电路装置及转接卡的制作方法

本发明涉及一种连接器。更具体而言，本发明涉及一种具有接地环的金手指连接器，以降低连接之间的阻抗。

背景技术：

电子装置(例如服务器)包括大量模块化的电子元件。举例而言，许多服务器包括装置卡，例如图1a所示的装置卡10。因模块化的装置卡允许服务器增加不同的功能元件，故提供给服务器灵活性。装置卡10包括边缘区域12，其包括形成于边缘区域12上的金手指连接器14。边缘区域12可插入插槽20中，其中插槽20可位于装置的电路板上，例如服务器或另一个电路板。因为金手指连接器14为手指形状，且由耐用的金属所制造以允许重复地与插槽20连接，故被称作金手指。连接器14与形成在装置卡10上的电路线电连接。连接器14允许服务器与装置卡10上的元件交换信号。边缘区域12由装置卡10上的接地区域18所界定。接地区域18大致上位于装置卡10的一般区域下方。然而，接地区域18并不会延伸至边缘区域12下方。

服务器一般具有主机板，其具有一或多个控制器以及用以连接转接板的插槽。转接板具有与主机板上的插槽相匹配的边缘区域。转接板也包括多个插槽(例如插槽20)，其允许插入装置卡(例如装置卡10)。因此，服务器主机板可通过各转接板连接至多个装置卡。每一个装置卡通过转接板连接至主机板上的插槽。

图1b中显示范例转接板50。转接板50包括具有金手指连接器54的边缘区域52。转接板50也包括多个插槽(例如插槽62、64)，其允许多个装置卡通过转接板50连接至服务器主机板上的单一插槽。转接板50包括线66，其将金手指连接器连接至插槽62、64。因此，电信号可于插槽62、64和连接至金手指连接器54的装置(例如服务器主机板)之间进行交换。

如上所述，金手指式连接器广泛地使用于输入/输出扩充装置(例如图1a中的装置卡10)的信号链接，以及与转接板(例如图1b中的转接板50)的接合。然而，金手指连接器往往会在服务器系统的转接或链接板上产生阻抗不连续性。以在金手指连接器和插槽之间的具有短线长的转接或链接板而言，由于具有两个连接(一个在转接板和服务器主机板之间，另一个在转接板和装置卡之间)，故在转接板的两端会具有两阻抗不连续性。当信号传过金手指连接器时，此些不连续性会造成多个反射。此种结构缺陷将更会减少信号边际(signalmargin)，并因边际减少而造成各板之间的信号非预期的失效。

由于相对较大的金手指连接器会大幅降低对应的阻抗，目前的设计普遍需要截切边缘下方与金手指连接器的接地平面，以增加阻抗。

图2a显示位于转接板100上的金手指连接器的俯视图。图2b显示转接板100的立体图。转接板100包括边缘区域102、接地平面104及板层106。如上所述，接地平面104于板层106下方延伸，但不会延伸于边缘区域102下方。边缘区域102包括一系列的金手指连接器110。各种电路线112与金手指连接器110的近端(proximalend)电连接。金手指连接器110的相对远端则开放以与插槽中对应的连接表面接触。一系列的连接器孔120形成于板层106上，以提供插槽或转接板100上的其他元件电连接。

在信号数据传输速率增加的情况下，图2a至图2b所示的金手指连接器会产生副作用。在转接板100上标示为150、152的区域之间来自金手指连接器110的信号会造成多个反射。此反射会造成信号边际减少。举例而言，原通道损耗为约-0.5db，但当在金手指连接器的中央位置探测时，则变为-4.97db。此显示反射造成额外的损耗(-4.97-(-0.5)＝-4.47db)。解决此问题的一方法为增加金手指连接器和插槽之间的线长，以降低信号反射的幅度。因用于机架安装服务器的转接板的高度限制，故此方案普遍而言并不可行。举例而言，转接板的高度限制于1单元(unit；u)或2u服务器，故线长被转接板的高度所限制。

因此，需要一种电路板边缘设计，以降低金手指区域的阻抗不连续性来减少信号的反射。更需要一种允许在金手指式连接器及转接板上的插槽之间最短线长的机构，以允许转接板与标准服务器设计高度相匹配。

技术实现要素：

本发明提供一种电路装置，包括电路板，其包括连接器边缘。多个连接器形成在位于前述电路板的第一表面上的连接器边缘上。接地平面形成在位于与前述第一表面相对的第二表面上的电路板的一部分上。前述接地平面离开前述连接器边缘显露出的第二表面。接地回路形成在前述连接器的至少两者下方的第二表面上。

本发明另提供一种用以将卡装置连接至服务器主板的转接卡。前述转接卡包括电路板，其具有第一表面和相对的第二表面。前述电路板包括连接器边缘区域，其中前述连接器边缘区域具有多个连接器，形成于前述第一表面上。接地平面形成于前述第二表面上。接地回路形成于边缘区域下方的第二表面上。多个线与前述连接器电连接。前述转接卡包括插槽，位于前述第一表面上。前述插槽与前述线的至少其中数者电连接。

上述发明内容并非用以代表本发明的每一个实施例和每一方面。相反地，前述发明内容仅提供本发明所述的一些新颖的方面及特征的范例。本发明的上述及其他的特征和优点可由以下实行本发明的代表实施例及模式的详细说明，并配合所附的附图及权利要求而明显易懂。

附图说明

所附附图作为本发明实施例的例证，并配合叙述来一并说明并绘示本发明的原理。

图1a为具有金手指式连接器的现有技术电路板的立体图；

图1b为具有金手指式连接器的现有技术转接板的立体图，其连接至主机板及装置卡的插槽；

图2a为转接板中的现有技术连接器的特写图，其显示潜在信号不连续的区域；

图2b为具有金手指连接器的范例边缘区域的立体图；

图3a为具有位于下方的接地回路的范例改良的金手指连接器设计的特写俯视图；

图3b为具有位于下方的接地回路的范例改良的金手指连接器设计的电路板布局的立体图；

图4为连接至图3a至图3b所示的范例改良的金手指连接器设计的探针的信号输出与现有技术金手指连接器比较的示意图；

图5为连接至图3a至图3b所示的范例改良的金手指连接器设计的探针于不同频率的信号输出与现有技术金手指连接器比较的示意图。

本发明易进行各种修改与替代形式。在附图中已显示一些代表性实施例作为范例，并将于本发明中详细说明。然而，应了解的是，本发明并非意在限制所揭露的特定形式。反之，本发明涵盖落入附上的权利要求所定义的本发明的精神及范为内的所有修改、等效及替代方案。

符号说明

10装置卡

12、52、102、210边缘区域

14、54、110金手指连接器

18接地区域

20、62、64插槽

50、100转接板

66、220线

104、230接地平面

106板层

112电路线

120连接器孔

150、152区域

160、162探测点(探针)

200电路板

212a、212b、212c、212d、212e、212f金手指连接器

214电路板表面

216相对表面

222第一线

224第二线

240接地回路

260、262探测点

410、510第一线

420、520第二线

430、530第三线

440、540第四线

具体实施方式

本发明可以许多不同的形式来实施。附图中显示代表性实施例，并将于本发明中详细说明。本发明作为本发明的原理的范例或示例，而非意在限制所示实施例揭露的广义方面。举例而言，在摘要、发明内容及实施方式段落所揭露，但未明确地在请求项中所述的程度、元件及限制不应通过暗示、推论或其他方式单独地或共同地结合至请求项中。为了本实施方式的目的，除非特别声明，单数包括多个，反之亦然。用语「包括」意指「包括但不限制」。此外，举例而言，本发明所使用的近似的用语(例如「约」、「几乎」、「大致上」、「大约」和其他类似的用语)意指「在」、「接近」或「几乎在」或「在3～5％的范围内」或「在可接受的制造公差范围内」或任何前述用语的逻辑上的组合。

本发明有关于增加延伸于电路板边缘连接器中的金手指连接器下方的接地环或回路。接地环会降低金手指连接器所传递的信号的阻抗不连续性及对应的反射。接地环可以为任何形状，但必须连接至接地平面。在此范例中，四个金手指连接器的每一者都形成有一个回路。

图3a显示具有边缘区域210的电路板200的特写俯视图，其中边缘区域210包括金手指连接器212a、212b、212c、212d、212e及212f，形成于电路板表面214上。图3b显示具有金手指连接器212a、212b、212c、212d、212e及212f的电路板200的立体图。电路板200也具有位于电路板表面214下方的相对表面216。各种线220形成于电路板表面214上。在此范例中，电路板200由非导电材料所制成。电路板200可包括其他元件，例如位于电路板表面214上的集成电路或插槽，其与金手指连接器212a、212b、212c、212d、212e及212f交换信号。在此范例中，电路板200可以是装置卡(例如固态硬盘(solidstatedrive；ssd)卡)或连接器式卡(例如转接卡)，其允许多个装置卡连接至另一电路板(例如服务器的主机板)。

举例而言，差动信号线对可由连接至金手指连接器212c的第一线222、以及连接至金手指连接器212d的第二线224所界定。因此，差动电信号可传送至位于金手指连接器212c、212d上方的插槽。在位于电路板表面214下方的相对表面216上提供接地平面230。如图3a～图3b所示，接地平面230不会延伸于边缘区域210下方。

为了解决上述反射问题，形成接地回路240，延伸自位于边缘区域210下方的显露表面214上的接地平面230。在此范例中，接地回路240和接地平面230是由铜所制成。在此范例中，接地回路240延伸于金手指连接器212b、212c、212d及212e下方。位于具有金手指连接器212b、212c、212d及212e的边缘区域210的面积下方所新增的环或接地回路240会降低阻抗不连续性及对应的反射。在此范例中，由于设置接地回路240，相较于目前已知的金手指连接器设计(例如图2b所示)将从通道损耗补回2.2db的边际增益。

通过判定来自先前已知具有金手指连接器(例如图2b所示)的电路板的信号，并将此信号与具有下方接地回路的改良金手指连接器(如图3a至图3b所示)比较，可测试接地回路240的有效性。在此判定中，提供两个探测点160、162(如图2b所示)，以测量差动信号通道s参数或来自金手指连接器上差动信号的阻抗。第一探测点160大约定位于金手指连接器110从接地平面104(图2b)边缘起长度的一半处。第二探测点162大约定位于金手指连接器110从接地平面104(图2b)边缘起长度的三分之一处。相似地，在图3a～图3b的差动信号线224上提供探测点260、262。探测点260大约定位于金手指连接器212d从接地平面230边缘起长度的一半处，而探测点262大约定位于金手指连接器212d从接地平面230边缘起长度的三分之一处。

图4显示当对各个金手指连接器施加差动信号时，从图2b中的探测点160、162和图3a中的探测点260、262所测量的电阻随时间的图表。图4中的图表于y轴显示电阻(欧姆)，在x轴显示时间(纳秒)。第一线410显示在不具有接地环的情况下，图2b中的探针160随时间的输出。第二线420显示在不具有接地环的情况下，图2b中的探针162随时间的输出。第三线430显示在具有接地回路240的情况下，探针于图3a中的探测点260随时间的输出。第四线440显示在具有接地回路240的情况下，探针于图3a中的探测点262随时间的输出。如图4所示，线410、420、430及440显示四种不同状况的差动信号通道阻抗。电阻愈低意指通道阻抗愈接近原本的目标。因此，由于接地环240的设置，相较于线410、420，线430、440的电阻较低，并提供更小的阻抗偏差及更小的信号反射。

图5显示当对各个金手指连接器施加差动信号时，从图2b中的探测点160、162和图3a中的探测点260、262的信号的插入损耗比较的图表。图5中的图表于y轴显示信号振幅(db)，在x轴显示信号频率(ghz)。第一线510显示在不具有接地环的情况下，图2b中的探针160随频率范围的输出(db)。第二线520显示在不具有接地环的情况下，图2b中的探针162随频率范围的输出。第三线530显示具有接地回路240的情况下，探针于图3a中的探测点260随频率范围的输出。第四线540显示具有接地回路240的情况下，探针于图3a中的探测点262随频率范围的输出。图5特别显示在8ghz处(第四代快捷外设互联标准(pciegen4)(16gbps)应用的主要频率)的插入损耗比较，其中探测点260、262的损耗(1.60、2.60)小于探测点160、162对应的损耗(3.82、4.97)。

在此使用的用语仅为了描述特定实施例的目的，并非意欲限制本发明。除非上下文清楚地指出，在此所使用的单数形式「一」、「一个」以及「该」亦意欲包括多个形式。除此之外，在某种程度上，不管是在详细描述及/或权利要求中所使用的用语「包括(including、includes)」、「具有(having、has、with)」或其变异，这样的用语意欲以类似于用语「包括(comprising)」的方式包含在内。

除非另有定义，在此使用的所有用语(包括技术用语以及科学用语)具有与本发明所属技术领域中具有通常知识者通常理解的相同意义。除此之外，用语(例如，在常用字典中所定义的用语)应当被解释为具有在相关领域之上下文的意义一致的意义，且除非在此明确地如此定义，并不会以理想化或过于正式的理解解释。

虽然结合以上各种范例已说明了本发明，但应了解的是其仅以范例的方式呈现，而非作为限制。在不脱离本发明的真实精神以及范畴的情形下，可根据本发明对所揭露的范例进行许多改变。因此，本发明的广度及范畴不应被上述范例的任何一者所限制。相反地，本发明的范畴应根据所附权利要求及其均等来界定。

虽然本发明已依据一或多种实施方式来绘示及说明，但本发明所属技术领域中具有通常知识者将可依据对本说明书及所附附图的解读与理解来进行等效的改变与修改。此外，虽然本发明的特定特征可能仅揭露于数个实施方式的其中一者，此特征可为了需求或优势，在任何特定及特别的应用中与其他实施方式的一或多个其他特征结合。