法，使得高速连接器封装的阻抗连续性最好。

Description

高速连接器封装和封装方法
本申请是申请日为2009年12月23日，申请号为“200910201000.7”，而发明名称为“高速连接器封装和封装方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及印刷电路板(PCB)领域，更具体地，涉及一种类型高速连接器封装和封装方法。
背景技术
当前，压接高速连接器是印刷电路板中经常使用的一种连接器，例如HM-ZD线束连接器(Tyco)。但是，为了高速连接器封装(footprint)通孔(或者PTH)更好的阻抗连续性和散射参数，需要改善其阻抗连续性。现有技术没有给出解决方案。原始的HM-ZD线束高速连接器封装对于经由对于A和B微分信号通孔的设计不具有平衡的高速度。
连接器的供货商(Tyco)进行了特殊设计以确保连接器内部良好的阻抗连续性。这些设计形成了他们的有关连接器产品的专利。但是连接器供应商没有提供解决方案用于高速信号过连接器过孔的信号阻抗连续性控制。HM-ZD高速连接器PCB封装引脚描述如图8所示。在图8中所示HM-ZD封装中，差分信号孔CD参考到两行接地孔，差分信号孔AB参考到一行接地孔。图9示出了这种连接器的实际封装尺寸图。该尺寸图由连接器的供货商资料提供。图10是HM-ZD连接器的外观图，可以看到连接器的内部设计，在AB和CD差分针孔的左侧，有靠得比较近的参考地金属片，而在AB和CD差分针孔的上侧部分的参考金属片(和左侧的金属片是一体)，离AB和CD差分针孔较远，所以AB和CD针孔主要都参考到各自左侧的金属片，而金属片对于差分针孔的两根针，则表现为平衡结构。这样的结构形成了HM-ZD高速连接器本身的专利。图11显示HM-ZD连接器的侧视图，可以看到将和PCB连接部分的6行针脚，对应于图8及图9的6行针孔。
因为较大的阻抗不连续性将带来较差的信号反射，用于实现高速串行信道的准则是保持良好的阻抗连续性。较差的阻抗连续性对于接收眼图有不利的作用。如果眼图不满足接收要求，设计将是失败的。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种阻抗连续性较好的高速连接器封装和封装方法。
根据本发明的第一方面，提出了一种高速连接器印刷电路板封装，所述高速连接器印刷电路板包括至少一对差分信号线孔和接地孔，所述接地孔设置在所述一对差分信号线孔的一侧，其中在所述一对差分信号线孔的另一侧设置附加接地孔，使得所述接地孔与所述附加接地孔关于所述一对差分信号线孔的中心线轴对称。
优选地，所述接地孔是差分信号的回流参考孔，与印刷电路板的地平面相连接。
优选地，所述一对差分信号线孔之间的间距与所述一对差分信号线孔中的一个与所述接地孔之间的间距相等。优选地，所述一对差分信号线孔中的另一个与所述附加接地孔之间的间距与所述一对差分信号线孔之间的间距相等。优选地，其中所述间距对于不同的连接器有不同的值，对于HM-ZD连接器是1.5mm。
优选地，去除所述高速连接器印刷电路板中未使用的内层焊盘。
优选地，所述高速连接器印刷电路板封装还包括近似椭圆的反焊盘，其中设置所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的间距，使得经由所述钻孔形成的差分信号线的阻抗不连续性最小。
优选地，所述高速连接器是HM-ZD线束连接器。优选地，对于2.4mm厚的HR408HR聚酯胶片制成的电路板，所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的设计间距值为16.7mil。
根据本发明实施例的另一方面，还提出了一种高速连接器印刷电路板的封装方法，所述高速连接器印刷电路板包括至少一对差分信号线孔和接地孔，其中：将所述接地孔设置在所述一对差分信号线孔的一侧，在所述一对差分信号线孔的另一侧设置附加接地孔，使得所述接地孔与所述附加接地孔关于所述一对差分信号线的中心线孔轴对称。
优选地，所述一对差分信号线孔之间的间距与所述一对差分信号线孔中的一个与所述接地孔之间的间距相等。
优选地，所述高速连接器印刷电路板的封装方法还包括步骤：去除所述高速连接器印刷电路板中未使用的内层焊盘。
优选地，所述高速连接器印刷电路板的封装方法还包括提供近似椭圆的反焊盘，并且设置所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的间距，使得经由所述钻孔形成的差分信号线的阻抗连续性最好。
因为较大的阻抗不连续性将带来不良的信号反射，影响接收端信号的正确接收，通过根据本发明实施例的封装和方法可以提高高速串行信道中良好的阻抗连续性。
附图说明
图1示出了根据本发明第一实施例的内信号层的结构示意图；
图2示出了根据本发明第二实施例的内接地层的结构示意图；
图3示出了内信号层的结构示意图(有出线)；
图4示出了反焊盘参数的示意图；
图5示出了在16mil间距情况下封装通孔的差分阻抗的仿真图；
图6示出了在17mil间距情况下封装通孔的差分阻抗的仿真图；
图7示出了在16.7mil间距情况下封装通孔的差分阻抗的仿真图；
图8示出了现有技术HM-ZD线束高速连接器封装信号引脚的示意图；
图9示出了现有技术HM-ZD线束连接器的PCB封装结构示意图；
图10和图11示出了现有技术印刷电路板的外观示意图。
具体实施方式
现在对本发明的实施例提供详细参考。为解释本发明将参考附图描述下述实施例。
图1示出了根据本发明第一实施例的内信号层的结构示意图。如图1所示，在根据本发明第一实施例的高速连接器除了包括差分信号线对和在所述差分信号线一侧设置的接地通孔之外，还包括在所述差分信号线另一侧设置的附加接地通孔。通过这种对称的接地通孔结构，使得可以向差分信号线对提供平衡的接地通孔，从而实现对称的电流回流结构。如图1所示，在图1中，将一行附加接地通孔设置在A信号行附近。从A行到附加接地通孔行的间距是1.5mm。实际上，所述附加接地通孔与最邻近信号线的距离与相邻差分信号线之间的间距相同。同理，该距离也是差分信号线对中的另一行信号线与相邻的接地行之间的间距。
图2示出了根据本发明第二实施例的内接地层的结构示意图。与图1所述的实施例相比，本发明第二实施例的区别在于去除了未使用的内层焊盘。通过去除未使用的内层焊盘，使得过孔的孔壁的连续性更好，到参考地过孔的阻抗变异更小。
图3示出了己经去除了未使用的内层焊盘的电路板示意图。PCB上的走线通过焊盘和过孔连接。而未使用的焊盘均己经被去除，从而节省了焊盘空间，同时也避免了这些未使用的焊接焊盘对信号的影响。由于PCB工艺要求，外层的焊盘必须保留，所以只有内层的未使用焊盘会被去掉。
图4示出了根据本发明第三实施例的反焊盘结构的示意图。如图4所示，本发明提出了一种近似椭圆的反焊盘(anti-pad)来进行阻抗控制。所述反焊盘的尺寸由三维电磁仿真来确定。设置所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的间距，使得经由所述钻孔形成的差分信号线的阻抗连续性最小。在现有的应用中，(2.4mm电路板厚和HR408HR聚酯胶片)，在钻孔孔壁与反焊盘的外边缘之间保持16.7mil的间隔可以实现良好的阻抗连续性。其中，这种钻孔与反焊盘之间的最佳间距是通过三维电磁仿真软件计算得来的。图5示出了在16mil间距情况下封装通孔的差分阻抗的仿真图；图6示出了在17mil间距情况下封装通孔的差分阻抗的仿真图；图7示出了在16.7mil间距情况下封装通孔的差分阻抗的仿真图。在所述仿真过程中，进行了从直流到10GHz的仿真。如图5至图7所示，对于现有的电路板，反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的间距为16.7mil时，高速连接器封装的差分阻抗变异幅度最小。其中所述间距对于阻抗控制起作用。所述阻抗控制的间距值和效果可以由Ansoft公司SIwave或者HFSS等3维电磁场软件仿真得到。
根据本发明的设计可以为高速信道性能带来益处。因为较大的阻抗不连续性将带来较差的信号反射，用于实现高速串行信道的准则是保持良好的阻抗连续性。较差的阻抗连续性对于接收眼图有不利的作用。如果眼图不满足接收要求，设计将是失败的。而根据本发明实施例的封装，可以提供均衡的接地孔，进而提供平衡的回流通路，从而实现最好的阻抗连续性，即最小的阻抗变化。

Claims (13)

1.一种高速连接器印刷电路板封装，所述高速连接器印刷电路板包括至少一对差分信号线孔和接地孔，所述接地孔设置在所述一对差分信号线孔的一侧，其中在所述一对差分信号线孔的另一侧设置附加接地孔，使得所述接地孔与所述附加接地孔关于所述一对差分信号线孔的中心线轴对称。
2.根据权利要求1所述的高速连接器印刷电路板封装，其中所述接地孔是差分信号的回流参考孔，与印刷电路板的地平面相连接。
3.根据权利要求1所述的高速连接器印刷电路板封装，其中所述一对差分信号线孔之间的间距与所述一对差分信号线孔中的一个与所述接地孔之间的间距相等。
4.根据权利要求3所述的高速连接器印刷电路板封装，其中所述一对差分信号线孔中的另一个与所述附加接地孔之间的间距与所述一对差分信号线孔之间的间距相等。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的高速连接器印刷电路板封装，其中所述间距对于不同的连接器有不同的值，对于HM-ZD连接器是1.5mm。
6.根据权利要求1所述的高速连接器印刷电路板封装，其中去除所述高速连接器印刷电路板中未使用的内层焊盘。
7.根据权利要求1所述的高速连接器印刷电路板封装，还包括近似椭圆的反焊盘，其中设置所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的间距，使得经由所述钻孔形成的差分信号线的阻抗不连续性最小。
8.根据权利要求7所述的高速连接器印刷电路板封装，其中所述高速连接器是HM-ZD线束连接器。
9.根据权利要求8所述的高速连接器印刷电路板封装，其中对于2.4mm厚的HR408HR聚酯胶片制成的电路板，所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的设计间距值为16.7mil。
10.一种高速连接器印刷电路板的封装方法，所述高速连接器印刷电路板包括至少一对差分信号线孔和接地孔，其中：
将所述接地孔设置在所述一对差分信号线孔的一侧，在所述一对差分信号线孔的另一侧设置附加接地孔，使得所述接地孔与所述附加接地孔关于所述一对差分信号线的中心线孔轴对称。
11.根据权利要求10所述的高速连接器印刷电路板的封装方法，其中所述一对差分信号线孔之间的间距与所述一对差分信号线孔中的一个与所述接地孔之间的间距相等。
12.根据权利要求10所述的高速连接器印刷电路板的封装方法，还包括步骤：
去除所述高速连接器印刷电路板中未使用的内层焊盘。
13.根据权利要求10所述的高速连接器印刷电路板的封装方法，还包括提供近似椭圆的反焊盘，并且设置所述反焊盘的外边缘与钻孔孔壁之间的间距，使得经由所述钻孔形成的差分信号线的阻抗连续性最好。
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