通用串行总线混合印迹设计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及一种连接器设计。更具体而言，本发明涉及一种通用串行总线(USB)混合印迹(footprint)设计。
【背景技术】
[0002]USB是一种用以与各种外围设备接口的标准总线。USB也可为外围设备供电，免除了对外部电源的需求。USB 1.0规范支持最高12兆位每秒(MBPS)的数据传输速率。USB
2.0能支持低速、全速、和高速USB应用，以及最高480MBPS的数据传输速率。USB 3.0能支持超高速USB应用，以及5千兆位每秒(GBPS)的数据传输速率。
【附图说明】
[0003]图1是依照本发明实施例的印刷电路板的示意图；
[0004]图2是依照实施例的USB连接器混合印迹的示意图；
[0005]图3是依照实施例的USB连接器混合印迹剖面图的示意图；
[0006]图4是依照实施例的提供混合USB印迹的方法的工艺流程图；
[0007]图5是依照实施例的USB3主连接器的TDR的图形；
[0008]图6A是依照实施例的体现SMT接触件的误码率的图形；
[0009]图6B是依照实施例的体现PTH的误码率的图形；以及
[0010]图7是依照实施例可被采用的计算设备的框图。
[0011]贯穿本公开和图形的相同的数字被用以引用类似的元件和特征。100系列中的数字是指最初在图1中所用的特征；200系列中的数字是指最初在图2中所用的特征；以此类推。
实施例说明
[0012]如上文所讨论，USB 3.0能支持超高速USB应用，以及5GBPS的数据传输速率。然而，未来的平台具有比USB 3.0所提供的更高的带宽。5GBPS数据传输速率对于高分辨率和高品质内容而言并不足够高。相应的，为高于5GBPS的带宽而优化现有的USB 3.0使其能够在保持与先前USB版本向下兼容性的同时，支持高性能应用。
[0013]本文所描述的实施例通过采用具有优化的连接器印迹(footprint)的混合USB连接器达到至少10GBPS的数据传输速率。另外，本文所描述的实施例去除了在采用印刷通孔过孔(PTH)时产生的多余的过孔残段(via stub) ο以这样的方式，避免了低阻抗和任何由此产生的阻抗失配。相应的，信号不会因为阻抗失配而衰减。另外，表面贴装技术(SMT)以使能够去除相关过孔残段的方式被应用，同时不影响生产过程中目测焊接检查的能力。
[0014]在以下的描述和权利要求中，术语“耦接(coupled) ”和“连接(connected) ”及其衍生物可被使用。需要理解的是，这些术语并不旨在用作彼此的同义词。相反，在特定的实施例中，“连接(connected)”可被用于表明两个或多个元素彼此直接或电气的接触。“耦接(coupled)”可表示两个或多个元素有直接的物理或电气接触。然而，“耦接(coupled)”也可表示两个或多个元素彼此没有直接的接触，但是仍彼此相互合作和相互作用。
[0015]—些实施例可在硬件、固件、和软件之一或组合中实现。一些实施例还可作为储存在机器可读介质上的指令来实现，其可通过计算平台被读取和执行以进行所述的操作。机器可读介质可包括用于储存或传输机器，例如计算机，可读形式的信息的任意机制。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM);随机存取存储器(RAM);磁盘储存介质；光储存介质；闪存设备；或电、光、声或其他形式的传播信号，例如载波、红外信号、数字信号、或发送和/或接收信号的接口，等等。
[0016]实施例是一种实现或示例。本说明书中所涉及的“一个实施例(an embodiment)”、“一种实施例(one embodiment) ”、“一些实施例(some embodiments) ”、“不同的实施例(var1us embodiments) ”、或“另一些实施例(other embodiments) ” 是指包括于本技术的至少一些实施例，但不一定是所有实施例，之中关于实施例所描述特定的特征、结构或特性。“一个实施例(an embodiment) ”、“一种实施例(one embodiment) ”、或“一些实施例(some embodiments) ”的不同表述不一定是指相同的实施例。一个实施例中的元素或方面可与另一个实施例中的元素或方面进行组合。
[0017]不是所有在本文中被描述或被示出的部件、特征、结构、特性等都需要被包括于特定的实施例中。如果说明书陈述了部件、特征、结构、或特性“可(may)”、“可能(might)”、“能(can) ”或“能够(could) ”被包括在内，举例来说，该特定的部件、特征、结构、或特性并不需要被包括在内。如果说明书或权利要求涉及“一个(a或an)”元素，并不是指仅存在一个元素。如果说明书或权利要求涉及“另一个(an addit1nal)”元素，并不排除存在不止一个额外的元素。
[0018]需要注意的是，尽管一些实施例是关于特定的实现进行描述的，根据一些实施例，其他实现也是可能的。另外，图示于附图中和/或本文中所描述电路元件或其他特征的排布和/或顺序不需要以图示和描述的特定方式来进行排布。根据一些实施例，许多其他排布是可能的。
[0019]在图形中所示的每个系统中，一些情况下，每个元素可具有相同的参考数字或不同的参考数字以建议所代表的元素可以是不同的/和/或相似的。然而，元素可以足够灵活以具有不同的实现，并与本文所示或所描述的一些或所有系统一起工作。图形中所示的各种元素可以是相同的或者不同的。哪一个被称为第一元素，而哪一个被称为第二元素是任意的。
[0020]图1是依照实施例的印刷电路板100的示意图。印刷电路板(PCB) 100包括表面贴装技术(SMT)接触件104A、104B、104C、104D和104E。印刷电路板也可包括过孔102A、102B、102C和102D。PCB由多个层构成。例如，PCB 100包括层106、108和110。尽管示出了三个层，但PCB 100可具有任意数量的层。
[0021]多信号轨迹(trace)或导电区域位于由绝缘材料分隔的每个层内。当穿过PCB路由USB信号时，轨迹用过孔在PCB 100的不同层之间进行路由。如图所示，过孔102A、102B、102C和102D是印刷通孔(PTH)过孔。然而，任何类型的过孔可被采用，包括盲孔和不扩展至PCB 100的底层110的过孔。
[0022]PTH过孔102A、102B、102C和102D也可包括过孔残段，其为过孔中没有功能的部分。过孔残段包含无信号轨迹，所以它不执行功能。例如，如果信号轨迹112采用过孔102A从层次106被路由至层次108，层次110中过孔102A的部分将是没有功能的，并被称为过孔残段114。PCB中大量过孔残段的存在会使路由穿过PCB的信号轨迹变形。例如，PCB 100和过孔残段114之间的阻抗失配会衰减信号轨迹112。当高速数字信号被路由通过信号轨迹时，变形是特别明显的。
[0023]如图1所示，信号轨迹112被路由至SMT接触件102。在PCB 100表面之上SMT接触件104A的部分被称为SMT焊盘。通过采用SMT焊盘将电子元件焊接至PCB，USB连接器的电子元件可被安装于PCB 100相比PTH过孔，SMT接触件通常在接触位置具有更低电阻值和电感量。相应地，相比PTH过孔，SMT接触件通常具有更强的信号完整性。在这样的方式下，相比PTH过孔，SMT接触件更适用于高速数字信号。在生产期间，SMT接触件使电路板能够被目测检查以查找任何偏移、不良焊接、或电子元件缺失。另外，由于焊接的原因，在USB连接器上进行的标准摇晃和振动测试中，SMT接触件具有良好的机械性能。
[0024]SMT接触件104A、104B、104C、104D、和104E为USB连接器形成接触件的外侧排(outer row)，而PTH过孔102A、102B、102C、和102D为USB连接器形成接触件的内侧排(inner row)。在这样的方式下，USB连接器在生产期间可以被目测检查，而同时在USB摇晃和振动测试期间保持令人满意的性能。
[0025]图2是依照实施例的USB连接器混合印迹200的示意图。在实施例中，混合印迹能被用于USB主连接器和USB设备连接器。混合印迹使超过USB3.0可达到的更高速数据传输速率得以实现。
[0026]USB连接器的轮廓202采用虚线示出。印刷通孔(PTH) 102A、102B、102C、和102D形成一个接触件的内侧排204。在实施例中，内侧排204可包括压接式接触件。内侧排102可被用以传输高速数据或低速数据。SMT接触件104A、104B、104C、104D、和104E形成接触件的外侧排206。SMT接触件104A、104B、104C、104D、和104E的外侧排206可被用以传输超高速数据。
[0027]通过PTH 102A、102B、102C、和 102D 的内侧排 204 以及 SMT 104A、104B、104C、104D、和104E接触件的外侧排206的配置，由过孔残段效应引起的阻抗失配被消除。印迹200相比，例如，包含两排SMT接触件的双排印迹，表现得更好。这样的配置导致了 USB 2.0信号和USB 3.0信号之间的串扰。另外，相比单排交替SMT接触件和PTH接触件，印迹200表现得更好。这样的印迹遭受由过孔残段效应带来的信号轨迹衰减。
[0028]图3是依照实施例的USB连接器混合印迹200剖面图的示意图。SMT接触件104A、104B、104C、104D、和104E的外侧排206从连接器的外部可见，使得生产过程中的目测检查通过采用外侧排上的SMT接触件而被维持。另外，通过PTH和SMT接触件的组合，降低了由PTH的过孔残段导致的电气寄生电容，而不牺牲由PTH提供的保持力。
[0029]相比SMT接触件，PTH 102A、102B、102C、和102D的内侧排204使其维持了更高的保持力。另外，所施加的保持力满足了 USB冲击及震动测试所需的性能。在实施例中，相比其他USB连接器，阻抗匹配方面的通道性能被提高。
[0030]图4是依照实施例的提供混合USB印迹的方法400的工艺流程图。
[0031]在方框402处，生成一个或多个表面贴装技术(SMT)接触件的外侧排。外侧排相比内侧排可更接近印迹的外部边缘。由于高速数字数据或超高速数据时的更高性能，外侧排的SMT接触件相比PTH能以更少的信号衰减来传输这些数据轨迹。此外，连接器被配置成能在生产期间被目测检查的方式。
[0032]在方框404处，生成一个或多个印刷通孔(PTH)的内侧排。PTH可传输与USB数据、USB 1.0数据、USB 2.0数据，或其任意组合向兼容的数据。PTH可使能够满足USB冲击及震动测试的保持力得以实现。
[0033]在实施例中，如本文中所述USB印迹的总数