CN114189981A - 一种pcb板上连接器焊盘及反焊盘 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及PCB板上连接器焊盘领域，具体公开一种PCB板上连接器焊盘及反焊盘，其中焊盘包括位于上侧的第一顶点、位于上侧的第二顶点、位于中间的第三顶点、位于下侧的第四顶点和位于中间的第五顶点；第一顶点和第二顶点位于同一水平线，且第一顶点位于第二顶点右侧，第一顶点与第二顶点之间的水平距离为6~6.5密耳；第三顶点在第二顶点左侧，第五顶点在第一顶点右侧；将第一顶点、第二顶点、第三顶点、第四顶点、第五顶点依次连接形成闭环构成PCB板上连接器焊盘结构。本发明改善焊盘及反焊盘结构，减小连接器焊盘宽度，有针对性的改善了信号完整性，提高电子信号传输过程中的稳定性。

Description

一种PCB板上连接器焊盘及反焊盘
技术领域
本发明涉及PCB板上连接器焊盘领域，具体涉及一种PCB板上连接器焊盘及反焊盘。
背景技术
随着技术的不断发展，对电子产品的功能要求也日益增加，对PCB板设计的信号完整性要求也越来越严格，信号传输的好坏直接影响到PCB板各个功能的实现和稳定性。对于信号传输线上的阻抗控制，通常来说特征阻抗发生变化，就会导致信号在阻抗不连续的点产生反射。
随着信号速率原来越高，对信号质量的要求也越来越高，当信号沿着均匀互连线进行传输时，不会产生传输信号的失真。而当信号通过连接器传输时产生阻抗突变，破坏了微带线的阻抗连续性，导致在传输过程的信号不完整。常见的连接器焊盘如图1所示，连接器焊盘为矩形结构。为解决阻抗突变情况的发生，根据传输线理论，一般可加大微带线的介质厚度，使微带线的线宽和焊盘宽度尽量接近；另一种方法是微带线介质厚度、线宽不变，将连接器焊盘下方的地平面挖空。
对于信号传输过程中的阻抗调整，加大微带线的介质厚度造成微带线宽度较宽，并且对于特定层叠阻抗来说，经过仿真后设计的微带线宽度是一定的，改变局部微带线宽度同样也产生了阻抗不连续，并且增加宽度对于高密度板卡的设计实现难度很大；而对连接器下方的地平面进行大面积挖空处理的方法，则要参考第三层，容易引起跨分割的问题，同时对PCB设计小型化也有不利的影响。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种PCB板上连接器焊盘及反焊盘，改善焊盘及反焊盘结构，减小连接器焊盘宽度，有针对性的改善了信号完整性，提高电子信号传输过程中的稳定性。
第一方面，本发明的技术方案提供一种PCB板上连接器焊盘，包括位于上侧的第一顶点、位于上侧的第二顶点、位于中间的第三顶点、位于下侧的第四顶点和位于中间的第五顶点；
其中，第一顶点和第二顶点位于同一水平线，且第一顶点位于第二顶点右侧，第一顶点与第二顶点之间的水平距离为6~6.5密耳；第三顶点在第二顶点左侧，第五顶点在第一顶点右侧；
将第一顶点、第二顶点、第三顶点、第四顶点、第五顶点依次连接形成闭环构成PCB板上连接器焊盘结构。
进一步地，第三顶点与第五顶点位于同一水平线。
进一步地，记第一顶点与第二顶点之间的连接边为焊盘短边；
焊盘短边长度为第三顶点与第五顶点之间水平距离的1/2~1/3。
进一步地，第三顶点与第五顶点基于焊盘短边中心对称。
进一步地，第三顶点到第二顶点的垂直距离与其到第四顶点的垂直距离相同。
进一步地，第四顶点与焊盘短边中心在同一垂直线。
第二方面，本发明的技术方案提供一种PCB板上连接器反焊盘，包括位于第一顶点正投影点处的第六顶点、位于第二顶点正投影点处的第七顶点、位于第三顶点正投影处的第八顶点、位于第五顶点正投影处的第十一顶点、第九顶点和第十顶点；
其中，第九顶点和第十顶点在第八顶点、第十一顶点下方，且在第四顶点正投影点上方；
第七顶点到第八顶点的垂直距离大于第八顶点到第九顶点的垂直距离；第六顶点到第十一顶点的垂直距离大于第十一顶点到第十顶点的垂直距离；
将第六顶点、第七顶点、第八顶点、第九顶点、第十顶点、第十一顶点依次连接形成闭环构成PCB板上连接器引脚反焊盘。
进一步地，第九顶点和第十顶点在同一水平线。
进一步地，记第六顶点与第七顶点之间的连接边为反焊盘短边；
第九顶点与第十顶点基于反焊盘短边中心对称。
进一步地，第七顶点到第九顶点的垂直距离是第二顶点到第四顶点垂直距离的1/2~3/4。
本发明提供的一种PCB板上连接器焊盘及反焊盘，相对于现有技术，具有以下有益效果：使焊盘短边长度接近高速线线宽，大大减少了高速信号经过连接器时产生的阻抗不匹配，同时减小了连接器焊盘的大小，提高了连接器阻抗，大大减少了信号在传输过程中经过连接器时引起的阻抗突变，避免了信号失真，对比常规阻抗不连续的解决办法来说也减小了空间的浪费。长边钝角部分作为连接器焊接到PCB板上的连接部分，使连接器在整个焊接过程中更牢固，避免了焊接不良的风险。进行高速信号扇出时，反焊盘长度小于焊盘长度，这样大大增加了板卡的走线空间，增加走线连接器内层走线数量，更加有利于板卡的小型化设计。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是常规连接器焊盘结构示意图。
图2是本发明提供的一种PCB板上连接器焊盘结构示意图。
图3是本发明提供的一种PCB板上连接器焊盘信号连接方式示意图。
图4是基于本发明提供的PCB板上连接器焊盘的连接器封装设计示意图。
图5是常规矩形焊盘与本发明提供的连接器焊盘比较示意图。
图6是本发明提供的一种PCB板上连接器反焊盘结构示意图。
图7是常规矩形反焊盘走线示意图。
图8是本发明提供的一种PCB板上连接器反焊盘走线示意图。
图9是连接器焊盘和反焊盘优化前后高速信号仿真结果示意图。
图中，101-第一顶点，102-第二顶点，103-第三顶点，104-第四顶点，105-第五顶点，106-第六顶点，107-第七顶点，108-第八顶点，109-第九顶点，110-第十顶点，111-第十一顶点。
具体实施方式
如图1所示为常规连接器焊盘，为矩形结构，当信号通过连接器传输时产生阻抗突变，破坏了微带线的阻抗连续性，导致在传输过程中的信号不完整，目前解决阻抗突变情况的方案是加大微带线介质厚度或将连接器焊盘下方的地平面挖空，但改变局部微带线宽度同样也产生了阻抗不连续，而地平面挖空容易引起跨分割的问题等，因此本发明优化连接器焊盘，使焊盘短边长度接近高速线线宽，且优化焊盘结构，设计类似于去顶角菱形的焊盘结构，相对于常规矩形焊盘，大大减少焊盘面积，有效降低了信号传输过程中引起的阻抗不连续，避免了信号失真等情况的产生，提高了电子线路的稳定性和可靠性；避免了叠层空间以及PCB设计空间的浪费，增进了PCB板的小型化设计；同时提高了连接器焊接的牢固程度；焊盘部分的减小也减小了连接器在使用过程中产生的热量，提高了散热速度，大大提高了连接器的使用寿命；大大增加了板卡的走线空间，更加有利于板卡的小型化设计。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一
如图2所示，本实施例一提供一种PCB板上连接器焊盘，包括第一顶点101、第二顶点、第三顶点、第四顶点和第五顶点，其中第一顶点101和第二顶点位于上侧，第四顶点位于下侧，第三顶点和第四顶点位于中间。
第一顶点101和第二顶点位于同一水平线，且第一顶点101位于第二顶点右侧，第一顶点101和第二顶点之间的连接线构成焊盘短边。
在本实施例中，第一顶点101与第二顶点之间的水平距离为6~6.5密耳，尽量使焊盘短边长度接近高速线线宽，大大减少了高速信号经过连接器时产生的阻抗不匹配，提高信号质量。
在本实施例中，使第三顶点在第二顶点左侧，第五顶点在第一顶点101右侧。第三顶点与第五顶点之间部分为连接器焊接到PCB板上，将第三顶点位于第二顶点左侧，将第五顶点位于第一顶点101右侧，加大第三顶点与第五顶点之间的距离，在保证焊盘短边接近高速线宽度的同时，使连接器在整个焊接过程中更牢固。
将第一顶点101、第二顶点、第三顶点、第四顶点、第五顶点依次连接形成闭环构成本实施例的PCB板上连接器焊盘结构。
基于该连接器焊盘进行信号走线，如图3所示为连接器焊盘信号连接方式示意图，高速信号线与连接器焊盘连接，旁边走地线。如图4所示为连接器封装设计示意图。
本实施例提供的PCB板上连接器焊盘，使焊盘短边长度接近高速线线宽，大大减少了高速信号经过连接器时产生的阻抗不匹配，同时减小了连接器焊盘的大小，提高了连接器阻抗，大大减少了信号在传输过程中经过连接器时引起的阻抗突变，避免了信号失真，对比常规阻抗不连续的解决办法来说也减小了空间的浪费。长边钝角部分作为连接器焊接到PCB板上的连接部分，使连接器在整个焊接过程中更牢固，避免了焊接不良的风险。
在一些具体实施例中，第三顶点与第五顶点位于同一水平线，使焊盘短边长度为第三顶点与第五顶点之间水平距离的1/2~1/3，进一步地提高连接器焊接牢固性。
在一些具体实施例中，第三顶点与第五顶点基于焊盘短边中心对称，第四顶点与焊盘短边中心在同一垂直线，使整体焊盘左右对称。另外，第三顶点到第二顶点的垂直距离与其到第四顶点的垂直距离相同，即第三顶点到第二顶点之间的垂直距离，第三顶点到第四顶点之间的垂直距离相同。
为进一步对本发明进行解释，以下以常规矩形焊盘为基础对本发明焊盘进行具体设计，如图5所示为常规矩形焊盘与本发明连接器焊盘比较示意图。
在常规矩形焊盘的上短边上以中点为中心对称点设在本发明连接器焊盘的第一顶点101和第二顶点构成本申请连接器焊盘短边，焊盘短边长度d为6~6.5密耳。取常规矩形焊盘的左长边中心点为本发明连接器焊盘的第三顶点，常规矩形焊盘的右长边中心点为本发明连接器焊盘的第五顶点，记常规矩形焊盘长边长度为H，本发明连接器焊盘第三顶点到第二顶点之间的垂直距离为h，则H =2h。另外，取常规矩形焊盘的下短边中心点为本发明连接器焊盘的第四顶点，记常规矩形焊盘的下短边长度为B，本发明连接器焊盘第四顶点到第五顶点之间的水平距离为b，则B=2b。
可见，本发明连接器焊盘左右对称，焊盘总面积约为常规矩形焊盘面积为60%，进一步减小了高速信号经过焊盘时的阻抗突变。
相对于常规矩形焊盘，本发明的连接器焊盘大大减少焊盘面积，有效降低了信号传输过程中引起的阻抗不连续，避免了信号失真等情况的产生，提高了电子线路的稳定性和可靠性；避免了叠层空间以及PCB设计空间的浪费，增进了PCB板的小型化设计；同时提高了连接器焊接的牢固程度；焊盘部分的减小也减小了连接器在使用过程中产生的热量，提高了散热速度，大大提高了连接器的使用寿命。
实施例二
在进行PCB走线设计过程中，进行高速信号扇出时，连接器高速信号引脚在第二层需设计反焊盘。在实施例一基础上，本实施例提供一种PCB板上连接器反焊盘，反焊盘形状上半部分与焊盘设计一致，下半部分进行切割。
如图6所示，本实施例二提供的PCB板上连接器反焊盘，包括位于第一顶点101正投影点处的第六顶点、位于第二顶点正投影点处的第七顶点、位于第三顶点正投影处的第八顶点、位于第五顶点正投影处的第十一顶点、第九顶点和第十顶点。
第九顶点和第十顶点在第八顶点、第十一顶点下方，且在第四顶点正投影点上方。
将第六顶点、第七顶点、第八顶点、第九顶点、第十顶点、第十一顶点依次连接形成闭环构成PCB板上连接器引脚反焊盘。
本实施例中，第七顶点到第八顶点的垂直距离大于第八顶点到第九顶点的垂直距离；第六顶点到第十一顶点的垂直距离大于第十一顶点到第十顶点的垂直距离。相对于常规反焊盘（矩形）设计走线，这样大大增加了板卡的走线空间。
在一些具体实施例中，第九顶点和第十顶点在同一水平线，进一步地第九顶点与第十顶点基于反焊盘短边（记第六顶点与第七顶点之间的连接边为反焊盘短边）中心对称，即反焊盘整体对左右对称结构。
在一些具体实施例中，第七顶点到第九顶点的垂直距离是第二顶点到第四顶点垂直距离的1/2~3/4。例如具体可使反焊盘长度为焊盘长度的2/3。
如图7所示为常规矩形反焊盘走线示意图，如图8所示为本发明连接器反焊盘走线示意图（以反焊盘长度为焊盘长度的2/3为例），可见优化后连接器内层可以多走2-3根线，更加有利于板卡的小型化设计。
对连接器焊盘和反焊盘优化前后高速信号进行仿真，如图9所示，可以看到频率为16GHz时，优化后连接器高速信号损耗仿真值为-20.88dB，常规设计损耗仿真值为-17.94dB，优化前后损耗仿真值相差2.94dB，信号失真情况大大减轻。
本实施例二提供的PCB板上连接器反焊盘与实施例一的连接器焊盘配合，使焊盘短边长度接近高速线线宽，大大减少了高速信号经过连接器时产生的阻抗不匹配，同时减小了连接器焊盘的大小，提高了连接器阻抗，大大减少了信号在传输过程中经过连接器时引起的阻抗突变，避免了信号失真，对比常规阻抗不连续的解决办法来说也减小了空间的浪费。长边钝角部分作为连接器焊接到PCB板上的连接部分，使连接器在整个焊接过程中更牢固，避免了焊接不良的风险。进行高速信号扇出时，反焊盘长度小于焊盘长度，这样大大增加了板卡的走线空间，增加走线连接器内层走线数量，更加有利于板卡的小型化设计。
以上公开的仅为本发明的优选实施方式，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的没有创造性的变化，以及在不脱离本发明原理前提下所作的若干改进和润饰，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种PCB板上连接器焊盘，其特征在于，包括位于上侧的第一顶点、位于上侧的第二顶点、位于中间的第三顶点、位于下侧的第四顶点和位于中间的第五顶点；
其中，第一顶点和第二顶点位于同一水平线，且第一顶点位于第二顶点右侧，第一顶点与第二顶点之间的水平距离为6~6.5密耳；第三顶点在第二顶点左侧，第五顶点在第一顶点右侧；
将第一顶点、第二顶点、第三顶点、第四顶点、第五顶点依次连接形成闭环构成PCB板上连接器焊盘结构。
2.根据权利要求1所述的PCB板上连接器焊盘，其特征在于，第三顶点与第五顶点位于同一水平线。
3.根据权利要求2所述的PCB板上连接器焊盘，其特征在于，记第一顶点与第二顶点之间的连接边为焊盘短边；
焊盘短边长度为第三顶点与第五顶点之间水平距离的1/2~1/3。
4.根据权利要求3所述的PCB板上连接器焊盘，其特征在于，第三顶点与第五顶点基于焊盘短边中心对称。
5.根据权利要求4所述的PCB板上连接器焊盘，其特征在于，第三顶点到第二顶点的垂直距离与其到第四顶点的垂直距离相同。
6.根据权利要求5所述的PCB板上连接器焊盘，其特征在于，第四顶点与焊盘短边中心在同一垂直线。
7.一种PCB板上连接器反焊盘，其特征在于，包括位于第一顶点正投影点处的第六顶点、位于第二顶点正投影点处的第七顶点、位于第三顶点正投影处的第八顶点、位于第五顶点正投影处的第十一顶点、第九顶点和第十顶点；
其中，第九顶点和第十顶点在第八顶点、第十一顶点下方，且在第四顶点正投影点上方；
第七顶点到第八顶点的垂直距离大于第八顶点到第九顶点的垂直距离；第六顶点到第十一顶点的垂直距离大于第十一顶点到第十顶点的垂直距离；
将第六顶点、第七顶点、第八顶点、第九顶点、第十顶点、第十一顶点依次连接形成闭环构成PCB板上连接器引脚反焊盘。
8.根据权利要求7所述的PCB板上连接器反焊盘，其特征在于，第九顶点和第十顶点在同一水平线。
9.根据权利要求8所述的PCB板上连接器反焊盘，其特征在于，记第六顶点与第七顶点之间的连接边为反焊盘短边；
第九顶点与第十顶点基于反焊盘短边中心对称。
10.根据权利要求9所述的PCB板上连接器反焊盘，其特征在于，第七顶点到第九顶点的垂直距离是第二顶点到第四顶点垂直距离的1/2~3/4。
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