TWM449388U - 高頻信號雙層排線轉接卡 - Google Patents

Description

高頻信號雙層排線轉接卡

本創作係有關一種排線，尤指一種解決雙層線因高頻信號與直流供電迴路線的並排及重疊而產生傳輸障礙之雙層排線轉接卡。

按，在電腦、電視等各種電子產品中，大多使用排線作為主機板與各擴充元件訊號往返之連接線路，只是一連串的進步，主機板與各擴充元件訊號往返的傳輸容量要求也就越來越高，終而導致了用一般絕緣材各別所包覆的排線製成的線路連接產品，訊號的傳輸能力，每到傳輸容量的要求被提升時，傳輸技術上就會出現一個新的瓶頸。即使排線的種類，有以軟性印刷電路基板(Flexible Print Circuit)類型所製作而成，其雖然傳輸上有較穩定之優點，但其成本高，且其彎摺性不如一般由絕緣材各別包覆的線材，致使其使用範圍受到限制。

因此，解決一般由絕緣材各別包覆排線所製成的線路連接產品，係使高頻訊號的傳輸能力突破技術上的瓶頸而倍增；此種排線材所製的成品具有極佳之可撓性，且價格上要比軟性印刷電路基板類型便宜甚多，因此可適用之領域更為寬廣。

圖1A所示，係習用軟性排線10A之結構示意圖，其將複數之導線11利用接著層12及絕緣薄膜13予以壓著成型。此種軟性排線10A作為一般傳輸之電性連接，尚能滿足 其須求。但隨著電子產品不斷推陳出新，出現對信號傳送之高速化要求，因此，傳統之軟性排線10A已不符要求。

於是，如圖1B所示，習用一種軟性排線，係使用上、下雙層的軟性排線10A、10B，其優點是可以減少連接器(圖未示)的長度，利用連接器之電路基板雙面可以電性連接的特性，以增加傳輸電路，且其於特殊需求時，係可上面兩條而下面兩條雙層並列之四條排線所形成的一種高頻傳輸排線10。

惟查，這種習用高頻傳輸排線10，為達信號傳輸之高速化，特性阻抗及磁損之控制為必要。然而，目前習用技術中，大都以遮蔽、接地以及磁環作用和連接器製作技術為主要解決方式；亦有在電路板的迴路上增設具有高頻信號處理效能之電容、電感或電抗等電子零件，作為解決上述問題之方法。

而上述各種解決方法，對於先前各種不同電子產品或許有其功能性，但隨著傳輸速度不斷地要求，傳輸規格也正由原來的PCIe 2.0轉換到PCIe 3.0。

申言之，PCIe匯流排將成為一個新的標準，且是處理器與外部設備的一條信號通道，雖然談到PCIe多半想到都是顯示卡，但其實諸如USB設備、音效、網路，這些資料數據都必須透過PCIe或類似的訊號通道來傳輸。是以，這條通道傳輸速度越快，頻寬越大，所能傳輸的資料當然也更快更多。

承上，所謂的PCI Express，簡稱PCIe，是電腦匯流排PCI的一種，它沿用了現有的編程概念及通訊標準，但建立於更快的串列通信系統。PCIe具有更快的速率，以取代現有內部匯流排(包括AGP和PCI)，且新的PCIe並不須外接電源，可直接由插槽中取電，其具有直流供電迴路，可支援+3.3V，3.3Vaux及+12V三種電壓，這也給使用者帶來方便性。

圖1C所示即為一種PCI Express 3.0匯流排的示意圖，其中Z所指之區域(1~18引腳)是其最重要的地方，而圖1D係說明Z區域中1~18引腳之功能，由圖1C及1D顯示得知，PCIe 3.0可直接由Z區域之插槽中取電(12V)，其具有直流供電迴路的特性，且其具有多個重要接地。另，圖1E顯示PCIe 3.0第19~32引腳之功能說明。

然查，目前之PCIe 3.0匯流排僅能在主機板上供顯示卡等擴充設備插上連接使用，尚無PCIe 3.0規格之排線轉接器(卡)可供支援使用。

例如，創作人之第099123744號「直立式電腦主機」發明申請案，原使用一PCIe x16的轉接裝置，使電路板與擴充元件達成並排連接使用，惟在商品化之際，必須面對該擴充元件最為普遍的顯示卡，傳輸規格正由原來PCIe2.0的規格轉換到PCIe3.0，使得好不容易完成PCIe2.0規格的轉接裝置，完全無法啟動新一代PCIe3.0規格顯示卡的嚴重問題。究其原因，發現目前之PCI_Express轉接裝置的傳輸結構，只專注在I/O信號以高頻速度往返交換的區域，如何搭配設置具有足夠隔離 干擾作用，幾乎與之成兩兩配對相隔的接地線路腳位(如圖1E所示)，而忽略了同樣是I/O高頻信號負責偵測並且給予啟動的傳輸迴路，接地線路腳位不但沒有兩兩成對的配置，還有並排在一旁的直流迴路線所帶來的連續性磁場效應，當使用者有了類似創作人之第099123744號「直立式電腦主機」發明申請案的轉接需求時，為了能順利的連接兩端電路板的上下兩接觸面，進而使用並排在一起的兩層線排，於是使得速度越來越快的I/O信號交換頻率，受到直流線路固定強度的磁場干擾，導致同樣是高頻I/O信號的傳輸，負責偵測並且給予啟動的信號迴路，再轉換成線材的傳輸時，卻因為原腳位沒有配置到足夠發揮隔離干擾作用的接地線路，又過於接近直流線路遭到磁力區的阻攔，而無法啟動信號傳輸往返頻率幾近於倍增的PCI_Express3.0新一代顯示卡。

所以，至今尚未有針對PCIe 3.0顯示卡所設計的雙層排線轉接器材，此外，即使軟性印刷電路基板(Flexible Print Circuit)類型所製成之轉接卡可供使用，但此種轉接卡仍然有成本高及不耐彎摺之缺失，因此使用範圍將受到限制，其使用上不若雙層排線來得便利及實用；是以，本創作將不列入考慮。

是以，本創作人有鑒於前述習用軟性雙層排線，因高速傳輸要求所衍生之障礙，思及解決之方法，為本創作之主要課題。

緣是，本創作之主要目的，係在提供一種資料傳輸 頻寬可突破8Gb/s瓶頸之高頻信號傳輸雙層排線轉接卡，其具高頻信號不失真之傳輸特性，且可實現優良之可撓性及耐彎曲性，並具有成本低之功效增進。

為達上述目的，本創作所採用之技術手段為一種解決雙層線因高頻信號與直流供電迴路的並排及重疊而產生傳輸障礙之雙層排線轉接卡，其包含：一第一連接端，其具備一第一基板及一連接器，且該第一基板之正面及反面分別設有一第一接線腳位及第二接線腳位；一第二連接端，其具備一第二基板，且該第二基板之正面及反面分別設有一第三接線腳位及第四接線腳位；至少二條排線所構成的排線組，係呈上、下雙層並排連接於該第一及第二連接端之間，其中上層之第一排線前、後二端係分別電性連接於該第一基板之第一接線腳位及該第二基板之第三接線腳位，且該下層之第二排線前、後二端係分別電性連接於該第一基板之第二接線腳位及該第二基板之第四接線腳位；其特徵在於：該排線組之上、下雙層之間設有一導電性佳之金屬箔片，且該金屬箔片之寬度須至少能覆蓋超過該排線組作為供電迴路線區域，據以將上、下兩層排線有供電迴路線區域的磁場效應予以隔開化解；以及以一具有高頻遮蔽作用的導電膠布，將整個雙層排線予以包覆，使高頻信號的損失減到最少。

依據前揭特徵，該金屬箔片可為銅箔所構成，且該銅箔其中一表面可設有黏膠。

依據前揭特徵，該排線組除可由二條排線所構成外，更包括可設有四條排線，其係於該第一排線及第二排線上、下雙層排線的側邊並排設有一上層之第三排線及一下層之第四排線，據已形成四條排線兩兩重疊並排之高頻信號轉接裝置。

承上，該第三排線與第四排線之間可依需求設有金屬箔片。

依據前揭特徵，該導電膠布之內緣面相對該第一及第二連接端之接線腳位位置，可分別設有絕緣層；且該絕緣層係可由一絕緣膠帶所構成。

本創作藉助上揭技術特徵，以該金屬箔片將直流電路所產生之磁場，分散導入接地迴路線，而將影響I/O信號的最大因素排除，並以具有高頻遮蔽效用之導電膠布將雙層排線包覆，使高頻信號因向外發射而衰減的損失減到最少；使其在兩者相輔相乘的作用下，具體且有效地解決傳輸容量不斷提高的高頻信號雙層排線轉接卡，因高頻信號在穿越與之排列過於緊密的供電迴路磁場區時所產生的傳輸障礙。

首先，請配合圖2至圖7所示，本創作之高頻信號雙層排線轉接卡20，係使用以絕緣材各別包覆所製造之軟性排線，來作為傳輸線，取其可撓性及耐彎曲性，並具 有成本低之特性，而本創作一較佳實施例係包含：

一第一連接端30，其具備一第一基板31及一連接器34，且該第一基板31之正面及反面分別設有一第一接線腳位32及第二接線腳位33。

一第二連接端40，其具備一第二基板41，且該第二基板41之正面及反面分別設有一第三接線腳位42及第四接線腳位43。

至少二條排線51，52所構成之排線組50，係呈上、下雙層連接於該第一連接端30及第二連接端40之間，其中該上層之第一排線51的前、後二端，係分別電性連接於該第一基板31之第一接線腳位32及該第二基板41之第三接線腳位42，且該下層之第二排線52的前、後二端，係分別電性連接於該第一基板31之第二接線腳位33及該第二基板41之第四接線腳位43，但不限定於此，亦既，本創作之雙層排線轉接卡20，包括可為兩條上、下雙層排線，亦可包括設有四條排線，本實施例中，其係於該第一排線51及第二排線52上、下雙層排線的側邊，並排設有一上層之第三排線53及一下層之第四排線54，據已形成四條排線兩兩重疊並排之排線組50。惟，上述構成係為先前技術(prior art)，非本創作之專利標的，容不贅述。

而本創作之主要特徵在於：該排線組50之上、下雙層排線51/52之間設有一導電性佳之金屬箔片60，且該金屬箔片60之寬度W，須至少能覆蓋超過該排線組50作為供電迴路線區域Z(第1~18引腳)，據以將有供電迴路線區域Z的上下兩層排線 51/52予以隔絕；本實施例中，該第一連接端30及第二連接端40之間，該排線組50包括設有四條排線，其係於該第一排線51及第二排線52上、下雙層排線的側邊，並排設有一上層之第三排線53及一下層之第四排線54，據已形成四條排線兩兩重疊並排之高頻信號用的雙層排線轉接卡20。至於金屬箔片60之設置可依需求來決定其寬度W。

圖4A及圖2，3所示，其一較佳實施例揭示二片金屬箔片60，分別設置在上下兩層排線51/52，53/54之間；且該二片金屬箔片60的寬度W，幾乎相當於該上下兩層排線的寬度，但不限定於此；亦即其可如圖4B所示，僅在其中兩層排線51/52之間，設置一片金屬箔片60，如此亦可實施。此外，其亦可如圖4C所示，該金屬箔片60僅有一片，且其寬度W大約能覆蓋超過該排線組50作為供電迴路線區域Z，據以將有供電迴路的區域Z的上下兩層排線51/52予以隔開；如此就能以該金屬箔片60將供電迴路線區域Z之直流電路所產生之磁場，導入接地線，而將影響I/O信號的最大因素排除。本實施例中，該金屬箔片60為銅箔所構成為最佳，此乃銅為反磁性優異的金屬，符合本創作之須求。且該銅箔60可於其中一表面設有黏膠61，如此方便該金屬箔片60定位在上下兩層排線51/52，53/54之間；上述黏膠61能以噴塗或黏貼方式形成於該金屬箔片60的全部表面或一部分表面。

請續參考圖5至圖8所示，本創作進一步以一具有高頻遮蔽作用的導電膠布70，至少將整個雙層排線組50設有該金屬箔片60的區域予以包覆，使高頻信號不外洩。 且在一較佳實施例中，該導電膠布70之內緣面相對於該接線腳位32/33，42/43之位置，分別設有絕緣層71，該絕緣層可由一絕緣膠帶所構成。如此當該導電膠布70包覆該排線組50時，不會影響其電性關係；當然，該絕緣層71不限於預先設在該導電膠布70之內緣面，其亦可直接以絕緣膠帶包覆在該接線腳位表面，使其可與該導電膠布70絕緣。

本創作藉助上揭技術特徵，以該金屬箔片60將直流電路所產生之磁場，導入接地線，而將影響I/O信號的最大因素排除，並以具有高頻遮蔽效用之導電膠布70將雙層排線包覆，使高頻信號的損失減到最少；使其在兩者相輔相乘的作用下，具體且有效地解決高頻信號與供電迴路，因並排及重疊所產生的傳輸障礙。

更重要的是，本創作上述所採用之金屬箔片60及導電膠布70的厚度都很薄，幾乎不超過0.1mm~0.3mm，所以不會影響到軟性排線之可撓性及可彎曲的特性，這是習用軟性印刷電路基板(Flexible Print Circuit)類型所製成之排線所無法達成；再者，本創作具有成本低之優勢，且其主要係使用在個人電腦或伺服器之內部空間，因此25cm的長度已經足夠，所以本創作是以25cm的排線作實驗，與習用軟性排線用於PCI Express各種版本的規格上使用，其測試結果如后：ˇ代表可使用，×代表無法使用

由上述表列得知，習用軟性排線的轉接方式被啟用於PCIe1.0的版本，但對於傳輸規格被提升至PCIe3.0的版本時，則完全無法啟動被轉接的顯示卡而不能使用。而本創作之高頻信號雙層排線連接卡20，則對於PCIe1.0~PCIe3.0的所有版本，皆可使用，既使有以軟性印刷電路基板(Flexible Print Circuit)類型所製成PCIe3.0連接器(卡)，但本創作除具有高頻信號傳輸不遲滯或磁損之電氣特性外，更具有成本低，且可實現優良之可撓性及耐彎曲性。而此為軟性印刷電路基板(Flexible Print Circuit)類型連接器所無法達成之功效。

本創作藉助上揭技術特徵，以實驗法將該金屬箔片置入直流電路所產生之磁場，分散導入接地迴路線，而將影響I/O信號的最大因素排除，之後並以具有高頻遮蔽效用之導電膠布將雙層排線包覆，使高頻信號因向外發射而衰減的損失減到最少；使其在兩者相輔相乘的作用下，不但順利的啟動了新一代PCI_Express3.0的顯示卡，並且也通過了創作人所能進行包含多款電腦效能測試軟體的種種使用測試，從而證實了此辦法確實能夠具體 且有效地解決高頻信號在線材上所產生的傳輸障礙及訊號衰減等的許多問題，讓資料傳輸頻寬從原來PCI_Express2.0的4Gb/s，一口氣倍增至PCI_Express3.0的8Gb/s，由於PCI_Express3.0已是目前電腦器材中資料傳輸頻寬要求的最高規範，而本創作經實際測試確實足堪使用，而能解決當前最新規格顯示卡之轉接問題最新規格點。

綜上所述，本創作所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合新型專利要件，祈請 貴審查委員核賜專利，以勵創新，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本創作之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

20‧‧‧雙層排線轉接卡

30‧‧‧第一連接端

31‧‧‧第一基板

32‧‧‧第一接線腳位

33‧‧‧第二接線腳位

34‧‧‧連接器

40‧‧‧第二連接端

41‧‧‧第二基板

42‧‧‧第三接線腳位

43‧‧‧第四接線腳位

50‧‧‧排線組

51‧‧‧第一排線

52‧‧‧第二排線

53‧‧‧第三排線

54‧‧‧第四排線

60‧‧‧金屬箔片

61‧‧‧黏膠

70‧‧‧導電膠布

71‧‧‧絕緣層

圖1A係習用軟性排線之結構示意圖。

圖1B係習用雙層軟性排線之結構示意圖。

圖1C係PCIe匯流排之示意圖。

圖2係本創作較佳實施例之金屬箔片分解立體圖。

圖3係圖2中之金屬箔片置入排線組之間的立體圖。

圖4A係圖3中4A-4A方向之示意圖。

圖4B係本創作之金屬箔片設置區域另一實施例。

圖4C係本創作之金屬箔片設置區域又一實施例。

圖5係本創作之排線組包覆導電膠布之示意圖(一)。

圖6係本創作之排線組包覆導電膠布之示意圖(二)。

圖7係本創作之排線組包覆導電膠布完成之立體圖。

圖8係圖7中部分結構放大剖視圖。

【附件】

附件一：係圖1C中Z區域之1~18引腳說明。

附件二：係圖1C中19~32引腳說明。

20‧‧‧雙層排線轉接卡

30‧‧‧第一連接端

31‧‧‧第一基板

32‧‧‧第一接線腳位

34‧‧‧連接器

40‧‧‧第二連接端

41‧‧‧第二基板

42‧‧‧第三接線腳位

50‧‧‧排線組

51‧‧‧第一排線

60‧‧‧金屬箔片

70‧‧‧導電膠布

71‧‧‧絕緣層

Claims (7)

1. 一種高頻信號雙層排線轉接卡，尤指一種解決雙層線因高頻信號與直流供電迴路的並排及重疊而產生傳輸障礙之雙層排線轉接卡，其包含：一第一連接端，其具備一第一基板及一連接器，且該第一基板之正面及反面分別設有一第一接線腳位及第二接線腳位；一第二連接端，其具備一第二基板，且該第二基板之正面及反面分別設有一第三接線腳位及第四接線腳位；至少二條排線所構成之排線組，係呈上、下雙層連接於該第一及第二連接端之間，其中該上層之第一排線前、後二端係分別電性連接於該第一基板之第一接線腳位及該第二基板之第三接線腳位，且該下層之第二排線前、後二端係分別電性連接於該第一基板之第二接線腳位及該第二基板之第四接線腳位；其特徵在於：該排線組之上、下雙層排線之間設有一導電性佳之金屬箔片，且該金屬箔片之寬度須至少能覆蓋超過該排線組作為供電迴路線的區域，據以將上、下雙層排線有供電迴路線區域的磁場效應予以隔開化解；以及以一具有高頻遮蔽作用的導電膠布，至少將整個雙層排線組設有該金屬箔片的區域予以包覆，而使高頻信號的損失減到最少。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高頻信號雙層排線轉接卡，其中，該金屬箔片為銅箔所構成。
3. 如申請專利範圍第2項所述之高頻信號雙層排線轉接卡，其中，該排線組設有四條排線，其係於該第一排線及第二排線上、下雙層排線的側邊並排設有一上層之第三排線及一下層之第四排線，據以形成四條排線兩兩重疊並排之高頻信號轉接裝置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之高頻信號雙層排線轉接卡，其中，更於該第三及第四排線雙層排線之間設有一金屬箔片，該金屬箔片係由銅箔所構成。
5. 如申請專利範圍第4項所述之高頻信號雙層排線轉接卡，其中，該金屬箔片其中一表面設有黏膠。
6. 如申請專利範圍第1至5項任一項所述之高頻信號雙層排線轉接卡，其中，該導電膠布之內緣面相對於該接線腳位之位置，分別設有絕緣層。
7. 如申請專利範圍第6項所述之高頻信號雙層排線轉接卡，其中，該絕緣層係由一絕緣膠帶所構成。