TW201722217A - 凹穴式電路板 - Google Patents

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法蘭克Ｂ 派理許
羅傑 亞倫 辛許艾摩
布萊恩Ｇ 唐諾凡
弗拉迪米爾 維納
布蘭登Ｅ 克里格
布萊恩Ｃ 威德爾
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Abstract

一種實例電路板結構包括：基材；及通孔，其等係導電的且通行穿過該基材以實現穿過該電路板結構之電氣連接。相較於在該電路板結構之遞送第二速度信號及電力的第二區域中，該基材在該電路板結構之遞送第一速度信號的第一區域中係較薄，且該等通孔之長度在該電路板結構之遞送第一速度信號的第一區域中係較短的。該等第一速度信號具有比該等第二速度信號更短的上升時間。

Description

凹穴式電路板
本說明書大體而言係關於具有在其中進行信號連接之凹穴的電路板。
傳導通孔使信號通行穿過印刷電路板(PCB)。信號可隨著其等通行穿過該等通孔而劣化。信號速度及通孔長度可影響信號劣化量。一般而言，信號劣化隨信號速度及通孔長度增加而增加。
一實例電路板結構包含：基材；及通孔，其等係導電的且通行穿過該基材以實現穿過該電路板結構之電氣連接。相較於在該電路板結構之遞送第二類型信號的第二區域中，該基材在該電路板結構之遞送第一類型信號的第一區域中係較薄的。該實例電路板結構可單獨或組合地包括下列特徵中之一或多者。
通孔之長度在該基材之該第一區域中可係較短的。該等第一類型信號可包含第一速度信號，該等第二類型信號可包含第二速度信號及電力，且該等第一速度信號可具有比第二速度信號更短的上升時間。
該基材可包含一或多個凹穴，該一或多個凹穴位於該基材在該等第一區域中之較薄部分處。該基材可包含多個層，且該一或多個凹穴 可藉由移除該等多個層中之至少一些來形成。該電路板結構可包含一背板，該背板經設置成相鄰於該基材在該等第一區域中之較薄部分，以加強該基材。
電路板結構可包含一中介層(interposer)，該中介層相鄰於基材且包含電氣路徑，該等電氣路徑連接至通孔以建立一信號路徑。中介層可包含接觸件，該等接觸件用於與一外部裝置配對。該中介層可包含一結構，該結構提供自該電路板結構至一總成之一微順應電氣路徑，該微順應電氣路徑將該等第一速度信號載運至源/接收器、自該源/接收器載運第一速度信號。
電路板結構可包含一或多個對準銷，該一或多個對準銷穿過基材以便與至電路板結構之一或多個連接器對準。
該等第一速度信號可具有符合或超過每秒160億位元(gigabits)之速度，且該等第二速度信號可具有小於每秒160億位元之速度；或該等第一速度信號可具有符合或超過16吉赫(gigahertz)之速度，且該等第二速度信號可具有小於16吉赫之速度。該等第一速度信號可具有符合或超過每秒320億位元之速度，且該等第二速度信號可具有小於每秒320億位元之速度；或該等第一速度信號可具有符合或超過32吉赫之速度，且該等第二速度信號可具有小於32吉赫之速度。該等第一速度信號可具有符合或超過每秒640億位元之速度，且該等第二速度信號可具有小於每秒640億位元之速度；或該等第一速度信號可具有符合或超過64吉赫之速度，且該等第二速度信號可具有小於64吉赫之速度。
該基材在該等第一區域中之較薄部分可具有一厚度，該厚度 係該基材在該等第二區域中之較厚部分的20%或更小。該基材在該等第一區域中之較薄部分可具有一厚度，該厚度係該基材在該等第二區域中之較厚部分的30%或更小。該基材在該等第一區域中之較薄部分可具有一厚度，該厚度係該基材在該等第二區域中之較厚部分的40%或更小。
電路板結構可包含塔部，該塔部與另一電路板中之一互補凹穴配對。
用於一受測試裝置與測試設備之間的連接之一實例裝置介面板(DIB)包含一電路板結構，該電路板結構包含下列特徵：一基材；及通孔，其等是導電的且通行穿過該基材以實現穿過電路板結構之電氣連接。相較於在該電路板結構之遞送第二類型信號的第二區域中，該基材在該電路板結構之遞送第一類型信號的第一區域中係較薄的。
在電路板結構中，該等第一類型信號可包含射頻(RF)信號，且該等第二類型信號可包含非RF信號。該基材之該等第一區域可包含一區域，該區域包括具有金屬之第一介電質，微波組件可安裝於該金屬上，其中該第一介電質相鄰於一微波介電層。
在電路板結構中，該基材之該等第二區域可包含一區域，該區域包括介電層之一堆疊，該等介電層不包括微波介電質。通孔可具有一直徑，該直徑係基於該基材之該等第一區域的一厚度。該基材之該等第一區域中之該等通孔可具有小於該基材之該等第二區域中的通孔之直徑的直徑。
一實例裝置介面板(DIB)包含：一基材，其具有第一厚度之一第一區域及第二厚度之一第二區域，其中該第二厚度大於該第一厚度； 及通孔，其等為導電的且通行穿過該第一區域以實現該等通孔與一受測試裝置之間的電氣連接，其中通行穿過該第一區域之通孔經保留以用於傳輸具有至少一最小速度之信號。該實例DIB可單獨或結合地包括下列特徵中之一或多者。
該DIB可包含穿過該第二區域之通孔，該等通孔經保留以用於傳輸未符合該最小速度之信號。該DIB可包括一背板，該背板經設置成相鄰於該等第一區域以加強該基材。該DIB可包括一或多個對準銷，該一或多個對準銷穿過該基材以便與可連接至該DIB之一或多個連接器對準。
最小速度可係每秒160億位元、每秒320億位元、或每秒640億位元；或最小速度可係16吉赫、32吉赫、或64吉赫。該基材之該等第一區域可具有一厚度，該厚度係該基材之該等第二區域的20%或更小。
可結合包括發明內容這一段在內之本說明書中所描述的任二或多個特徵，以形成在本文中未具體描述之實施方案。
本文所描述之測試系統及測試，或其部分可實施為電腦程式產品/由電腦程式產品控制，該電腦程式產品包括指令，該等指令儲存於一或多個非暫時性機器可讀取儲存媒體上，且可在一或多個處理裝置上執行以控制(例如，協調)本文所描述之操作。本文所描述之電路板結構可係任何適當設備或電子系統之部分，且不限於測試。
在附圖與下文描述中提出一或多個實作的細節。經由描述及圖式，且經由申請專利範圍，可明白其他特徵及優點。
A‧‧‧通孔
B‧‧‧通孔
C‧‧‧通孔
D‧‧‧通孔
E‧‧‧通孔
F‧‧‧通孔
G‧‧‧通孔
H‧‧‧通孔
J‧‧‧通孔
L1‧‧‧層
L3‧‧‧內部層
L4‧‧‧內部層；FR-4介電層
M‧‧‧通孔
J’‧‧‧通孔
10‧‧‧電路板結構
11‧‧‧印刷電路板/PCB
12‧‧‧凹穴
13‧‧‧側
14‧‧‧側/表面
15‧‧‧區域
17‧‧‧通孔
18‧‧‧通孔
20‧‧‧電氣連接
21‧‧‧通孔
22‧‧‧通孔
23‧‧‧電氣連接
24‧‧‧深度
25‧‧‧總厚度
26‧‧‧厚度
27‧‧‧較厚部分
28‧‧‧較薄部分
29‧‧‧背板
30‧‧‧中介層
31‧‧‧外部電氣導管/導管(同軸電纜)
32‧‧‧Midstrip總成
33‧‧‧結構
33a‧‧‧元件
33b‧‧‧元件
34‧‧‧螺釘
35‧‧‧彈簧
36‧‧‧箭頭
37‧‧‧元件
38‧‧‧對準銷
39‧‧‧塔式電路板結構/塔部
40‧‧‧中心導體
41‧‧‧接地/回路接觸環
42‧‧‧印刷電路板
43‧‧‧凹穴
44‧‧‧孔
45‧‧‧間距板總成
50‧‧‧ATE/系統
52‧‧‧測試器/測試儀器
54‧‧‧電腦系統
56‧‧‧電氣連接
58‧‧‧DUT
60‧‧‧DIB
61‧‧‧電路板
62‧‧‧電路板
64‧‧‧接地
65‧‧‧接地
70‧‧‧PCB
71‧‧‧較厚層/頂部微波介電層
72‧‧‧較厚層/微波電介質
74‧‧‧較薄層
75‧‧‧細間距BGA(微通孔)
76‧‧‧跡線
77‧‧‧襯墊
79‧‧‧孔
80‧‧‧FR-4介電層堆疊/FR-4堆疊
81‧‧‧細間距IC/IC
83‧‧‧凹穴
85‧‧‧微波IC
86‧‧‧凹穴
圖1是實例電路板結構之一部分的剖面圖。
圖2是電路板結構之一部分的特寫圖。
圖3是安裝有Midstrip總成之彈簧負載結構的截面圖。
圖4是具有安設於其上之中介層的Midstrip總成之透視剖面圖。
圖5是其上安設有裝置介面板之機電介面的透視圖。
圖6是裝置介面板之透視俯視圖。
圖7A及圖7B包括電路板之部分的正視圖及側視圖。
圖8是自動測試設備之方塊圖。
圖9是不具有凹穴之電路板結構的側視圖。
圖10是電路板結構上之實例通孔及跡線的俯視圖。
圖11是實例雷射鑽孔的通孔之側視圖。
圖12及圖13是具有凹穴之實例電路板結構的側視圖。
不同圖式中類似的參考數字指示類似的元件。
本文所描述的是電路板之實例，該等電路板具有凹穴或空腔，以實施對至電路板內部的通孔之電氣連接。藉由將凹穴併入電路板中，可藉由在電路板之凹穴所在的部分中連立連接來減少電路內之通孔的總長度。因此，可減少由信號通行穿過通孔所引起之信號劣化，從而得到改善的信號完整性。此效果對於較高速度信號(第一類型信號之實例)更明顯，該等高速度信號劣化可多於沿著通孔之長度的較低速度信號(第二類型信號之實例)。在自動測試設備之情境中採用本文所描述之電路板的實例，然而，該等電路板不限於在測試中使用，且可用於任何適當情境中。
圖1展示電路板結構10之實例，該電路板結構10包括具有凹穴12之印刷電路板(PCB)11，該凹穴12經構造以減小信號在穿過PCB之通孔上行進的長度。PCB 11可由諸如塑膠樹脂或其他適當非傳導材料之基材構成，且包括傳導跡線或通孔，信號經由該等傳導跡線或通孔在PCB 11之一側13與PCB 11之另一側14之間通行。通孔可藉由在PCB中鑽孔並利用銅或其他適當導體回填該等孔來形成。銅層或其他導體層可併入PCB 11中以形成跨PCB之長向電氣連接。例如，圖2(其是包括圖1之區域15的特寫圖)展示通孔17及18，以及包括在PCB 11中之長向電氣連接。在此實例中，通孔17及18經由電氣連接20互連。在此實例中，通孔21及22經由電氣連接23互連。雖然此處未展示，但在一些實施方案中，通孔可通行穿過PCB之整個厚度，從而消除對長向電氣連接之需要。
返回參考圖1，凹穴12可能是構造PCB 11後形成之切口，或凹穴12可在構造PCB 11期間形成。凹穴12可具有任何適當深度24。在一些實施方案中，PCB 11之總厚度25在凹穴處失去約80%，留下PCB之總厚度的約20%，其中總厚度25指代凹穴之深度24加上電路板保留在凹穴部位處之厚度26。然而，在一些實施方案中，不同量之PCB可在凹穴處失去，包括但不限於下列各項。例如，在一些實施方案中，PCB之總厚度在凹穴處約失去95%，PCB之總厚度在凹穴處約失去90%，PCB之總厚度在凹穴處約失去85%，PCB之總厚度在凹穴處約失去75%，PCB之總厚度在凹穴處約失去70%，PCB之總厚度在凹穴處約失去65%，PCB之總厚度在凹穴處約失去60%，PCB之總厚度在凹穴處約失去55%，PCB之總厚度在凹穴處約失去50%，PCB之總厚度在凹穴處約失去45%，PCB之總厚度在 凹穴處約失去40%，PCB之總厚度在凹穴處約失去35%，PCB之總厚度在凹穴處約失去30%，PCB之總厚度在凹穴處約失去25%，等等。在特定實例中，PCB係.25吋厚，且其總厚度之80%在凹穴處失去。然而，電路板失分比不限於任何特定值，包括本文所列出之彼等。
因為PCB之部分在凹穴處失去，所以PCB較薄，且通孔之長度在凹穴中比在PCB之其他部分中更短。在一些實施方案中，通孔長度之減少與PCB基材之厚度的減少成比例。例如，若基材厚度減少80%，則通孔長度對應減少80%；若基材厚度減少95%，則通孔長度對應減少95%；若基材厚度減少90%，則通孔長度對應減少90%；若基材厚度減少85%，則通孔長度對應減少85%；若基材厚度減少75%，則通孔長度對應減少75%；若基材厚度減少70%，則通孔長度對應減少70%；若基材厚度減少65%，則通孔長度對應減少65%；若基材厚度減少60%，則通孔長度對應減少60%；若基材厚度減少55%，則通孔長度對應減少55%；若基材厚度減少50%，則通孔長度對應減少50%；若基材厚度減少45%，則通孔長度對應減少45%；若基材厚度減少40%，則通孔長度對應減少40%；若基材厚度減少35%，則通孔長度對應減少35%；若基材厚度減少30%，則通孔長度對應減少30%；若基材厚度減少25%，則通孔長度對應減少25%；以此類推。在一些實施方案中，成比例減少不是直接的(例如，1：1)，而是基材長度之減少可導致一分率的通孔長度之減少或通孔長度之一些其他適當減少。
在一些實施方案中，凹穴位於PCB傳遞較高速度信號(例如，具有至少一預定義最小速度之信號)之部分中，且不位於PCB傳遞較 低速度信號之部分中。在此情境中，術語高或較高及低或較低係相對的，不具有任何特定數值含義。一般而言，較高速度信號具有比較低速度信號之上升時間更短的上升時間。對於數位信號而言，在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過每秒80億位元(Gb/s)之速度，且較低速度信號具有小於8Gb/s之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過10Gb/s之速度，且較低速度信號具有小於10Gb/s之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過16Gb/s之速度，且較低速度信號具有小於16Gb/s之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過32Gb/s之速度，且較低速度信號具有小於32Gb/s之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過64Gb/s之速度，且較低速度信號具有小於64Gb/s之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過128Gb/s之速度，且較低速度信號具有小於126Gb/s之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過256Gb/s之速度，且較低速度信號具有小於256Gb/s之速度；以此類推。對於類比信號而言，在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過8吉赫(GHz)之速度，且較低速度信號具有小於8GHz之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過10GHz之速度，且較低速度信號具有小於10GHz之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過16GHz之速度，且較低速度信號具有小於16GHz之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過32GHz之速度，且較低速度信號具有小於32GHz之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過64GHz之速度，且較低速度信號具有小於64GHz之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過128GHz之速度， 且較低速度信號具有小於126GHz之速度；在一些實施方案中，較高速度信號具有符合或超過256GHz之速度，且較低速度信號具有小於256GHz之速度；以此類推。在一些實施方案中，較高速度信號及/或較低速度信號可具有不同於以上所列出之彼等的信號速度。
PCB之較厚部分27(例如，凹穴之外側的彼等部分)傳遞較低速度信號。電力線及平面(未展示)亦可穿過PCB之此等較厚部分繞線。電力線向連接至電路板結構10之裝置或板提供電力。較低速度信號及電力信號可能比較高速度信號更不易信號劣化。因而，更不需要減少PCB之厚度以適應此等信號，且該等信號可穿越具有比用於較高速度信號之通孔更長的長度之導體。例如，圖2展示傳遞較高速度信號之單一信號路徑(來自凹穴)中的總通孔長度，及傳遞較低速度信號之單一信號路徑(來自凹穴外側)中的總通孔長度。在此實例中，各總通孔長度包括來自兩個分開的通孔之貢獻(例如，用於較高速度信號之17及18，及用於較低速度信號之21及22)。包括經由凹穴12連接之通孔的用於較高速度信號之總通孔長度，小於不包括經由凹穴12連接之通孔的用於較低速度信號之總通孔長度。
自結構觀點來看，維持基材用於例如較低速度信號及電力信號之較厚部分可能是有利的，因為PCB之較薄部分28可更易損壞。為抵消由失去基材所產生之增加的易碎性，可將背板29放置成相鄰於PCB 11的凹穴12之另一側上的表面14且與之接觸，以便在結構上加強PCB。必須採取適當措施來減少背板將電氣干擾PCB之功能之機率。此等措施可包括在背板29上提供絕緣層，且反鑽(部分移除)與PCB之部分互動的通孔(該 PCB之部分係背板可接觸的)，或可要求背板由不導電材料製成。亦即，因為基材(且因此PCB)在凹穴12之位置處較薄，所以PCB在彼區域中比在其較厚區域中更易碎。因此，在製作至PCB襯墊之電氣連接(其等繼而連接至通孔，例如圖2中之通孔17、18、21及22)時所施加之壓力可使PCB在凹穴之位置處更易彎曲或破損。背板提供額外支撐，該額外支撐減少PCB將遭損壞或甚至破裂之機率。在一些實施方案中，背板29可由不銹鋼製成，或由具有足夠強度來承受建立電氣連接所需之力的任何其他適當傳導或非傳導材料製成。在一些實施方案中，該力係約40磅(lbs)至50 lbs；然而，在其他實施方案中，該力可係10 lbs、15 lbs、20 lbs、25 lbs、30 lbs、35 lbs、55 lbs、60 lbs、65 lbs、70 lbs，等等。此等值僅係實例，且用以承受任何適當力之背板可併入本文所描述之電路板結構中。
電路板結構10亦可包括中介層30。中介層30包括電氣及機械結構，該等電氣及機械結構用以介接在PCB 11中之通孔與外部電氣導管31之間。在此實例中，外部電氣導管31(在此實例中，同軸電纜)載運來自諸如一或多個儀錶板及/或測試電腦之源的電氣信號，以便使彼等信號通行穿過PCB 11到達連接至該PCB之受測試裝置(DUT)。因此，在此實例中，中介層30經構造以容納同軸電纜連接，以例如建立同軸電纜中之電氣導管與PCB中之通孔之間的連接。在一些實施方案中，外部電氣導管可能是除同軸電纜以外的一種導管類型，在此情況下，可不同地組態中介層。大致上而言，中介層可經組態來容納任何適當類型之電氣導管。在圖1之實例中，中介層可包括彈簧或由相對可撓或有彈力的材料製成，以促進PCB中之各通孔與對應同軸電纜電氣導管之間的電氣連接。
在圖1之實例中，Midstrip總成32向外部電氣導管提供實體介面。在此實例中，Midstrip總成32包括結構33，同軸電纜之銷通行穿過該結構33以連接至中介層。結構可由Teflon®或任何其他適當材料製成。如圖3中所示，Midstrip總成32或其上安裝有該Midstrip總成32之結構33係彈簧負載的，用以促進同軸電纜電氣導管至中介層之連接。更詳細地，圖3展示螺釘34，該螺釘34使用彈簧35將結構33緊固至測試器介面框架總成。結構33回應於由夾緊在中介層之頂部上的介面板所施加之力來沿箭頭36的方向移動，致使彈簧35壓縮，從而實現同軸電纜電氣導管與中介層上之對應電氣接觸件(其連接至對應通孔)之間的接觸。
如圖1中所示，Midstrip總成32包括元件37，該元件37係一導電「套圈」，其建立同軸電纜之外屏蔽與Midstrip主體之間的電氣路徑。絕緣體包括結構33及元件33a，該結構33是PTFE(Teflon®)絕緣體。元件33b亦是絕緣體且圍繞同軸電纜之中心導體，該元件33b相對於外屏蔽對中心導體定中心。
Midstrip總成32至少部分地裝配至凹穴12中，且亦包括對準銷38，以使Midstrip及中介層與電路板結構對準，如本文所描述。
在一些實施方案中，Midstrip總成經組態成一或多個塔部，該等塔部與另一PCB中之互補空腔或凹穴配對。圖4展示此類型之實例實施方案。在此實例中，塔部40經剖開以顯露導管(同軸電纜)31、Midstrip總成32、中介層30及對準銷38。在一些實施方案中，如同圖4之實施方案中的情況，不包括背板(例如，背板係可選的)。中介層30之頂部處的接觸件包括中心導體40，該中心導體40是用於外部導管之信號接觸件，及接 地/回路接觸環41，其用於至接地線或回路線之連接。
圖5展示一實例裝置，在此實例中該示例性裝置是用於測試頭之間距板總成45，該間距板總成45包括本文所描述之類型的塔式電路板結構39(該等塔式電路板結構39中之所有者可具有相同結構，但僅標記其中兩者)。亦展示對準銷38，雖然僅標記兩個。各塔部經組態以與另一電路板中之互補凹穴配對，其中對準銷38實現塔部與電路板之間的對準，且因此促進連接。圖6係一印刷電路板，該印刷電路板包括與圖5之塔部39互補的空腔或凹穴。因此，塔部39裝配於印刷電路板42中之凹穴43內，其中對準銷裝配至對應孔44中。在塔部上之接觸件與裝置上之對應接觸件之間建立電氣連接。
在圖7A及圖7B之實例中，電路板61是電路板62的1/5厚。DIB是0.25”厚。考慮到PCB加工之限制，板鑽頭之縱橫比(例如與所鑽板之厚度相關的鑽頭直徑)大致是10：1。換言之，可穿過0.25”厚的板可靠地鑽出之最小孔的直徑大致是0.025”。因為在一些實例中，本文所描述之凹穴式PCB允許的經鑽孔板厚度是1/5，使得使用習知技術係可能的，於是可用來鑽通孔之鑽頭直徑亦減少相同比或一些其他適當量。
若所使用鑽頭較小，則不但可減小鑽頭大小，而且可顯著增加回路路徑(通稱「接地」)之數目(如圖7A中所示，其展示六個接地64對圖7B中所示之兩個接地65)。單對信號及回路通孔(圖7B中所示)可係相對不良品質的傳輸線，而具有由六個回路圍繞之單個信號的圖7A中所示之群組通常不但將導致改善的串音屏蔽並且亦將導致改善的阻抗控制。繼而，經改善之阻抗控制通常將導致改善的信號保真(減少插入損耗)及減 少回路損耗，其可顯著地高於且超過由減少通孔長度所產生之簡單改善。
由於板空間限制，複製圖7A中所示之通孔圖案於圖7B之板上由於空間限制通常是不可能的。
雖然圖5及圖6之實例在測試情境中使用電路板結構10，但本文所描述之電路板結構不限於測試或圖式中所提供之實例，且可用於任何適當情境中。
由圖5部分地表示之DIB可併入測試系統中。就此而言，為測試大量組件，製造商一般使用自動測試設備(ATE)(亦稱為「測試器」)。回應於測試程式集(TPS)中之指令，一些ATE自動產生待施加至受測試裝置(DUT)的輸入信號，且監控輸出信號。ATE將比較輸出信號與預期回應，以判定DUT是否缺損。ATE通常包括一電腦系統及一測試儀器或具有對應功能之一單一裝置。
參考圖8，用於測試一DUT 58之實例ATE 50包括一測試器(或「測試儀器」)52。DUT 58可介接至DIB 60，該DIB 60可具有本文所描述之類型的凹穴式PCB結構。
測試器52可包括若干通道。為控制測試器52，系統包括經由一或多個電氣連接56與測試器52介接之一電腦系統54。在實例操作中，電腦系統54向測試器52發送命令以起始執行常用程式及功能，以便測試DUT 58。此類執行測試常用程式可起始產生測試信號並將該等測試信號傳輸至DUT 58，且自該DUT收集回應。可由系統50測試各種類型之DUT。在一些實施方案中，DUT可係RF、微波、或其他無線裝置。在一些實施方案中，DUT可係任何適當半導體或其他裝置，諸如積體電路(IC)晶片(例如， 記憶晶片、微處理器、類比數位轉換器、數位類比轉換器等)或其他裝置。
為提供測試信號並自DUT收集回應，52係連接至到DUT 58之內部電路系統之介面。例如，DUT可插入DIB 60中之插座中，該插座可使用本文所描述之類型的凹穴式PCB來實施，且該插座含有至DUT與測試器中之儀器模組之間的電氣連接之介面。
下文描述凹穴式PCB之另一實例實施方案。在此方面，當將微波電路系統、邏輯及控制電路系統組合於一單一PCB上時，尺寸及信號完整性要求可引起生產間題。使用凹穴式PCB可實現組合了微波組件及細間距數位積體電路(IC)之PCB的製造。使用凹穴式PCB亦可改善其中使用極細間距(例如，0.4mm間距或更小)組件之微波信號效能。
圖9展示習知PCB 70，該習知PCB 70用於與傳輸射頻(RF)信號(第一類型信號之實例)之微波組件及傳輸數位信號或其他非RF信號(第二類型信號之實例)之細間距數位IC一起使用。在圖9之實例中，PCB 70包括微波介電質之兩個較厚層71、72及FR-4介電質之四個較薄層74。介電質大致上分為非RF(例如，FR-4、G-10等)介電質及RF或微波介電質(例如，PTFE、Rogers 4360等)，其中微波介電質通常具有較好電氣效能且更昂貴。FR-4介電質係一種複合物，其通常由編織玻璃纖維布加上環氧樹脂黏合劑製成。微波介電質是其中比FR-4更緊密地控制介電率及損耗的介電質，且係用來維持微波信號之信號完整性。FR-4層包括用於路由信號之電路跡線，及可將電路組件安裝於其上之金屬襯墊。
在圖9中，所有組件可表面安裝至層L1或L6(分別是電路板結構之頂部層及底部層)。在操作中，為了連接控制線及供電至安裝在層 L1上之微波電路系統，往往必須將信號自層L1路由至內部層L3或L4中，且然後「向上」回到層L1。為了獲得更多空間(由於信號數量)、在受控阻抗跡線周圍留下空間、控制信號隔離、促進信號交越(crossover)或為了任何其他適當原因，此可係必須的。
作為PCB生產製程之部分，通孔經鑽孔及電鍍。通孔可經鑽孔穿過PCB、穿過一或多個層、或到達一指定深度。完全通行穿過層堆疊之通孔(例如，通孔A、B、E、F、H)對於成本及可製造性而言大致上係較佳的。可使用掩埋通孔(例如，通孔C、D)及盲通孔(例如，通孔G)，但該等通孔通常比完全通行穿過層堆疊之通孔更複雜及昂貴。大致上而言，相較於一層上的控制、電力及其他信號，將給予相同的彼層上之RF信號路由優先權，因為和RF信號相比，控制、電力、及其他信號對跡線尺寸(寬度、厚度、長度)及間隔較不敏感。RF層導體尺寸、介電性質及類似者經選擇以達成適當損耗、隔離、匹配、及特性阻抗性質。
在圖9中所示之實例中，將層L1連接至L3及L4之通孔(通孔G及H)係高縱橫比，意謂其等相對於孔徑具有大的長度或深度。若層L1上之非微波(例如，控制)組件具有極細間距(例如，0.4mm間距球柵陣列(BGA)或更小)，則L1上有多個不得觸碰的相鄰襯墊。另外，需要進一步間隔分離以自球柵陣列之內襯墊在該等相鄰襯墊之間繞線跡線。圖10展示其中細間距BGA(微通孔)75相鄰於跡線76及襯墊77之實例。圖10亦展示用於此等組件之實例尺寸；然而，該等組件及相關PCB不限於以此等尺寸使用，極細間距BGA也不限於0.4mm或更小。
由於前述原因，襯墊大小變得極小，使得小鑽頭直徑成為必 要以避免削弱襯墊及至基材之襯墊附接。因此，機械鑽孔變得不實用，取而代之的是使用雷射鑽來產生通孔。然而，雷射鑽孔(微通孔)隨其等加深而變得較寬。圖11中展示經由雷射鑽孔而產生之加寬孔79的實例。因此，雷射鑽不能鑽至微波介電質之深度(例如，0.030吋)並同時維持用於層L1組件所需之細間距，因為深通孔將加寬層L1側上之孔，從而減小襯墊之環形環寬度並劣化襯墊金屬化之至介電質基材的附接。
另外，將微波信號自層L1載運至L6之通孔A在電氣上是長的且通行穿過非微波介電層(圖1中標記為FR-4)。此等兩者引入效能劣化(損耗、失配)及額外的設計工作(例如，用於特性阻抗之設計)。
使用凹穴式PCB可解決與圖9之PCB結構相關聯的前述缺點。圖12例示具有一凹穴之PCB的實例實施方案，且圖13繪示具有一架台(shelf)(其係一種凹穴)之一PCB的第二實施方案。
在圖12及圖13之實施方案兩者中，移除圖9之頂部微波介電層71，從而使得將細間距IC 81直接安裝至FR-4介電層堆疊80上(而不需要穿過微波介電質繞線)成為可能；然而，如下文所述，此非係必要條件。在圖12中，將IC 81安裝至FR-4介電層堆疊80上。藉由移除若干(在此實例中，三個)FR-4介電層，留下暴露的FR-4介電層L4(相鄰於剩下的微波介電質72)來在PCB中產生凹穴83。微波IC 85可安裝於L4層上所含有之金屬上，以使得RF信號通行穿過微波介電質72，而不通行穿過非必要的FR-4層。傳遞至安裝於層L1上之細間距IC 81之信號及自該細間距IC 81傳遞之信號大致上不需要通行穿過微波介電質，因此移除上微波介電層將不會影響彼等信號。
同樣地，在圖13中，將IC 81安裝至FR-4介電層堆疊80上。藉由移除若干(在此實例中，三個)FR-4介電層，留下暴露的L4介電層(相鄰於剩下的微波介電質72)來在PCB中產生凹穴(或架台)86。微波IC 85可安裝於L4層上，以使得RF信號通行穿過微波介電質72。
將穿過通孔A(圖9)之微波信號路徑與穿過通孔J及J’(圖12及圖13)之微波信號路徑相比，可看到電氣長度已減小。此外，可減小因通行穿過額外的FR-4層而引入之間斷性。另外，比較自細間距IC路由至微波IC之控制信號。在圖9之實施方案中，此類信號使用通孔H或G自層L1橫貫，其中使用另一通孔H或G將該等信號向上路由回到層L1。如較早前所論述，此等通孔無法在一細間距IC之區域內實現。在圖12及圖13所示之實例實施方案中，信號使用通孔M自層L1行進至層L4，在此實例中，該通孔M係在圖9之配置中所使用之通孔路徑的½長度之下，可容易地實現，且與細間距組件相容。
如所述，在圖12及圖13之實施方案中已移除頂部微波介電層。此並非必要條件，而是說明該構造已獨立於與高密度信號、控制跡線及測試點一起使用之外層而不干擾層L4 RF信號路由。
為產生圖12及圖13之此等結構，PCB層中之凹穴可藉由在製造PCB期間對板進行貫穿深度或受控深度之繞線(routing)來產生。此舉可利用機械碾磨、雷射、其組合、或任何其他適當技術來完成。
其他實施方案可包括但不限於，更多或更少層、更多或更少凹穴、對稱及不對稱疊層、及/或PCB之兩側上的凹穴。微波面積與總體面積相比可較小或較大。組件可安裝於板之頂部、或底部、或兩側上，或安 裝於多個平臺中。非微波介電質可係諸如Kapton®之撓性材料。凹穴可經電鍍或不經電鍍的。凹穴可經覆蓋或敞開。可使用具有任何適當通孔直徑的凹穴式PCB。
雖然本說明書描述與「測試」及「測試系統」相關的實例實施方案，但本文所描述之裝置及方法可用於任何適當系統中，且不限於測試系統或本文所描述之實例測試系統。
可使用硬體或硬體及軟體之組合來實施如本文所描述而執行之測試。例如，像本文所描述之測試系統的測試系統可包括位於各種點處之各種控制器及/或處理裝置。中央電腦可協調各種控制器或處理裝置中之操作。中央電腦、控制器及處理裝置可執行各種軟體常用程式來實現對測試及校準之控制及協調。
可至少部分地使用一或多個電腦程式產品來控制測試，該一或多個電腦程式產品為例如有形地體現於一或多個資訊載體(諸如一或多個非暫時性機器可讀取媒體)中之一或多個電腦程式，該一或多個電腦程式用於由一或多個資料處理設備(例如，可程式化處理器、電腦、多個電腦及/或可程式化邏輯組件)執行或用以控制該一或多個資料處理設備之操作。
如本文所使用之任何「電氣連接(electrical connection)」可暗含直接實體連接或包括中介組件但仍然允許電信號(包括無線信號)在經連接之組件之間流動的連接。除非另外說明，否則無論用語「電氣(electrical)」是否用來修改「連接(connection)」，本文所提及的涉及電路系統之任何「連接」是電氣連接，並非一定是直接實體連接。
本文所述之不同實施方案的元件可相結合，以形成在上文未具體提出的其他實施例。在不負面影響其等操作的情況下，元件可不列入本文所述的結構中。此外，各種分開的元件可結合至一或多個個別元件中，以執行本文所述之功能。
如本文所使用之任何「電氣連接(electrical connection)」可暗含直接實體連接或包括中介組件但仍然允許電信號在經連接之組件之間流動的連接。除非另外說明，否則無論用語「電氣(electrical)」是否用來修改「連接(connection)」，本文所提及的涉及電路系統之任何「連接」是電氣連接，並非一定是直接實體連接。
本文所述之不同實施方案的元件可相結合，以形成在上文未具體提出的其他實施例。在不負面影響其等操作的情況下，元件可不列入本文所述的結構中。此外，各種分開的元件可結合至一或多個個別元件中，以執行本文所述之功能。
10‧‧‧電路板結構
11‧‧‧印刷電路板/PCB
12‧‧‧凹穴
13‧‧‧側
14‧‧‧側/表面
15‧‧‧區域
24‧‧‧深度
25‧‧‧總厚度
26‧‧‧厚度
27‧‧‧較厚部分
28‧‧‧較薄部分
29‧‧‧背板
30‧‧‧中介層
31‧‧‧外部電氣導管/導管(同軸電纜)
32‧‧‧Midstrip總成
33‧‧‧結構
33a‧‧‧元件
33b‧‧‧元件
37‧‧‧元件
38‧‧‧對準銷

Claims (26)

  1. 一種電路板結構，其包含：一基材；及通孔，其等係導電的且通行穿過該基材，以實現穿過該電路板結構之電氣連接；其中相較於在該電路板結構之遞送第二類型信號的第二區域中，該基材在該電路板結構之遞送第一類型信號的第一區域中係較薄的。
  2. 如請求項1之電路板結構，其中該等通孔之長度在該基材之該等第一區域中係較短的；且其中該等第一類型信號包含第一速度信號，該等第二類型信號包含第二速度信號及電力，且該等第一速度信號具有比該等第二速度信號更短的上升時間。
  3. 如請求項1之電路板結構，其中該基材包含一或多個凹穴，該一或多個凹穴位於該基材在該等第一區域中之較薄部分處。
  4. 如請求項2之電路板結構，其中該基材包含多個層，該一或多個凹穴藉由移除該等多個層中之至少一些來形成。
  5. 如請求項1之電路板結構，其進一步包含：一背板，其經設置成相鄰於該基材在該等第一區域中之較薄部分以加強該基材。
  6. 如請求項2之電路板結構，其進一步包含：一中介層，其相鄰於該基材且包含電氣路徑，該等電氣路徑連接至該等通孔以建立一信號路徑，該中介層包含接觸件，該等接觸件用於與 一外部裝置配對，該中介層包含一結構，該結構提供自該電路板結構至一總成之一微順應電氣路徑，該微順應電氣路徑將該等第一速度信號載運至一源/接收器、自該源/接收器載運該等第一速度信號。
  7. 如請求項1之電路板結構，其進一步包含：一或多個對準銷，該一或多個對準銷穿過該基材以便與至該電路板結構之一或多個連接器對準。
  8. 如請求項2之電路板結構，其中該等第一速度信號具有符合或超過每秒160億位元(16 gigabits-per-second)之速度，且該等第二速度信號具有小於每秒160億位元之速度；或其中該等第一速度信號具有符合或超過16吉赫之速度，且該等第二速度信號具有小於16吉赫之速度。
  9. 如請求項2之電路板結構，其中該等第一速度信號具有符合或超過每秒320億位元之速度，且該等第二速度信號具有小於每秒320億位元之速度；或其中該等第一速度信號具有符合或超過32吉赫之速度，且該等第二速度信號具有小於32吉赫之速度。
  10. 如請求項2之電路板結構，其中該等第一速度信號具有符合或超過每秒640億位元之速度，且該等第二速度信號具有小於每秒640億位元之速度；或其中該等第一速度信號具有符合或超過64吉赫之速度，且該等第二速度信號具有小於64吉赫之速度。
  11. 如請求項1之電路板結構，其中該基材在該等第一區域中之較薄部分 具有一厚度，該厚度是該基材在該等第二區域中之較厚部分的20%或更小。
  12. 如請求項1之電路板結構，其中該基材在該等第一區域中之較薄部分具有一厚度，該厚度是該基材在該等第二區域中之較厚部分的30%或更小。
  13. 如請求項1之電路板結構，其中該基材在該等第一區域中之較薄部分具有一厚度，該厚度是該基材在該等第二區域中之較厚部分的40%或更小。
  14. 如請求項1之電路板結構，其進一步包含一塔部，該塔部與另一電路板中之一互補凹穴配對。
  15. 如請求項1之電路板結構，其中該等第一類型信號包含射頻(RF)信號，且該等第二類型信號包含非RF信號。
  16. 如請求項1之電路板結構，其中該基材之該等第一區域包含一區域，該區域包括具有金屬之一第一介電質，一微波組件可安裝於該金屬上，該第一介電質相鄰於一微波介電層。
  17. 如請求項1之電路板結構，其中該基材之該等第二區域包含一區域，該區域包括介電層之一堆疊，該等介電層不包括一微波介電質。
  18. 如請求項1之電路板結構，其中該等通孔具有一直徑，該直徑係基於該基材之該等第一區域的一厚度。
  19. 如請求項1之電路板結構，其中該基材之該等第一區域中之該等通孔具有小於該基材之該等第二區域中的通孔之直徑的直徑。
  20. 一種裝置介面板，其用於一受測試裝置與測試設備之間的連接，該裝置 介面板包含如請求項1之電路板結構。
  21. 一種裝置介面板(DIB)，其包含：一基材，其具有一第一厚度之一第一區域及一第二厚度之一第二區域，該第二厚度大於該第一厚度；及通孔，其等為導電的且通行穿過該第一區域，以實現該等通孔與一受測試裝置之間的電氣連接，其中通行穿過該第一區域之通孔經保留以用於傳輸具有至少一最小速度之信號。
  22. 如請求項21之DIB，其中該DIB包含穿過該第二區域之通孔，該等通孔經保留以用於傳輸未符合該最小速度之信號。
  23. 如請求項21之DIB，其進一步包含：一背板，其經設置成相鄰於該等第一區域以加強該基材。
  24. 如請求項21之DIB，其進一步包含：一或多個對準銷，該一或多個對準銷穿過該基材以便與可連接至該DIB之一或多個連接器對準。
  25. 如請求項21之DIB，其中該最小速度係每秒160億位元、每秒320億位元、或每秒640億位元；或其中該最小速度係16吉赫、32吉赫、或64吉赫。
  26. 如請求項21之DIB，其中該基材之該等第一區域具有一厚度，該厚度係該基材之該等第二區域的20%或更小。
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