CN117353063A - 端子、连接器及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种端子、连接器及电子设备，该端子包括：芯片连接端，用于连接芯片中的焊盘；基板连接端，用于连接电路板中的焊盘；端子主体，包括至少两个可弹性形变的连接臂，所述芯片连接端分别通过各个所述连接臂与所述基板连接端连接，此时，每个连接臂均可形成连通芯片连接端和基板连接端的信号传输路径，使得芯片连接端和基板连接端之间具有多个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，因此能够降低高速信号对之间的串扰，从而能够提升信号传输的质量。
Description
技术领域
本申请涉及电子技术领域，尤其涉及一种端子、连接器及电子设备。
背景技术
目前，对于中央处理器等高度密集化设计的集成电路芯片，往往采用栅格阵列、球状栅格阵列或者平面栅格阵列等方式进行封装，从而达到体积轻薄短小的目的。在产品研发过程中，如果直接将中央处理器等集成电路芯片焊接在电路板上，将无法根据研发要求而灵活更换这些集成电路芯片。为了解决这个问题，相关技术中提出采用连接器的方式连接集成电路芯片和电路板。通过在连接器中设置导电端子，当集成电路芯片放置于连接器中时，集成电路芯片的引脚能够通过导电端子与电路板电连接，当需要更换集成电路芯片时，从连接器中取出原本的集成电路芯片并放置新的集成电路芯片即可。
在相关技术中，虽然连接器中的导电端子能够实现集成电路芯片与电路板之间的电连接，但是这种导电端子只存在一条信号传输路径，特别是用于对地回流的导电端子，单个信号传输路径无法有效降低高速信号对之间的串扰，从而容易导致信号传输质量较差。
发明内容
本申请实施例提供了一种端子、连接器及电子设备，能够降低高速信号对之间的串扰，从而能够提升信号传输的质量。
第一方面，本申请实施例提供了一种端子，包括：
芯片连接端，用于连接芯片中的焊盘；基板连接端，用于连接电路板中的焊盘；端子主体，包括至少两个可弹性形变的连接臂，所述芯片连接端分别通过各个所述连接臂与所述基板连接端连接。
第二方面，本申请实施例还提供了一种连接器，包括：设置有端子收容槽，所述端子收容槽中设置有如第一方面所述的端子。
第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括有如第二方面所述的连接器。
本申请实施例至少包括以下有益效果：通过设置至少两个可弹性形变的连接臂，并且芯片连接端分别通过各个连接臂与基板连接端连接，此时，每个连接臂均可形成连通芯片连接端和基板连接端的信号传输路径，使得芯片连接端和基板连接端之间具有多个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，因此能够降低高速信号对之间的串扰，从而能够提升信号传输的质量。
附图说明
图1是本申请一个实施例提供的端子的结构示意图；
图2是本申请另一个实施例提供的端子的结构示意图；
图3是本申请一个实施例提供的相邻的连接臂之间形成的夹角的示意图；
图4是本申请另一个实施例提供的端子的结构示意图；
图5是本申请另一个实施例提供的端子的结构示意图；
图6是本申请另一个实施例提供的端子的结构示意图；
图7是本申请一个实施例提供的端子的信号完整性的仿真结果的示意图；
图8是本申请一个实施例提供的一种连接器的结构示意图；
图9是图8中的A-A的剖视图；
图10是图9中C处的局部放大图；
图11是图10中D处的俯视图的局部放大图；
图12是图8中B处的局部放大图；
图13是图12另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图的描述中，多个(或多项)的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本申请提供了一种端子、连接器及电子设备，通过设置至少两个可弹性形变的连接臂，并且芯片连接端分别通过各个连接臂与基板连接端连接，此时，每个连接臂均可形成连通芯片连接端和基板连接端的信号传输路径，使得芯片连接端和基板连接端之间具有多个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，因此能够降低高速信号对之间的串扰，从而能够提升信号传输的质量。
相关技术中，CPC(Co-packaging cable，共封装的线缆)Socket(插座)的LGA(LandGrid Array，栅格阵列封装)端子中，所有的Ground(接地)端子的结构和Signal(信号)端子的结构均采用同样的双LGA结构，端子的电流只存在一条信号传输路径，很难降低高速信号对间的串扰，导致其信号传输质量较差，其中，目前的端子的ICN(Integrated CrosstalkNoise，集成串扰噪声)大于1.80mv，很难达到要求的标准，即端子的ICN<1.80mv。特别是对于目前CPO(Co-Packaging Optical，共封装光学)Socket、CPC Socket，OIF(光模块通用协议)定义的Pitch(中心距)(即Pitch为0.9mm(X)*0.6mm(Y))，比目前主流的CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)Socket Pitch(即1.0mm*1.0mm)还小，而Pitch会影响高速信号端子间的串扰，因此，随着Pitch的不断减小，高速信号端子间的串扰问题也变得越来越难以改善。
基于上述分析，下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。
在一实施例中，端子可以包括芯片连接端、基板连接端和端子主体，其中，芯片连接端可以用于连接芯片中的焊盘，基板连接端可以用于连接电路板中的焊盘，端子主体包括至少两个可弹性形变的连接臂，芯片连接端分别通过各个连接臂与基板连接端连接。
在本实施例中，通过设置至少两个可弹性形变的连接臂，并且芯片连接端分别通过各个连接臂与基板连接端连接，此时，每个连接臂均可形成连通芯片连接端和基板连接端的信号传输路径，使得芯片连接端和基板连接端之间具有多个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，进而降低了高速信号对之间的串扰，提升了信号传输的质量。
可以理解的是，芯片连接端和基板连接端之间具有多个信号传输路径，使得电磁场的能量能够有效释放，减小了相邻的高速信号对之间的电磁场能量耦合，进而降低了高速信号对之间的串扰。
可以理解的是，高速信号从芯片中的焊盘进入芯片连接端，流经至少两个可弹性形变的连接臂，接着从基板连接端流出，最后达到电路板中的焊盘，从而实现了芯片与电路板的电连接。另外，高速信号在端子上分布不平均，大量高速信号聚集在端子的表面，越往端子的中心，高速信号越少，该现象称为趋肤效应。
在一实施例中，如图1和图2所示，端子包括芯片连接端110、基板连接端120和端子主体，其中，端子主体包括两个可弹性形变的连接臂130，芯片连接端110分别通过各个连接臂130与基板连接端120连接，使得芯片连接端110和基板连接端120之间具有两个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，进而降低了高速信号对之间的串扰，提升了信号传输的质量。
一可行的实施方式，基板连接端可以通过导电材料与电路板中的焊盘连接，其中，导电材料可以是导电橡胶、导电银胶、锡球或者金属弹簧等，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，基板连接端与电路板中的焊盘的连接方式以及芯片连接端与芯片中的焊盘的连接方式均可以有多种，比如焊接(比如激光焊接)或者注塑等等，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，相邻的连接臂之间形成的夹角可以是锐角、直角或者钝角，其中，该夹角为水平方向上相邻的连接臂之间形成的夹角，在此不做具体限制。比如，如图3所示，两个相邻的连接臂之间形成的夹角为直角。
一可行的实施方式，基板连接端的形状和尺寸以及芯片连接端的形状和尺寸不限，可以根据实际情况设置，其中，基板连接端的形状和芯片连接端的形状均可以为光滑弧形、光滑圆弧形、光滑平面或者其他形状，以减小芯片连接端与芯片中的焊盘接触时产生的滑动摩檫力，从而减小对芯片连接端和芯片中的焊盘的损伤，确保电气连接的稳定性。其中，基板连接端的形状和芯片连接端的形状可以相同，也可以不相同。不同的基板连接端的形状可以相同，也可以不相同。同样地，不同的芯片连接端的形状可以相同，也可以不相同。另外，基板连接端的尺寸和芯片连接端的尺寸均与端子的尺寸相对应，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，端子的高度可以在1.5mm(毫米)以下，比如1.5mm、1.3mm或者其他取值，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，芯片连接端的数量为多个，芯片连接端的数量不多于连接臂的数量。比如，芯片连接端的数量为一个，而连接臂的数量为两个，或者连接臂的数量为两个以上；又如，芯片连接端的数量为两个或者两个以上，而连接臂的数量为两个，或者连接臂的数量为两个以上，其中，每个芯片连接端对应连接的连接臂的数量可以相同，也可以不相同，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，基板连接端的数量为多个，基板连接端的数量不多于连接臂的数量。比如，基板连接端的数量为一个，而连接臂的数量为两个，或者连接臂的数量为两个以上；又如，基板连接端的数量为两个或者两个以上，而连接臂的数量为两个，或者连接臂的数量为两个以上，其中，每个基板连接端对应连接的连接臂的数量可以相同，也可以不相同，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，芯片连接端的数量、基板连接端的数量和连接臂的数量可以相同，也可以不相同。比如，假设芯片连接端的数量为一个，基板连接端的数量也为一个，连接臂的数量为两个或者两个以上；或者，芯片连接端的数量为一个，基板连接端的数量为两个或者两个以上，连接臂的数量为两个或者两个以上，且基板连接端的数量等于或者小于连接臂的数量；或者，芯片连接端的数量为两个或者两个以上，基板连接端的数量为一个，连接臂的数量为两个或者两个以上，且芯片连接端的数量等于或者小于连接臂的数量；或者，芯片连接端的数量为两个或者两个以上，基板连接端的数量为两个或者两个以上，连接臂的数量为两个或者两个以上，且基板连接端的数量与芯片连接端的数量不相等，基板连接端的数量不多于连接臂的数量，芯片连接端的数量不多于连接臂的数量；或者，芯片连接端和基板连接端的数量均与连接臂的数量相一致，芯片连接端、基板连接端和连接臂一一对应，在此不再一一列举。
在一实施例中，芯片连接端和基板连接端的数量均与连接臂的数量相一致，芯片连接端、基板连接端和连接臂一一对应，相邻的连接臂之间通过连接部连接，在此不做具体限制。比如，如图1所示，芯片连接端110的数量、基板连接端120的数量和连接臂130的数量均为两个，并且两个连接臂130之间通过连接部140连接，因此，芯片连接端110和基板连接端120之间具有两个信号传输路径。
在一实施例中，芯片连接端的数量为一个，基板连接端的数量为两个，连接臂的数量为两个，相邻的连接臂之间通过连接部连接，在此不做具体限制。
在另一实施例中，如图4和图5所示，基板连接端120的数量为一个，芯片连接端110的数量为两个，连接臂130的数量为两个，相邻的连接臂130之间通过连接部140连接，且基板连接端120通过锡球150与电路板中的焊盘连接，在此不做具体限制。其中，图4中的端子和电路板的接触方式从LGA改成BGA(Ball Grid Array，球状栅格阵列)的实现方式。
在一实施例中，连接于同一个芯片连接端和同一个基板连接端的相邻的连接臂之间可以相互独立(即不连接)，而连接于不同的芯片连接端和/或者不同的基板连接端的相邻的连接臂之间可以通过连接部连接，在此不做具体限制。比如，连接臂130的数量为两个，且两个连接臂130均连接于同一个芯片连接端110和同一个基板连接端120，其中，端子的结构示意图可以如图6所示，在此不做具体限制。
在一实施例中，如图1所示，连接臂130包括可弹性形变的第一悬臂梁160，第一悬臂梁160与芯片连接端110连接，由于可弹性形变的第一悬臂梁160具有良好的弹性，因此，芯片连接端110与芯片中的焊盘之间的接触力良好，可确保芯片连接端110与芯片之间的电气接触的稳定性。
在一实施例中，如图1所示，连接臂130包括可弹性形变的第二悬臂梁170，第二悬臂梁170与基板连接端120连接，由于可弹性形变的第二悬臂梁170具有良好的弹性，因此，基板连接端120与电路板中的焊盘之间的接触力良好，可确保基板连接端120与电路板之间的电气接触的稳定性。
在一实施例中，如图1所示，相邻的连接臂130的第一悬臂梁160可以交叠设置，即其中一个连接臂130的第一悬臂梁160位于另外一个连接臂130的第一悬臂梁160的上方，同样地，相邻的连接臂130的第二悬臂梁170可以交叠设置，即其中一个连接臂130的第二悬臂梁170位于另外一个连接臂130的第二悬臂梁170的上方，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，至少一个连接臂设置有固持部，固持部用于实现对端子的装配。比如，如图1所示，端子的端子主体包括两个可弹性形变的连接臂130，且两个连接臂130均设置有固持部，分别为第一固持部180和第二固持部190，在此不做具体限制。
一可选的实施方式，连接臂、第一悬臂梁和第二悬臂梁的长度均不限，可以根据实际需求设置。
一可行的实施方式，端子可以是一体成型的，即端子只由一种材料制成，该材料为导电材料；或者，端子的芯片连接端、基板连接端和连接臂均由导电材料制成，而相邻的连接臂之间的连接部可以由其他材料制成，比如，塑料、陶瓷或者玻璃等，在此不做具体限制。
一可行的实施方式，该端子的外形不限于上述所有图示中的端子外形，以端子的横截面为例，当连接臂的数量大于或者等于三个，端子的截面可以呈多边形，比如三角形、正方形、矩形、菱形、五边形或者其他形状，在此不再一一例举。可以理解的是，端子的截面的形状与连接臂的数量有关。
针对上述实施例所提供的端子，下面以具体的示例对该端子的性能测试结果进行详细的描述：
测试结果一：
如表1所示，表1为本申请中的端子(即包括至少两个信号传输路径的端子)的差分信号之间的串扰噪声与相关技术中的端子(即只有单个信号传输路径的端子)的差分信号之间的串扰噪声的对比结果，其中，差分信号A表示本申请中的端子的差分信号，差分信号B表示相关技术中的端子的差分信号，Diff 1_4、Diff 1_6、Diff 1_8、Diff 1_10、Diff 1_12、Diff 1_16、Diff 1_18分别表示不同的差分信号对应的串扰测量幅度，ICM表示8对差分信号对应的串扰测量幅度，且串扰测量幅度的单位为mv。
表1
由表1可知，本申请中的端子的每一对差分信号的串扰测量幅度均比相关技术中的端子的每一对差分信号的串扰测量幅度低，最终，本申请中的端子的ICN比相关技术中的端子的ICN大约降低了0.4858mv。由此可见，本申请中的端子能够降低高速信号对之间的串扰，提升信号传输的质量。
测试结果二：
如图7所示，图7为端子的信号完整性的仿真结果，其中，纵坐标显示的是幅度(Magnitude)，横坐标显示的是频率，虚线表示相关技术中的端子(即只有单个信号传输路径的端子)的串扰曲线，实线表示本申请中的端子(即包括至少两个信号传输路径的端子)，当频率为28GHz时，本申请中的端子的远端串扰比相关技术中的端子的远端串扰少3.5364dB，当频率为42GHz时，本申请中的端子的远端串扰比相关技术中的端子的远端串扰少5.9835dB，由此可见，本申请中的端子能够降低高速信号对之间的串扰，提升信号传输的质量。
此外，参照图8、图9和图10，本申请的另一个实施例还提供了一种连接器200，该连接器200设置有端子收容槽，端子收容槽中设置有如上述任一实施例的端子。该连接器200具有由上述任一实施例中的端子所带来的有益效果。例如，在端子中，通过设置至少两个可弹性形变的连接臂，并且芯片连接端110分别通过各个连接臂与基板连接端120连接，此时，每个连接臂均可形成连通芯片连接端110和基板连接端120的信号传输路径，使得芯片连接端110和基板连接端120之间具有多个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，因此能够降低高速信号对之间的串扰，从而能够提升信号传输的质量。
在一实施例中，如图11所示，图11为图8中的端子的局部放大图，每个端子通过固持部(比如第一固持部180和第二固持部190)与端子收容槽进行装配，在此不做具体限制。可以理解的是，每个端子与端子收容槽之间的装配可以实现过盈配合。
在一实施例中，如图12所示，连接器可以包括三种端子，即第一接地端子220、第二接地端子210和信号端子230，第一接地端子220为包括至少两个可弹性形变的连接臂的端子(即存在至少两条信号传输路径的端子)，第二接地端子210为只存在一个连接臂的端子(即只存在一条信号传输路径的端子)，在此不做具体限制。相应地，图13为相关技术中只包括第二接地端子210和信号端子230的连接器的示意图。
一可行的实施方式，该连接器还包括HSG(Housing，塑胶主体)，该HSG上设直有端子收容槽，在此不做具体限制。
一可选的实施方式，该端子的信号传输速度可以是112Gbps，也可以是224Gbps，或者是更高的信号传输速度，在此不做具体限制。
一可选的实施方式，该端子可以设置在信号传输速度为112Gbps、224Gbps或者更高的信号传输速度的连接器上，其中，该连接器可以是CPU Socket、CPO Socket、CPCSocket、NPC(Near Packaging cable，靠近封装的线缆)Socket或者是其他类似的高速系统等连接器，在此不做具体限制。
一可选的实施方式，连接器可以通过锡球与电路板焊接，芯片可以与连接器的触点(即芯片连接端)连接，以便于拆卸芯片，在此不做具体限制。
一可选的实施方式，端子收容槽的形状可以有多种，并且端子收容槽的形状与端子的形状适配，其中，以端子收容槽的横截面为例，端子收容槽的截面可以呈多边形，比如三角形、正方形、矩形、菱形或者其他形状，在此不再一一例举。
值得注意的是，上述所有实施例中的端子可以是接地端子，也可以是信号端子，在此不做他具体限制。
另外，本申请的一个实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括有上述实施例的连接器，该连接器设置有端子收容槽，端子收容槽中设置有如上述任一实施例的端子。因此，该电子设备具有由上述任一实施例中的端子所带来的有益效果，即在该端子中，通过设置至少两个可弹性形变的连接臂，并且芯片连接端分别通过各个连接臂与基板连接端连接，此时，每个连接臂均可形成连通芯片连接端和基板连接端的信号传输路径，使得芯片连接端和基板连接端之间具有多个信号传输路径，有效改善了高速信号的回流路径，因此能够降低高速信号对之间的串扰，提升了信号传输的质量，进而提高该电子设备的的信号传输带宽。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (12)
1.一种端子，其特征在于，包括：
芯片连接端，用于连接芯片中的焊盘；
基板连接端，用于连接电路板中的焊盘；
端子主体，包括至少两个可弹性形变的连接臂，所述芯片连接端分别通过各个所述连接臂与所述基板连接端连接。
2.根据权利要求1所述的端子，其特征在于，所述芯片连接端的数量为多个，所述芯片连接端的数量不多于所述连接臂的数量。
3.根据权利要求2所述的端子，其特征在于，所述连接臂包括可弹性形变的第一悬臂梁，所述第一悬臂梁与所述芯片连接端连接。
4.根据权利要求3所述的端子，其特征在于，相邻的所述连接臂的所述第一悬臂梁交叠设置。
5.根据权利要求1所述的端子，其特征在于，所述基板连接端的数量为多个，所述基板连接端的数量不多于所述连接臂的数量。
6.根据权利要求5所述的端子，其特征在于，所述连接臂包括可弹性形变的第二悬臂梁，所述第二悬臂梁与所述基板连接端连接。
7.根据权利要求6所述的端子，其特征在于，相邻的所述连接臂的所述第二悬臂梁交叠设置。
8.根据权利要求1所述的端子，其特征在于，相邻的所述连接臂之间形成如下角度之一的夹角：
锐角；
直角；
钝角。
9.根据权利要求1所述的端子，其特征在于，所述芯片连接端和所述基板连接端的数量均与所述连接臂的数量相一致，所述芯片连接端、所述基板连接端和所述连接臂一一对应，相邻的所述连接臂之间通过连接部连接。
10.根据权利要求1所述的端子，其特征在于，至少一个所述连接臂设置有固持部，所述固持部用于实现对所述端子的装配。
11.一种连接器，其特征在于，设置有端子收容槽，所述端子收容槽中设置有如权利要求1至10任一所述的端子。
12.一种电子设备，其特征在于，包括有如权利要求11所述的连接器。
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