CN116567909A - 双路径高速互连pcb布局解决方案 - Google Patents

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Abstract

提供了一种双路径高速互连PCB布局解决方案。双路径信号互连可以包括第一信号迹线、位于该第一信号迹线上方并且连接到该第一信号迹线的第一焊盘和第二焊盘、以及第三焊盘。该第二焊盘与该第一焊盘分隔开。该第三焊盘与该第二焊盘分隔开并且连接到第二信号迹线。该第一焊盘和该第二焊盘用于允许连接器的管脚焊接到该第一焊盘和该第二焊盘,使得当外部连接器的管脚被焊接时,来自该第一信号迹线的高速电信号被路由到该连接器。该第二焊盘和该第三焊盘用于允许导体焊接到该第二焊盘和该第三焊盘,使得当该导体被焊接时,这些高速电信号被路由到该第二信号迹线。

Description

双路径高速互连PCB布局解决方案
背景技术
本公开总体上涉及印刷电路板(PCB)的设计。更具体地,本公开涉及PCB上的双路径高速信号互连,该双路径高速信号互连允许高速信号迹线能够连接到两种不同类型的器件接口,同时保留高速通道的信号完整性。
附图说明
图1呈现了图示了需要两个路由通道用于同一高速接口的场景的图。
图2A图示了根据现有技术的PCB上的电缆连接器管脚的标准封装。
图2B图示了根据本公开的一个方面的电缆连接器管脚的修改封装。
图3A图示了根据本公开的一个方面的第一信号路由场景。
图3B图示了根据本公开的一个方面的第二信号路由场景。
图4图示了根据本公开的一个方面的焊接的连接器管脚的侧视图。
图5A图示了根据本公开的一个方面的用于差分信号的双路径互连。
图5B提供了根据本公开的一个方面的用于提供差分信号的双路径路由的连接器焊盘和电阻器焊盘的放大视图。
图6A图示了根据本公开的一个方面的用于实现双路径信号路由的连接器封装。
图6B图示了根据本公开的一个方面的PCB的局部俯视图,包括连接器封装和连接到连接器封装的导电迹线。
图7呈现了图示了根据本公开的一个方面的设计具有双路径互连的PCB的过程的流程图。
在这些附图中,同样的附图标记指代相同的附图元素。
具体实施方式
呈现了以下描述以使得本领域任何技术人员能够制造和使用这些示例,并且以下描述是在特定应用及其要求的背景下提供的。对于本领域技术人员而言,对所公开示例的各种修改将是显而易见的,并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下,本文定义的一般原理可以应用于其他示例和应用。因此,本公开的范围不限于所示示例,而旨在符合与本文公开的原理和特征一致的最大范围。
本公开提供了一种用于在PCB上为高速总线(如快速外围部件互连(PCIe)总线)提供路由路径的解决方案。更具体地,所提出的解决方案允许通往两种不同类型的目的地(例如,电缆连接器和导电迹线)的路由路径共存在共同的PCB上而无需添加任何迹线短截线,从而显著降低了开发/制造PCB的成本而不影响信号完整性。双路径高速互连包括用于连接到电缆连接器的连接器焊盘以及用于连接到零欧姆电阻器的一对电阻器焊盘。连接器焊盘和一个电阻器焊盘位于第一高速信号迹线上方并且连接到该第一高速信号迹线,在连接器焊盘与电阻器焊盘之间具有间隙以防止形成短截线。另一个电阻器焊盘可以位于第二高速信号迹线上方并且连接到该第二高速信号迹线,使得当零欧姆电阻器被焊接到这对电阻器焊盘上时,来自第一高速信号迹线的高速信号可以被路由到第二高速信号迹线。另一方面,如果将电缆连接器焊接到连接器焊盘以及相邻的电阻器焊盘,则来自第一高速信号迹线的高速信号可以被路由到电缆连接器。
硬件工程师通常面临设计可以用于多种用途的PCB的任务。例如,设备供应商可能会制造具有相似规格但是可以用于不同环境中(例如,安装在不同类型的机箱上)的服务器。由于不同机箱的接口要求不同,因此服务器主板上的特定信号迹线可能需要被路由到不同的目的地。例如,在一种类型的机箱中使用的服务器可能具有从机箱的CPU路由到机箱上的嵌入式器件(例如,嵌入式存储控制器)的PCIe总线,而在不同类型的机箱中使用的服务器可能具有路由到不同类型的机箱上的电缆连接器(例如,用于与外部存储装置进行接口连接的连接器)的相同PCIe总线。为了降低成本,希望让两种类型的服务器的主板共享相同的PCB设计,并且使用物料清单(BOM)填装选项来在两个印刷电路组件(PCA)或者两个信号路由选项之间进行选择。一种简单的方法是:在同一PCB上的不同位置处包含用于两种不同用途的两个电路(例如,两个路由通道),并且添加零欧姆电阻器作为BOM选项以在这两个路由通道之间进行选择。然而,这样的方法不仅耗费宝贵的板空间,而且对于高速信号也可能有问题。更具体地,简单地使用零欧姆电阻器来在两个不同的路由通道之间进行选择可能给PCIe接口添加大量短截线,这会对信号完整性产生负面影响,尤其是对于高速(例如,>5Gbps)信号。注意,短截线指代一端连接到其他电路而另一端保持开路的传输线。在上述情况下,未填充的路由通道可能产生可能导致信号退化的不想要的短截线。
图1呈现了图示了需要两个路由通道用于同一高速接口的场景的图。在图1中,PCB100可以包括CPU 102、电缆连接器104和嵌入式器件106。CPU 102可以包括PCIe接口108,该PCIe接口可以被路由到电缆连接器104或嵌入式器件106。图1还示出了迹线110、112和114分别连接到PCIe接口108、电缆连接器104和嵌入式器件106,每条迹线在其端部均包括焊盘。
图1还示出了零欧姆电阻器116,该零欧姆电阻器可以用于将迹线110与迹线112耦接在一起、或者用于将迹线110与迹线114耦接在一起。当零欧姆电阻器116耦接迹线110与迹线112时,来自PCIe接口108的信号可以被路由到电缆连接器104,并且然后被路由到插入到电缆连接器104中的外部器件(例如,外部存储器件)。类似地,当零欧姆电阻器116耦接迹线110与迹线114时,来自PCIe接口108的信号可以被路由到嵌入式器件(例如,嵌入式存储控制器)106。零欧姆电阻器116实质上可以充当切换器,用于确定在最终PCA中将激活哪个电路。对于低速信号,这种方法简单并且易于实施。然而,形成两个路由通道的焊盘和/或迹线通常会添加短截线,这可能导致信号质量退化。此外,这种方法需要多对焊盘,这增加了信号互连的占用空间,因此使这种方法对于高密度PCB来说不太实用。考虑到来自PCIe接口108的多条迹线可能需要被路由到电缆连接器104和嵌入式器件106,焊盘数量的增加可能会显著增加信号互连的整体占用空间。
为了提供具有双路由选项而没有以上问题的高速互连,根据本公开的一个方面,双路径互连可以通过以下方式实现:修改电缆连接器的标准封装,以将用于零欧姆电阻器的焊盘集成为电缆连接器封装的一部分。这种方法不添加任何短截线。
图2A图示了根据现有技术的PCB上的电缆连接器管脚的标准封装。图2A示出了位于PCB 200的顶表面上的导电迹线202。更具体地,导电迹线202可以是微带传输线。在一个示例中,导电迹线202可以用于将CPU的PCIe接口的管脚连接到电缆连接器的管脚。因为图2A仅示出了PCB 200的局部视图,所以未示出PCIe接口和导电迹线202的延伸到PCIe接口的部分。
图2A还示出了位于导电迹线202的顶部的连接器焊盘204。连接器焊盘204可以是表面贴装盘,用于允许将表面贴装部件(例如,电缆连接器)电连接(例如,经由焊接)到PCB上的导电迹线。例如,可以将电缆连接器的管脚(图2A中未示出)焊接到连接器焊盘204,从而在连接器管脚与导电迹线202之间建立电连接。连接器焊盘204也可以被称为连接器管脚的封装。为了示出导电迹线202的在连接器焊盘204下方的部分,连接器焊盘204被示出为透明的,尽管它实际上是不透明的。在图2A所示出的示例中,沿着连接器焊盘204的长度,连接器焊盘204的仅一部分在导电迹线202的顶部,而连接器焊盘204的其余部分在裸PCB上。如果导电迹线202电连接到PCIe接口的管脚,则来自该管脚的信号可以被路由到焊接到连接器焊盘204的电缆连接器管脚。这是具有单路径信号路由的标准信号互连。
图2B图示了根据本公开的一个方面的电缆连接器管脚的修改封装。在图2B中,导电迹线212位于PCB 210的顶表面上。与导电迹线202一样,导电迹线212可以是用于将CPU的PCIe接口的管脚连接到电缆连接器的管脚的微带。与导电迹线202相比,导电迹线212延伸得更远。
图2B还示出了位于导电迹线212的顶部的连接器焊盘214。与图2A中所示出的连接器焊盘204相比,连接器焊盘214的尺寸减小。更具体地,连接器焊盘214的长度减小。随着导电迹线212的延伸,连接器焊盘214的整个长度都在导电迹线212的顶部上。此外,导电迹线212延伸超出连接器焊盘214的边缘,以允许在导电迹线212的端部的顶部形成第一电阻器焊盘216。根据一个方面,第一电阻器焊盘216可以是用于焊接表面贴装电阻器的标准焊盘,并且第一电阻器焊盘216的尺寸可以显著小于连接器焊盘204的尺寸。注意,在第一电阻器焊盘216与连接器焊盘214之间存在间隙,使得这些焊盘不会彼此接触。
除了第一电阻器焊盘216之外,连接器管脚的修改封装还包括对应于第一电阻器焊盘216的第二电阻器焊盘218。第二电阻器焊盘218的尺寸可以与第一电阻器焊盘216的尺寸相似。第一电阻器焊盘216和第二电阻器焊盘218形成电阻器焊盘对,以允许将表面贴装电阻器安装到PCB 210上。而且,第二电阻器焊盘218被布置在导电迹线220的端部的顶部。导电迹线220可以与导电迹线212相似,并且可以是微带传输线。根据一个方面,导电迹线220可以连接到PCB 210上的不同器件(例如,表面贴装器件)。不同器件未在图2B中示出。
PCB 210上的各种部件(包括导电迹线212和220,以及焊盘214、216和218)的大小可以基于实际需要(例如,PCB空间限制、传输损耗、表面贴装电阻器的尺寸等)来确定。本公开的范围不限于导电迹线和焊盘的实际大小。附图(包括图2A和图2B)仅用于图示目的,并且未按照部件的实际比例绘制。在一个示例中,导电迹线212和220的宽度可以是约5mil(或0.13mm)。焊盘214与216之间的间隙可以与导电迹线的宽度相当(例如,在5mil至10mil之间)。焊盘214的端部与导电迹线212的端部之间的距离可以是约0.3mm。电阻器焊盘216和218的尺寸以及它们之间的间隙可以基于要焊接的电阻器的大小来确定。在一个示例中,表面贴装电阻器的大小可以为0.6mm×0.3mm。
根据图2B,可以看出,当第一电阻器焊盘216和第二电阻器焊盘218彼此隔离时(例如,当没有电阻器被焊接到这些焊盘时),导电迹线220与导电迹线212隔离。在这种情况下,可以通过将电缆连接器管脚焊接到连接器焊盘214来将来自导电迹线212的信号路由到电缆连接器。另一方面,如果电缆连接器未被填充在PCB 210上(或者未被焊接到连接器焊盘214)并且如果低电阻的电阻器(例如,零欧姆电阻器)被焊接到第一电阻器焊盘216和第二电阻器焊盘218上,则导电迹线220将电连接到导电迹线212,以允许来自导电迹线212的信号被路由到导电迹线220。通过导电迹线220,信号然后可以被路由到连接到导电迹线220的器件。
图3A图示了根据本公开的一个方面的第一信号路由场景。在图3A中,PCB 300包括第一导电迹线302和第二导电迹线310,这些导电迹线可以与图2B中所示的导电迹线212和220相似。PCB 300还包括连接器焊盘304以及电阻器焊盘306和308,这些焊盘分别与连接器焊盘214以及电阻器焊盘216和218相似。在图3A所示的示例中,连接器管脚312被焊接到连接器焊盘304和电阻器焊盘306,以在连接器管脚312与PCB 300之间提供增强的接合。根据图3A,可以看出,来自导电迹线302的信号将被路由到连接器管脚312。根据一个方面,连接器管脚312可以是电缆连接器的一部分,以允许来自导电迹线302的信号被路由到连接到电缆连接器的可插拔器件。注意,在图3A所示的示例中,没有在电阻器焊盘306与308之间焊接电阻器,使得这些电阻器焊盘保持彼此隔离。因此,没有信号被路由到导电迹线310。
图3B图示了根据本公开的一个方面的第二信号路由场景。注意,图3A中所示的PCB300和图3B中所示的PCB 320可以具有相同的板设计,但是可以填充有不同的器件。与PCB300一样,PCB 320可以包括第一导电迹线322和第二导电迹线330,这些导电迹线可以与图3A中所示的导电迹线302和310相似。PCB 320还可以包括连接器焊盘324以及电阻器焊盘326和328,这些焊盘分别与图3A中所示的连接器焊盘304以及电阻器焊盘306和308相似。与图3A中所示的示例不同,在图3B中,没有连接器管脚焊接到连接器焊盘324,因为对应的电缆连接器未填充在PCB 320上。代替地,零欧姆电阻器332被同时焊接到电阻器焊盘326和328,从而在导电迹线322与330之间建立电连接。因此,来自导电迹线322的信号将被路由到导电迹线330。根据一个方面,连接迹线330可以连接到PCB 320上的嵌入式器件(图3B中未示出)。注意,嵌入式器件可以与导电迹线322位于PCB 320的同一侧或者位于相反侧。根据替代性方面,导电迹线330可以连接到PCB 320上不同位置处的连接器,以允许来自导电迹线322的信号被路由到该连接器。
根据图3A至图3B可以看出,PCB上的信号互连(包括连接器焊盘和这对电阻器焊盘)可以提供两个不同的路由路径,并且这两个路径之间的选择可以通过BOM填装选项来实现。当填充有电缆连接器时,来自第一导电迹线的路由路径通往电缆连接器;当填充有零欧姆电阻器时,来自第一导电迹线的路由路径通往第二导电迹线。这种方法是紧凑的(例如,其需要对电缆连接器封装进行相对较小的修改),并且没有向电路添加短截线,从而保留信号完整性。
图4图示了根据本公开的一个方面的焊接的连接器管脚的侧视图。更具体地,图4示出了连接器管脚400被焊接到连接器焊盘402和电阻器焊盘404。尽管在连接器焊盘402与电阻器焊盘404之间存在间隙,但通过施加足够量的焊料,连接器管脚400能够被焊接到这两个盘上。注意,应当小心控制焊料的量,以避免过多的焊料导致不必要的接触。例如,焊料不应当在电阻器焊盘404与406之间产生接触,如图4中所示。电阻器焊盘406的顶部的圆顶部包括焊料,这保护盘406不被氧化。图4示出了当连接器管脚400被焊接时没有形成短截线。更具体地,连接器管脚400的跟部区域(由虚线框408指示)填充有焊料,因此消除了短截线的形成。类似地,可以想象,当零欧姆电阻器被焊接到盘404和406上时将不会形成短截线。因此,这种用于提供双路径互连的解决方案可以是零短截线解决方案,使其适用于高速信号。
图3A至图3B示出了用于承载单端信号的单条导电迹线。在许多情况下,可能需要差分信号。这种提出的双路径互连解决方案也可以应用于差分信号。图5A图示了根据本公开的一个方面的用于差分信号的双路径互连。在图5A中,PCB 500可以包括承载差分信号的一对导电迹线502和504。导电迹线502和504可以连接到PCB 500上的器件的高速接口。例如,导电迹线502和504可以连接到安装在PCB 500上的CPU的PCIe接口。与图2B中所示的导电迹线212一样,导电迹线502和504可以各自连接到连接器焊盘和电阻器焊盘。例如,连接器焊盘506和电阻器焊盘508被示出为位于导电迹线502的顶部,从而电连接到导电迹线502;导电焊盘510和电阻器焊盘512被示出为位于导电迹线504的顶部,从而电连接到导电迹线504。图5A还示出了另一对导电迹线(例如,迹线514和516)以及焊盘518和520,这些焊盘分别位于导电迹线514和516的顶部。与图3A和图3B中所示的一样,当一对连接器管脚分别焊接到这对导电迹线502和504上的连接器焊盘和电阻器焊盘时,由导电迹线502和504承载的差分信号可以被路由到连接器。另一方面,当一对零欧姆电阻器焊接到电阻器焊盘508和518以及电阻器焊盘512和520时,由导电迹线502和504承载的差分信号可以被路由到导电迹线514和516。
为了比较,图5A还示出了标准的连接器焊盘522和524。连接器焊盘522位于导电迹线526的顶部。在这个示例中,不需要为导电迹线526提供双路由路径(例如,导电迹线526承载可以使用其他机制进行路由的低速信号)。因此,连接器焊盘522可以是用于焊接连接器管脚的标准焊盘。另一方面,连接器焊盘524是接地焊盘,该接地焊盘也可以是标准焊盘。根据图5A,可以看出,当导电迹线需要具有双路由路径时,可以修改连接到导电迹线的连接器焊盘(例如,减小长度),以允许电阻器焊盘连接到该同一导电迹线。导电迹线本身还可能需要延长,以确保与添加的电阻器焊盘接触。这个额外的电阻器焊盘提供了到不同导电迹线的桥接点。
图5B提供了根据本公开的一个方面的用于提供差分信号的双路径路由的连接器焊盘和电阻器焊盘的放大视图。图5B中还提供了各种焊盘的示例性大小,包括相邻盘之间的间隙的尺寸。
典型的连接器可以包括许多管脚,并且并非所有信号都需要具有双路径路由选项。如图5A中所示,低速(例如,小于1Gbps)信号和接地信号不需要使用这种方法。因此,连接器的并非所有管脚盘都被修改。图6A图示了根据本公开的一个方面的用于实现双路径信号路由的连接器封装。连接器封装600可以包括多个连接器焊盘,这些连接器焊盘用于将连接器焊接到PCB,并且用于在连接器与通向这些连接器焊盘的导电迹线之间建立电连接。其中一些连接器焊盘是标准尺寸的盘,如盘602和604。注意,传统连接器封装的所有焊盘都是具有统一大小的标准盘。除了标准的连接器焊盘之外,连接器封装600可以包括修改的连接器焊盘(例如,盘606和608)和对应的电阻器焊盘,以提供双路径信号路由。
修改的连接器焊盘与标准的连接器焊盘相比长度减小,并且每个修改的连接器焊盘都附有一对电阻器焊盘。例如,修改的连接器焊盘606附有电阻器焊盘对610,该电阻器焊盘对与连接器焊盘606相邻地并且沿着该连接器焊盘的纵向轴线定位。随附的电阻器焊盘对的放置是为了确保与修改的连接器焊盘紧邻的电阻器焊盘可以电连接到承载要被路由到连接器的信号的连接迹线。
图6B图示了根据本公开的一个方面的PCB的局部俯视图,包括连接器封装和连接到连接器封装的导电迹线。修改的连接器封装(如由虚线框指示的)可以与图6A中所示的连接器封装600相似,并且可以包括标准的连接器焊盘和修改的连接器焊盘。更具体地,带有修改的连接器焊盘的区域使用两个实线矩形框进行标记。左边的框包括一对修改的连接器焊盘,这对修改的连接器焊盘连接到一对差分导电迹线。在一个示例中,这对差分导电迹线可以提供PCIe时钟信号,该PCIe时钟信号可以被路由到连接器或者被路由到嵌入式器件。右边的框在其顶部区域包括四对修改的连接器焊盘。在一个示例中,连接到这些修改的导电焊盘的四对差分导电迹线(由矩形框上方的椭圆进行标记)承载由PCIe接口发射的高速信号。右边的矩形框在其底部区域还包括四对修改的连接器焊盘,这四对修改的连接器焊盘连接到四对差分导电迹线(由矩形框下方的椭圆进行标记)。在一个示例中,这些差分导电迹线承载PCIe接口的高速信号。注意,在修改了连接器焊盘并包含了对应的电阻器焊盘的情况下,当在PCB上未填充连接器并且填充了零欧姆电阻器时,去往以及来自PCIe接口的高速信号可以经由零欧姆电阻器被路由到嵌入式器件(例如,嵌入式存储器件)。
在图6A和图6B中所示的示例中,电缆连接器有74个管脚。在实践中,所提出的解决方案可以针对任何类型的连接器进行实施,而不管管脚的数量或者每个连接器焊盘的大小如何。根据一个方面,连接器的类型可以包括但不限于:PCIe连接器、通用串行总线(USB)连接器(其也可以包括不同类型的USB连接器)、以太网连接器等。
图7呈现了图示了根据本公开的一个方面的设计具有双路径互连的PCB的过程的流程图。在操作期间,可以针对一个路由选项生成初始PCB设计(操作702)。例如,初始PCB设计可以假设:将使用外部可插拔器件,并且CPU的PCIe接口将连接到电缆连接器。PCB的初始设计可以包括标准的电缆连接器封装,其中,所有连接器焊盘都具有标准尺寸。
随后,可以在所有连接器焊盘中识别出连接到高速信号路径的一组盘(操作704)。高速信号路径可以包括PCIe时钟信号、PCIe发射路径和PCIe接收路径等。然后可以修改每个识别出的连接器焊盘(操作706)。更具体地,修改的连接器焊盘可以更短。除了修改连接器焊盘之外,还可以延长连接到修改的连接器焊盘的高速导电迹线(操作708)。在延长了导电迹线并缩短了连接器焊盘的情况下,可以添加对应的电阻器焊盘以伴随每个修改的连接器焊盘(操作710)。
可以添加额外的导电迹线以将电阻器焊盘连接到嵌入式器件(操作712)。额外的导电迹线的布局可以基于嵌入式器件的大小和板上的可用空间来确定。然后可以基于设计来制造PCB(操作714)。一旦制造了PCB,该PCB就可以用于不同的应用,无论是使用外部可插拔部件的应用还是使用嵌入式器件的应用。当在利用可插拔部件的应用中使用PCB时,PCB的BOM可以包括可插拔部件以及要焊接到连接器焊盘上的电缆连接器。另一方面,当在利用嵌入式器件的应用中使用PCB时,PCB的BOM不包括电缆连接器,但是包括嵌入式器件以及要焊接到电阻器焊盘上的适当数量的零欧姆电阻器。
总体上,本公开提供了针对在PCB上实现双路径信号路由而不添加任何短截线的问题的解决方案。更具体地,在高速信号需要具有被路由到可插拔器件(例如,经由电缆连接器)或者嵌入式器件(例如,经由导电迹线)的选项的情况下,可以修改电缆连接器封装,以实现双路径信号路由。根据一个方面,可以缩短标准的连接器焊盘,以允许缩短的连接器焊盘和电阻器焊盘都连接到承载高速信号的导电迹线。缩短的连接器焊盘与电阻器焊盘应当隔开一定间隙,这在安装电阻器时是必要的,以防止焊料过多和元件立起。还可以包括对应的电阻器焊盘和连接到该对应的电阻器焊盘的额外导电迹线,作为双路径高速信号互连的一部分。当电缆连接器焊接到电缆连接器封装时,缩短的连接器焊盘和相邻的电阻器焊盘都会焊接到连接器管脚,从而允许来自导电迹线的高速信号被路由到电缆连接器。另一方面,当零欧姆电阻器焊接到这对电阻器焊盘上时,来自导电迹线的高速信号将被路由到额外的导电迹线。这样,可以使用PCB的BOM填装选项来实现在两个路由路径之间的选择。这种方法不会给信号路径添加任何短截线,因此使其适用于高速信号。
本公开的一个方面提供了一种在印刷电路板(PCB)上的双路径信号互连。该互连可以包括:第一信号迹线,该第一信号迹线用于承载高速电信号;具有第一尺寸的第一焊盘,该第一焊盘位于该第一信号迹线上方并且电连接到该第一信号迹线;具有第二尺寸的第二焊盘,该第二焊盘位于该第一信号迹线上方并且电连接到该第一信号迹线;以及具有第三尺寸的第三焊盘。该第二焊盘与该第一焊盘隔开第一间隙。该第三焊盘与该第二焊盘隔开第二间隙,并且该第三焊盘电连接到第二信号迹线。该第一焊盘和该第二焊盘用于允许外部连接器的管脚同时焊接到该第一焊盘和该第二焊盘,使得当该外部连接器的管脚被焊接时,高速电信号被路由到该外部连接器。该第二焊盘和该第三焊盘用于允许导体同时焊接到该第二焊盘和该第三焊盘,使得当该导体被焊接时,高速电信号被路由到该第二信号迹线。
在这一方面的变体中,该导体包括零欧姆表面贴装电阻器。
在这一方面的变体中,该第一尺寸大于该第二尺寸。
在这一方面的变体中,该第二尺寸和该第三尺寸基本上相似。
在这一方面的变体中,当该外部连接器的管脚同时焊接到该第一焊盘和该第二焊盘时,或者当该导体同时焊接到该第二焊盘和该第三焊盘时,不会形成短截线。
在这一方面的变体中,该第一信号迹线连接到处理器的快速外围部件互连(PCIe)接口。
在这一方面的变体中,该外部连接器包括以下各项之一:快速外围部件互连(PCIe)连接器、通用串行总线(USB)连接器以及以太网连接器。
在这一方面的变体中,高速电信号是差分信号,并且该第一信号迹线包括一对差分信号迹线。
本公开的一个方面提供了一种印刷电路板(PCB)。该PCB可以包括多条信号迹线以及连接到该多条信号迹线的连接器封装。一条或多条信号迹线和该连接器封装的一部分形成双路径信号互连。该双路径信号互连可以包括:第一信号迹线,该第一信号迹线用于承载高速电信号;具有第一尺寸的第一焊盘,该第一焊盘位于该第一信号迹线上方并且连接到该第一信号迹线;具有第二尺寸的第二焊盘,该第二焊盘位于该第一信号迹线上方并且连接到该第一信号迹线;以及具有第三尺寸的第三焊盘。该第二焊盘与该第一焊盘隔开第一间隙。该第三焊盘与该第二焊盘隔开第二间隙,并且该第三焊盘连接到第二信号迹线。该第一焊盘和该第二焊盘用于允许外部连接器的管脚同时焊接到该第一焊盘和该第二焊盘,使得当该外部连接器的管脚被焊接时,高速电信号被路由到该外部连接器;并且该第二焊盘和该第三焊盘用于允许导体同时焊接到该第二焊盘和该第三焊盘,使得当该导体被焊接时,高速电信号被路由到该第二信号迹线。
本公开的一个方面提供了一种用于将外部连接器安装在印刷电路板(PCB)上的连接器封装。该连接器封装可以包括第一组连接器焊盘、第二组连接器焊盘以及一组电阻器焊盘。该第一组内的第一连接器焊盘是标准焊盘,该标准焊盘用于将外部连接器的第一管脚耦接到该PCB上的信号迹线。该第二组内的第二连接器焊盘和与该第二连接器焊盘相邻定位的对应的一对电阻器焊盘形成双路径信号互连,该双路径信号互连能够将来自连接到该第二连接器焊盘的第一信号迹线的信号路由到该外部连接器的第二管脚,或者路由到第二信号迹线,该第二信号迹线连接到该对应的一对电阻器焊盘中的远端电阻器焊盘。该第二导体焊盘和该对应的一对电阻器焊盘中的近端电阻器焊盘用于允许该第二管脚同时焊接到该第二导体焊盘和该近端电阻器焊盘,使得当该外部连接器被焊接时,来自该第一信号迹线的信号被路由到该外部连接器的第二管脚;并且该近端电阻器焊盘和该远端电阻器焊盘用于允许导体同时焊接到该近端电阻器焊盘和该远端电阻器焊盘,使得当该导体被焊接时,来自该第一信号迹线的信号被路由到该第二信号迹线。
在具体实施方式部分中描述的方法和过程可以被体现为代码和/或数据,该代码和/或数据可以被存储在如上所述的计算机可读存储介质中。当计算机系统读取并执行存储在计算机可读存储介质上的代码和/或数据时,该计算机系统执行被体现为数据结构和代码并被存储在计算机可读存储介质内的方法和过程。
此外,上述方法和过程可以被包括在硬件模块或装置中。硬件模块或装置可以包括但不限于专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、在特定时间执行特定的软件模块或代码的专用或共享处理器、以及现在已知或以后开发的其他可编程逻辑器件。在激活硬件模块或装置时,这些硬件模块或装置执行其中所包括的方法和过程。
已经仅出于说明和描述的目的呈现了前述描述。这些描述并非旨在是穷举性的或将本公开的范围限制为所公开的形式。相应地,对于本领域技术人员而言,许多的修改和变体将是显而易见的。

Claims (20)

1.一种在印刷电路板(PCB)上的双路径信号互连,所述双路径信号互连包括:
第一信号迹线,所述第一信号迹线用于承载高速电信号;
具有第一尺寸的第一焊盘,所述第一焊盘位于所述第一信号迹线上方并且连接到所述第一信号迹线;
具有第二尺寸的第二焊盘,所述第二焊盘位于所述第一信号迹线上方并且连接到所述第一信号迹线,其中,所述第二焊盘与所述第一焊盘隔开第一间隙;以及
具有第三尺寸的第三焊盘,其中,所述第三焊盘与所述第二焊盘隔开第二间隙,并且所述第三焊盘连接到第二信号迹线;
其中,所述第一焊盘和所述第二焊盘用于允许外部连接器的管脚同时焊接到所述第一焊盘和所述第二焊盘,使得当所述外部连接器的管脚被焊接时,所述高速电信号被路由到所述外部连接器;并且
其中,所述第二焊盘和所述第三焊盘用于允许导体同时焊接到所述第二焊盘和所述第三焊盘,使得当所述导体被焊接时,所述高速电信号被路由到所述第二信号迹线。
2.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述导体包括零欧姆表面贴装电阻器。
3.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述第一尺寸大于所述第二尺寸。
4.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述第二尺寸和所述第三尺寸基本上相似。
5.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,当所述外部连接器的管脚同时焊接到所述第一焊盘和所述第二焊盘时,或者当所述导体同时焊接到所述第二焊盘和所述第三焊盘时,不形成短截线。
6.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述第一信号迹线连接到处理器的快速外围部件互连(PCIe)接口。
7.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述外部连接器包括以下各项之一:
快速外围部件互连(PCIe)连接器;
通用串行总线(USB)连接器;以及
以太网连接器。
8.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述第二信号迹线连接到表面贴装器件。
9.如权利要求1所述的双路径信号互连,其中,所述高速电信号是差分信号,并且其中,所述第一信号迹线包括一对差分信号迹线。
10.一种印刷电路板(PCB),包括:
多条信号迹线;以及
连接器封装,所述连接器封装连接到所述多条信号迹线;
其中,一条或多条信号迹线和所述连接器封装的一部分形成双路径信号互连;并且
其中,所述双路径信号互连包括:
第一信号迹线,所述第一信号迹线用于承载高速电信号;
具有第一尺寸的第一焊盘,所述第一焊盘位于所述第一信号迹线上方并且连接到所述第一信号迹线;
具有第二尺寸的第二焊盘,所述第二焊盘位于所述第一信号迹线上方并且连接到所述第一信号迹线,其中,所述第二焊盘与所述第一焊盘隔开第一间隙;以及
具有第三尺寸的第三焊盘,其中,所述第三焊盘与所述第二焊盘隔开第二间隙,并且所述第三焊盘电连接到第二信号迹线;
其中,所述第一焊盘和所述第二焊盘用于允许外部连接器的管脚同时焊接到所述第一焊盘和所述第二焊盘,使得当所述外部连接器的管脚被焊接时,所述高速电信号被路由到所述外部连接器;并且
其中,所述第二焊盘和所述第三焊盘用于允许导体同时焊接到所述第二焊盘和所述第三焊盘,使得当所述导体被焊接时,所述高速电信号被路由到所述第二信号迹线。
11.如权利要求10所述的PCB,其中,所述导体包括零欧姆表面贴装电阻器。
12.如权利要求10所述的PCB,其中,所述第一尺寸大于所述第二尺寸。
13.如权利要求10所述的PCB,其中,所述第二尺寸和所述第三尺寸基本上相似。
14.如权利要求10所述的PCB,其中,当所述外部连接器的管脚同时焊接到所述第一焊盘和所述第二焊盘时,或者当所述导体同时焊接到所述第二焊盘和所述第三焊盘时,不形成短截线。
15.如权利要求10所述的PCB,其中,所述第一信号迹线连接到处理器的快速外围部件互连(PCIe)接口。
16.如权利要求10所述的PCB,其中,所述外部连接器包括以下各项之一:
快速外围部件互连(PCIe)连接器;
通用串行总线(USB)连接器;以及
以太网连接器。
17.如权利要求10所述的PCB,其中,所述第二信号迹线连接到表面贴装器件。
18.如权利要求10所述的PCB,其中,所述高速电信号是差分信号,并且其中,所述第一信号迹线包括一对差分信号迹线。
19.一种用于将外部连接器安装在印刷电路板(PCB)上的连接器封装,所述连接器封装包括
第一组连接器焊盘;
第二组连接器焊盘;以及
一组电阻器焊盘;
其中,所述第一组内的第一连接器焊盘是标准焊盘,所述标准焊盘用于将所述外部连接器的第一管脚连接到所述PCB上的信号迹线;
其中,所述第二组内的第二连接器焊盘和与所述第二连接器焊盘相邻定位的对应的一对电阻器焊盘形成双路径信号互连,所述双路径信号互连能够将来自连接到所述第二连接器焊盘的第一信号迹线的信号路由到所述外部连接器的第二管脚,或者路由到第二信号迹线,所述第二信号迹线连接到所述对应的一对电阻器焊盘中的远端电阻器焊盘;
其中,所述第二导体焊盘和所述对应的一对电阻器焊盘中的近端电阻器焊盘用于允许所述第二管脚同时焊接到所述第二导体焊盘和所述近端电阻器焊盘,使得当所述外部连接器被焊接时,来自所述第一信号迹线的信号被路由到所述外部连接器的第二管脚;并且
其中,所述近端电阻器焊盘和所述远端电阻器焊盘用于允许导体同时焊接到所述近端电阻器焊盘和所述远端电阻器焊盘,使得当所述导体被焊接时,来自所述第一信号迹线的信号被路由到所述第二信号迹线。
20.如权利要求19所述的连接器封装,其中,所述外部连接器包括以下各项之一:
快速外围部件互连(PCIe)连接器;
通用串行总线(USB)连接器;以及
以太网连接器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6985365B2 (en) * 2001-09-28 2006-01-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Topology for flexible and precise signal timing adjustment
US7204648B2 (en) * 2002-03-19 2007-04-17 Finisar Corporation Apparatus for enhancing impedance-matching in a high-speed data communications system
US7305509B2 (en) * 2003-03-07 2007-12-04 Dell Products L.P. Method and apparatus for zero stub serial termination capacitor of resistor mounting option in an information handling system
US7159203B2 (en) * 2004-07-22 2007-01-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Differential delay-line
TWI286833B (en) * 2006-01-02 2007-09-11 Via Tech Inc Pad layout
US7441222B2 (en) * 2006-09-29 2008-10-21 Nokia Corporation Differential pair connection arrangement, and method and computer program product for making same
US9433083B2 (en) * 2014-04-04 2016-08-30 Macom Technology Solutions Holdings, Inc. Edge mount connector arrangement with improved characteristic impedance
US11093426B1 (en) * 2020-03-20 2021-08-17 Dell Products L.P. USB recepticle configuration and system therefor

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