CN114375614A - 用于促进腹部对腹部对齐的表面安装双密度qsfp连接器足迹的印刷电路板配置 - Google Patents

用于促进腹部对腹部对齐的表面安装双密度qsfp连接器足迹的印刷电路板配置 Download PDF

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Abstract

一种电子设备包括印刷电路板(PCB)。PCB包括分别布置在PCB的顶表面和底表面的第一和第二网格(50)。每个网格包括多个足迹引脚(60)，以及穿过PCB延伸到顶表面和底表面的多个通孔(52)。每个足迹引脚(60)包括连接端(62)和与连接端(62)相反的自由端(64)。每个通孔(52)包括接触端(54)，该接触端位于网格之一处并且与足迹引脚之一的连接端(62)电接触，并且每个通孔(52)还包括非接触端(56)，该非接触端位于网格中的另一者处并且不与足迹引脚(60)中的任何一者电接触。第一和第二连接器被安装到PCB顶表面和底表面并且与第一和第二网格(50)的足迹引脚(60)相连接。

Description

用于促进腹部对腹部对齐的表面安装双密度QSFP连接器足迹 的印刷电路板配置
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2019年9月6日提交的标题为“Print CircuitBoard Configuration To Facilitate a Surface Mount Double Density QSFPConnector Footprint in a Belly-To-Belly Alignment”的美国临时专利申请序号62/896,619的优先权，该美国申请的公开内容通过引用被完全并入在此，用于所有目的。
技术领域
本公开涉及用于数据通信应用的印刷电路板上的网络接口模块连接。
背景技术
随着高速数据通信的增加，400千兆比特以太网(400Gigabit Ethernet，400GbE)面临着信令挑战。在当前的交换机系统中已采用了双密度四通道小外形参数可插拔(Double-Density Quad Small Form Factor Pluggable，QSFP-DD)设计，以提高容量和效率，其中电气接口采用了八条通道，这些通道操作高达53.125Gbps的脉冲幅度调制4级(Pulse-Amplitude Modulation 4-Level，PAM4)。然而，连接器的足迹布局设计仅限于在支持QSFP-DD模块的笼子/连接器系统中当前可从连接器厂商获得的单高度和堆叠式配置。希望解决关键信号完好性问题并且设计一种高密度、低串扰、超紧凑的足迹，以便实现400GbE数据通信和数据通信的未来路线图(超过400GbE)。
附图说明
图1A是用于电子设备的印刷电路板(PCB)的示意图，其中包括QSFP-DD表面安装连接器，这些连接器以腹部对腹部表面安装配置被布置在PCB的顶表面和底表面上，其中，根据一个示例实施例，PCB包括发送器(Tx)和接收器(Rx)表面触点/足迹引脚，用于与表面安装连接器的相应Tx和Rx连接器引脚相连接。
图1B是图1A的PCB的局部视图，描绘了与PCB分离的表面安装连接器，以示出用于与表面安装连接器的相应Tx和Rx连接器引脚相连接的(Tx)和接收器(Rx)表面触点/足迹引脚的底层网格。
图2A和图2B分别是图1A和图1B的PCB的顶表面和底表面处的通孔和触点排列或网格的视图，其中示出了Tx和Rx表面触点/足迹引脚和通孔，它们被配置为与相应的QSFP-DD表面安装连接器对齐并且连接。
图2C是图2A中描绘的网格中的表面触点/足迹引脚的局部放大视图。
图3A和图3B是图1A和图1B的设备的PCB的局部截面图，示出了QSFP-DD表面安装连接器的Tx和Rx表面安装技术(SMT)引脚的示例实施例，以及这种SMT引脚如何沿着PCB顶表面和底表面与相应的Tx和Rx足迹引脚相连接。
图4是一个示意图，示出了图1A和图1B的PCB的局部截面(沿着如图2A和图2B所示的通孔和足迹引脚排列的A-A线取得)和两个连接器的局部视图，这些连接器以如图1B所示的方式沿着PCB的顶表面和底表面连接。
图5A和图5B是分别与PCB顶表面和底表面相关联的示意图，根据一个示例实施例示出了Tx和Rx足迹引脚沿着PCB表面的电气/逃逸迹线连接(例如，布置在PCB的一个或多个层内)的路由。
图6A、图6B和图6C示出了与PCB不同层的Tx和Rx足迹引脚的通孔相关联的反垫的设计配置的示例实施例。
具体实施方式
概述
在一实施例中，一种印刷电路板(PCB)包括网格，该网格包括多个足迹引脚和多个通孔，多个足迹引脚和多个通孔沿着一个或多个线状行排列，每个足迹引脚被布置在PCB的顶表面或底表面，并且每个通孔穿过PCB延伸到顶表面和底表面。每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与连接端相反的自由端，每个通孔包括接触端，该接触端位于顶表面和底表面中的一者处并且与多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于顶表面和底表面中的另一者处并且不与多个足迹引脚中的任何一者电接触。每个线状行包括多个足迹引脚中的第一对和多个足迹引脚中的第二对，第一对和第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚。此外，第一对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第一方向上延伸，第二对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第二方向上延伸，并且第一方向与第二方向是180°相反的。
在另一实施例中，一种电子设备包括印刷电路板(PCB)，该PCB包括布置在PCB的顶表面的第一网格和布置在PCB的底表面的第二网格。第一和第二网格的每一者包括多个足迹引脚和多个通孔，多个足迹引脚和多个通孔在第一网格和第二网格的每一者处沿着一个或多个线状行排列，其中每个通孔穿过PCB延伸到PCB的顶表面和底表面，以使得每个通孔是第一网格和第二网格的一部分。每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与连接端相反的自由端，每个通孔包括接触端，该接触端位于第一网格和第二网格中的一者处并且与多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于第一网格和第二网格中的另一者处并且不与多个足迹引脚中的任何一者电接触。第一网格和第二网格的每个线状行包括多个足迹引脚中的第一对和多个足迹引脚中的第二对，第一对和第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚。第一对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第一方向上延伸，第二对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第二方向上延伸，并且第一方向与第二方向是180°相反的。该设备还包括第一表面安装连接器，其被安装到PCB的顶表面并且包括与第一网格的足迹引脚相连接的表面安装引脚，以及第二表面安装连接器，其被安装到PCB的底表面并且包括与第二网格的足迹引脚相连接的表面安装引脚。
在另一实施例中，一种方法包括提供一种包括印刷电路板(PCB)的电子设备，其中PCB包括布置在PCB的顶表面的第一网格和布置在PCB的底表面的第二网格，第一和第二网格的每一者包括多个足迹引脚和多个通孔，多个足迹引脚和多个通孔在第一网格和第二网格的每一者处沿着一个或多个线状行排列，其中每个通孔穿过PCB延伸到PCB的顶表面和底表面，以使得每个通孔是第一网格和第二网格的一部分。每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与连接端相反的自由端，每个通孔包括接触端，该接触端位于第一网格和第二网格中的一者处并且与多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于第一网格和第二网格中的另一者处并且不与多个足迹引脚中的任何一者电接触。第一网格和第二网格的每个线状行包括多个足迹引脚中的第一对和多个足迹引脚中的第二对，第一对和第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚，第一对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第一方向上延伸，第二对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第二方向上延伸，并且第一方向与第二方向是180°相反的。第一表面安装连接器被安装到PCB的顶表面，以使得第一表面安装连接器的表面安装引脚与第一网格的足迹引脚相连接，并且第二表面安装连接器被安装到PCB的底表面，以使得表面安装引脚与第二网格的足迹引脚相连接。
示例实施例
本公开涉及一种电子设备，包括印刷电路板(printed circuit board，PCB)，该印刷电路板包括表面触点配置，该配置促进了与以太网和/或其他数据通信连接器沿着PCB顶表面和底表面并且按腹部对腹部配置进行表面安装连接。在一实施例中，PCB包括其顶表面和底表面上的彼此对齐的表面触点和通孔的配置，以促进相对于彼此以腹部对腹部配置排列(即，PCB的顶表面上的连接器的底端面对着PCB的底表面上的连接器的底端)的表面安装连接器的连接。这样的配置提供了PCB上的足迹布局设计，这种设计以紧密、密集填塞的方式排列一系列的连接器，以满足PAM4以太网和其他数据通信信令挑战。
参考图1A-图1B、图2A-图2C和图3A-图3B，描绘了包括PCB 4的电子设备2的示例实施例，其促进了沿着PCB的顶表面和底表面10、20利用表面安装连接器进行的连接。电子设备2可包括一个或多个集成电路(在图1A中的PCB顶表面10上概括示出为IC 6)以及任何其他适当的电气组件，这些组件布置在PCB的顶表面或底表面上和/或集成在PCB的一个或多个层内。该电子设备可包括例如任何适当类型的联网设备(例如，网关、网桥、集线器、交换机、路由器，等等)和/或任何其他适当类型的计算设备(或者计算设备的一部分)，该联网设备和/或计算设备促进了数据信号从该设备到网络中的其他设备和数据信号去到该设备的通信。PCB4可包括一个或多个信号层，具有嵌入在PCB内的不同深度和层数的电迹线，以在与PCB集成的电子组件之间路由信号。与PCB 4相关联的电子组件的一些示例是表面安装连接器100。如本文所述，表面安装连接器100可以是小外形参数连接器，例如QSFP-双密度(QSFP-DD)连接器，其促进了设备2和其他电子设备之间通过网络进行的高速信号通信。
表面安装连接器100被直接安装到PCB 4的顶表面10和底表面20。每个表面安装连接器100包括表面安装技术(surface mount technology，SMT)引脚110的阵列(图3A、图3B和图4)，这些引脚当被安装到如本文所述的PCB的表面时，与相应的电接触垫或足迹引脚的信号传送阵列或接触网格50发生电接触连接，这些电接触垫或足迹引脚与通孔电连接并且沿着PCB的顶表面和底表面布置。每个表面安装连接器100的SMT引脚110可以由金属或其他适当的导电材料(例如，铜)形成，并且从连接器的下表面延伸，具有大体上“L”形状，该形状弯曲以为PCB顶表面10或底表面20上的足迹引脚的相应网格50的相应足迹引脚形成大体上平坦的接触表面区域。类似地，PCB 4的表面触点或足迹引脚也是由金属或其他适当的导电材料(例如，铜)形成的，并且有适当的尺寸，以与SMT引脚110的平坦接触表面区域接合。如本文所述，沿着网格50提供的足迹引脚可以是成对提供的(例如，沿着网格中的一行足迹引脚和通孔彼此相邻地提供两个足迹引脚)，有两个或更多个不同类型的对(例如，第一对、第二对，等等)，用于促进不同类型的信号传输(例如，发送或Tx信号、接收或Rx信号，等等)。
PCB 4可包括任何适当数目的足迹引脚60的接触网格50，其尺寸和方向被适当地设置，以促进与表面安装连接器100的连接，以便促进在PCB和连接器之间发送和接收信号，其中网格50的通孔延伸穿过PCB 4，以便在大约相同或相似的表面位置并且沿着PCB顶表面10和PCB底表面20以腹部对腹部配置限定两个连接器100的安装位置(如图1A所示)。连接器100可以进一步经由SMT引脚110与接触网格50的相应足迹引脚以任何适当的方式连接并且发生电接触，例如经由焊接连接(例如，连接器的每个SMT引脚被焊接到PCB接触网格的相应足迹引脚)，使用压合和/或弹簧连接的摩擦接合来将连接器固定在PCB顶表面或底表面，等等。
参考图2A-图2C、图3A、图3B和图4，网格50包括多个线状行的表面触点或足迹引脚60和通孔52，它们在方向、排列和数目上与连接器100的相应线状行的SMT引脚110相对应。为了促进高速信号传输，PCB的每个表面包括通孔52的阵列或网格50，其中包括接地通孔、发送器(Tx)通孔和接收器(Rx)通孔。网格50还包括接触垫或足迹引脚60，其中包括接地足迹引脚、Tx足迹引脚和Rx足迹引脚，它们与相应的接地、Tx和Rx通孔对齐并且发生电接触。如本文所述，每个通孔52延伸穿过PCB 4(即，延伸到PCB顶表面10和PCB底表面20的每一者)，但只包括在PCB的顶表面或底表面上与该通孔相连接的单个足迹引脚60。Tx足迹引脚和Tx通孔促进了从电子设备(例如，经由与通孔电连接的迹线)经由其连接器向模块传输信号，而Rx足迹引脚和Rx通孔促进了从模块经由其连接器向电子组件接收或接受信号。
在一个示例实施例中，足迹引脚60和通孔52的网格50包括四行足迹引脚，有八对发送器(Tx)足迹引脚和八对接收器(Rx)足迹引脚。一对Tx或Rx足迹引脚包括两个Tx或Rx足迹引脚，沿着网格50的一行彼此相邻或连续紧邻地排列。每行足迹引脚包括两对Tx足迹引脚和两对Rx足迹引脚，当连接器被紧固到PCB表面时，它们与连接器100的Tx和Rx SMT引脚110发生电接触接合。每行足迹引脚60还包括接地足迹引脚和低速足迹引脚，其中接地足迹引脚的位置与网格50的一行内的每对Tx和Rx足迹引脚相邻或连续紧邻。另外，网格50的每一行中的Tx和Rx足迹引脚的对位于该行的端部附近，而低速足迹引脚则位于每行的中间。
如本文所述，与足迹引脚60的网格50相连接的表面安装连接器可以是小外形的可插拔表面安装连接器，例如QSPF-DD表面安装连接器，其能够执行去往和来自电子设备2的高速信号传送。一种适当的QSFP-DD表面安装连接器配置有排列成行的SMT引脚以沿着PCB4的顶表面或底表面与足迹引脚60的网格50相连接，该表面安装连接器的非限制性示例实施例是由Molex,LLC设计的光学模块连接器(零件编号：202718-0100)。该表面安装连接器可具有多行信号触点/SMT引脚和接地触点/SMT引脚，它们从光学模块的配合界面延伸到与印刷电路板的足迹引脚接合。
每个足迹引脚60具有细长的配置，该配置具有大体上均匀或恒定的宽度，其中足迹引脚60在一端62(连接端)与相应的通孔52发生接触或电连接，并且包括相反的端子或自由端64，它是锥形的(即，相对于足迹引脚沿着其长度的其余部分的大体恒定的宽度而言，在自由端的宽度尺寸较小)。
每个足迹引脚60的锥形自由端64使得网格50的行内的彼此相邻的足迹引脚能够具有紧密间距，同时避免了与足迹引脚的任一侧的邻近通孔接触(即，如图所示，至少一些足迹引脚的锥形自由端被布置在网格的每个线状行内的两个通孔之间)。网格50的每一行中的所有足迹引脚60大体上相互平行排列，其中通孔52被布置在每两个连续排列的足迹引脚60的锥形自由端64之间。图2A中描绘的网格50的视图与网格在PCB 4的顶表面10处如何排列的平面俯视图相对应(例如，图1B中描绘的网格50)，而图2B中描绘的网格50的视图与当从顶表面10看时在PCB底表面20处的网格排列相对应(即，从PCB顶表面10朝着PCB底表面20向下看)。从而，覆盖并且与底表面20处的网格50大体对齐的顶表面10处的网格50被配置成使得，延伸穿过PCB 4的通孔位于两个对齐的网格内，其中顶表面网格的足迹引脚和通孔的每个线状行对应或对齐了与该顶表面网格共享相同通孔(即，相同的通孔位于顶表面网格和底表面网格两者中)的底表面网格的足迹引脚和通孔的相应线状行对齐。
参考图4，每个通孔52穿过PCB 4延伸到顶表面10和底表面20。每个通孔52在接触端54只与PCB顶表面或底表面处的单个足迹引脚60(经由足迹引脚60的连接端或末端62)连接，而通孔52的另一端或非接触端56不与任何足迹引脚连接。每个通孔52的接触端54包括沿着该通孔的表面提供的金属或其他导电接触构件55，该接触构件在PCB 4内延伸到选定层的适当深度，以便与导电迹线70连接。不同通孔52的迹线70可位于PCB 4内的不同深度和/或不同层，其中，在设备2的操作期间，这些迹线促进了在PCB 4的组件和表面安装连接器100之间传送信号(例如，Tx和Rx信号)。通孔52的非接触端56可以被回钻到适当的/选定的深度(例如，以使得通孔内没有电触点延伸到非接触端56)。
如图2A和图2B中所描绘的，网格50包括四个线状行的足迹引脚60，每行包括两对(或者总共四个)Tx足迹引脚和两对(或者总共四个)Rx足迹引脚。每行中的Tx足迹引脚60(Tx)的方向被设置成从它们的与其相应Tx通孔52(Tx)相邻并且电接触的端部62朝着其自由端64在相同的方向上延伸。类似地，每行中的Rx足迹引脚60(Rx)的方向被设置成从它们的与其相应Rx通孔52(Rx)相邻并且电接触的端部62朝着其自由端64在相同的方向上延伸。每行内的每个Tx足迹引脚60(Tx)还被定位为相对于同一行内的每个Rx足迹引脚60(Rx)处于180°相反的方向。从而，Tx足迹引脚60(Tx)的锥形自由端64沿着与Rx足迹引脚60(Rx)的端部62相对应的线状路径位于PCB顶表面或底表面上，而Rx足迹引脚60(Rx)的锥形自由端64沿着与Tx足迹引脚60(Tx)的端部62相对应的线状路径位于PCB顶表面或底表面上。换句话说，网格50的线状行包括Tx足迹引脚60(Tx)的Tx对和Rx足迹引脚60(Rx)的Rx对(其中每对足迹引脚包括在该行中彼此相邻排列的两个足迹引脚)，并且Tx对中的每个Tx足迹引脚60(Tx)的自由端64沿着PCB在第一方向上延伸，Rx对中的每个Rx足迹引脚60(Rx)的自由端64沿着PCB在第二方向上延伸，并且第一方向与第二方向是180°相反的。
Tx和Rx足迹引脚沿着位于PCB顶表面10和PCB底表面20上的网格50的行的方向促进了在PCB 4的任一侧以腹部对腹部配置连接表面安装连接器100，同时维持连接器的SMT引脚110与Tx足迹引脚60(Tx)和Rx足迹引脚60(Rx)的对齐，如图3A、图3B和图4中所描绘。具体地，表面安装连接器100的每个SMT引脚110具有大体L形状，该形状包括该引脚的自由、大体平坦的终端部分或尾部构件112，其与通孔52的足迹引脚60发生接触，并且该形状还包括向上延伸的部分或头部构件114，其与连接器内的SMT引脚110连接。每个表面安装连接器100的SMT引脚110的方向被以相同方式设置，其尾部构件112从其头部构件114向外延伸的方向相同。连接器的方向还被设置为使得与Tx足迹引脚60(Tx)接合/电连接的每个SMT引脚110的尾部构件112朝着Tx通孔52(Tx)延伸，而与Rx足迹引脚60(Rx)接合/电连接的每个SMT引脚110的尾部构件112从Rx通孔52(Rx)延伸出去。如图1A和图4中进一步描绘的，以腹部对腹部配置沿着顶表面10和底表面20与PCB 4连接的每个连接器100在同一方向上对齐(即，两个连接器100的尾部构件112都在同一方向上延伸)。换句话说，腹部对腹部配置中的连接器100的方向相对于彼此处于180°旋转位置，但其SMT引脚110在同一方向上延伸。
再次参考图2A和图2B，由于每个网格50的足迹引脚和通孔的配置，PCB 4的顶表面10处的网格50的足迹引脚60的行相对于与顶表面网格共享通孔的PCB的底表面10处的网格50的足迹引脚60的行在行的线状方向上位移或偏移了引脚宽度。换句话说，顶表面网格的足迹引脚和通孔的每个线状行相对于与顶表面网格共享通孔的底表面网格的足迹引脚和通孔的相应线状行而言，在线状行的线状方向上偏移了足迹引脚宽度。这导致连接器100在腹部对腹部配置中按相同的引脚宽度距离相对于彼此位移或偏移(这样，连接器100的SMT引脚110对齐来与相应的足迹引脚60接合/连接)。
网格50的足迹引脚60中的回波损耗最小化使得能够实现高速数据传输(例如，400GbE数据传输)。足迹引脚60可具有被配置为与SMT引脚110的尾部构件112适当配合的任何尺寸。足迹引脚60和SMT引脚110的尾部构件112之间的接触区域可具有大体上矩形的形状。在一个示例实施例中，每个足迹引脚60可具有大约0.35mm的宽度(直到在自由端64逐渐变细为止)和大约1.6mm的长度。
从SMT引脚110到相应通孔52以及尾部构件112和足迹引脚60之间的接触区域的电流流动充当短截线(stub)，其中表面安装连接器和PCB之间的Tx和Rx配置的短截线长度在图3A和图3B中示出。用于SMT引脚110的尾部构件112和Tx足迹引脚60(Tx)之间的连接的这种配置是可取的，因为对于这种配置，通过SMT引脚110的头部构件114和通过尾部构件112与足迹引脚60之间的接触区域的电流流动路径被最小化了(如图3A和图3B所示的方向的比较中所示，其中与Tx电流流动路径相关联的短截线长度SL1小于Rx电流流动路径的短截线长度SL2)。这种方向对于减小Tx通道的短截线长度和信号损耗尤其有益，因为Tx通道通常对于信号传输期间的回波损耗更敏感。在使用QSFP-DD连接器和尺寸被设置为与这种连接器的SMT引脚相连接的网格50的示例实施例中，Tx通道的短截线长度(SMT引脚与Tx足迹引脚和Tx通孔的连接)可以被最小化到大约20mil，而Rx通道的短截线长度(SMT引脚与Rx足迹引脚和Rx通孔的连接)为大约40mil或长度的大约两倍。
Tx和Rx通道在网格中沿着PCB表面的方向允许了在设备2和其他设备之间的高速数据信号通信期间实现最优Tx性能。在高速信号传送操作中，每个Tx和Rx通道的操作速度可高达53Gbps。在这样的信号速度下，即使是小的阻抗波动也可能造成不想要的信号损耗和其他问题。如本文所述的网格50的通孔和足迹引脚配置有效地控制了阻抗并且最大限度地减少了反射。另外，由于Tx性能通常是高速数据通信的瓶颈(例如，对于400G光符合性测试)，所以Tx信号传送通道的短截线长度的最小化提供了信号反射的减少，从而在高速数据通信期间提供了更好的Tx信号质量。
除了为Tx信号反射减少提供最小化的短截线长度以外，具有指定的通孔足迹和Tx/Rx足迹引脚方向的PCB网格还为增强设备之间的高速数据信号通信提供了其他优势。
例如，PCB网格配置通过允许表面安装连接器与PCB的腹部对腹部连接(如图1A所示)而促进了数据信号的可路由性的改善。标准或传统的QSFP-DD连接器的间距大小(PCB 4的两个相邻的足迹引脚60之间的中心到中心距离)是31.5mil。如本文所述的PCB通孔和足迹引脚网格50实现了自由可路由性，对于Tx和Rx对的突破设计没有限制，并且每个差分对可以利用上方和下方的路由通道。参考图5A和图5B，描绘了沿着顶部和底部PCB表面的Tx通孔52(Tx)和Rx通孔52(Rx)对的迹线70的逃逸/路由的路由示例(图5A中示出了顶表面迹线路由，图5B中示出了底表面迹线路由)。由于沿着PCB的两个表面的优化Tx和Rx引脚和通孔排列，迹线路由可以被配置在PCB的单层内，从而使得对于这种足迹设计而言，需要最低限度的路由PCB层。或者，取决于特定的应用，也可以在两层或更多层中路由迹线。
通过提供优化信号传送操作期间的阻抗控制的反垫(antipad)配置，可以进一步增强PCB足迹引脚和通孔网格排列。反垫包括在通孔周围或位于通孔周围的层中的间隙、空间、空洞或者切除孔。参考图6A-图6C，描绘了邻近顶表面或底表面的不同PCB层，示出了通孔周围的反垫配置，取决于相应的通孔是否与足迹引脚电连接，这些反垫配置的大小或尺寸是不同的。在图6A中的外部顶层4A和图6B中的底层4B(例如，G02层)的每一者中示出了切除设计。为了控制阻抗，接地(GND)层中的空洞的形状被设计为最小化引脚的电容。在图6A的层4A中提供了切除区域30，在图6B的底层4B中提供了相应的切除区域32。参考图6C，示出了另一个PCB层4C，表明对于PCB的从顶表面到底表面的所有PCB层利用了两种反垫大小。图6C中描绘的PCB层4C可以是信号层，其中Tx和/或Rx迹线在PCB 4内被路由。对于有通孔穿过以连接到迹线的PCB层(例如，如图6A-图6C所示的通孔52(Tx))，反垫40具有第一截面尺寸(例如，直径为32mil)，该第一截面尺寸适合于为利用通孔进行的信号传输实现优化的阻抗控制。对于通孔被回钻的层(即，邻近通孔非接触端56的层)，反垫42具有第二截面尺寸(例如，直径26mil)，该尺寸比第一尺寸小。这些层处的这种反垫42的这种更小的第二尺寸促进了与这种反垫相关联的信号层内的充足的路由通道宽度。从而，与利用单一大小的反垫的传统设计不同，本文描述的用于PCB 4的各种层的反垫配置可具有不同的大小(例如，在被回钻的通孔部分的层中有较小的反垫尺寸，并且对于没有被回钻的层中的通孔部分有较大的反垫尺寸)，以便为接合连接器的SMT引脚以及PCB内的迹线的路由提供接触区域的容易路由。
如本文所述的PCB顶表面和底表面处的网格50的通孔足迹配置的另一个优点是最大限度地减少了PCB表面处的足迹引脚和布置在PCB内的迹线之间的信号串扰。足迹引脚60可以是均匀间隔的(如例如图2A和图2B所示)，以形成路由通道，其中信号触点和接地触点被排列成减少串扰的模式。参考例如图5A和图5B，在相邻两行通孔之间定义了沿着其来路由Tx和Rx迹线的路由通道。路由通道宽度可以被适当地设置尺寸，以最大限度地减少通孔与通孔之间的串扰(例如，路由通道宽度可以是约32mil)。对于通孔与通孔之间的串扰，迹线的路由可以被配置成(如图5A和图5B所示)使得只有一个攻击者Tx或Rx对(位于同一行的相邻对)可能引入串扰干扰。如图5A和图5B中描绘的迹线路径所示，第一对Tx或Rx迹线的迹线是沿着一行通孔的第一侧沿着路由通道被路由的，该第一侧与该行的第二侧相反，来自同一行的第二对Tx或Rx迹线是从该第二侧被路由的。路由通道尺寸，以及使得在每个路由通道中只路由单一的Tx或Rx迹线对的Tx和Rx迹线的对的路由配置，可有效地最大限度地减少迹线层与层串扰和通孔与迹线串扰。
从而，其中Tx和Rx触点/衬垫在顶部和底部PCB表面的每一者上排列成阵列或网格的PCB通孔设计，促进了使用例如SMT QSFP-DD连接器进行的腹部对腹部连接配置。PCB足迹引脚设计、配置、与通孔设计、配置和排列相结合以形成网格，以及PCB的一个或多个层内的迹线的通孔和Tx和Rx路由的反垫设计，也增强了有效高速信号传输，例如，用于增强高速数据通信(例如，400GbE及以上)，并且提供了高密度、低串扰、超紧凑的足迹设计，以便与设备的PCB上的表面安装连接器相连接。
从而，一种印刷电路板(PCB)的示例实施例包括网格，该网格包括多个足迹引脚和多个通孔，多个足迹引脚和多个通孔沿着一个或多个线状行排列。每个足迹引脚被布置在PCB的顶表面或底表面，并且每个通孔穿过PCB延伸到PCB的顶表面和底表面。每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与连接端相反的自由端，每个通孔包括接触端，该接触端位于顶表面和底表面中的一者处并且与多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于顶表面和底表面中的另一者处并且不与多个足迹引脚中的任何一者电接触。此外，每个线状行包括多个足迹引脚中的第一对和多个足迹引脚中的第二对，第一对和第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚；第一对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第一方向上延伸，第二对的每个足迹引脚的自由端沿着PCB在第二方向上延伸，并且第一方向与第二方向是180°相反的。
PCB的每个通孔的非接触端可被回钻到PCB内的选定深度。此外，每个足迹引脚的自由端可以是锥形的，从而使得自由端的第一宽度尺寸小于沿着足迹引脚的其他纵向部分的第二宽度尺寸。足迹引脚中的至少一些的自由端可被布置在沿着线状行排列的两个通孔之间。
PCB的网格可包括足迹引脚和通孔的四个线状行。例如，每个线状行可包括两对发送器(Tx)足迹引脚，这两对发送器(Tx)足迹引脚促进信号从PCB到与发送器(Tx)足迹引脚相连接的连接器的传输，并且每个线状行还可包括两对接收器(Rx)足迹引脚，这两对接收器(Rx)足迹引脚促进从与接收器(Rx)足迹引脚相连接的连接器接收信号，其中每一行中的发送器(Tx)足迹引脚的自由端在第一方向上延伸并且每一行中的接收器(Rx)足迹引脚的自由端在第二方向上延伸。
PCB可包括布置在PCB的顶表面的第一网格和布置在PCB的底表面的第二网格，其中(延伸穿过PCB的)通孔位于第一和第二网格内，第一网格和第二网格的每一者包括足迹引脚和通孔的多个线状行，并且第一网格的每个线状行与第二网格的相应线状行对齐。另外，第一网格的足迹引脚的每个线状行相对于第二网格的足迹引脚的相应线状行而言，可以在线状行的线状方向上偏移足迹引脚宽度。
PCB可包括多层，其中反垫位于每一层内的通孔周围，其中反垫的截面尺寸在不同的层对于至少一个通孔是变化的。位于至少一个通孔的接触端的反垫相对于位于该至少一个通孔的非接触端的反垫而言在截面尺寸上可以更大。
在另一个示例实施例中，一种电子设备包括印刷电路板(PCB)以及第一和第二表面安装连接器。PCB可包括布置在PCB的顶表面的第一网格和布置在PCB的底表面的第二网格，第一和第二网格的每一者包括多个导电足迹引脚和多个通孔，多个足迹引脚和多个通孔在第一网格和第二网格的每一者处沿着一个或多个线状行排列。每个通孔可穿过PCB延伸到PCB的顶表面和底表面，从而使得每个通孔是第一网格和第二网格的一部分。每个足迹引脚可以是细长的并且包括连接端和与连接端相反的自由端，每个通孔可包括接触端，该接触端位于第一网格和第二网格中的一者处并且与多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还可包括非接触端，该非接触端位于第一网格和第二网格中的另一者处并且不与多个足迹引脚中的任何一者电接触。第一网格和第二网格的每个线状行可包括多个足迹引脚中的第一对和多个足迹引脚中的第二对，其中第一对和第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚。第一对的每个足迹引脚的自由端可沿着PCB在第一方向上延伸，第二对的每个足迹引脚的自由端可沿着PCB在第二方向上延伸，从而使得第一方向与第二方向是180°相反的。第一表面安装连接器可被安装到PCB的顶表面并且包括与第一网格的足迹引脚相连接的表面安装引脚，并且第二表面安装连接器可被安装到PCB的底表面并且包括与第二网格的足迹引脚相连接的表面安装引脚。
电子设备的第一网格和第二网格的每个通孔的非接触端可被回钻到PCB内的选定深度。此外，第一网格和第二网格的每个足迹引脚的自由端可以是锥形的，从而使得自由端的第一宽度尺寸小于沿着足迹引脚的其他纵向部分的第二宽度尺寸。另外，第一网格和第二网格的足迹引脚中的至少一些的自由端可被布置在沿着布置每个足迹引脚的线状行排列的两个通孔之间。
电子设备的第一网格和第二网格的每一者可包括四个线状行。例如，每个线状行可包括两对发送器(Tx)足迹引脚，这两对发送器(Tx)足迹引脚促进信号从PCB到与发送器(Tx)足迹引脚相连接的第一表面安装连接器或第二表面安装连接器的相应表面安装引脚的传输，并且每个线状行还可包括两对接收器(Rx)足迹引脚，这两对接收器(Rx)足迹引脚促进从与接收器(Rx)足迹引脚相连接的第一表面安装连接器或第二表面安装连接器的表面安装引脚接收信号，其中每一行中的发送器(Tx)足迹引脚的自由端在第一方向上延伸并且每一行中的接收器(Rx)足迹引脚的自由端在第二方向上延伸。
第一网格的每个线状行可以与第二网格的相应线状行对齐，并且第一网格的足迹引脚的每个线状行相对于第二网格的足迹引脚的相应线状行而言可以在线状行的线状方向上偏移足迹引脚宽度，从而使得安装到顶表面的第一表面安装连接器相对于安装到底表面的第二表面安装连接器在线状方向上是偏移的。
在另一个示例实施例中，一种方法包括提供一种包括印刷电路板(PCB)的电子设备，其中PCB包括布置在PCB的顶表面的第一网格和布置在PCB的底表面的第二网格，第一和第二网格的每一者包括多个导电足迹引脚和多个通孔，多个足迹引脚和多个通孔在第一网格和第二网格的每一者处沿着一个或多个线状行排列。每个通孔可穿过PCB延伸到PCB的顶表面和底表面，从而使得每个通孔是第一网格和第二网格的一部分。每个足迹引脚可以是细长的并且包括连接端和与连接端相反的自由端。每个通孔可包括接触端，该接触端位于第一网格和第二网格中的一者处并且与多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还可包括非接触端，该非接触端位于第一网格和第二网格中的另一者处并且不与多个足迹引脚中的任何一者电接触。第一网格和第二网格的每个线状行可包括多个足迹引脚中的第一对和多个足迹引脚中的第二对，第一对和第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚。第一对的每个足迹引脚的自由端可沿着PCB在第一方向上延伸，第二对的每个足迹引脚的自由端可沿着PCB在第二方向上延伸，从而使得第一方向与第二方向是180°相反的。第一表面安装连接器可被安装到PCB的顶表面，以使得第一表面安装连接器的表面安装引脚与第一网格的足迹引脚相连接，并且第二表面安装连接器可被安装到PCB的底表面，以使得表面安装引脚与第二网格的足迹引脚相连接。
在该方法中，每个线状行可包括两对发送器(Tx)足迹引脚，这两对发送器(Tx)足迹引脚促进信号从PCB到与发送器(Tx)足迹引脚相连接的第一表面安装连接器或第二表面安装连接器的相应表面安装引脚的传输，并且每个线状行还可包括两对接收器(Rx)足迹引脚，这两对接收器(Rx)足迹引脚促进从与接收器(Rx)足迹引脚相连接的第一表面安装连接器或第二表面安装连接器的表面安装引脚接收信号，其中每一行中的发送器(Tx)足迹引脚的自由端在第一方向上延伸并且每一行中的接收器(Rx)足迹引脚的自由端在第二方向上延伸。
该方法中的第一网格的足迹引脚的每个线状行可以与第二网格的足迹引脚的相应线状行对齐，并且第一网格的足迹引脚的每个线状行相对于第二网格的足迹引脚的相应线状行而言可以在线状行的线状方向上偏移足迹引脚宽度，从而使得安装到顶表面的第一表面安装连接器相对于安装到底表面的第二表面安装连接器在线状方向上是偏移的。
以上描述只打算作为示例。对各种实施例的描述是为了说明而给出的，但并不打算是穷尽无遗的或者限于所公开的实施例。在不脱离所描述的实施例的范围和精神的情况下，本领域普通技术人员将清楚许多修改和变化。选择本文使用的术语是为了最好地说明实施例的原理、实际应用或者相对于市场中存在的技术的技术改进，或者使得本领域普通技术人员能够理解本文公开的实施例。

Claims (20)

1.一种印刷电路板(PCB)，包括：
网格，该网格包括多个足迹引脚和多个通孔，所述多个足迹引脚和所述多个通孔沿着一个或多个线状行排列，每个足迹引脚被布置在所述PCB的顶表面或底表面，并且每个通孔穿过所述PCB延伸到所述PCB的顶表面和底表面，其中：
每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与该连接端相反的自由端；
每个通孔包括接触端，该接触端位于所述顶表面和所述底表面中的一者处并且与所述多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于所述顶表面和所述底表面中的另一者处并且不与所述多个足迹引脚中的任何一者电接触；
每个线状行包括所述多个足迹引脚中的第一对和所述多个足迹引脚中的第二对，所述第一对和所述第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚；并且
所述第一对的每个足迹引脚的自由端沿着所述PCB在第一方向上延伸，所述第二对的每个足迹引脚的自由端沿着所述PCB在第二方向上延伸，并且所述第一方向与所述第二方向是180°相反的。
2.如权利要求1所述的PCB，其中，每个通孔的非接触端被回钻到所述PCB内的选定深度。
3.如权利要求1或2所述的PCB，其中，每个足迹引脚的自由端是锥形的，从而使得该自由端的第一宽度尺寸小于沿着该足迹引脚的其他纵向部分的第二宽度尺寸。
4.如任何在前权利要求所述的PCB，其中，足迹引脚中的至少一些的自由端被布置在沿着线状行排列的两个通孔之间。
5.如任何在前权利要求所述的PCB，其中，所述网格包括足迹引脚和通孔的四个线状行。
6.如权利要求5所述的PCB，其中，每个线状行包括两对发送器(Tx)足迹引脚，所述两对发送器(Tx)足迹引脚促进信号从所述PCB到与所述发送器(Tx)足迹引脚相连接的表面安装连接器的传输，并且每个线状行还包括两对接收器(Rx)足迹引脚，所述两对接收器(Rx)足迹引脚促进从与所述接收器(Rx)足迹引脚相连接的表面安装连接器接收信号，其中，每一行中的发送器(Tx)足迹引脚的自由端在所述第一方向上延伸并且每一行中的接收器(Rx)足迹引脚的自由端在所述第二方向上延伸。
7.如任何在前权利要求所述的PCB，其中，所述PCB包括布置在所述PCB的顶表面的第一网格和布置在所述PCB的底表面的第二网格，所述通孔位于所述第一网格和所述第二网格内，所述第一网格和所述第二网格的每一者包括足迹引脚和通孔的多个线状行，并且所述第一网格的每个线状行与所述第二网格的相应线状行对齐。
8.如权利要求7所述的PCB，其中，所述第一网格的足迹引脚和通孔的每个线状行相对于所述第二网格的相应线状行而言在该线状行的线状方向上偏移了足迹引脚宽度。
9.如任何在前权利要求所述的PCB，其中，所述PCB包括多层，其中反垫位于每一层内的通孔周围，并且反垫的截面尺寸在不同的层对于至少一个通孔是变化的。
10.如权利要求9所述的PCB，其中，位于所述至少一个通孔的接触端的反垫相对于位于所述至少一个通孔的非接触端的反垫而言在截面尺寸上更大。
11.一种电子设备，包括：
印刷电路板(PCB)，包括：
布置在所述PCB的顶表面的第一网格和布置在所述PCB的底表面的第二网格，所述第一网格和所述第二网格的每一者包括：多个足迹引脚和多个通孔，所述多个足迹引脚和所述多个通孔在所述第一网格和所述第二网格的每一者处沿着一个或多个线状行排列，每个通孔穿过所述PCB延伸到所述PCB的顶表面和底表面，从而使得每个通孔是所述第一网格和所述第二网格的一部分，其中：
每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与该连接端相反的自由端；
每个通孔包括接触端，该接触端位于所述第一网格和所述第二网格中的一者处并且与所述多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于所述第一网格和所述第二网格中的另一者处并且不与所述多个足迹引脚中的任何一者电接触；
所述第一网格和所述第二网格的每个线状行包括所述多个足迹引脚中的第一对和所述多个足迹引脚中的第二对，所述第一对和所述第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚；并且
所述第一对的每个足迹引脚的自由端沿着所述PCB在第一方向上延伸，所述第二对的每个足迹引脚的自由端沿着所述PCB在第二方向上延伸，并且所述第一方向与所述第二方向是180°相反的；
第一表面安装连接器，其被安装到所述PCB的顶表面并且包括与所述第一网格的足迹引脚相连接的表面安装引脚；以及
第二表面安装连接器，其被安装到所述PCB的底表面并且包括与所述第二网格的足迹引脚相连接的表面安装引脚。
12.如权利要求11所述的电子设备，其中，所述第一网格和所述第二网格的每个通孔的非接触端被回钻到所述PCB内的选定深度。
13.如权利要求12所述的电子设备，其中，所述第一网格和所述第二网格的每个足迹引脚的自由端是锥形的，从而使得该自由端的第一宽度尺寸小于沿着该足迹引脚的其他纵向部分的第二宽度尺寸。
14.如权利要求13所述的电子设备，其中，所述第一网格和所述第二网格的足迹引脚中的至少一些的自由端被布置在沿着布置每个足迹引脚的线状行排列的两个通孔之间。
15.如权利要求11至14中的任一项所述的电子设备，其中，所述第一网格和所述第二网格的每一者包括四个线状行。
16.如权利要求15所述的电子设备，其中，每个线状行包括两对发送器(Tx)足迹引脚，所述两对发送器(Tx)足迹引脚促进信号从所述PCB到与所述发送器(Tx)足迹引脚相连接的所述第一表面安装连接器或所述第二表面安装连接器的相应表面安装引脚的传输，并且每个线状行还包括两对接收器(Rx)足迹引脚，所述两对接收器(Rx)足迹引脚促进从与所述接收器(Rx)足迹引脚相连接的所述第一表面安装连接器或所述第二表面安装连接器的表面安装引脚接收信号，其中，每一行中的发送器(Tx)足迹引脚的自由端在所述第一方向上延伸并且每一行中的接收器(Rx)足迹引脚的自由端在所述第二方向上延伸。
17.如权利要求15或16所述的电子设备，其中，所述第一网格的足迹引脚的每个线状行与所述第二网格的足迹引脚的相应线状行对齐，并且所述第一网格的足迹引脚的每个线状行相对于所述第二网格的足迹引脚的相应线状行而言在线状行的线状方向上偏移了足迹引脚宽度，从而使得安装到所述顶表面的所述第一表面安装连接器相对于安装到所述底表面的所述第二表面安装连接器在线状方向上是偏移的。
18.一种方法，包括：
提供包括印刷电路板(PCB)的电子设备，所述PCB包括：
布置在所述PCB的顶表面的第一网格和布置在所述PCB的底表面的第二网格，所述第一网格和第二网格的每一者包括多个足迹引脚和多个通孔，所述多个足迹引脚和所述多个通孔在所述第一网格和所述第二网格的每一者处排列成一个或多个线状行，每个通孔穿过所述PCB延伸到所述PCB的顶表面和底表面，从而使得每个通孔是所述第一网格和所述第二网格的一部分，其中：
每个足迹引脚是细长的并且包括连接端和与该连接端相反的自由端；
每个通孔包括接触端，该接触端位于所述第一网格和所述第二网格中的一者处并且与所述多个足迹引脚之一的连接端电接触，并且每个通孔还包括非接触端，该非接触端位于所述第一网格和所述第二网格中的另一者处并且不与所述多个足迹引脚中的任何一者电接触；
所述第一网格和所述第二网格的每个线状行包括所述多个足迹引脚中的第一对和所述多个足迹引脚中的第二对，所述第一对和所述第二对的每一者包括在线状行中彼此相邻排列的两个足迹引脚；并且
所述第一对的每个足迹引脚的自由端沿着所述PCB在第一方向上延伸，所述第二对的每个足迹引脚的自由端沿着所述PCB在第二方向上延伸，并且所述第一方向与所述第二方向是180°相反的；
将第一表面安装连接器安装到所述PCB的顶表面，以使得所述第一表面安装连接器的表面安装引脚与所述第一网格的足迹引脚相连接；并且
将第二表面安装连接器安装到所述PCB的底表面，以使得表面安装引脚与所述第二网格的足迹引脚相连接。
19.如权利要求18所述的方法，其中，每个线状行包括两对发送器(Tx)足迹引脚，所述两对发送器(Tx)足迹引脚促进信号从所述PCB到与所述发送器(Tx)足迹引脚相连接的所述第一表面安装连接器或第二表面安装连接器的相应表面安装引脚的传输，并且每个线状行还包括两对接收器(Rx)足迹引脚，所述两对接收器(Rx)足迹引脚促进从与所述接收器(Rx)足迹引脚相连接的所述第一表面安装连接器或所述第二表面安装连接器的表面安装引脚接收信号，其中，每一行中的发送器(Tx)足迹引脚的自由端在所述第一方向上延伸并且每一行中的接收器(Rx)足迹引脚的自由端在所述第二方向上延伸。
20.如权利要求18或19所述的方法，其中，所述第一网格的足迹引脚的每个线状行与所述第二网格的足迹引脚的相应线状行对齐，并且所述第一网格的足迹引脚的每个线状行相对于所述第二网格的足迹引脚的相应线状行而言在线状行的线状方向上偏移了足迹引脚宽度，从而使得安装到所述顶表面的所述第一表面安装连接器相对于安装到所述底表面的所述第二表面安装连接器在线状方向上是偏移的。
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