TWI568103B - 電路板與線路組件 - Google Patents

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TWI568103B
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懷恩 斯圖爾特 奧爾登三世
傑佛瑞 瓦特 梅森
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太谷電子公司
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Description

電路板與線路組件
本文所述及/或例示之標的一般係關於電路板，且更特定地，是關於端接電氣線路之電路板。
電氣線路有時係用以使電氣構件電氣連接至電路板。具體而言，這類電氣線路的端部係端接至電路板，以使電路板電氣連接至端接電氣線路的相對端部之一電氣構件。這類電氣線路為各別電氣線路，或可有兩條或更多的電氣線路一起組於一纜線中。端接電氣線路之電路板的一個實例為一電氣連接器之電路板。
競爭與市場需求係已持續朝向更小與更高性能(例如更快)之電子系統。但是，在這種更小且更高性能的電子系統中的訊號路徑會彼此干擾，其一般即稱為「串擾(crosstalk)」。串擾的來源之一為線路固定區域，其中電氣線路係於該處固定至一電路板的接點墊(例如使用焊錫)。舉例而言，固定至一電路板之電氣線路會與固定至電路板同一側之相鄰電氣線路產生串擾。這種串擾會是電氣線路及/或電路板的訊號路徑中的錯誤的主要來源。
需要一種可於端接至電路板同一側的電氣線路之間產生較低串擾之電路板與線路組件。
在一具體實施例中，一電氣連接器係用於端接電氣線路。該電氣連接器包含一電路板，該電路板具有一內部接地平面， 其定義了該電路板之一內層的至少一部分。該電路板具有一外側部，其包含一固定區域，並包含排列在該固定區域內之該外側部上的電氣接點，以對該等電氣線路之對應訊號導件產生電氣連接。一接地屏蔽部係固定至該電路板的該固定區域，並包含一電氣傳導本體，其係配置以沿著該電路板的該固定區域延伸於對應的電氣線路之上。該等接地屏蔽部的該等本體係包含一側部區段，其係配置以延伸於該電路板之該固定區域上的相鄰電氣線路的該等訊號導件之間。該等接地屏蔽部的該等本體係接合於該電路板的該內部接地平面，以使該等接地屏蔽部電氣連接至該內部接地平面。
在另一具體實施例中，一電路板與線路組件包含具有訊號導件之電氣線路以及具有一內部接地平面之電路板，該內部接地平面定義了電路板之一內層的至少一部分。電路板具有外側部，外側部包含一固定區域。電路板包含電氣接點，其係延伸於該固定區域內之該外側部上。電氣線路係固定至該外側部，使得該等電氣線路之訊號導件係電氣連接至對應的電氣接點。接地屏蔽部係固定至電路板的固定區域。接地屏蔽部包括導電本體，其係延伸於沿著該電路板之固定區域的對應電氣線路之上。接地屏蔽部的本體係包含側部區段，其係配置以延伸於該電路板之該固定區域上的相鄰電氣線路的該等訊號導件之間。接地屏蔽部的該等本體係接合於該電路板的該內部接地平面，以使該等接地屏蔽部電氣連接至該內部接地平面。
在另一具體實施例中，係提供一種用於端接電氣線路之電氣連接器。電氣連接器包含一電路板，其具有一外側部，該外側部係包含一固定區域。電路板包括排列在固定區域內之外側部上的電氣接點，以與電氣線路之對應訊號導件產生電氣連接。接地屏蔽部係固定至電路板的固定區域。接地屏蔽部包含導電本體，其係配置以延伸於沿著該電路板之固定區域的對應電氣線路之上。接地屏蔽部的本體係包含側部區段，其係配置以延伸於該電路板之該固 定區域上的相鄰電氣線路的該等訊號導件之間。接地屏蔽部係排列在固定區域中沿著一列軸而延伸的一列中。在該列上的相鄰接地屏蔽部係於該列軸的各別相對側部上錯開。
10‧‧‧組件
12‧‧‧電氣線路
14‧‧‧電路板
16‧‧‧端部
18‧‧‧外側部
20‧‧‧外側部
22‧‧‧訊號導件
24‧‧‧列
26‧‧‧絕緣構件
28‧‧‧接地導件
30‧‧‧列軸
34‧‧‧端部區段
38‧‧‧基板
40‧‧‧匹配端部
42‧‧‧相對端部
46‧‧‧端部
48‧‧‧端部
52‧‧‧固定墊
54‧‧‧固定區域
56‧‧‧接地平面
58‧‧‧開口
60‧‧‧匹配區域
62‧‧‧匹配墊
64‧‧‧接地屏蔽部
66‧‧‧本體
68‧‧‧中央縱軸
70‧‧‧側部區段
72‧‧‧上部區段
73‧‧‧端部區段
74‧‧‧內室
76‧‧‧訊號區段
78‧‧‧接地區段
80‧‧‧腳部
82‧‧‧邊緣
84‧‧‧自由端部
86‧‧‧內表面
100‧‧‧電氣導件
102‧‧‧外殼
104‧‧‧插件
106‧‧‧前蓋
108‧‧‧內室
110‧‧‧延伸部
112‧‧‧前部
第一圖為一電路板與線路組件之一例示具體實施例的立體圖。
第二圖為第一圖所示之電路板與線路組件之部分分解立體圖。
第三圖為第一圖所示之電路板與線路組件的一例示具體實施例之立體圖，其繪示該電路板的一外側部。
第四圖是第一圖與第二圖所示之電路板與線路組件的接地屏蔽部之一例示具體實施例的上部立體圖。
第五圖是第四圖所示之接地屏蔽部的下部立體圖。
第六圖是第一圖所示之電路板與線路組件的截面圖。
第七圖是第一圖所示之電路板與線路組件的另一截面圖。
第八圖是一電氣連接器之例示具體實施例的立體圖，其中第一、二、六與七圖所示之電路板與線路組件係可與其一起使用。
第一圖為一電路板與線路組件10之例示具體實施例的立體圖。組件10包括電氣線路12和端接電氣線路12的端部16之一電路板14。組件10係任何較大的電氣構件、系統等之一構件，例如、但不限於電氣連接器等。可使用電路板與電線組件10於其中之電氣連接器的實例之一為一高速輸入/輸出(I/O)連接器，例如、但不限於第八圖所示之I/O連接器100。電氣線路12係使電路板14電氣連接至任何電氣構件。換言之，與端部16相對之電氣線路12的端部(未示)係可端接任何其他電氣構件。如下文將說明者，組件10包括接地屏蔽部64，其係延伸於對應的電氣線路12之上，並且接合於電路 板14的一接地平面56，藉此與其電氣連接。
第二圖為電路板與線路組件10之一部分分解立體圖。在例示具體實施例中，電氣線路12係端接至電路板14的一外側部18。在其他具體實施例中，組件10也包括端接至電路板14的一外側部20(其與外側部18相對)之電氣線路12。每一電氣線路12包括一或多個訊號導件22。每一電氣線路12可包含數個訊號導件22，其係相對於彼此而排列為任何方式。在例示具體實施例中，每一電氣線路12包括兩個訊號導件22，其係比鄰排列，因此每一電氣線路12即成為概稱之「雙軸纜線」或「雙軸式纜線」。電氣線路12可包含訊號導件22之差動訊號對。訊號導件22的差動訊號對係視情況而容置在相同電氣線路12內。在例示具體實施例中，每一電氣線路12都包括訊號導件22之一差動訊號對。任何數量的電氣線路12都可端接至電路板14。部分或全部的電氣線路12係於一或多條纜線(未示)中群組在一起。
現將說明電氣線路12的例示結構。在例示具體實施例中，每一電氣線路12都包括訊號導件22之差動訊號對。每一電氣線路12之訊號導件22都被電氣線路12的絕緣構件26包圍或分隔。絕緣構件26可為包圍兩訊號導件22之一單一構件，或是可為包圍電氣線路12之對應訊號導件22的兩個分開的構件。視情況而定，一接地導件28係延伸於一或多個電氣線路12之絕緣構件26周圍。電氣線路12中的一或多者係視情況而包含一接地線路(未示)。
在電氣線路12的端部16處，訊號導件22包括暴露之端部區段34，其係從絕緣構件26的端部向外延伸長度。暴露之端部區段34係因而從絕緣構件26暴露。暴露之端部區段34係使電氣線路12(特別是電氣訊號導件22)可固定至電路板14的固定墊52，例如利用焊錫或導電膠。
第三圖為電路板14的一例示具體實施例，其繪示電路板14的外側部18。電路板14包括一基板38，其包含外側部18與20。 基板38從一固定端部40延伸至一相對端部42。視情況者，相對端部42係一匹配端部，其中該電路板14係匹配於一匹配連接器(未示)。基板38係從一端部46延伸至一相對端部48。基板38從側部18延伸一段厚度至側部20。
電路板14包括固定墊52，電氣線路12即端接至該等固定墊52。基板38的外側部18包括一固定區域54，在該處電氣線路12係端接至電路板14。具體而言，固定墊52係延伸於固定區域54內的基板38的外側部18上。在例示具體實施例中，固定墊52係排列於沿著一列軸30而延伸一段長度的一列24中。如第三圖所示，在列24內的相鄰的成對固定墊52係於列軸30的各別相對側部上錯開。固定墊52可沿著基板38的外側部18而具有任何其他排列、圖樣等。固定墊52在此係稱為「電氣接點」。
電路板14包括由基板38所固持之接地平面56。在第三圖中已經打開基板38的一部分，以繪示接地平面56。在例示具體實施例中，接地平面56係電路板14的一內層，其係於外側部18與20之間延伸於電路板14的厚度T內。接地平面56的例示具體實施例定義了電路板14的一內層。此外或可替代地，電路板14可包括延伸於基板38的外側部18上之一接地平面(未示)及/或可包括延伸於基板38的外側部20上之一接地平面(未示)。電路板14可包含任何數量的接地平面。此外，電路板14可包含任何數量的層。接地平面56在此係稱為一「內部接地平面」。
在例示具體實施例中，接地平面56係沿著基板38的大致整體而從固定端部40延伸至相對端部42，並且沿著基板38的大致整體而從端部46延伸至端部48。但是，接地平面56可僅部分延伸於端部40與42之間及/或僅部分延伸於端部46與48之間。
電路板14包括開口58，其係延伸通過外側部18，並通過電路板14的厚度T的至少一部分。開口58延伸通過外側部18與電路板14的厚度T而至少達接地平面56。換言之，開口58連通了接地 平面56，並使接地平面56沿著外側部18而暴露。在這類具體實施例中，開口58係導電通孔，其提供了從接地平面56至外側部18之一電氣路徑。如下文將說明者，開口58可使接地屏蔽部64(第一圖、第二圖、以及第四至七圖)接合於接地平面56，並藉此對其電氣連接。
電路板14係配置以匹配於一匹配連接器。舉例而言，基板38的端部42係定義了一卡邊緣，其係配置以匹配於一互補之匹配連接器。在例示具體實施例中，基板38的外側部18係包含一匹配區域60，其定義了與該互補之匹配連接器匹配的卡邊緣的一部分。電路板14包括匹配墊62，其係延伸於匹配區域60內的基板38的外側部18上。匹配墊62係匹配於該互補之匹配連接器的匹配接點(未示)，以於電路板14和該互補之匹配連接器之間建立一電氣連接。在電路板14係配置以匹配於一匹配連接器的具體實施例中，外側部20係包括匹配墊(未示)，其係延伸於外側部20上以匹配於匹配連接器的對應匹配接點。
第四圖與第五圖為電路板與線路組件10之一接地屏蔽部64的例示具體實施例之上部與下部立體圖。如下文將說明者，接地屏蔽部64係配置以固定至電路板14(第一圖至第三圖、以及第六圖至第八圖)的固定區域54(第一圖至第三圖)，並沿著固定區域54延伸於一對應電氣線路12之上(第一圖、第二圖與第七圖)。接地屏蔽部64包括一導電本體66，其沿著一中央縱軸68而延伸一段長度。本體66包括側部區段70以及延伸於側部區段70之間且使其互連之一上部區段72。視需要之一端部區段73(無法見於第四圖)係連接至側部區段70與上部區段72的邊緣，並延伸於其間。區段70、72與73係定義了本體66的一內室74，其係配置以容置對應的電氣線路12於其中。換言之，區段70、72與73係互相作用以於訊號導件22固定至電路板14的固定墊52(第二、三與七圖)時限定對應電氣線路12的對應訊號導件22(第二圖與第七圖)之一外殼。如下文將說明者，側部區段70係配置以延伸於相鄰電氣線路12的訊號導件22 之間。
本體66包括一訊號區段76以及從訊號區段76延伸之一接地區段78。在例示具體實施例中，訊號區段76與接地區段78各包含部分的側部區段70與上部區段72。訊號區段76係配置以延伸於對應電氣線路12的訊號導件22上方。接地區段78係配置以延伸於對應電氣線路12的接地導件28上方。視情況者，接地區段78係於相對於中央縱軸68之一徑向向內方向中偏離訊號區段76，如第四圖與第五圖所示。
接地屏蔽部64的本體66包括一或多個腳部80，其係延伸自一對應側部區段70的邊緣82。腳部80係從邊緣82而於遠離上部區段72的方向中向外延伸。腳部80係延伸至自由端部84。腳部80係配置以容置在電路板14的對應開口58(第二、三與六圖)內，並接合於接地平面56(第一、三與六圖)。腳部80可具有任何幾何形狀，其可使腳部80容置至開口58中以與接地平面56接合。腳部80係配置以機械連接至電路板14。舉例而言，在例示具體實施例中，腳部80係配置以提供與電路板14的開口58之一干涉配合。本體66可包括任何數量的腳部80。
返參第一圖與第二圖，電氣線路12係端接至電路板14。電氣線路12的訊號導件22(未見於第一圖中)的暴露之端部區段34(未見於第一圖中)係固定至電路板14的對應固定墊52(未見於第一圖中)。一訊號導件22的暴露之端部區段34對對應固定墊52之固定係可見於第七圖。各暴露之端部區段34可利用使暴露之區段34固定至對應固定墊52的任何適當方法、結構、附裝方式等固定至對應的固定墊52，例如、但不限於利用焊錫、利用導電膠等。視情況而定，電氣線路12係固定至電路板14，使得在列24中的相鄰電氣線路12與對應的接地屏蔽部64會在列軸30的各別相對側部上錯開。舉例而言，在列24上的相鄰接地屏蔽部64之端部區段73(第五圖)係於列軸30的各別相對側部上錯開。
接地屏蔽部64係固定至電路板14的固定區域54。如第一圖與第二圖所示，接地屏蔽部64係個別接地屏蔽部64，其係彼此分離的構件。各電氣線路12的端部16係容置在對應接地屏蔽部64的內室74中。從第一圖與第二圖可清楚得知，接地屏蔽部64的側部區段70係延伸於相鄰電氣線路12的訊號導件22的暴露區段34之間。側部區段70係於沿著電路板14的外側部18之相鄰電氣線路12的訊號導件22之暴露區段34之間提供電氣屏蔽。如上所述，在例示具體實施例中，電氣線路12包括訊號導件22之差動訊號對。接地屏蔽部64的側部區段70係延伸於相鄰電氣線路12的差動訊號對之間，以使電路板12的外側部18上的相鄰差動訊號對之間彼此屏蔽。
第六圖是電路板與線路組件10的截面圖，其繪示接地屏蔽部64與接地平面56之間的接合。如第六圖所示，腳部80係延伸至電路板14的對應開口58中。腳部80的自由端部84係接合於接地平面56。腳部80的自由端部84與接地平面56之間的接合係使接地屏蔽部64電氣連接至接地平面56。
腳部80也提供了對電路板14之機械連接。舉例而言，在例示具體實施例中，腳部80係以干涉配合方式容置在開口58內，其提供了腳部80與電路板14之間的機械連接。
如上所述，在某些具體實施例中，開口58係導電通孔。在開口58為導電通孔的這類具體實施例中，腳部80係延伸至通孔中而與其電氣接合。此外在開口50為導電通孔的具體實施例中，導電通孔係電氣連接至接地平面56，而腳部80係可接合、或不接合於接地平面56。換言之，在開口58為導電通孔的具體實施例中，接地屏蔽部64與接地平面56之間的電氣連接係由通孔以及(或者是)腳部80與接地平面56之間的接合所提供。
第七圖為電路板與線路組件10的另一截面圖，其繪示接地屏蔽部64的接地區段78和電氣線路12的接地導件28之間的接合。如第七圖所示，接地屏蔽部64的訊號區段76係延伸於對應電氣 線路12的訊號導件22的暴露之端部區段34之上。接地屏蔽部64的接地區段78係延伸於對應電氣線路12的接地導件28之上。視情況者，接地區段78的一內表面86係接合於接地導件28，以使接地屏蔽部64電氣連接至對應電氣線路12的接地導件28。
第八圖為一電氣連接器100的例示具體實施例之分解立體圖，其係與電路板與線路組件10一起使用。電氣連接器100包括一外殼102、一插件104、電路板14以及一前蓋106。外殼102包括一內室108，組件10與插件104係固持於內室108中。插件104包括一延伸部110，其係自外殼102的一前部112向外延伸。
插件104係固持電路板14，使得基板38的端部42係延伸於延伸部110內，以匹配於一互補之匹配連接器(未示)。具體而言，基板38的端部42定義了一卡邊緣，其係配置以匹配於該互補之匹配連接器。該電路板14包括匹配墊62，其係匹配於互補之匹配連接器的對應匹配接點(未示)，以於電氣連接器100和互補之匹配連接器之間建立一電氣連接。
在本文中所示之電氣線路12係呈雙軸纜線，其包括以一差動訊號對方式運作之兩電氣訊號導件22。然而，本文所述及/或說明之標的並不限於雙軸纜線，也不限於具有以差動訊號對方式運作之兩電氣導件之纜線。反而，本文所述及/或說明之標的係可用於任何類型的電氣線路，其可具有任何數量之電氣訊號導件，無論該電氣線路是否包含一或多個電氣訊號導件之差動訊號對、一或多個絕緣件、一纜線套筒、一或多個接地屏蔽部、一或多的接地線等。
在本文中，用語「電路板」係意指任何電子電路，其中係已經在一電氣絕緣基板上印刷有或是沉積有預定圖樣電氣導件。電路板14係一可撓曲構件或一剛性構件。電路板14係由任何材料製成及/或可包含任何材料，例如、但不限於：陶瓷、環氧樹脂-玻璃、聚亞醯胺(例如、但不限於Kapton®等)、有機材料、塑膠、 聚合物等等。在某些具體實施例中，電路板14係由環氧樹脂-玻璃所製成之一剛性構件。
本文所述及/或說明之具體實施例係提供了一種電路板與線路組合，其可於端接至電路板的電氣線路之間產生較少串擾。
應理解上述說明係僅為說明、而非限制之用。舉例而言，上述具體實施例(及/或其構想)係可彼此結合使用。此外，可對本文所教示內容進行許多修飾以適用一特定情況或材料，而不背離其範疇。本文所述的維度、材料類型、各種構件的取向以及各種構件的數量與位置係用以定義某些具體實施例的參數，且其並非代表限制、而是僅為例示之具體實施例。該領域技術人士在檢視上述說明內容之後，將可清楚理解在申請專利範圍之精神與範疇內的許多其他的具體實施例和修飾例。本文所述及/或說明之標的的範疇係參照如附申請專利範圍及這些請求項之等效例的完整範疇而加以決定。在如附申請專利範圍中，用語「包含(including)」與「其中(in which)」是用語「包含(comprising)」與「其中(wherein)」的等效用語。此外，在下列申請專利範圍中，用語「第一」、「第二」與「第三」等是僅用於標示，且不代表是該物件的數值要求。
10‧‧‧組件
12‧‧‧電氣線路
14‧‧‧電路板
16‧‧‧端部
18‧‧‧外側部
20‧‧‧外側部
30‧‧‧列軸
54‧‧‧固定區域
56‧‧‧接地平面
64‧‧‧接地屏蔽部
70‧‧‧側部區段
74‧‧‧內室

Claims (10)

  1. 一種電氣連接器，用於端接電氣線路，該電氣連接器包括：一電路板，包含一內部接地平面，其定義了該電路板之一內層的至少一部分，該電路板具有一外側部，其包含一固定區域，該電路板包含排列在該固定區域內之該外側部上的一電氣接點，以對該等電氣線路之對應訊號導件產生電氣連接；以及一接地屏蔽部，其固定至該電路板的該固定區域，該等接地屏蔽部包含一電氣傳導本體，其係配置以沿著該電路板的該固定區域延伸於對應的電氣線路之上，該等接地屏蔽部的該等本體係包含一側部區段，其係配置以延伸於該電路板之該固定區域上的相鄰電氣線路的該等訊號導件之間，其中該等接地屏蔽部的該等本體係接合於該電路板的該內部接地平面，以使該等接地屏蔽部電氣連接至該內部接地平面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該電路板包含一開口，其係延伸通過該外側部並通過該電路板的至少一部分厚度，該接地屏蔽部的該等本體包含一腳部，其係延伸至對應的開口中並接合該內部接地平面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該電路板包含一導電通孔，其係延伸通過該外側部及通過該電路板的至少一部分厚度，該等接地屏蔽部的該等本體包含一腳部，其係延伸至對應的通孔中而與其電氣連接，該等腳部係接合於該內部接地平面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該電路板包含一開口，其係延伸通過該外側部並通過該電路板的至少一部分厚度，該等接地屏蔽部的該等本體包含一腳部，其係延伸至對應的開口中，該等腳部對該等本體提供對該電路板之一機械連接以及對該內部接地平面之一電氣連接。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該等電氣線路 包含一接地導件，該等接地屏蔽部之該等本體係配置以接合於對應的電氣線路之該等接地導件，以使該等接地屏蔽部電氣連接至該等接地導件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該等接地屏蔽部係個別之接地屏蔽部，其為彼此分離的構件。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該等接地屏蔽部的該等本體係沿著對應的中央縱軸而延伸長度，該等本體包含一訊號區段與接地區段，該等訊號區段係配置以延伸於該等對應電氣線路的該等接地導件之上，該等接地區段係配置以延伸於該等對應電氣線路的該等接地導件之上，該等接地區段係於相對於對應中央縱軸的徑向內部方向中偏離該等訊號區段。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該等電氣接點係於該固定區域內排列於沿著一列軸而延伸之一列中，該等電氣接點係沿著該列而排列成對，且相鄰的電氣接點對係於該列軸的各別相對側部上錯開。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中每一電氣線路包含該等訊號導件之一差動訊號對。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該等接地屏蔽部包含連接至該等側部區段之一上區段與一端部區段，該等上區段與側部區段係互相作用以於該訊號導件固定至該電路板的該對應電氣接點時定義一對應電氣線路的該訊號導件之一外殼，其中在該列中的相鄰接地屏蔽部之該等端部區段係於該列軸的各別相對側部上錯開。
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