TWI611640B - 電路基板 - Google Patents

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Abstract

一種用於通訊連接器的電路基板，包含：第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子、第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子、第一訊號線路、第二訊號線路、電容結構以及電容柱體。第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子透過第一訊號線路連接，第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子透過第二訊號線路連接，電容結構連接於第一訊號線路上，電容柱體連接於第二訊號線路上。其中，電容結構與電容柱體係電容耦合於第一訊號線路與第二訊號線路之間。

Description

電路基板
本發明係關於一種用於通訊連接器的電路基板，具體而言，特別是一種具有環形電容與貫孔電容的電路基板。
一般而言，高頻訊號藉由連接線及連接器傳輸，其中所產生的訊號串音干擾係藉由在電路基板上製作電容耦合來降低，如圖1A所示，其中連接器具有連接器接頭(圖未示)及連接器插座1。具體而論，連接器接頭包含複數條金屬導線，其中金屬導線相互平行排列；連接器插座1具有本體11及電路基板12(例如印刷電路板(printed circuit board,PCB))。而現今在連接器插座所使用之電路基板製作電容元件是利用平行板電容(US 7658651)、指叉型電容(US 5997358)或貫孔(via)電容(US 5618185)來製作。如圖1B~圖1D所示，圖1B為已知的指叉型電容架構示意圖，圖1C為已知的平行板電容(虛線框所標示處)架構示意圖，圖1D為已知的貫孔電容架構示意圖。
然而，隨著頻率的提高，串音干擾的情形也更嚴重，必須製作出更大的電容耦合值來抑制訊號串音干擾，因此習知電容的面積也將增加，從而使因為製程所產生的誤差增加。因此，如何在有限的PCB面積下來提高電容值面積效率，進一步降低製造成本，並減少製成誤差，是申請人亟欲重視的課題。
有鑑於此，本發明之一目的在於提供一種用於通訊連接器的電路基板，包含：第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子、第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子、第一訊號線路、第二訊號線路、電容結構以及電容柱體。第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子透過第一訊號線路連接，第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子透過第二訊號線路連接，電容結構連接於第一訊號線路上，電容柱體連接於第二訊號線路上。
其中，電容結構與電容柱體係電容耦合於第一訊號線路與第二訊號線路之間。
本發明之另一目的在於提供一種用於通訊連接器的電路基板，包含：第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子、第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子、第一訊號線路、第二訊號線路、電容結構、第一電容柱體以及至少一第二電容柱體。第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子透過第一訊號線路連接，第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子透過第二訊號線路連接，電容結構連接於第一訊號線路上，第一電容柱體連接於第二訊號線路上，以及至少一第二電容柱體連接於電容結構。
其中，至少一第二電容柱體與第一電容柱體係電容耦合於第一訊號線路與第二訊號線路之間。
本發明之另一目的在於提供一種用於通訊連接器的電路基板，包含：第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子、第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子、第一訊號線路、第二訊號線路、第一電容結構、至少一電容柱體以及第二電容結構。第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子透 過第一訊號線路連接，第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子透過第二訊號線路連接，第一電容結構連接於第一訊號線路，至少一電容柱體連接於第一電容結構，以及第二電容結構連接於第二訊號線路上。
其中，第一電容結構與第二電容結構係電容耦合於第一訊號線路與第二訊號線路之間，且至少一電容柱體與第二電容結構係電容耦合於第一訊號線路與第二訊號線路之間。
本發明之另一目的在於提供一種用於通訊連接器的電路基板，包含：第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子、第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子、第一訊號線路、第二訊號線路、第一電容結構、第二電容結構、至少一第一電容柱體以及至少一第二電容柱體。第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子透過第一訊號線路連接，第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子透過第二訊號線路連接，第一電容結構連接於第一訊號線路少，第二電容結構連接於第二訊號線路上，至少一第一電容柱體連接於第一電容結構，以及至少一第二電容柱體連接於第二電容結構上。
其中，至少一第一電容柱體與至少一第二電容柱體係電容耦合於第一訊號線路與第二訊號線路之間。
相較於先前技術，本發明之用於通訊連接器的電路基板，透過環形電容與貫孔電容的結構，能夠有效地提高電路基板的面積使用率，並且能夠降低製程誤差所導致的電容偏移量。
1‧‧‧連接器插座
11‧‧‧本體
12‧‧‧電路基板
2‧‧‧電路基板
21‧‧‧第一訊號輸入端子
22‧‧‧第一訊號輸出端子
31‧‧‧第二訊號輸入端子
32‧‧‧第二訊號輸出端子
211‧‧‧第一訊號線路
311‧‧‧第二訊號線路
23‧‧‧(第一)電容結構
33‧‧‧(第一)電容柱體
231‧‧‧(第一/二)電容柱體
34‧‧‧第二電容結構
341‧‧‧第二電容柱體
H‧‧‧電容柱體
圖1A係為習知電連接器之示意圖。
圖1B係為習知指叉型電容之示意圖。
圖1C係為習知平行板電容之示意圖。
圖1D係為習知貫孔電容之示意圖。
圖2A係為本發明之一實施例立體圖。
圖2B及圖2C係為本發明之另一實施例示意圖。
圖2D係為本發明之另一實施例示意圖。
圖2E係為本發明之另一實施例示意圖。
圖2F係為本發明之另一實施例示意圖。
圖2G係為本發明之另一實施例示意圖。
圖3A係為本發明之另一實施例示意圖。
圖3B係為本發明之另一實施例示意圖。
圖3C係為本發明之另一實施例示意圖。
圖3D係為本發明之另一實施例示意圖。
圖4係為本發明之另一實施例示意圖。
圖5係為本發明之一實施例示意圖。
圖6係為本發明之另一實施例示意圖。
圖7係為本發明之另一實施例測試圖。
圖8係為本發明之另一實施例測試圖。
圖9係為本發明之另一實施例測試圖。
圖10係為本發明之另一實施例測試圖。
以下將以圖式配合文字敘述揭露本發明的複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。此外，為簡化圖式起見，一些習知的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪出。
請參閱圖2A~圖2C，圖2A為本發明之一實施例立體圖，圖2B為本發明之一實施例示意圖，圖2C為圖2B實施例之立體圖。如圖2A及圖2B所示，本實施例之電路基板2係為一種硬性電路板，但不以此為限。電路基板2較佳包含第一訊號輸入端子21、第一訊號輸出端子22、第一訊號線路211、第二訊號輸入端子31、第二訊號輸出端子32、第二訊號線路311、電容結構23以及電容柱體33。第一訊號輸入端子21及第一訊號輸出端子22較佳可佈設於電路基板2的上層，兩者之間透過第一訊號線路211連接；第二訊號輸入端子31及第二訊號輸出端子32較佳可佈設於電路基板2的下層，兩者透過第二訊號線路311連接。
如圖2C之立體圖所示，第一訊號線路211與電路基板2上層的電容結構23連接，其中電容結構23為一種環狀且封閉之態樣，但不以此為限；第二訊號線路311則與貫穿電路基板2上下層的電容柱體33連接。於此實施例中，電容柱體33可以是用於一般電路板的貫孔(via)電容。透過此結構，電容柱體33與電容結構23可以電容耦合於第一訊號線路211與第二訊號線路311之間。
需說明的是，相對於電容柱體33而言，電容結構23係圍繞於 其外圍佈設。
本發明之另一實施例，也可以設計有複數個環狀電容結構，例如將電容結構改為兩個環狀電容結構，如圖2D所示，電容結構23同樣會與電容柱體33產生電容耦合。以此設計，更可以增加其電容值。
本發明之另一實施例，係改變電容結構之態樣，如圖2E所示，將電容結構23改為一種開放式的態樣。以此實施例來說，類似於半圓形之設計，但不以此為限。然而，於其他實施例中，也可以將電容結構設計為多缺口之態樣，如圖2F所示，將其設計為多缺口之態樣，電容結構23的形狀可由設計人員根據不同需求而任意佈局(layout)。
值得一提的是，本發明所述之環狀電容結構，並非侷限於圓形，只要電容結構圍繞於第一電容柱體即可。舉例來說，如圖2G所示，將電容結構23改為方形之態樣，同樣會與電容柱體33產生電容耦合。於其他實施例中，其他多邊形結構圍繞於電容柱體亦如此。
本發明之另一實施例，電路基板較佳包含：第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子、第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子、第一訊號線路211、第二訊號線路311、電容結構23、第一電容柱體33以及至少一第二電容柱體231。第一訊號輸入端子及第一訊號輸出端子透過第一訊號線路211連接，第二訊號輸入端子及第二訊號輸出端子透過第二訊號線路連接311，電容結構23連接於第一訊號線路211上，第一電容柱體33連接於第二訊號線路311上，以及至少一第二電容柱體231連接於電容結構23。
如圖3A所示，可以設計第二電容柱體231與電容結構23連接，第二電容柱體231同樣可為一般的貫孔電容。透過此結構，第一電容柱 體33與第二電容柱體231可電容耦合於第一訊號線路211與第二訊號線路311之間。此外，若將電容結構23與第二電容柱體231視為一體時，其與第一電容柱體33亦會產生電容耦合之效果。其中，電容結構23亦圍繞於第一電容柱體33佈設。
於其他實施例中，也可以在電容結構上設計多個第二電容柱體，以增加其電容量，如圖3B所示，在電容結構23上連接有兩個第二電容柱體231，於此情況下，兩個電容柱體231均會與第一電容柱體33產生電容耦合。類似地，若將電容結構23與兩個第二電容柱體231視為一體時，亦會與第一電容柱體33產生電容耦合之效果。
本發明之另一實施例，係為圖3A及圖3B之延伸應用。如圖3C所示，電路基板之上層具有第一訊號線路211，連接有電容結構23；電路基板之下層佈設有第二訊號線路311，耦合於另一電容結構，其設計為開放之態樣，以便於第二訊號線路311佈局。其中，電容結構23會與下層之電容結構電容耦合於第一訊號線路211與第二訊號線路311之間。
更進一步，下層之電容結構連接有第一電容柱體33，且第一電容柱體33係往電容結構23的方向貫穿；電容結構23連接有第二電容柱體231，且第二電容柱體231係連接於電容結構23與下層電容結構之間。據此結構，第一電容柱體33與第二電容柱體231係電容耦合於第一訊號線路211與第二訊號線路311之間。
於其他實施例中，若要再提高其電容量，可以在電容結構之間再增加電容柱體的數量。如圖3D之實施例，在上下電容結構之間設置4個第二電容柱體231，據此，第一電容柱體33會與4個第二電容柱體231產生 電容耦合之效應。其中，電容柱體之數量可依使用者需求自行設計。
本發明之另一實施例，如圖4所示，第一電容結構23連接於第一訊號線路211，至少一電容柱體231(此實施例以4個為例)連接於第一電容結構23，第二電容結構34連接於第二訊號線路311上。於此實施例中，第二電容結構34之面積略大於第一電容結構23之面積，且第二電容結構34係圍繞於第一電容結構23佈設。以此設計，第一電容結構23與第二電容結構34係電容耦合於第一訊號線路211與第二訊號線路311之間，且至少一電容柱體231與第二電容結構34也會電容耦合於第一訊號線路211與第二訊號線路311之間。
如圖5所示，本發明之另一實施例，其結構與圖4之實施例大致相同，本實施例主要係在第二電容結構34上再增加電容柱體，用以增加電容量。如圖5所示，第一電容結構23連接於第一訊號線路211，至少一第一電容柱體231連接於第一電容結構23；第二電容結構34連接於第二訊號線路311上，至少一第二電容柱體341連接於第二電容結構34。第二電容結構34圍繞於第一電容結構23佈設。據此設計，第一電容柱體231與第二電容柱體341係電容耦合於該第一訊號線路211與該第二訊號線路311之間。
本發明之另一簡化之實施例，如圖6所示，主要連接於第一訊號線路211上的第一電容柱體231，會與連接於第二訊號線路311上的第二電容柱體341產生電容耦合的效應。
在此，須說明的是，上述多個不同的實施例均可整合於圖2A之電路基板2中。
值得一提的是，本發明之環形電容架構也可運用於多層電路 基板中，例如多個環形電容結構與電容柱體電容耦合，其原理與前述實施例相同，故不在此贅述。
藉由本發明具有環形電容與電容柱體之電路基板之設計，可以大幅提升電容值面積效率。如圖7所示，我們假設圖1C的指叉型電容的面積為8.68mm2，而圖3D的環形電容面積為1.88mm2時，經圖7之實測數據可發現，本發明之環形電容架構(實線)在小於指叉型電容(虛線)約3.12倍的情況下，具有幾乎相同的串音量。
圖8之實施例係以兩層之指叉型電容做測試。此指叉型電容之面積為4.8mm2，而環形電容如前述為1.88mm2時，如圖8所測得之數據，本發明之環形電容架構(虛線)在小於指叉型電容(實線)約1.73倍的情況下，具有幾乎相同的串音量。
本發明之另一優點，可以降低製程上誤差所導致的電容變化量。如圖9所示，當電容柱體H鑽孔位置偏移2mil時，經實測結果發現，其電容變化量僅約0.25%，可大幅降低製程偏差所產生的影響。其原理係在於，當H向某一處偏移時，其距離變短，電容量會增加，但是由於H亦會向某處遠離，距離變長，故電容量會下降。如此一來，電容量的增減便可抵消。
再者，若金屬走線的寬度在製程中有誤差時，也可以透過本發明之設計而降低其電容變化量。以圖10所實測出的數據顯示，A表示線寬誤差增加10%時所測得之電容變化量，由實測可得知在500MHz時其電容變化量約在0.17%；B表示線寬誤差增加20%時所測得之電容變化量，由實測可得知在500MHz時其電容變化量約在0.02%；C表示線寬誤差減少10%時所 測得之電容變化量，由實測可得知在500MHz時其電容變化量約在0.01%；D表示線寬誤差減少20%時所測得之電容變化量，由實測可得知在500MHz時其電容變化量約在0.27%。據此設計，可大幅降低在製程中對於金屬走線誤差時所導致的電容變化量。
相較於先前技術，本發明之用於通訊連接器的電路基板，透過環形電容與貫孔電容的結構，能夠有效地提高電路基板的面積使用率，並且能夠降低製程誤差所導致的電容偏移量。
藉由以上具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制，任何熟知此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可做各種更動與潤飾。因此，本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
23‧‧‧電容結構
33‧‧‧電容柱體
211‧‧‧第一訊號線路
311‧‧‧第二訊號線路

Claims (20)

  1. 一種用於通訊連接器的電路基板，包含：一第一訊號輸入端子及一第一訊號輸出端子；一第一訊號線路，用以連接該第一訊號輸入端子及該第一訊號輸出端子；一第二訊號輸入端子及一第二訊號輸出端子；一第二訊號線路，用以連接該第二訊號輸入端子及該第二訊號輸出端子；一電容結構，連接於該第一訊號線路；以及一電容柱體，連接於該第二訊號線路；其中該電容結構與該電容柱體係電容耦合於該第一訊號線路與該第二訊號線路之間。
  2. 如請求項1所述之電路基板，其中該電容結構包含至少一環狀結構。
  3. 如請求項1所述之電路基板，其中該電容結構包含至少一方形結構或多邊形結構。
  4. 如請求項2或3所述之電路基板，其中該電容結構係為封閉或開放。
  5. 如請求項4所述之電路基板，其中該電容結構係圍繞於該電容柱體。
  6. 一種用於通訊連接器的電路基板，包含：一第一訊號輸入端子及一第一訊號輸出端子；一第一訊號線路，用以連接該第一訊號輸入端子及該第一訊號輸出端子；一第二訊號輸入端子及一第二訊號輸出端子； 一第二訊號線路，用以連接該第二訊號輸入端子及該第二訊號輸出端子；一電容結構，連接於該第一訊號線路；一第一電容柱體，連接於該第二訊號線路；以及至少一第二電容柱體，連接於該電容結構；其中該至少一第二電容柱體與該第一電容柱體係電容耦合於該第一訊號線路與該第二訊號線路之間。
  7. 如請求項6所述之電路基板，其中該電容結構包含至少一環狀結構。
  8. 如請求項6所述之電路基板，其中該電容結構包含至少一方形結構或多邊形結構。
  9. 如請求項7或8所述之電路基板，其中該電容結構係為封閉或開放。
  10. 如請求項9所述之電路基板，其中該電容結構係圍繞於該第一電容柱體。
  11. 一種用於通訊連接器的電路基板，包含：一第一訊號輸入端子及一第一訊號輸出端子；一第一訊號線路，用以連接該第一訊號輸入端子及該第一訊號輸出端子；一第二訊號輸入端子及一第二訊號輸出端子；一第二訊號線路，用以連接該第二訊號輸入端子及該第二訊號輸出端子；一第一電容結構，連接於該第一訊號線路；至少一電容柱體，連接於該第一電容結構；以及一第二電容結構，連接於該第二訊號線路； 其中該第一電容結構與該第二電容結構係電容耦合於該第一訊號線路與該第二訊號線路之間，且該至少一電容柱體與該第二電容結構係電容耦合於該第一訊號線路與該第二訊號線路之間。
  12. 如請求項11所述之電路基板，其中該第一或第二電容結構包含至少一環狀結構。
  13. 如請求項11所述之電路基板，其中該第一或第二電容結構包含至少一方形結構或多邊形結構。
  14. 如請求項12或13所述之電路基板，其中該第一或第二電容結構係為封閉或開放。
  15. 如請求項14所述之電路基板，其中該第二電容結構係圍繞於該至少一電容柱體。
  16. 一種用於通訊連接器的電路基板，包含：一第一訊號輸入端子及一第一訊號輸出端子；一第一訊號線路，用以連接該第一訊號輸入端子及該第一訊號輸出端子；一第二訊號輸入端子及一第二訊號輸出端子；一第二訊號線路，用以連接該第二訊號輸入端子及該第二訊號輸出端子；一第一電容結構，連接於該第一訊號線路；一第二電容結構，連接於該第二訊號線路；至少一第一電容柱體，連接於該第一電容結構；以及至少一第二電容柱體，連接於該第二電容結構； 其中該至少一第一電容柱體與該至少一第二電容柱體係電容耦合於該第一訊號線路與該第二訊號線路之間。
  17. 如請求項16所述之電路基板，其中該第一或第二電容結構包含至少一環狀結構。
  18. 如請求項16所述之電路基板，其中該第一或第二電容結構包含至少一方形結構或多邊形結構。
  19. 如請求項17或18所述之電路基板，其中該第一或第二電容結構係為封閉或開放。
  20. 如請求項19所述之電路基板，其中該第二電容結構係圍繞於該至少一第一電容柱體。
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