JP7482265B2 - プリント回路基板及び該プリント回路基板を備える電子機器 - Google Patents

Description

本願は出願番号が２０２０１０５９５８１６．９、出願日が２０２０年６月２４日の中国特許出願に基づいて提出されており、当該中国特許出願の優先権を主張しており、当該中国特許出願の全内容は参照として本願に組み込まれている。

本願の実施例は電子の技術分野に関するが、これに限定されず、特にプリント回路基板及び該プリント回路基板を備える電子機器に関する。

高速伝送電気コネクタは、通常、通信装置、ネットワーク、サーバ、データ記憶などのシステムで使用されている。一般に、上記システムをプリント回路基板（ＰＣＢ）のような電子部品に製造することは、より容易であり、より費用対効果が高い。上記の別個の電子部品では、２つのプリント回路基板が電気コネクタによって相互接続され得る。いくつかのプリント基板を接続するための既存の手段の１つは、１つのプリント基板をバックプレーンとして使用し、他のプリント基板（マザーボード又はドーターカードと呼ばれる）をバックプレーンを介して接続することであり、もう１つの既存の手段は、バックプレーンを介することなく、２つのプリント回路基板を直交コネクタを介して接続することである。

データ伝送帯域幅に対する需要の高まりに伴い、コネクタの端子の密度に対する要求がより高くなり、機能がより複雑になっている。現在の市場で広く応用されている高速伝送電子コネクタとＰＣＢの接続方式は圧入式の実装プロセスを使用しており、導電トレース又は接地／電源層への電気的接続を図るために、このプロセスでは、ＰＣＢの上に孔を開ける必要があり、コネクタの圧入式コンタクトはＰＣＢの孔に締まり嵌めによって接続され、ＰＣＢは信号ビアと接地ビアを含む。これらの孔（「ビア」とも呼ばれる）は金属で充填されるか、又は電気メッキされ、これにより、ビアはそれが貫通する１つ又は複数の層又は導電性電気トレースを介してそれらに電気的に接続される。

システムの相互接続において、電気コネクタシステムの電気的性能は部分的にプリント回路基板の電気コネクタの接続フットプリント（このプリント回路基板に含まれる導電トレース、接地面、及びビアの構造を含む）に依存する。特に高速・高密度電気コネクタとこれらが回路基板に実装されたフットプリントに対しては、ＰＣＢのレイアウトと設計は複雑である。

現在の既存のコネクタＰＣＢフットプリントの設計に以下の問題がよくある。１つは配線空間が限られて、信号孔の配線に差動配線の方式を採用するのが難しく、１段の単端配線を行ってから差動信号に再結合しなければならず、このように、差動対内配線の非対称性を引き起こし、それによって、挿入損失、戻り損失、ＳＤＣや時間遅延差などの指標の悪化を引き起こすことである。もう１つは、差動対内配線を等長さにするために、１本の線が大回りしてもう１本の線が小回りすることになり、外部信号線のラジアンが大きくなり、信号が外部信号線上を伝送する速度が更に速くなり、遅延時間差が大きくなる。

以下は本明細書で詳細に説明される主題の概要である。本概要は請求項の特許範囲を制限するものではない。

本願の実施例はプリント回路基板及び該プリント回路基板を備える電子機器を提案する。

第１態様では、本願の実施例は、
接続フットプリントが設けられた基板と、
前記接続フットプリントに設けられ、第１信号孔と第２信号孔を含み、信号孔マトリックスを形成する少なくとも２つの差動信号孔ペアと、
前記接続フットプリントに設けられ、前記少なくとも２つの差動信号孔ペアと互いに間隔を空けて設けられ、第１接続孔と第２接続孔を含む少なくとも２つの第１接続孔群と、を含み、
各前記差動信号孔ペアの前記第１信号孔と前記第２信号孔との間の結び線と、各前記第１接続孔群の前記第１接続孔と前記第２接続孔との間の結び線が鋭角をなすプリント回路基板を提供する。

第２態様では、本願の実施例は、本願の第１態様の実施例に記載のプリント回路基板を備える電子機器を提供する。

本願の他の特徴及び利点は後述する明細書において説明され、しかも、その一部は明細書から明らかになったり、本願を実施することにより把握されたりする。本願の目的及び他の利点は明細書、特許請求の範囲及び図面に特に記載される構造により実現、取得されてもよい。

図面は本願の技術案をさらに理解するために提供されるものであり、明細書の一部となり、本願の実施例とともに本願の技術案を解釈し、本願の技術案を制限するものではない。

本願の実施例１によるプリント回路基板の概略図である。 本願の実施例２によるプリント回路基板の概略図である。 本願の実施例３によるプリント回路基板の概略図である。 本願の実施例４によるプリント回路基板の概略図である。 本願の実施例５によるプリント回路基板の概略図である。

本願の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照して、本願についてさらに詳細に説明する。なお、ここで説明する具体的な実施例は本願を解釈するためにのみ使用され、本願を限定するものではない。

なお、装置の概略図において機能モジュールが分割され、フローチャーにおいて論理順序が示されているが、場合によっては、装置の機能モジュール分割やフローチャーにおける順序と異なるものに従って、示される又は説明されるステップを実行してもよい。明細書、特許請求の範囲又は上記図面において「第１」、「第２」などの用語は類似の対象を区分するためのものであり、必ずしも特定の順序又は優先順位を示すわけではない。

以下、図面を参照して、本願の実施例についてさらに説明する。
図１に示すように、図１は本願の一実施例によるプリント回路基板の概略図である。

図１の例では、プリント回路基板１００は、基板２００と、基板２００上に設けられた差動信号孔ペア３００及び第１接続孔群４００と、を含み、基板２００は１層又は複数の層の基材を有し、差動信号孔ペア３００及び第１接続孔群４００は少なくとも部分的に基材を貫通し、基板２００に接続フットプリント２１０が設けられる。

接続フットプリント２１０には少なくとも２つの差動信号孔ペア３００が設けられ、図１の実施例では、２つの差動信号孔ペア３００が例示されており、差動信号孔ペア３００は第１信号孔３１０と第２信号孔３２０を含み、２つの差動信号孔ペア３００は２×２信号孔マトリックスを形成する。

接続フットプリント２１０には少なくとも２つの第１接続孔群４００がさらに設けられ、図１の実施例では、３つの第１接続孔群４００が例示されており、３つの第１接続孔群４００は２つの差動信号孔ペア３００と互に間隔を空けて設けられ、第１接続孔群４００は第１接続孔４１０と第２接続孔４２０を含む。各差動信号孔ペア３００の第１信号孔３１０と第２信号孔３２０との間の結び線と、各第１接続孔群４００の第１接続孔４１０と第２接続孔４２０との間の結び線とが鋭角をなす。図１に示すように、第１信号孔３１０と第２信号孔３２０との間の第１結び線３５０と、各第１接続孔群４００の第１接続孔４１０と第２接続孔４２０との間の第２結び線４５０とが鋭角をなす。

本実施例では、第１接続孔群４００と差動信号孔ペア３００は互いに間隔を空けて設けられ、差動信号孔ペア３００の信号孔の結び線と第１接続孔群４００の接地孔の結び線とが鋭角をなし、このように、第１接続孔群４００と差動信号孔ペア３００は互いに傾斜して設けられ、両方の間にある配線領域は一方の側が広く他方の側が狭いものとなり、これにより、広い側に信号孔差動配線が設けられることができ、広い側には大きな配線空間があり、また、２つの信号経路の対称性がより確保されやすく、差動線の密結合が維持され、配線を等長さにするのが容易であり、遅延時間差がより確実に制御される。

なお、第１接続孔群４００は接地孔として機能してもよいし、コネクタの圧着孔として機能してもよい。

また、第１接続孔４１０と第２接続孔４２０が互いにずれているので、第１接続孔４１０と第２接続孔４２０はより広く配置されることができ、これにより、接続フットプリント２１０の占有空間を増大することなく電気コネクタの設計の利便性を向上させることができる。

一実施例では、図１及び図２に示すように、差動信号孔ペア３００とその両側に隣り合う第１接続孔群４００とは信号孔群５００を形成し、接続フットプリント２１０は複数の信号孔群５００を含み、２つの隣り合う信号孔群５００は１つの第１接続孔群４００を共用する。１つの信号孔群５００では、差動信号孔ペア３００の両側にある第１接続孔群４００は差動信号孔ペア３００を取り囲むことで電気シールドを行い、差動信号孔ペア３００の信号が干渉を受けないようにする。２つの隣り合う信号孔群５００が１つの第１接続孔群４００を共用することにより、第１接続孔群４００が多く設けられて、不必要な空間占有を起こすことを回避し、プリント回路基板１００の空間利用率を高く確保する。

一実施例では、図３に示すように、基板２００に複数の接続フットプリント２１０が設けられ、２つの隣り合う接続フットプリント２１０のうち差動信号孔ペア３００の位置が対応して配置される。具体的には、複数の差動信号孔ペア３００は水平方向に整列して信号孔行６００として配置され、これに対して、複数の第１接続孔群４００は水平方向に整列して接続孔行７００として配置され、各信号孔行６００の上下両側のいずれにも接続孔行７００が設けられて、信号孔行６００に対して電気シールドを行う。

一実施例では、図４に示すように、プリント回路基板１００に複数の第３接続孔８００がさらに設けられ、複数の第３接続孔８００は第２接続孔群９００として配列され、接続フットプリント２１０の両側のいずれにも第２接続孔群９００が設けられる。なお、第３接続孔８００は接地孔として機能してもよいし、コネクタの圧着孔として機能してもよい。第３接続孔８００が接地孔として機能する場合、接続フットプリント２１０の両側に第２接続孔群９００が設けられて、２つの隣り合う接続フットプリント２１０同士の信号干渉をシールドする。第３接続孔８００がコネクタの圧着孔として機能する場合、コネクタ自体に対して確実なシールド効果を付与し、各列同士のクロストークを低減し、斜め対角にある信号ペア同士のクロストーク共振をなくすることができる。

２つの隣り合う接続フットプリント２１０は同一の第２接続孔群９００を共用する。このような構成によれば、基板２００において多くの第２接続孔群９００が設けられることを回避し、基板２００の空間の無駄を避ける。

一実施例では、図５に示すように、各第１接続孔群４００の第１接続孔４１０と第２接続孔４２０との間に第４接続孔４３０が設けられ、これによって、第１接続孔群４００の電気シールド効果がさらに向上する。第４接続孔４３０のサイズは実際の状況に応じて設定されてもよく、例えば第１接続孔４１０と第２接続孔４２０との間の空間が小さい場合、第４接続孔４３０は小さく設定されてもよい。

一実施例では、差動信号孔ペア３００の信号孔の結び線と第１接続孔群４００の接地孔の結び線とがなす鋭角は０度よりも大きく４５度よりも小さい。鋭角が大きいほど、第１接続孔群４００の第１接続孔４１０と第２接続孔４２０の位置が大きくずれるようになり、その結果として、占有空間が大きくなり、プリント回路基板１００の空間利用率が低下し、プリント回路基板１００の小型化に不利であり、鋭角が０度よりも大きく４５度よりも小さく制限されると、配線空間を十分に提供するとともに、プリント回路基板１００の空間利用率を確保する。

一実施例では、図５に示すように、差動信号孔ペア３００に電気的に接続された信号トレース３３０をさらに含み、隣り合う差動信号孔ペア３００と第１接続孔群４００との間に配線領域３４０が形成され、信号トレース３３０は配線領域３４０から差動信号孔ペア３００に延在している。第１接続孔群４００と差動信号孔ペア３００は互いに傾斜して設けられ、両方の間にある配線領域３４０は一方の側が広く他方の側が狭いものとなり、図５では、配線領域３４０は略台形をしており、また略三角形としてもよい。理解できるものとして、信号トレース３３０が配線領域３４０の広い側から差動信号孔ペア３００に延在することにより、２つの信号経路の対称性がより確保されやすく、配線を等長さにするのが容易になり、遅延時間差がより確実に制御される。

図５に示すように、信号トレース３３０は２つの隣り合う接続フットプリント２１０の間から基板２００の縁部に延在している。信号トレース３３０は１つの接続フットプリント２１０に完全に含まれてもよく、一部が１つの接続フットプリント２１０に含まれるとともに、残りが隣り合う接続フットプリント２１０に含まれてもよく、或いは、２つの隣り合う接続フットプリント２１０の間に隙間や空間が存在する場合、信号トレース３３０は当該隙間や空間に配置される。また、２つの隣り合う接続フットプリント２１０の間に信号トレース３３０と第２接続孔群９００の両方が存在する場合、第２接続孔群９００は信号トレース３３０同士の干渉をシールドするために複数組の信号トレース３３０の間に配置されてもよい。

本願の別の態様の実施例はまた、上記実施例に記載のプリント回路基板を備える電子機器を提供する。該機器には、ルータ、データメモリ、サーバ、携帯電話、タブレット、携帯電話など、高速伝送を必要とする通信機器が含まれるが、これに限定されるものではない。該通信機器のプリント回路基板は接続フットプリント２１０を介して電気コネクタに接続され、他の電子機器とのデータ高速伝送を可能とする。

本願の実施例による形態では、第１接続孔群と差動信号孔ペアは互いに間隔を空けて設けられ、差動信号孔ペアの信号孔の結び線と第１接続孔群の接地孔の結び線とが鋭角をなし、このように、第１接続孔群と差動信号孔ペアは互いに傾斜して設けられ、両方の間にある配線領域は一方の側が広く他方の側が狭いものとなり、これにより、広い側に信号孔差動配線が設けられることができ、このように大きな配線空間があり、また、２つの信号経路の対称性がより確保されやすく、配線を等長さにするのが容易であり、遅延時間差がより確実に制御される。

以上は本願の実施例を具体的に説明したが、本願は上記実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本願の趣旨を逸脱することなく様々な同等変形や置換を行うこともでき、これらの同等変形や置換は全て本願の特許請求の範囲により定められる範囲内に含まれるものとする。

Claims (10)

1. 接続フットプリントが設けられた基板と、
   前記接続フットプリントに設けられ、第１信号孔と第２信号孔を含み、信号孔の物理的配置が行列的であるように形成する少なくとも２つの差動信号孔ペアと、
   前記接続フットプリントに設けられ、前記少なくとも２つの差動信号孔ペアと互いに間隔を空けて設けられ、第１接続孔と第２接続孔を含む少なくとも２つの第１接続孔群と、を含み、
   各前記差動信号孔ペアの前記第１信号孔と前記第２信号孔との間の結び線と、各前記第１接続孔群の前記第１接続孔と前記第２接続孔との間の結び線が鋭角をなすプリント回路基板。
2. 前記差動信号孔ペアとその両側に隣り合う前記第１接続孔群とは信号孔群を形成し、前記接続フットプリントは複数の前記信号孔群を含み、２つの隣り合う前記信号孔群は１つの前記第１接続孔群を共用する請求項１に記載のプリント回路基板。
3. 前記基板に複数の前記接続フットプリントが設けられ、２つの隣り合う前記接続フットプリントのうち前記差動信号孔ペアの位置が対応して配置される請求項１に記載のプリント回路基板。
4. 複数の第３接続孔をさらに含み、前記複数の第３接続孔は第２接続孔群として配列され、前記接続フットプリントの両側のいずれにも前記第２接続孔群が設けられる請求項３に記載のプリント回路基板。
5. ２つの隣り合う前記接続フットプリントは同一の前記第２接続孔群を共用する請求項４に記載のプリント回路基板。
6. 各前記第１接続孔群の前記第１接続孔と前記第２接続孔との間の結び線に第４接続孔が設けられる請求項１に記載のプリント回路基板。
7. 前記鋭角は０度よりも大きく４５度よりも小さい請求項１に記載のプリント回路基板。
8. 前記差動信号孔ペアに電気的に接続された信号トレースをさらに含み、隣り合う前記差動信号孔ペアと前記第１接続孔群との間に配線領域が形成され、前記信号トレースは前記配線領域から前記差動信号孔ペアに延在している請求項１に記載のプリント回路基板。
9. 前記信号トレースは２つの隣り合う前記接続フットプリントの間から前記基板の縁部に延在している請求項８に記載のプリント回路基板。
10. 請求項１～９のいずれか１項に記載のプリント回路基板を備える電子機器。

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