CN109315063B - 用于电气接触连接器的电气接触焊盘 - Google Patents

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Abstract

一种用于电气接触连接器的电气接触焊盘(300)包括第一(302)、第二(305)和第三区域(310)。第一区域(302)连接到迹线(325)。第二区域(305)邻近第一区域(302)并具有小于第一区域(W1)的宽度(W2)。第三区域(310)邻近第二区域(305)并具有大于第二区域(W2)的宽度(W3)。第三区域(310)被定尺寸以接触连接器。第二区域的宽度(W2)小于第一(W1)和第三区域(W3)的宽度增加了电气接触焊盘(300)的阻抗。

Description

用于电气接触连接器的电气接触焊盘
本申请要求2016年6月10日提交的美国临时申请No.62/348,666的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明一般涉及电气连接器。更具体地，本发明涉及一种用于电气接触连接器的电气接触焊盘。
背景技术
一些电气系统包含多个电气模块，其通过底板(backplane)电路板彼此互连。模块上的连接器便于将模块插入底板上的互补连接器。
每个连接器可以配置为在电气模块和底板之间耦合一个或多个信号。经由连接器传输的信号可以是相对高频的信号。要解决的问题是必须特别注意连接器的结构，以最小化通过连接器传送的任何信号的劣化。
发明内容
该解决方案由一种用于电气接触连接器的电气接触焊盘提供，包括第一区域、第二区域、第三区域。第一区域连接到迹线。第二区域邻近第一区域，并且具有小于第一区域的宽度。第三区域邻近第二区域，并具有大于第二区域的宽度。第三区域可以定尺寸以接触连接器。使第二区域的宽度小于第一区域和第三区域的宽度增加了电气接触焊盘的阻抗。
附图说明
现在将参考附图示例性地描述本发明，其中：
图1示出了根据示例性实施例形成的电气连接器的透视图，其容纳多个示例性晶片；
图2是示例性晶片的正视图，其示出了晶片第一侧，该晶片第一侧可包括上述一个或多个示例性接触焊盘实施方式；
图3A示出了晶片的示例性电气接触焊盘的透视图；
图3B示出了电气接触焊盘和音叉状端子之间的配合；
图4示出了用于改善接触焊盘的信号完整性性能的独特接地平面实施方式；
图5A、5B和5C示出了用于改善接触焊盘的信号完整性性能的替代接地平面实施方式；
图6A和6B示出了用于改善迹线的信号完整性性能的过孔缝合布置(viastitching arrangement)。
具体实施方式
在一方面，用于电气接触连接器的电气接触焊盘包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域连接到迹线。第二区域邻近第一区域，并且具有小于第一区域的宽度。第三区域邻近第二区域，并具有大于第二区域的宽度。第三区域可以定尺寸以接触连接器。使第二区域的宽度小于第一区域和第三区域的宽度增加了电气接触焊盘的阻抗。
在第二方面，电气连接器包括底壳、设置在底壳内的多个电路晶片；以及护罩，其形成电气连接器的顶部，其配置成接合底壳以保护底壳和护罩之间的多个电路晶片。电路晶片包括一个或更多接触焊盘。至少一个接触焊盘包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域连接到迹线。第二区域邻近第一区域，并且具有小于第一区域的宽度。第三区域邻近第二区域，并具有大于第二区域的宽度。第三区域可以定尺寸以接触连接器。使第二区域的宽度小于第一区域和第三区域的宽度增加了电气接触焊盘的阻抗。
在第三方面，电气产品包括电气连接器。电气连接器包括底壳、设置在底壳内的多个电路晶片；以及护罩，其形成电气连接器的顶部，其配置成接合底壳以保护底壳和护罩之间的多个电路晶片。电路晶片包括一个或更多接触焊盘。至少一个接触焊盘包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域连接到迹线。第二区域邻近第一区域，并且具有小于第一区域的宽度。第三区域邻近第二区域，并具有大于第二区域的宽度。第三区域可以定尺寸以接触连接器。使第二区域的宽度小于第一区域和第三区域的宽度增加了电气接触焊盘的阻抗。
图1示出了根据示例性实施例形成的电气连接器10的透视图。电气连接器10可以是设置在专用电路模块上的许多电气连接器中的一个，以便于通过诸如RF测试装备之类的产品的底板电路板将电路模块上的信号与其他电路模块电气耦合。
连接器10可以对应于插座连接器，其配置为安装在电路板12上，该电路板12在示例性实施例中是子板。连接器10具有配合面14和包括用于将连接器10安装到电路板12的接口的安装面16。在示例性实施例中，安装面16基本垂直于配合面14，使得插座连接器10互连基本上彼此成直角的电气元件。连接器10的配合面14限定底板连接器接口。在一个实施例中，连接器10可用于将子板互连到底板电路板。在其他实施例中，连接器10可以配置为互连彼此除直角以外的电气部件。
连接器10包括介电壳体20，其具有上壳体部分22和下壳体部分24。上壳体22包括上护罩26和下护罩28，它们分别靠近连接器10的配合面14。上护罩26和下护罩28沿箭头A的方向(也是连接器10的配合方向)从上壳体22向前延伸。壳体22包括位于第一端32和第二端34的端部开口30。上壳体22和下壳体24联接在一起，形成开口框架，用于保持通过卡缘连接接收在壳体20中的多个晶片40。上护罩26和下护罩28各自包括多个槽36，其定位和对准于晶片40以便于与配合连接器(未示出)配合。
晶片40包括信号接触焊盘44和接地焊盘46，其可以具有与上述各种接触焊盘实施例的配置相对应的配置。
接地焊盘46在箭头A方向上测量的长度大于信号接触焊盘44的对应长度。在一个实施例中，连接器10是承载差分信号的高速连接器，并且信号接触焊盘44和接地焊盘46以交替模式布置，其中成对的信号接触焊盘44由接地焊盘46分开。例如，晶片40A以邻近上护罩26的接地焊盘46开始，并结束于邻近下护罩28的一对信号接触焊盘44，而相邻晶片40B以邻近上护罩26的一对信号接触焊盘44开始，并结束于邻近下护罩28的接地焊盘46。由于长度更短，在晶片40B上的信号接触焊盘44可以被图1中的晶片40A隐藏。然而，通过接地焊盘46的位置揭示了模式的交替性质。信号和接地焊盘的模式在连接器10中从晶片到晶片交替。连接器10是模块化结构，并且在图1所示的实施例中，连接器10包括十二个晶片40，总共48个差分信号对的接触焊盘。然而，应该理解，在替代实施例中，可以使用更多或更少数量的晶片40。晶片40从护罩26和28突出，并且可能易受静电放电(ESD)的损坏。接地焊盘46的一个目的是为信号接触焊盘44提供ESD保护。
图2是示例性晶片40的正视图，其示出了晶片第一侧50。晶片40包括配合端52，其具有前配合边缘或底板边缘54。配合端52配置成与可以是底板连接器(未示出)的配合连接器配合。晶片40还包括安装边缘或子板边缘56，其接收在下壳体24(图1)中与电路板12(图1)的接口处。安装边缘56基本垂直于配合边缘54。晶片40在配合端52处具有倒角58，以便于与配合连接器的配合过程。
在示例性实施例中，晶片40是印制电路板晶片。晶片40包括分别沿配合边缘54布置的多个信号接触和接地焊盘44和46，以及沿安装边缘56布置的多个信号接触和接地焊盘60和62。接触焊盘44和46的配置可以对应于上述多种接触焊盘实施例的配置。
由于长度更短，信号接触焊盘44从晶片配合边缘54相对于接地焊盘46向后凹进。导电信号迹线66在配合边缘和安装边缘54和56上分别将信号接触焊盘44和60互连。接地迹线68将在晶片40的配合边缘54处的接地焊盘46与安装边缘56处的接地焊盘62互连。然而，接地焊盘46和62之间不需要严格的一对一关系。晶片40仅在第一侧50上具有接触焊盘44、46、60和62以及信号迹线66。
图3A示出了示例性接触焊盘300的透视图，其可以对应于上述信号接触焊盘44中的一个或多个。接触焊盘300包括顶部部分301a和底部部分301b，其分别设置在可具有低于约4.2的介电常数的印制电路板材料(未示出)的顶表面和底表面上。接触焊盘300包括连接到迹线325的第一区域302，邻近第一区域302的第二区域305，以及邻近第二区域305的第三区域310。第二区域305具有宽度W2，其小于第一区域302的宽度W1。第三区域310的宽度W3，其大于第二区域305的宽度W2。
如图所示，第一区域300的宽度W1被选择以容纳过孔320的放置以在需要双面接触时连接顶部和底部接触焊盘。-例如，宽度W1可以在约0.50mm和0.70mm之间，以容纳过孔320的放置。
如图3B所示，第三区域310可以定尺寸以与音叉形连接器350接触。例如，宽度W3可以在约0.60mm和0.80mm之间，并且长度可以在约0.70mm和1.00mm之间。
第二区域305的宽度W2被选择以增加接触焊盘300的阻抗。例如，在理想阻抗应为100欧姆的应用中，接触焊盘300的阻抗可以通过将区域305的宽度减小约0.30mm从无宽度减小的约87Ω增加到约94Ω。这有利地改善了接触焊盘300的阻抗特性。在一个示例性实施方式中，区域305的宽度W2可以在约0.30mm和0.60mm之间。
如图所示，第二区域305的边缘315a、b可以具有凹形形状，其限定了在第一区域302和第三区域310之间延伸的弧。虽然示出了弧形，但是应该理解，形状可以是不同的。
如图4所示，接地平面405可以设置在接触焊盘300周围。接地平面405可以与接触焊盘300在相同层或不同的层。从接触焊盘300延伸的迹线325的部分402可以暴露，使得部分402不被接地平面405覆盖。
如图所示，迹线325可以从接触焊盘300的第一区域302相对于接触焊盘300的纵向轴线以钝角延伸。迹线325的不与接地平面重叠的部分402的相对边缘部分400a、b的长度可以选择以基本上彼此匹配。例如，长度可以是约0.20mm。匹配迹线325的暴露部分402的边缘300a、b的长度可以改善接触焊盘300的阻抗特性。
图5A、5B和5C示出了可以改善接触焊盘510的阻抗和频率特性的替代方式。图5A示出了传统的底侧接地平面505(以对角线示出)，顶侧接地平面506(以气泡示出)，以及接触焊盘510，其可以设置在电路板上。如图所示，底侧接地平面505可以在区域507中与接触焊盘510的部分重叠，其中迹线515进入接触焊盘510。
如图5B所示，可以修改底侧接地平面505以减小底侧接地面505与接触焊盘510重叠的量，这可以改善信号完整性性能。例如，可以修改底侧接地平面505，使得底侧接地平面505与迹线515进入接触焊盘510的区域507重叠，而不是接触焊盘510本身。与图5A的接触焊盘510布置相比，该配置可以将阻抗和频率特性改善6％。也就是说阻抗可以增加大约6％。通常，接触焊盘510是低阻抗区域，因为接触焊盘510相对较大。接触焊盘510过渡到迹线的区域通常是高阻抗区域。由于这个原因，不希望在接触焊盘510所在的底层505上放置接地平面，因为这会进一步降低阻抗。另一方面，希望在迹线下方具有接地平面以帮助防止该区域中的阻抗突变得太高。
如图5C所示，可以修改底侧接地平面505以进一步使底侧接地平面505远离接触焊盘510，同时向上覆盖迹线515直到其进入接触焊盘510。这种配置导致覆盖迹线515的所谓的“小片(nubbin)”或底侧接地平面的突出部分520。
图6A和6B示出了另一种替代方式，其中可以改善接触焊盘的阻抗和频率特性。如图6A所示，一组过孔605可以被称为围绕迹线“缝合”以更好地屏蔽迹线。过孔605之间的典型间距可为约3.0mm。如图6B所示，可以减小过孔605之间的间隔以改善迹线的高频性能。例如，间隔可以减小到约1.0mm，以改善频率响应特性并减少较高频率下的谐振。

Claims (12)

1.一种用于电气接触连接器的电气接触焊盘，其包括：
第一区域，其连接到迹线，第一区域具有第一宽度；
第二区域，其邻近第一区域，并具有小于第一区域的第二宽度；
以及第三区域，其邻近第二区域，并具有大于第二区域的第三宽度，其中，第三区域被定尺寸以接触连接器，
其中，第二区域的第二宽度小于第一区域的第一宽度和第三区域的第三宽度增加了电气接触焊盘的阻抗，
其中，迹线从第一区域延伸的方向与接触焊盘的纵向轴线形成钝角，其中，电气接触焊盘设置在印制电路板上，并且其中，印制电路板的接地平面与迹线部分重叠，且在迹线从第一区域延伸处与迹线不重叠，所述接地平面在与接触焊盘所设置的层不同的层上，其中，没有与接地平面重叠的迹线的相对边缘部分的长度基本匹配。
2.根据权利要求1所述的电气接触焊盘，其中，第一宽度被定尺寸以容纳过孔。
3.根据权利要求2所述的电气接触焊盘，其中，顶部接触焊盘设置在印制电路板(PCB)的顶部表面上，底部接触焊盘设置在印刷电路板的底部表面上并通过过孔连接到顶部接触焊盘。
4.根据权利要求1所述的电气接触焊盘，其中，第一宽度在0.50mm到0.70mm的范围内，第二宽度在0.30mm到0.60mm的范围内，并且第三宽度在0.60mm到0.80mm的范围内。
5.根据权利要求1所述的电气接触焊盘，其中，第二区域限定在第二区域两侧的凹形边缘，其限定在第一区域和第三区域之间延伸的弧。
6.根据权利要求1所述的电气接触焊盘，其中，用于将顶部接地层和底部接地层连接在一起的多个过孔设置在迹线的任一侧上，其中多个过孔中的邻近过孔之间的平均距离为1.0mm。
7.一种电气连接器，其包括：
底壳；
多个电路晶片，其设置在底壳内；以及
护罩，其形成电气连接器的顶部，其配置成接合底壳以保护底壳和护罩之间的多个电路晶片，
其中，多个电路晶片包括一个或更多接触焊盘，其中，至少一个接触焊盘包括：
第一区域，其连接到迹线，第一区域具有第一宽度；
第二区域，其邻近第一区域，并具有小于第一区域的第二宽度；以及
第三区域，其邻近第二区域，并具有大于第二区域的第三宽度，其中，第三区域被定尺寸以接触连接器，
其中，第二区域的第二宽度小于第一区域的第一宽度和第三区域的第三宽度增加了电气接触焊盘的阻抗，
其中，迹线从第一区域延伸的方向与接触焊盘的纵向轴线形成钝角，其中，电气接触焊盘设置在电路晶片上，并且其中，电路晶片的接地平面与所述迹线部分地重叠且在迹线从第一区域延伸处与迹线不重叠，电路晶片的接地平面在与接触焊盘所设置的层不同的层上，其中，没有与接地平面重叠的迹线的相对边缘部分的长度基本匹配。
8.根据权利要求7所述的电气连接器，其中，第一宽度被定尺寸以容纳过孔。
9.根据权利要求7所述的电气连接器，进一步包括顶部接触焊盘和底部接触焊盘，其中，顶部接触焊盘设置在电路晶片的顶部表面上，并且底部接触焊盘设置在印刷电路板的底部表面上并通过过孔连接到顶部接触焊盘。
10.根据权利要求7所述的电气连接器，其中，第一宽度在0.50mm到0.70mm的范围内，第二宽度在0.30mm到0.60mm的范围内，第三宽度在0.60mm到0.80mm的范围内。
11.根据权利要求7所述的电气连接器，其中第二区域限定在第二区域两侧的凹形边缘，其限定在第一区域和第三区域之间延伸的弧。
12.根据权利要求7所述的电气连接器，其中，用于将顶部接地层和底部接地层连接在一起的多个过孔设置在迹线的任一侧上，其中多个过孔中的邻近过孔之间的平均距离为1.0mm。
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