专利名称：具有功率传送特性的分组单元传输通道链路的制作方法
技术领域：
本发明涉及多级电路电子通信系统，特别地涉及一种用于这种系统的专用传输通道结构。
背景技术：
电子传输的各种装置在本技术领域内是公知的。这些传输装置即使不是全部也是大部分受固有速度限制，例如，频率上限和信号从系统内的一点到另一点所需的实际时间，通常将该时间称为传播延迟。它们的电子性能仅主要受其结构的限制，其次受其材料成分的限制。一种传统的方法采用导电引脚，例如在边缘穿孔卡连接器上建立的导电引脚，如图1所示。在这种结构中，多个导电引脚或端子20排列在塑料外壳21内，而且这种排列提供约800MHz至900MHz的运行速度。边缘穿孔卡连接器表示这种结构的改进，而且在本技术领域内将边缘穿孔卡连接器称为“Hi-Spec”，如图2所示，在图2中，该系统包括设置在绝缘连接器外壳27内的大接地触点25和小信号触点26。小信号触点26与大接地触点25耦合。这些结构中的信号触点不是差分信号触点，而仅是单端信号，这意味着接地触点位于每个信号触点的两侧。可以相信这种类型的系统的运行速度可到大约为2.3GHz。
该技术领域的又一个改进被称为“三元”或“三重”连接器，在该“三元”或“三重”连接器中，导电端子以三角形方式设置在塑料外壳28内，而且该端子包括大接地端子29和两个较小的差分信号端子30，如图3所示，而且第6,280,209号美国专利对此进行了更详细的描述。这种三元/三重结构具有约4GHz的视在的上限速度。更为简单地说，为了对电信号提供传输线，所有这3种方法均在塑料外壳内采用导电引脚。
在这些类型的构造中的每种构造中，要求保持通过系统的全部传送通路、包括通过(各)电路板、配合接口以及系统的资源和负载保持专用传输线。当从各引脚构造传输系统时，难以在该系统内实现要求的一致性。在用于信号、接地和电源的这些连接器中，使用离散点到点连接。将这些导体分别设计为导体或用于提供电连续性的装置，而且通常不考虑传输线的影响。将大多数导体设计为标准引脚区(pinfield)，使得所有引脚、或端子是相同的，而与对它们指定的电功能无关，而且还可以以标准间距、材料类型和长度设置各引脚。尽管在运行速度低时可以获得满意的性能，但是在运行速度高时，这些系统将该导体看作系统内的不连续性，该不连续性影响系统的运行和速度。
这些系统内的许多信号端子或引脚公用同一个地回路导体，而且这样产生的高信号与地比无助于使其到高速传输信号，因为在信号与地线之间被强制形成一大电流回路，这种电流回路降低带宽，而增加系统内的串音，因此有可能降低系统性能。
带宽(“BW”)与1√LC成正比，其中L是系统部件的电感，C是系统部件的电容，而BW是带宽。即使在不存在不连续性的总体均匀的系统内，信号传送系统的电感分量和电容分量仍导致系统的带宽降低。通过降低整个系统的总通路长度、主要通过限制整个系统的电流通路的面积以及通过降低系统单元的总板极面积，可以将这些电感部件和电容部件降低到最小。然而，随着传输频率的提高，减小尺寸本身产生的问题是，使有效物理长度降低到非常小的尺寸。在10GHz范围及其以上的高频使得大多数计算系统的通路长度不可接受。
除了累计整个系统内的电感和电容是限制性能的因素外，任何非均匀几何结构和/或材料转变均产生不连续性。通过在以约每秒12.5千兆位(Gbps)的速度运行的低压差分信号系统中，将约3.5GHz的频率用作最低截止频率，使用介电常数约为3.8的电介质产生约0.25英寸的临界通路长度，在该长度之上，可容许不连续性。该尺寸使得人们实际上不能构造包括源、传输负载和位于给定四分之一英寸内的负载的系统。因此，可以看到，电子传输结构从均匀结构的引脚排列到功能专用的引脚排列到所尝试的单式结构接口的发展，然而，通路长度和其它因素仍限制这些结构。利用上述现有技术的结构，不可能传送高频信号，因为这些系统的物理限制以及这种传输所需的短临界通路长度。
为了获得有效的结构，必需对整个传送通路从源通过接口然后到负载，保持固定和专用传输线。这包括可匹配的互连和印刷电路板。当该传送系统由用于与其它单独导电引脚互连的单独的、导电的引脚构造时，这非常难以实现，因为可能要求互相相对改变引脚/端子的尺寸、形状和位置。例如，在直角连接器中，各引脚/端子行之间的关系在长度和电耦合方面均发生变化。在具有最高2.5Gbps的源的传输系统中，采用包括源与系统负载之间的所有区域的高速互连设计原则，该系统包括印刷电路板、板连接器以及电缆组件。这样一种原则是对标准引脚区提供附加性能设计地线的原则，该原则在于，加强信号与地线通路之间的耦合，而且实现单端运行。这种系统采用的另一个原则是包括进行阻抗调节以将不连续性降低到最小。又一个设计原则是引脚引出线优化，其中信号通路和返回通路被分配到引脚区内的特定引脚，从而将性能提高到最高。在获得上述临界通路长度方面，这些类型的系统均受到限制。
本发明涉及克服了上述缺陷而且以较高速度运行的改进型传输或传送系统。
发明内容
因此，本发明涉及克服了上述缺陷而且利用成组的导电单元以形成单式机械结构、其提供在某种意义上与光纤系统相同的完整地电传输通道的改进型传输结构。本发明的重点是提供完整的、基于铜的电传输通道，而不将单独导电引脚或与铜导体可分离的接口用作传输通道，本发明的传输通道产生更多的可预测的电性能而且可以更强地控制运行特性。可以相信，对于数据信号传输，在远大于0.25英寸的延伸通路长度上，本发明的这种改进型系统可以提供至少高达12.5GHz的运行速度。
因此，本发明的一般目的是提供一种用作分组单元通道链路的设计的波导，其中该链路包括细长电介质体部分和至少两个沿其外表面设置的导电单元。
本发明的另一个目的是提供具有给定截面的细长体部分的高速通道链路(或传输线)，该细长体部分由具有选择的介电常数的电介质形成，而且在其最基本结构中，该链路具有设置在其外表面上的两个导电单元，各导电单元具有类似尺寸和形状，而在其上的取向互相相反，从而通过在两个导电单元之间建立特定电场和磁场并在通道链路长度上保持该电场和磁场，来控制通过该链路传送的电子能量波。
本发明的又一个目的是通过选择性地改变位于细长体上外表面上的导电单元的尺寸以及其间的间隙以保持平衡的或不平衡的电场和磁场，来控制通道链路的阻抗。
本发明的又一个目的是提供一种改进型电传输通道，该电传输通道包括平坦衬底以及多个形成在该衬底上的沟槽，该沟槽具有相对的两个侧壁，而且该沟槽被衬底的中间的凸台分离，沟槽的侧壁具有例如通过电镀或淀积法淀积在其上的导电材料，以在沟槽内形成电传输通道。
本发明的又一个目的是提供一种预设计的波导，其中至少利用一对导电单元以提供差分信号传输，即信号输入(“+”)和信号输出(“-”)，这对导电单元设置在电介质体的外部，以便允许建立单位长度的电容、单位长度的电感、电阻、衰减和单位长度的传播延迟，以及建立在由导电单元形成的通道内的这些预定性能参数。
本发明的又一个目的是提供一种优选为均匀的、圆形截面的固体链路(solid link)形式的改进型传输线，该链路至少包括一对设置在其上、用于引导通过其的电波的导电单元，该链路至少包括一个具有设置在其上的两个导电面的电介质材料的细丝，该导电面在细丝的长度方向延伸并被两个环形拱形延伸分离，该导电面进一步互相分离以形成用于缩短电流回路而且信号导体更紧密对准的分立的、两单元传输通道。
本发明的又一个目的是提供一种用于高速应用的非圆形传输线，它包括细长矩形或正方形电介质件，该电介质件的外表面至少具有4个设置在其上的不同扇区，该电介质件包括一对互相对准设置在两个扇区上同时被中间扇区分离的导电单元。
利用其唯一结构，本发明可以实现上述以及其它目的。在一个主要方面中，本发明包括由具有预选介电常数和预选截面结构的电介质形成。在该电介质线或电介质链路上设置一对导电面，它们优先互相对准并互相分离。该导电面用作用于沿传输链路引导电波的波导。
在本发明的另一个主要方面中，在一单个的元件上，将导电单元一起分组为一对，这样确定在两个或者多个连续印刷电路板之间延伸并容易连接到其的组合波导。通过例如对电介质体的外表面进行电镀，或者模制或者利用其它方法使线路导体连接到该电介质体而在其上选择性地淀积导电材料，可以形成导电面。以这中方式，该电介质可以具有弯曲和存在于其表面上的导电面，从而保持沿着和通过电介质体的弯曲分离隔开排列的分组的通道导体。
在本发明的另一个主要方面，利用保护外罩或外套覆盖传输线的外部。可以以具有相同宽度的平衡排列、或者以具有一对或者多对导电单元，而且导电单元具有不同宽度的不平衡排列，在电介质体上设置导电面。可以在电介质体上设置3个导电单元，以在采用一对差分信号导体和有关接地导体的传输线上支持三元差分(differentialtriple)。只由电介质体的尺寸来限制导电面的数量，而且4个这样的分立导电单元可被用于支持两个不同信号通道或一个具有双地线的单个差分对。
在本发明的又一个主要方面，在一个空腔内形成单式传输线，或者衬底上形成多个选择尺寸的金属空腔。使衬底开槽，以形成空腔，然后，对沟槽侧壁电镀导电材料。在该例中，空腔或沟槽侧壁之间的气隙用作传输通道的电介质。在这种结构中，空气的介电常数不同于而且小于电介质体的介电常数，因此影响电吸引力，而且特别的耦合沟槽内的导电单元和不是传输线的相邻信号传输通道之间的耦合，同时增加传输速度。
在本发明的又一个主要方面，上述传输线可以用于承载功率。在这种情况下，下面的传输线包括开槽的电介质，其中在沟槽内形成连续接触区，即覆盖沟槽的侧壁或基底。以沟槽长度出现在这3个表面上的连续接触区扩展该结构的电流承载能力。接地面可以用于提高功电源通道与接地平面之间的耦合能力，以降低整个结构的源阻抗。该传输线具有用于限定它们之间的沟槽的凸起或凸台。利用诸如选择性电镀的连续处理过程，在沟槽内形成导电面，使得形成以传输线长度延伸的连续电镀的沟槽，即两个侧壁和互连的基底。这样可以提高传输线的电流承载能力。然后，在两个信号导体之间的电介质上产生高电容，以减小系统的源阻抗。
通过在该系统内形成高密度触点组，可以进一步完成本发明的功率承载方案。在开槽的传输线中，可以对沟槽的两个侧壁电镀导电材料，以形成以传输线的长度延伸的连续触点，而且可以沿这些触点承载相反的极性信号(即，“+”和“-”)。例如，通过或者单独地，或者作为围绕两个或者更多个这种沟槽的组件，在沟槽内插入模制，可以模制插头组件，以绝缘并隔离相对的触点对，这样将产生升高的电压平衡(standoff)。保角涂层也用于实现同样的目的。
本发明的传输线既可以承载信号又可以承载电源，因此容易分割为单独信号通道和功率通道。信号通道可由预选宽度的导电带或通路构成，而为了承载大的电流，功率通道可以包括更宽的带或加宽的连续导电带。与信号带相比，可以加宽导电带的电镀区，而且具有高的电容。可以利用用作隔离区的、传输线的宽的、非导电区使信号通道与功率通道分离。因为在形成下面的电介质基底的过程中，可以形成隔离区，所以容易确定隔离区，以将交叉干扰或电干扰降低到最小。
通过研究下面的详细说明，可以清楚地理解本发明的这些以及其它目的、特征和优点。
在该详细说明的过程中，要经常参考附图，附图包括图1是传统连接器的终接面的平面原理图；图2是用于高速连接器的边缘穿孔卡的平面原理图；图3是采用三元或三重的高速连接器的分解原理图；图4是根据本发明原理构造的分组单元通道链路的透视图；图5是示出导电单元的拱形延伸以及它们之间的间隔的图4所示的分组单元通道链路的端视原理图；图6是根据本发明原理构造的分组单元通道链路的变换实施例的透视图；图7是用于将源与传输链路上具有中等负载的负载连接在一起的、本发明的传输链路的原理图；
图8是既采用传统触点“A”又采用本发明的传输链路“B”的连接器单元的原理图，该原理图示出各系统内产生的电感，其中详细放大“A”和“B”部分；图9是在其上成型直角弯曲的本发明的链路的变换结构的透视图；图10是采用本发明链路的传输线的原理图；图11是示出本发明链路的变换媒体成分的原理图；图12是示出变换导电面排列的、不同形状的电介质体的阵列的透视图；图13是可以用于形成本发明链路的非圆形截面电介质体阵列的透视图；图14是适合用作本发明链路的另一种非圆形截面电介质体阵列的透视图；图15是插入用于提供两个连接器之间的传输线的本发明的多单元链路的连接器组件的分解图；图16是具有两个连接器外壳、被图15所示传输链路互连的连接器组件的透视图；图17是具有成型在传输通道的两端的两个互连模块的本发明的传输通道的原理图，该原理图示出本发明的可能的柔性性质；图18是可以用作具有不同透镜特性的链路的不同配置电介质体阵列的透视图；图19是具有成型在其上的不同信号通道的多路传输链路伸延的透视图；图20是用于本发明的多路传输链路伸延的透视图；图21是用于本发明的离散传输链路的配合接口的透视图，其中配合接口取空心端帽的形式；图22是图21所示端帽的背面透视图，它示出用于将传输链路的端部容纳在其内的中心开口；图23是图21所示端帽的正面透视图，它示出外部触点的取向；图24是多路传输链路直角、弯曲的连接器组件的平面图；
图25是连接器组件的终接端之一的替换结构的透视图；图26是适用于将本发明的传输通道链路连接到电路板的连接器的透视图；图27A是图26所示连接器的简略透视图，它以经过透明壁的内视图形式示出该连接器的一些内部触点；图27B是其侧壁被切除的图27A所示连接器的内部触点组件的透视图，它示出位于其上的耦合钩环的结构和布置；图28是沿其线28-28取的图26所示连接器的剖视图；图29A-C是采用图29A所示的通过其进行耦合的媒体的传输通道的电介质体以及图29B-C所示的作为通过其进行耦合的媒体的导电单元之间的空隙的传输通道链路的其它实施例的端视图；图30是排列在固定件上的图29C所示传输通道链路的阵列的端视图，它示出利用本发明可以获得的传输通道的密封件；图31是示出与图29A-C所示空气电介质传输通道类似的空气电介质传输通道的直角配置的平面图；图32是根据本发明原理构造的波导组件的透视图；图33是沿其线33-33所取的图32所示波导组件的剖视图；图34是沿其线34-34所取的图32所示波导组件的剖视图的放大图；图35是使用在两个电路板之间延伸的本发明的分组通道传输单元并被外部保护罩保护的连接器组件的透视图；图36是使用本发明的分组单元通道链路的变形的透视图，它示出其用于将两个电路板连接在一起的直角应用；图37是根据本发明原理构造的高压、高密度传输线的透视图；图38是图37所示传输线的端视图；图39是适合用作低阻抗功率传输线的本发明的传输线的透视图；图40是在两个连接器之间延伸的混合信号和功率传输线的透视图，其中信号与功率导体分离开一个隔离区；以及图41是在两个导体之间延伸而且具有多个设置在其上、用于将信号与功率导体互相电分离的隔离区的另一个混合信号和功率传输线的透视图。
具体实施例方式
图4示出根据本发明原理构造的分组单元通道链路50的透视图。可以看出，链路50包括细长的电介质体51，优先是圆柱形细丝，它与光纤材料的长度相同。它们之间的不同之处在于，链路50用作预制部件构造的波导和专用传输媒介。在这方面，电介质体51由具有特定介电常数的电介质形成，而且在其上施加多个导电单元52。在图4和5中，将导电单元52表示为导电材料52的细长的延伸、迹线(trace)或片(strips)，这样，它们可以是具有确定截面、可以模制或者利用其它方法，例如利用粘合剂或其它装置接合到链路50的电介质体上的传统铜或贵金属。还可以利用例如适当电镀方法或真空淀积方法将它们形成在电介质体51的外表面55上。导电迹线52设置在外表面上，而且其宽度沿电介质体的周长延伸。
在每个链路上至少使用两个这种导体，这两个导体通常用于对诸如+0.5伏和-0.5伏的差分信号进行信号传送。使用这种差分信号排列可以使我们将本发明的结构表示为预制部件构造的波导，其基本在信号传送通路的整个长度上采用该预制部件构造的波导。使用电介质体51可以在链路内实现优选耦合。在最简单的实施例中，如图5所示，导电单元设置在两个相对面，因此每个导电单元互相之间的电吸引力通过支承它们的电介质体，或者对于导电通道，下面将做更详细说明，如图29-30所示，将导电单元设置在空腔/各空腔的两个或者更多个外表面上，以通过空气电介质在空腔间隙之间建立主耦合模式。这样，可以将本发明的链路看作与光纤通道或延伸等效的带电体。
本发明涉及电波导，而不涉及光波导或微波波导。本发明的波导管意在使电信号在从约1.0GHz到至少12.5GHz的高频，优先在更高的频率，保持所要求的电平的电吸引力的水平。2002年4月23日授权的第6,377,741号美国专利公开的光波导通常取决于具有类似于反射镜的反射性的一个外部涂层，或镀层，以使光子以选择的方向移动。外涂层/镀层上的开口导致通过波导管传播的光扩散，这样反过来又影响波导的光束。以非常高的频率使用微波波导，以引导微波束的能量，而不发送它，正如2002年9月5日授权的第6,114,677号美国专利所描述的那样，在该美国专利中，微波波导用于使微波位于恒温器的中心位置。微波天线技术也采用这种定向目标。在所有情况下，这些类型的波导用于聚焦并引导传播的微波的光能量通过它们，然而，在本发明中，所设计的整个波导结构可以在要求的(各)频率、阻抗、电容以及电感下保持电信号。
本发明的链路的有效性取决于利用电气容器的两个或者更多个导电面，通过通道链路引导并保持数字信号。这将包括保持信号的完整性、控制发送以及最小化通过链路的损耗。通过控制通道链路的材料和系统部件的几何结构，本发明的通道链路含有通过其发送的信号的电磁场，因此提供优选的场耦合。简单地说，通过确定电吸引力区域，即，相反电荷(即，负差分信号和正差分信号)的导体(即，导电面52)包围的电介质体51，本发明建立了设计的传输线。
如图5更好示出的那样，以互相对着的方式，将两个导电面52设置在电介质体51上。图4所示的电介质体51取圆柱棒的形式，而图5所示的电介质体具有椭圆形结构。在每个这种情况下，导电面或导电迹线52延伸不同的弧线长度。图4和5是本发明的“平衡”链路的代表，其中两个导电面52的圆周延伸、或弧线长度C相同，而电介质体51的非导电外表面55的圆周延伸或弧线长度C1也相同。利用该长度确定导电面之间的大致间距D。如下所述，链路可以“不平衡”，其中一个导电面的弧线长度大于另一个导电面的弧线长度，而且在这种情况下，传输线最适合单端，或非差分信号应用。在电介质体和链路是圆形的例子中，链路可以用作接触引脚，因此可以用于连接器应用。该圆形截面示出与传统圆接触引脚是同一种类型的结构。
如图6所示，可以修改本发明的链路，以便不仅提供作为整个系统传输媒介的一部分的多个导电单元，而且可以将重合、同轴光纤波导插入其内，用于传输光的信号和光学信号。在这方面，使电介质体51去心，以产生中心开口57，光纤58通过中心开口57延伸。可以通过该链路传送电信号和光信号60。
图7示出用于合并有本发明的链路50的传输线70的原理图，其在源71与负载72之间延伸。该链路的导电面52用于将源和负载以及位于源与该负载之间的其它二次负载73互相连接在一起。可以将这种二次负载附加到该系统，以控制整个系统的阻抗。在源处建立线路阻抗，并通过对传输线附加二次负载，调节该线路阻抗。
图8示例性地说明本发明的链路与传统导体链路之间的差别的原理图，所示的本发明链路和传统导体链路均被绝缘块76支承。由铜或另一种导电金属形成两个分立的传统导体77，这两个分立的传统导体77通过绝缘块76以引脚的方式延伸。如放大部分“A”所示，两个分立导体因为放大的电流回路而表示具有大电感(L)的开路单元结构。完全不同的是，本发明的链路因为象定位电介质体51一样，导电面互相靠近具有固定阻抗的较小电感(L)。在制造过程中，可以控制这些链路50的尺寸，而且伸延是优选制造过程，其中导电面随着电介质体延伸，或者例如利用选择的电镀方法单独喷镀伸延，因此，所获得的构造是喷镀的塑性变形。利用该延伸方法，容易控制电介质体51的体积以及设置在其上的导电单元之间的间隔。导电面优选地延伸电介质体的长度，而且稍许在其位于其中要求将传输线终接到连接器、电路板或类似部件的位置的端部之前，该导电面结束。
如图9所示，电介质体可以具有在它们之间正向的弯曲80，该弯曲80具有如图所示的90°直角弯曲形式或任何其它取向形式。如图所示，导电面52通过弯曲80延伸，其中它们之间具有同样的分离间隔，而且该导电面的开始和结束位置具有同样的宽度。利用弯曲，容易以它们的分离间隔保持电介质体51和导电面52，以消除任何可能的损耗。
图10示出采用本发明链路的传输线。将链路50看作由一个或者多个电介质体51构成的传输电缆，其一端82终接到印刷电路板83。为了最小化电路板上的不连续性，这种终接可以是直接的。设置使不连续性保持最低的短转接链路84。这些短转接链路84保持传输链路的各分组方面。可以设置终接接口85，其中将该链路终接到具有最小几何不连续性或阻抗不连续性的连接器。这样，在传输线长度上保持分组导电面，从而获得几何一致性和电一致性。
图11示出本发明传输链路50的各种不同截面。在最右侧的链路90中，中心导体93被空心电介质体94包围，电介质体84又支承多个被分离开中间间隔的导电面95，该中间间隔内优选填充部分电介质体94。这种构造适合用于传送功率，其中中心导体93承载功率。在图11所示位于中间的链路91上，中心盖板96优先由选择的电介质构成，而且具有支承在其上的导电面97。优先设置绝缘保护外罩98，以保护和或绝缘内部链路。图11所示最左侧的链路92具有保护外罩99，该保护外罩99包围可镀聚合物环100，该可镀聚合物环100围绕导电芯或绝缘芯101。利用导电材料电镀环100的部分101，而且部分101被未电镀部分分离开，以在环主体上确定两个或更多个要求的导电面。作为一种选择，围绕该芯的或链路92的芯的一个或多个可以充满空气，而且可以利用适当遮挡等将它与内部部件隔离开。
图12示出使其外部区域与电介质体51组合在一起以形成不同类型的传输链路的链路阵列110-113。链路110具有两个设置在电介质体51的外表面上、具有不同弧线长度(即，不平衡)的导电面52a、52b，因此链路110可以实现单独信号操作。链路111具有两个等间距、等尺寸(或“平衡”)的导电单元52，以实现有效差分信号操作。
链路112具有3个导电面115，以支承两个差分信号导体115a和一个配合接地导体115b。链路113具有4个设置在其电介质体51上的导电面116，其中导电面116可以包括两个差分信号通道(或对)或一个具有一对相连地线的差分对(differential pair)。
图13示出具有多边形结构，例如如同链路120的正方形结构，或者如同链路121-122的长方形结构的非圆形链路阵列120-122。电介质体51可以与凸台部分125一起伸延，可以利用导电材料电镀或者采用其它方法覆盖凸台部分125。单独导电面设置在电介质体的各单独侧面上，而且优选地将导电面的差分信号对设置在电介质体的相反面。这些凸台部分125可以用于以容易在导体端子(未示出)与导电面125之间容易实现接触的方式“嵌进”终接导体的导体缝隙内。
图14示出可以与本发明一起使用的一些附加电介质体。一个电介质体130被示为凸形，而其余两个电介质体131、132被示为通常为凹形的结构。圆形截面电介质体具有使电场强度集中在导电面的拐角的趋势，而所示的电介质体130的稍许凸形具有使场强均匀平坦的趋势，因此衰减更小。电介质体131、132所示的凹形体有利于降低串音，因为它向内聚焦电场。如图14所示的这些导电面的宽度和弧线长度小于支承它们的各电介质体侧面的宽度和弧线长度。
重要的是，可以将传输链路成型为一单突起200(参考图15-16)，在突起200上可以承载多个信号通道，其中每个信号通道包括一对导电面202-203。利用支承它们的中间电介质体204和将它们互连在一起的连接板部分205，使导电面202、203互相分离。该突起200可以用作总连接器组件220的一部分，其中该突起容纳在成型在连接器外壳211内的辅助型线开口210内。可以选择性地电镀开210的内壁，或者可以将触点212插入外壳211内，以接触导电面，而且如果需要，可以设置表面安装部分或通孔尾线部分。
图17示出如图所示排列的、一端终接到连接器模块180以及直角模块182的两个传输通道50的排列，直角模块182包括成型在其内、用于容纳所示传输通道链路的一系列直角孔道183。在诸如图17所示排列的排列中，当然，可以以连续制造过程制造传输通道链路，例如挤压，而且可以利用固有的或集成的导电单元52，制造每个这种通道。在制造这些单元的过程中，可以控制传输通道本身的几何结构以及位于电介质体上的导电单元的间隔和位置，因此传输通道起一致、单式电子波导的作用，该电子波导支持一个通道或信号(通信)业务量的“巷道”。因为可以使传输通道链路的电介质体非常具有柔性，所以可以容易地将本发明的系统整合为超过延伸长度的各种路径，而不显著牺牲系统的电性能。一个连接器端模块180可以使传输通道保持垂直对准，而模块182可以使传输通道链路的终端保持直角取向，以便终接到其它部件。
图18示出一组凸形绝缘块或电介质体300-302，其中分离距离L不同、而且绝缘块的外表面306的曲线305在链路300-302之间升高。以这种方式，应该明白，可以选择电介质体的形状，以提供不同的透镜特性，用于聚焦在对导电单元加电时产生的电场。
图19示出多个具有一系列被连接板402互连的电介质体或绝缘块401的多路通道突起400，其中导电面403是多个，或者性质复杂。如同图13所示的结构一样，这种突起400支持多路信号通道，其中每个通道优选地包括一对差分信号导电单元。
图20示出诸如图15和16所示的标准突起200。
本发明的链路可以终接在连接器和其它外壳内。图21-23将一个终接接口表示为稍许锥形的端帽，该端帽具有空心主体501，空心主体501具有中心开口502。该主体可以支持一对与电介质体51的导电面52配合的端子504。端帽500可以插入连接器外壳的各开口内或电路板上，这样，它优先包括锥形插入端510。可以配置端帽500，以便仅终接图21-23所示的一个传输线，或者它可以是多个终接接口的一部分，而且可以终接如图24和25所示的多路不同传输线。
图24示出位于一系列链路520上、终接到端模块521的端帽500，该端模块521具有表面安装端子522，因此可以将端帽521安装到电路板(未示出)上。端帽不需要取附图所示的锥形结构，而且可以取与所示和下面所描述的形状和配置类似的其它形状和配置。
图25示出端模块570的替换结构。在该排列中，电介质构成传输线或链路571，而且传输线或链路571包括一对成型在外表面上的导电延伸572(其中为了清楚起见，仅示出位于一侧的延伸572，而在对着图25的纸面的平面的链路571的表面上形成其相应延伸。)。利用在电路板574的内部形成的导电孔575，导电延伸572连接到电路板574上的迹线573。如果要求，还可以将这种导电孔构造在端模块570的主体上。优选地，将导电孔575分开如图所示，并且其两个导电区域由中间间隙576隔开，以使位于电路板级的两个导电传输通道保持分离。
图26示出安装在印刷电路板601上的端帽或模块600。这种类型的端帽600用作连接器并因此包括外壳602，其中中心缝隙603具有用于容纳传输链路的凸起部分的键槽604。端帽连接器600可以具有多个窗口620，用于将触点607的导电尾线部分606焊接到电路板601上的相应反向迹线。在所示的表面安装尾线的例子中，尾线606可以具有其在端帽外壳的下方褶起的水平部分609，以减小所需的电路板衰减器的尺寸并降低电路板上系统的电容。
图27A示出端帽连接器600的部分简略图，它示出触点或端子607如何支承在连接器外壳602内，以及如何通过连接器外壳602延伸的。该端子607可以包括在接触中作为冗余触点的双线触点端608(而且用于提供并联电通路)，而连接器600可以包括耦合钩环615，该耦合钩环615具有倒U形，而且用于加强外壳上的端子的耦合。这些双线端子607的尾线部分加强连接器的稳定性。在这方面，它还对构成(横向)横跨外壳缝隙601的通道的各端子提供控制。双触点通路不仅提供通路冗余，而且降低通过该端子的系统的电感。图27B是用于图26和图27A所示端帽连接器600的内部触点组件的示意图。端子607排列在连接器的两侧，而且安装在各支承模块610内。这些支承模块610被相互分离开预定的距离，该预定距离支持将端子触点608分离开。
可以设置大致U形或刀形(blade shape)的导电耦合钩环615，而且可以将该导电耦合钩环615插在端子607与支承模块610之间，以加强端子607之间的耦合。耦合钩环615具有一系列刀形部件620，刀形部件620被中间间隔621分离开，它插在一对反向触点(参考图28)608之间，并向着电路板表面向下延伸。钩环615通过连接器主体在连接器模块610之间纵向延伸。连接器模块610和连接器外壳602(特别是其侧壁)可以具有成型在其内的开口616，开口616用于容纳接合插头617，以使这两个部件互相配套。也可以采用其它连接装置。
图28是连接器600的端视图，它示出插在一对反向触点608之间的耦合钩环以及连接器模块610和连接器外壳602的连接。
图29A-C示出根据本发明原理构造的、利用空气作为电介质而在导电单元之间采用宽边耦合的传输通道链路的另一个实施例。在图29A中，设置通常是均匀截面的电介质衬底700，而且该电介质衬底700具有间隔形成在其上的宽体或凸台部分701，其中导电单元702设置在衬底700的两面。所示的主体部分701被连接板部分703互连，该连接板部分703的厚度小于主体部分701的厚度。如图29A所示，宽体部分701优选地互相对准，因此导电面支承在其上。
导电单元优选地是衬底700的电镀表面，或者是利用适当淀积方法形成的层。这样，在该排列中确定垂直信号通道，分别出现在图29A所示每个主体701下面的方框内的“1-4”表示垂直信号通道。可以排列导电单元702的极性以准备好进行差分信号传输，如图所示，这样一种排列使正(“+”)信号导电面定位在一侧，而使负(“-”)信号导电面定位在另一侧，而且优选地定位在电介质衬底的反面。正如本技术领域内所理解的，反极性导电延伸702构成如图29A下方的“1”至“4”标记的一对通道或一个通道。在该实施例中，中间支承电介质衬底的体积和延伸将反极性导电对分离开。这种构造适用于夹层配置，而且采用结构化的非空气电介质。
图29B示出这种具有电介质体或衬底700’的连接器的结构的变形，电介质体或衬底700’具有多个形成在其内、沿衬底的宽度互相隔离开的缝隙705’，而且利用空气作为每个信号通道的两个导电单元之间的选择电介质。导电面702’被设置在缝隙的两个对面(或侧壁)，而且由中间间隙互相分离开，该中间间隙内充满空气。在该结构中，可以选择导电面的极性，如图所示，使正信号导电面与负信号导电面互相相对，如图29B所示，从而将缝隙705’内的空气用作有关导电面对的之间的电介质。而在图29A所示的实施例中，垂直排列，或者通过电介质体排列信号对或通道，在图29B和29C所示的实施例中，其排列和电吸引力均水平地和通过中间空气间隙。在构造这种传输通道的过程中，可以对衬底的整个外表面进行电镀，而且可以腐蚀上层外表面706’，以清除其镀层。例如，通过对它进行腐蚀，可以清除两个侧壁之间的基底708’上最初存在的任何镀层。因此，形成多个电无关的垂直镀层702’。在这种排列中，在反极性充电导电面对(在图29B中是水平的)之间发生初级场耦合，而反极性充电的导电面对之间的气隙或间隔比气隙之间的间隔紧密。因此，通过进行几何结构控制，在电方面，使差分对间隔(differential pair spacing)更紧密，以确保在差分对之间保持初级吸引力。
除了采用喷涂在电介质衬底700’的下表面上的导电接地面710之外，图29C示出相同的结构。这种结构可以用于形成传输通道链路的致密型片(dense matrix)，如图30所示，其中将多个衬底700’侧着排列在一起。每个衬底可以包括接地面710’和3个通信巷道或信号巷道，如图所示，或者选择其它排列。
图31示出直角范围内使用的、形成在电介质体内表面上而非外表面上的这种结构。这被表示为具有多个形成在其上的沟槽或空腔804的绝缘块800。可以对沟槽804的两个侧壁电镀导电面803，该导电面803从一端806延伸到位于另一端807的喇叭口802。导电面803互相分离，而且结束喇叭口802的短路，以便断开与下一个传输通道链路部分的电耦合。
图32-34示出根据本发明原理构造的波导媒介的另一种构造。如图32所示，对电介质衬底900设置有多个形成在其上的缝隙或沟槽902。该缝隙902形成在电介质衬底900的相对面上，而且缝隙902确定一系列升高的凸台，该凸台支承电镀的或用其它方法形成的导电面903。可以认为缝隙902可以形成一系列薄连接板904，这样可以减小电介质的截面，而且可以减小替换通道之间的电容耦合。可以在每个信号通道或巷道内控制导电面的宽度，以便控制通道的阻抗。如图34最好示出的那样，为了建立用于例如通过焊接与电路板实现连接的导电接口，诸如底脚910的表面安装件可以具有衬底，且可以包括设置在其外表面上的导电面。所示的衬底900具有主体部分900和包围基底部分909，以便模制该主体部分900。然后，通过对它进行适当修整，主体部分900可以与其包围基底部分分离。
图35示出在两个电路板421、422之间延伸的本发明的传输线420(与主体部分909分离后)。与图26所示的类型相同，传输线420与连接器424配合，而且从其向外延伸到设置在电路板422上的表面安装连接排列425(或被形成为对传输线模制的或利用其它方法对传输线形成的、可以安装到电路板422的反向安装垫或迹线上)。这种连接可以包括从表面427向上延伸的接触件426，该接触件优选地包括与导电带430相反排列的导电面428，因此它们将与传输单元的导电带430直接接触。可以焊接它们，或者利用其它方法安装它们，或者仅利用摩擦接触实现电连接。所示的排列还包括有塑料或金属形成的外部保护罩431(如果利用电介质件保护与传输单元反向的内侧)，以防止传输通道被破坏和发生外部接触。
在图36中，以在两个电路板之间延伸的直角配置方式，示出传输链路420。可以将传输链路模制为具有要求的物理尺寸(厚度、间隔等)的形状，以利用回转半径，保持波导的参数。在所示的应用中，利用直接位于板面427上的表面安装排列425，可以使传输链路与表面安装连接器424互连。
图37和38示出特别适用于以高密度接触间隔承载高压、大电流的分组单元通道传输线或链路650的另一个实施例。由电介质形成传输线650的主体，而且传输线650具有一系列形成在其内、从其一面652延伸到其主体部分内的沟槽，或缝隙651。例如通过进行电镀，对这些缝隙的侧壁654电镀导电材料，实际上，确定一系列互相相对、并由中间间隔或气隙分离开的“镀层”655，该中间间隔或气隙通常占据缝隙651。在图37和38的左侧，示出插入模制插头658，该插头658包括帽盖部分659以及一个或者多个舌形部分或填充部分660，填充部分660从帽盖部分659下垂、并延伸到缝隙651内并完全占据缝隙651的空间。其插头658，特别是其填充部分660在相对的两个导电面之间延伸，并使它们绝缘，以防止在它们之间产生电弧。该插头内充满优选的具有高介电常数的电介质材料，该介电常数等于或者远大于电介质体的介电常数。可以在图37和38所示传输线的下表面上淀积接地面659，以防止增加的电容耦合。
这样，如图38的原理图最佳示出的那样，相反极性(即“+”或“-”)导电对的触点互相电绝缘，尽管如此，但是可以确定通路。特别是因为具有大量公用并行电流通路，所以本发明的传输单元的尺寸使得可以以低电感传送模式实现非常高的密度。图37和38的右侧示出用于实现该隔离、优选地具有信号发送导电面，即，使用与整个缝隙一致的保角涂层661和在两个导电面之间提供电绝缘或隔离的凸台配置的另一种装置。电镀面654、655之间的间隔可以非常小，约为0.4mm等，而绝缘涂层或薄膜661防止在导电单元对之间发生电弧或短路。使用在其上传播电流并有可能位于其两个对面上的反极性传输线对在传输线系统上产生低回路电感。保角涂层或薄膜661的介电常数优选地具有低于电介质体的介电常数，而且其介电常数最优选地为接近空气的介电常数，即1.0。
如图39所示，本发明的传输线还可以用于以非常低的阻抗传送功率。在所示的传输线750上，对电介质体部分751设置在其外表面753上形成的一系列沟槽752。与某些上述实施例不同，可以不仅仅对电介质体的凸台部分的外表面电镀导电材料。连续电镀传输线705长度的两个这种凸台755，而且通过在用于使这两个凸台755分离开的沟槽或沟槽752内进行电镀，使这两个凸台755互连，因此电镀5个不同的表面，它们包括两个凸台755、沟槽752的两个侧壁756以及沟槽的基底757，它们一起形成传输线的一个功率端子。在这种排列中，具有增加的表面积，这样可以在功率端子与有关接地(功率返回)端子之间形成增加的电容。低电感和增加的电容用于降低整个系统的阻抗，因此本发明的传输线可以用于低阻抗功率传送。尽管被示为六角结构，但是，显然，这种排列可以用于被连接板互连的任何类似结构，例如具有升高的、半圆形凸台结构，该连接板在相邻凸台755之间形成不同形状的中间谷槽。
图40和41示出采用混合信号和功率传输线的可能实现。在图40中，可以看出，传输线950具有至少形成在传输线的一个表面955上，而优选地形成在传输线的两个(对着的)表面955上的两个信号图形或延伸951以及一个宽功率迹线或延伸952。功率延伸确定大功率通道，大功率通道具有增加的电流处理能力的加宽连续导体和具有加宽镀层面积的高电容。可以利用宽“隔离”区956使这种类型结构的功率区与信号区分离，模制或形成该宽“隔离”区956，作为传输线的一部分。在诸如伸延的制造过程中，可以以高可靠性控制隔离区的公差和尺寸，以获得最高电利益并将功率延伸与信号延伸之间的交叉干扰或短路接触降低到最小。
除了功率区包括多个被中间隔离区分离的功率延伸952a之外，图41示出同样的结构。
尽管已经对本发明的优选实施例进行了描述和说明，但是本技术领域内的熟练技术人员明白，在本发明实质范围内，可以对其进行各种变更和修改，由所附权利要求确定本发明的范围。
权利要求
1.一种用于传送高频差分信号和功率的传输线，包括电介质体，其具有预选长度，并在两个对端之间延伸而且具有预选的宽度；第一对导电迹线，其设置在电介质体的外部，当对所述传输线加电时，导电迹线的一个承载正差分信号，而所述导电迹线的另一个承载负差分信号，第一对导电迹线沿其两端之间的所述电介质体的长度互相分离开给定距离，所述第一对导电迹线互相对准，以便通过所述电介质体，在它们之间产生电容耦合；以及第二对导电迹线，其设置在电介质体的外部，当所述传输线加电时，用于承载功率，该第二对导电迹线沿其两端之间的所述电介质体的长度互相分离开给定距离，所述第二对导电迹线互相对准，以便通过所述电介质体，在它们之间产生电容耦合，所述第一对导电迹线和第二对导电迹线互相分离开足够距离，以防止在所述第一对导电迹线与第二对导电迹线之间产生耦合。
2.根据权利要求1所述的传输线，其中所述电介质体具有多边形配置，该多边形配置具有多个不同的边，而且所述第一和第二对导电迹线设置在所述电介质体的各不同侧上。
3.根据权利要求2所述的传输线，其中所述电介质体具有矩形配置。
4.根据权利要求1所述的传输线，其中所述电介质体包括多个从其凸出的凸台部分，升高的凸台被中间谷槽互相分离，相应第一和第二对升高的凸台支承所述第一和第二对导电迹线。
5.根据权利要求4所述的传输线，其中所述电介质体是挤压成形的主体。
6.根据权利要求1所述的传输线，其中所述电介质体是挤压成形的主体。
7.根据权利要求1所述的传输线，其中所述电介质体至少包括形成在所述电介质体外部的第一和第二凹槽，第一和第二凹槽的每个包括一对被中间间隙互相分离的侧壁，而且所述第一和第二导电迹线被分别设置在所述第一和第二凹槽侧壁上。
8.根据权利要求7所述的传输线，其中所述第一和第二凹槽包括与所述凹槽侧壁互相连接在一起的基底部分。
9.根据权利要求7所述的传输线，其中所述电介质体包括与所述第一和第二凹槽分离的基底面，而且所述电介质体进一步包括支承在所述电介质体基底面上的接地平面。
10.根据权利要求9所述的传输线，其中该接地平面在垂直于所述凹槽的所述电介质体基底面上延伸。
11.根据权利要求7所述的传输线，其中所述第一和第二凹槽的所述凹槽侧壁互相分离开第一间隔，而所述第一和第二凹槽互相分离开第二间隔，该第二间隔大于第一间隔。
12.根据权利要求7所述的传输线，其中所述第一凹槽的所述凹槽侧壁互相分离开第一间隔，而所述第一和第二凹槽分离开第二间隔，所述第二间隔大于第一间隔。
13.根据权利要求7所述的传输线，其中所述第二凹槽内填充由电介质材料形成的插头件，该电介质材料的介电常数与所述电介质体的介电常数不同。
14.根据权利要求13所述的传输线，其中该插头件部分延伸到所述凹槽之外并延伸到所述电介质体的所述外部之上。
15.根据权利要求13所述的传输线，其中所述插头件的介电常数等于或者大于所述电介质体的介电常数。
16.根据权利要求7所述的传输线，其中所述第一对导电迹线被用于防止所述第一对导电面互相接触的电介质涂层覆盖。
17.根据权利要求1所述的传输线，其中所述第一和第二对导电迹线通过选择性地电镀所述电介质体部分在所述电介质体上形成。
18.根据权利要求1所述的传输线，其中所述第一和第二对导电迹线利用真空淀积方法在所述电介质体上形成。
19.根据权利要求1所述的传输线，其中所述第一和所述第二对导电迹线的每个所述导电迹线分别具有预选宽度，所述第二导电迹线的宽度大于所述第一导电迹线的宽度。
20.根据权利要求1所述的传输线，其中所述第二对导电迹线由所述电介质体的宽隔离部分使与所述第一对导电迹线分离，该隔离部分的宽度大于所述第一对导电迹线之间的间隔。
21.一种低阻抗功率传输线，包括细长薄电介质体，其具有大于1.0的介电常数，该电介质体包括多个宽体部分，其在宽度方向通过中间连接板部分互连，该连接板部分确定在相邻宽体部分中间沿长度方向延伸的中间谷槽部分，以及多个导电迹线，其支承在所述电介质体上，用于沿所述传输线长度传送功率；第一导电迹线，其是被所述电介质体的第一侧支承的导电迹线；以及第二导电迹线，其支承在所述电介质体的第二侧上，所述第一导电迹线与第二导电迹线一起对准。
22.根据权利要求21所述的功率传输线，其中每个所述第一导电迹线和第二导电迹线在至少两个相邻凸台上和所述电介质体的一个中间谷槽上延伸。
23.一种用于传输电功率的传输线，其包括细长窄体，由介电常数大于1.0的电介质材料构成，该电介质体具有确定所述电介质体的外部的周界，该电介质材料是固体以确定所述电介质体的截面；以及一对导电迹线，其设置在所述电介质体的外部，这两个导电迹线沿所述电介质体在长度方向延伸，而且在所述电介质体外部上互相分离开，以确定两个电路通路，所述电介质体在所述导电迹线之间延伸，当对所述传输线加电时，所述导电迹线对分别传送电流，所述电介质体变窄，以便在对所述传输线加电时，通过所述电介质体，在所述导电迹线之间产生耦合。
全文摘要
一种用于在两个连接点之间传送高频数据信号的而设计传输线，其包括电介质体和设置在其上的多个导电单元，其中成对排列多个导电单元，以便传输差分信号。在一个实施例中，电介质体是固体，而且使其导电单元支承在其外表面上。在另一个实施例中，电介质体被挤压成形，而且该电介质体具有在其上形成的凹槽或升高凸台。该凹槽或凸台支承利用适当电镀方法在其上形成的导电单元。该接地面被设置为电介质体的基底层。还可以在该电介质体上设置加宽电镀面，该加宽电镀面的表面积比意在用于信号通道的表面积大。加宽面用于传送功率。
文档编号H01P3/02GK1701461SQ02827362
公开日2005年11月23日 申请日期2002年12月30日 优先权日2001年12月28日
发明者大卫·布伦克尔, 丹尼尔·L·戴维德奇克, 约翰·E·洛帕塔, 阿伦杜姆·杜塔 申请人:莫莱克斯公司