专利名称：三角共形的传输结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及多电路电子通信系统，更具体地，涉及用于在这种系统中使用的专用传输通道结构，其可以在传输系统、芯片封装、电路板构造、互连器件中使用，以及这种系统的运行。
背景技术：
在本领域中已知各种电子传输的装置。大多数这种传输装置，如果不是所有的话，遭受固有的速度限制，例如频率上限和信号所需要的用于从系统内的一点转移到另一点的实际时间，其通常称为传播延迟。主要由它们的结构，其次由它们的材料组分限制它们的电子性能。一种传统方法利用导电引脚(pin)，例如在图1中说明的边缘卡连接器中找到的那些。在这种类型的结构中，在塑料外壳21内布置多个导电引脚或端子20，并且这种排列提供大约800至900MHz的运行速度。通过边缘卡连接器来说明对这种标准结构的改进，该边缘卡连接器在本领域被称作“Hi-Spec”并且在图2中说明，其中该系统包括设置在绝缘连接器外壳27内的大的接地触点(contact)25和小的信号触点26。该小的信号触点26耦合到大的接地触点25。这些结构中的信号触点不是差分信号触点，而仅仅是单端信号，意为每一个信号触点都是侧面与接地触点相接。这种类型系统的操作速度被认为是大约2.3Ghz。
本领域的另一种改进被称为“三元”或“三端”连接器，其中导电端子以三角形图形设置在塑料外壳28内，并且该端子包括大的接地端子29和两个较小的差分信号端子30，如图3所示，并且如美国专利No.6,280,209中所详细说明。这种三元/三端结构具有大约4Ghz的显著上限速度。在最简单的意义上，这三种方法都利用塑料外壳中的导电引脚，以提供电信号的传输线。
在这些类型构造的每一种中，期望维持通过系统全部发送路径的专用传输线，包括通过电路板，配合接口以及该系统的源和负载。当从各个引脚构造传输系统时，难以在系统内获得所希望的一致性。在这些信号，接地和电源的连接器中使用分立的点对点连接。这些导体的每一个都被设计成提供电气连续的导体或装置并且通常不考虑传输线效应。大部分导体被设计成标准的引脚区，使得所有的引脚或端子是相同的，与它们所指定的电气功能无关，并且该引脚进一步以标准的间距、材料类型和长度进行配置。尽管在低操作速度下的性能是令人满意的，但是在高操作速度下，这些系统会认为导体是影响其操作和速度的系统中的中断。
这些系统中的许多信号端子或引脚连接到相同的接地回路导体上，从而产生高的信号对地比率，由于在信号和地之间强加大电流回路，因此不会使它们产生高速的信号传输，该电流回路减少了带宽并且增大了系统的串音，从而有可能降低系统性能。
带宽(“BW”)与 成比例，其中L是系统电感分量，C是系统电容分量，以及BW是带宽。信号传输系统的电感和电容分量操作以减少系统的带宽，即使在整个同构型系统中也无中断。这些电感和电容分量可以通过减少穿过系统的整个路径长度而最小化，主要是通过限制穿过系统的电流路径的区域和减少系统元件的总极板面积。然而，随着传输频率的增大，尺寸的减少会产生其自身的问题，在于有效物理长度被减少到相当小尺寸。10Ghz范围以及更高的高频使大多数计算出的系统路径长度变得不可接受。
除了横跨系统的总电感和电容限制性能因素以外，任何非同构的几何形状和/或材料转换产生中断。使用大约3.5Ghz作为以大约12.5千兆比特每秒(Gbps)操作的低电压差分信号系统中的最小截止频率，使用介电常数大约为3.8的电介质将会产生大约0.25英寸的临界路径长度，可以容许临界路径长度以上的长度中断。这种尺寸使构建系统的能力变得不可行，该系统包括给定的四分之一英寸内的源、传输负载和负载。因此能够看出，电子传输结构的发展是从一致结构的引脚排列发展到功能专用的引脚排列，再到尝试的单一结构接口，然而路径长度和其它因素仍然限制着这些结构。根据前述现有技术的结构，由于这些系统的物理限制和这种传输所需的短临界路径长度，传送高频信号是不可行的。
为了获得有效的传输结构，人们必须在整个发送路径上保持稳定且专用的传输线从源开始，通过接口，到达负载。这将包括匹配的互连和印刷电路板，以及发射到和从该电路板发出的互连信号，或者诸如电缆的传输电介质，甚至还包括半导体器件芯片封装。当发送系统根据被设计成通过和其它各个导电引脚互连的各个导电引脚构造时，这难以实现，因为引脚/端子彼此间的尺寸、形状和位置可能需要改变。例如，在直角连接器中，引脚/端子的行之间的关系在长度和电气耦合方面都发生变化。包括系统的源和负载之间所有区域的高速互连设计原则使用在具有达2.5Gbps源的传输系统中，该系统包括芯片封装、印刷电路板、板连接器和电缆组件。一种这样的原则是接地设计原则，这在标准引脚区域上提供了附加的性能，因为信号和接地路径之间的耦合被增强，并且补充单端操作。用于这种系统中的另一个原则包括阻抗调整以使中断最少化。另一个设计原则是引脚引线最优化，其中信号和返回路径被分配给引脚区域中的特定引脚以使性能最大化。所有这些类型的系统在达到上述临界路径长度方面都受到限制。
本发明涉及一种改进的传输或发送系统，该系统克服了前述缺点并以高速操作。
发明内容
因此本发明涉及一种改进的传输结构，该结构克服了前述缺点并且采用了分组的导电元件以形成单一的机械结构，该机械结构提供了在某种意义上类似于光纤系统的完整电子传输通道。本发明的焦点在于提供完整的、工程的基于铜的电子传输通道，而非利用单个导电引脚或与铜导体的可分离接口作为传输通道，本发明的传输通道具有更多的可预测电气性能和更大的操作特性控制。认为本发明这种改进的系统是在远大于0.25英寸的延伸路径长度上为数字信号传输提供至少达12.5GHz的操作速度。
因此，本发明的一般目的是提供用做分组元件通道链路的工程波导，其中该链路包括拉伸的电介质体部分和至少两个沿着其外表面设置的导电元件。
本发明的另一个目的是提供高速的通道链路(或传输线)，其具有给定横截面的拉伸体部分，该体部分由具有选定介电常数的电介质形成，并且该链路在其最基本的结构中具有设置在其外表面上的两个导电元件，这些元件在其上具有类似的尺寸和形状以及朝向，彼此相对，以便通过在这两个导电元件之间建立特定的电场和磁场并且在该通道链路的全部长度上保持这些场，来控制穿过该链路的电能波。
本发明的另一个的目的是通过选择性地调整拉伸体的外表面上的导电元件大小及其之间的间隙来控制通道链路的阻抗，以保持平衡或不平衡的电场和磁场。
本发明的另一个目的是提供一种改进的电传输通道，该通道包括扁平衬底和形成在该衬底中的多个凹槽，该凹槽具有相对的侧壁并且该凹槽被衬底的中间槽脊(intervening land)间隔开，该凹槽的侧壁上淀积有导电材料，例如通过电镀或淀积，以在凹槽之内形成电子传输通道。
本发明的还一个目的是提供一种预制的波导，其中利用至少一对导电元件来提供差分信号传输，即，信号输入(“+”)和信号输出(“-”)，该导电元件对被设置在电介质体的外部以便允许建立每单位长度的电容、每单位长度的电感、阻抗、每单位长度的衰减和传播延迟，并且在由导电元件形成的通道内设定这些预先确定的性能参数。
本发明的另一个目标是提供一种固体链路形式的改进传输线，优选地具有均匀、圆形的横截面，该链路包括设置在其上起到引导穿过其的电波作用的至少一对导电元件，该链路包括电介质材料的至少一个细丝，该细丝具有设置在其上的两个导电表面，导电表面沿着细丝纵向延伸并且被两个圆弧形外延分离，导电表面被进一步彼此分离以形成分立的二单元传输通道，该传输通道减少了电流回路并且其中该信号导体更紧密地排列。
本发明的另一个目的是提供一种用于高速应用的非圆形传输线，该传输线包括拉伸的矩形或正方形电介质元件，该元件具有其上设置有至少四个不同扇区的外部表面，该电介质元件包括彼此对齐并且设置在两个扇区上的一对导电元件，这对导电元件同时被中间扇区分离开。
本发明借助于其独特的结构来实现上述和其它的目的。在一个主要方面中，本发明包括由电介质形成的传输线，通过其分隔并排列导体以共形于上述“三元”连接器的三角的导体图形。通过使用槽来分隔电极，而完成三角的“三元”导体图形，穿过电介质切割或形成该槽。在槽的每一侧的顶边缘和恰好槽外，在槽的每一侧上设置导电材料的薄的、窄的条。在槽的底淀积导电材料的薄条。通过设置槽的深度和宽度的尺寸，沿着槽的顶边缘和底的传输线导体可以精确地匹配在几乎任何“三元”导体中使用的三角间隔。通过使传输线的导体匹配“三元”连接器，可以减小或消除在“三元”连接器/传输线接口的阻抗不连续。
在详细描述期间，需要经常参考所附附图，其中图1是常规连接器端面的平面示意图；图2是使用在高速连接器中的边缘卡的平面示意图；图3是利用三元或三端的高速度连接器的正面示意图；图4是根据本发明原理构造的分组元件通道链路的透视图；图5是示出导电元件的弧形宽度及其间隔的图4的分组元件通道链路的端视图；图6是根据本发明原理构造的分组元件通道链路的替换实施例的透视图；图7是本发明用于连接源和负载的传输链路的示意图，在该传输链路上具有中间负载；图8是利用常规接触“A”和本发明的传输链路“B”的连接器元件的示意图，通过放大“A”和“B”中的细节部分，示出了各自系统中发生的自感应；图9是本发明其中形成有直角弯曲的链路的替换结构的透视图；图10是利用本发明链路的传输线的示意图；图11是示出本发明链路的替换电介质组成的透视图；图12是不同形状的电介质体阵列的透视图，示出了替换导电表面配置；图13是用于形成本发明的链路的非圆形横截面电介质体阵列的透视图；图14是适合用作本发明的链路的非圆形横截面电介质体另一阵列的透视图；图15是包括本发明的多元件链路的连接器组件的分解图，该连接器组件用于提供两个连接器之间的传输线；图16是具有通过图15的传输链路相互连接的两个连接器外壳的连接器组件的透视图；图17是本发明具有形成在通道相对端的两个相互连接的块的传输通道的图解视图，并且示出了本发明的潜在柔韧属性；图18是可以用作具有不同透镜特性的链路的不同配置的电介质体阵列透视图；图19是其上形成有不同信号通道的多传输链路挤压体的透视图；；图20是用于本发明中的多传输链路挤压体的透视图；图21是和本发明的分立的传输链路一起使用的配合接口的透视图，其中配合接口采用空心端盖的形式；图22是图21端盖的后视图，示出了其中容纳该传输链路末段的中心开孔；图23是图21端盖的前部透视图，示出了外部接触的朝向；图24是多传输链路直角弯曲连接器组件的透视图；图25是连接器组件的其中一个终端的替换构造的透视图；图26是适合用于连接本发明的传输通道链路到电路板的连接器的透视图；图27A是图26连接器轮廓的透视图，以虚线示出了连接器的某些内部接触；图27B是图27A连接器移除侧壁的内部接触组件的透视图，并且示出了其上耦合卡钉的结构和布局；图28是图26的连接器沿着线28-28的剖视图；图29是电介质衬底中平面三元的槽传输线的透视图；图30是图29中所示的衬底的截面图，说明非空气电介质填充槽，槽的底被金属化；具体实施方式
图4示出了根据本发明原理构造的分组元件通道链路50。可以看出，该链路50包括拉伸的电介质体51，优选地是圆柱形细丝，其类似于光纤材料的长度。其中的不同在于链路50作为预制的波导和专用的传输电介质。在这一点上，体51由具有特定介电常数的专用电介质和向其应用的多个导电元件52形成。在图4和5中，导电元件52表示为导电材料的拉伸的区域、轨迹或带，同样地，它们可以是传统的铜或贵金属的区域，具有确定的横截面的该区域可以通过模塑法或其它附着方式，例如通过粘合剂或其它装置附着于该链路50的电介质体。它们也可以通过适当的电镀或真空淀积工艺形成在电介质体51的外表面55上。该导电轨迹52设置在外表面上并且具有沿着电介质体周边延伸的宽度。
在每条链路上使用至少两个这样的导体，通常用作差分信号的信号传送，例如+0.5伏特和-0.5伏特。使用这种差分信号配置允许我们将本发明的结构描述为预制的波导，该波导基本保持于信号发送路径的整个长度上。电介质体51的使用在链路内提供了优选的连接。在最简单的实施例中，如图5所表示的，导电元件设置在两个相对的面上，以便每个导电元件的电吸引力穿过支撑它们的电介质体彼此作用，或在下面详细解释并且图29-30中说明的导电通道的情况下，这些导电元件设置在两个或两个以上空腔的内表面上，以建立越过空腔间隙并且通过空气电介质的基本连接模式。通过这个方式，本发明的链路可以看作是光纤通道的电气等效物或扩展。
本发明教导了一种电波导。本发明的波导旨在从大约1.0Ghz到至少12.5Ghz，甚至更高的高频处，使电信号保持在所希望的电吸引力的水平。2002年4月23日发布的美国专利No.6,377,741所描述的光学波导，一般依赖于具有类镜面反射属性的单一外部涂层或镀层来保持在选定方向上移动的光粒子。外部涂层/镀层中的开孔会扩散穿过波导的光，这不利地影响波导的光束。在甚高频状态使用微波波导来引导微波射束的能量，而非发送它，如2002年9月5日发布的美国专利No.6,114,677所示的，其中使用微波波导将微波对准炉子(oven)的中心部分。微波天线技术也可以利用这种定向目标的方法。在每个例子中，这种类型的波导用来聚焦和引导穿过它们的微波光能，而在本发明中，整个波导结构被设计来将电信号保持在所需的频率(多个)和阻抗、电容以及电感。
本发明链路的有效性取决于通过利用电密封装置的两个或两个以上导电表面来定向和保持穿过通道链路的数字信号。这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。本发明的通道链路通过控制通道链路的材料和系统部件的几何形状，包括穿过其中发送的信号的电磁场，以便提供优选的场耦合。简而言之，本发明通过确定电吸引力的区域(即，电介质体51)产生工程传输线，该区域由具有相反电荷(即正负差分信号)的导体(即导电表面52)来限定。
如图5所示，两个导电表面52彼此相对地设置在电介质体51上。图4所示的电介质体51采取圆柱杆的形式，而图5所示的电介质体具有类似椭圆形配置。在每个这种例子中，导电表面或轨迹52延续各自的弧长。图4和5两者都代表了本发明的“平衡”链路，其中两个导电表面52的圆周长度或弧长C是相同的，并且电介质体51的非导电外表面55的圆周长度或弧长Cl也是相同的。这个长度用于确定导电表面之间的总分隔区D。如下面解释的，该链路可以是其中一个导电表面的弧长大于另一个的“非平衡”链路，在这种例子中，该传输线最适合于单端，或非差分信号的应用。在电介质体和链路是圆形的例子中，该链路可以作为引脚并用于连接器应用中。这种圆形横截面显示了与常规圆形引脚相同类型的结构。
如图6所示，本发明的链路可以被修改成不仅提供作为整个系统传输电介质的一部分的多个导电元件，而且也可以在其中包括一致且同轴的光纤波导用于传输光和光信号。在这一点上，电介质体51被去芯(cored)，以产生中心开孔57，光纤58通过该开孔延伸。电信号以及光信号60可以通过该链路传送。
图7示意性地示出了包括本发明链路50的传输线70，该传输线70在源71和负载72之间延伸。该链路的导电表面52使源和负载以及源和负载之间的其它二级负载73连接在一起。这种二级负载可以加入到该系统中来控制通过该系统的阻抗。线路阻抗建立在源上并且可以通过增加二级负载到传输线来进行修改。
图8示意性地示出了本发明链路和常规导体之间的区别，图中两者都是由电介质块76支撑。以引脚的方式，两个分立的常规导体77由铜或其它导电材料形成并且穿过块76延伸。如放大显示的“A”所示，由于放大的电流回路，两个分立的导体提供了具有大电感(L)的开放式单元结构。完全不同地，由于导电表面和电介质体51的定位一样彼此接近，本发明的链路在恒定阻抗具有较小的电感(L)。这些链路50的尺寸可以在生产工艺中调整并且挤压是首选的工艺，利用电介质体或分别施加挤压形成导电表面，例如通过选择性电镀工艺使得最终的结构具有电镀塑性变化。这种挤压工艺很容易控制电介质体51的体积和设置在其上的导电元件之间的间隔。优选地该导电表面沿电介质体的长度延续并且可以在传输线位于连接器、电路板或类似部件中希望终止的位置中其末端稍微向前的位置终止。
如图9所示，该电介质体具有以90度直角或任何其它角度方位形式的向前弯曲80。如所示，该导电表面52以它们之间相同的分离间隔以及导电表面开始和结束的相同宽度通过弯曲80延伸。电介质体51和导电表面52通过该弯曲易于保持它们的间隔和隔离区以消除任何潜在损耗。
图10示出了使用本发明链路的传输线。该链路50认为是由一个或多个单一电介质体51形成的传输电缆，该链路的一端82终止于印刷电路板83。为了最小化电路板上的任何中断，这个终端可以被调整。还可以提供一段保持任何中断最小化的短传输链路84。这些链路84保持传输链路的分组形式。可以提供终端接口85，其中该传输链路终止于具有最小几何形状中断或阻抗中断的连接器。以这种方式，在传输线的长度上保持导电表面的分组，这导致几何形状和电气的一致性。
图11示出了本发明的传输链路50的多种不同横截面。在最右边的链路90中，中心导体93由中空的电介质体94环绕，该电介质体94又支撑由中间间隔分离的多个导电表面95，优选地由电介质体94的部分填充。这种结构适用于电力应用，其中由中心导体93来传送电力。在图11中间的链路91中，中心封盖96优选地由选定的电介质制成并且具有在其上支撑的导电表面97。优选地提供保护性的外部绝缘罩98来保护和/或隔离内部链路。图11最左边的链路92具有保护性的外罩99，该外部层99围住环绕着导电或绝缘的核心101的可镀聚合物环100。环100的部分101镀有导电材料并且被未电镀的部分分隔开以限定环体上所需的两个或两个以上的导电表面。可选地，围绕着链路92的核心的元件可以填充有空气并且可以通过适当的间隔等方式和内部元件隔离。
图12示出了链路110-113阵列，该链路使它们的外部区域与电介质体51结合以形成不同类型的传输链路。链路110具有设置在电介质体51外部表面上不同弧长(即，不平衡的)的两个导电表面52a、52b，使得链路110可以提供单端信号操作。链路111具有两个相等间距和尺寸(或“平衡的”)的导电元件52以提供有效的差分信号操作。
链路112具有三个导电表面115来提供两个差分信号导体115a和相配的接地导体115b。链路113具有设置在其电介质体51上的四个导电表面116，其中该导电表面116可以包括两个差分信号通道(或对)或具有一对相关接地的单一差分对。
图13示出了多边形外形的同类型非圆形的链路阵列120-122，例如具有正方形外形的链路120或具有矩形外形的链路121-122。电介质体51可以被挤压成具有凸台部分125，该凸台125电镀有或以其它方式涂上导电材料。各个导电表面被设置在电介质体的各个侧面上并且优选地导电表面的差分信号对被设置在电介质体的相对侧面上。这些凸台部分125可以用作以某一方式“嵌“入到终端连接器的连接器槽中，以便易于实现在连接器端子(未示出)和导电面125之间的接触。
图14示出了一些用于本发明的附加电介质体。所示的一种电介质体130是凸圆体，而所示的另外两个电介质体131、132在外形上是通常的凹面。该电介质体的圆形横截面具有使电场强度集中在导电表面角落的趋势，而如电介质体130中所示的稍微凸起的形状具有使场强度均匀分布的趋势，从而产生较低的衰减。如电介质体131、132所示的凹面体由于其将电场集中在内部，因此有助于减少串音。如图14所示，这些导电表面的宽度或弧长小于支撑它们的各个电介体的宽度或弧长。
重要地，该传输链路可以形成为其上载有多个信号通道的单一挤压体200(图15-16)，优选地由同质介电材料形成，其中每个这样的通道包括一对导电表面202-203。这些导电表面202、203被支撑它们的中间电介质体204以及使它们相互连接的腹板部分205彼此隔离开。这个挤压体200可以作为整个连接器组件220的部分，其中该挤压体200容纳在形成于连接器外壳211中具有互补形状的开孔210中。该开孔210的内壁可以被选择性电镀，或接触212可以被插入到外壳211中以接触导电表面，如果必要，并且提供表面安装或穿过孔的后部。
图17示出了如所示配置的两个传输通道50的配置，其中一端终止于连接器块180并且通过直角块182，该直角块182包括形成在其中的一系列直角通路183，该直角通路183如图所示容纳传输通道链路。在如图17所示的配置中，应当理解该传输通道链路可以在连续的生产工艺中制成，例如通过挤压，并且每个这样的通道都可以通过本身固有的或集成的导电元件52来制造。在这些元件的制造中，可以控制传输通道自身的几何形状以及电介质体上的导电元件的间隔和定位，使得该传输通道起到一致的和单一的电子波导的作用，该电子波导支持信号(通信)传输的单通道或“路径”。由于该传输通道链路的电介质体可以被制成相当的柔韧，因此本发明的系统极易适应于在延伸长度上的各种通路而无需大量牺牲系统的电气性能。一个连接器端块180可以保持传输通道在垂直方向的对齐，而块182可以保持传输通道链路的末端位于终止其它元件的直角方向上。
图18示出了一组表面凸起的电介质块或体300-302，其中间距L不同并且块外部表面306的曲线305在链路300-302之间抬高。以这个方式，应该理解电介质体的形状可以被选择来提供用于聚焦导电元件通电时产生的电场的不同透镜特性。图19示出了具有通过腹板402相互连接的一系列电介质体或块401的多通道挤压体400，其中该导电表面403本质上是多个的或复合的。当利用如图13所示的结构时，这种挤压体400支持多个信号通道，其中每个通道优选地包括一对差分信号导电元件。图20示出了如图15和16所示的标准挤压体200。
本发明的链路可以终止于连接器和其它的外壳。图21-23将一个终端接口表示为略呈圆锥形的端盖，该终端接口包括具有中心开孔502的空心体501。该空心体提供与电介质体51的导电表面52配合的一对端子504。端盖500可以插入到连接器外壳或电路板的各种开孔中，并且优选地包括圆锥形插入端510。端盖500可以如图21-23所示构造成仅终止单一传输线，或该端盖500可以是多终端接口的一部分并且如图24和25所示终止多个分立的传输线。
图24示出了设置在一系列链路520上的端盖500，该链路520终止于端块521，该端块521具有表面安装端子522，使得端块521附着于电路板(未示出)。端盖不必采用该附图所示的圆锥形结构，还可以采用类似于下文所示和所描述的其它形状和外形。
图25示出了端块570的替换结构。在这个配置中，传输线或链路571由电介质形成并且包括形成在它们外部表面上的一对导电区域572(为了清楚说明仅示出一个侧面上的区域572，它们相应的区域形成在正对图25纸面的链路571的表面上)。这些导电区域572通过形成在电路板574内部的导电通路575连接到电路板574上的轨迹573。如果需要，这种通路也可以构造在端块570的主体内。该通道575优选地如所示地分离并且它们的两个导电部分由中间间隙576分隔开，以在电路板级保持两个导电传输通道的隔离。
图26示出了安装到印刷电路板601的端盖或块600。这种类型的端盖600起到连接器的作用并且从而包括具有中心槽603的外壳602，该中心槽具有各种键槽604，该键槽604容纳传输链路的凸起部。端盖连接器600具有通向焊接到电路板601上相应的相对轨迹的接触607的导电后部606的多个窗口620。在所示的表面安装末端的例子中，后部606可以使它们的水平部分609在端盖外壳主体下打摺以减少所需电路板衬垫的尺寸以及位于该电路板上系统的电容。
图27A示出了端盖连接器600的局部视图并且示出了如何在连接器外壳602内支撑接触或端子607以及如何通过连接器外壳602延伸。端子607包括用于冗余接触的双线接触端608(并且用于提供并行的电气路径)并且该连接器600可以包括具有倒置U形的接合卡钉615，这增强了外壳上端子的耦合。可以看出接合卡钉615具有延长的构架，该构架纵向延伸穿过连接器外壳602。由沿着接合卡钉长度方向的间隔彼此隔开的多个支架朝着电路板向下延伸，并且每个这样支架的宽度都大于其相对端子的相应宽度。如图所示的，该接合卡钉支架和端子对齐。这些双电线端子607的后部增强了连接器的稳定性。在这一点上，还为穿过外壳槽601组成通道(横向地)的端子提供了控制。双接触路径不仅提供了路径冗余而且减少了通过端子的系统感应。图27B是使用在图26和27A的端盖连接器600中的内部连接器组件的视图。端子607配置在连接器的相对侧并且安装在各个支撑块610内。这些支撑块610以预先选定的距离彼此分隔开，该预先选定的距离有助于使终端接触608分隔开。
大体呈U形或刀形的导电接合卡钉615可以被提供，并且被插入端子607和支撑块610之间以增强端子607之间的耦合。接合卡钉615具有以间距621隔离开的一连串叶片620，这些叶片被插入相对的接触对(图28)6087之间并且朝着电路板的表面向下延伸。卡钉615通过连接块610之间的连接器主体纵向延伸。该连接块610和连接器外壳602(具体是其侧壁)具有形成在其中的开孔616，开孔616容纳接合插头617来使两个元件相互定位。也可以利用其它装置来接合。图28是连接器600的端视图，示出了插入在一对相对接触608之间的接合卡钉以及连接块610和连接器外壳602的接合。
尽管上述所有，图29说明三导体传输线700，其单元的横截面可以被调整尺寸并排列为与上述“三元”类型连接器的导体的三角排列共形。在图29的传输线700中，两个信号导体承载差分信号。
由槽702形成传输线，穿过电介质衬底704而切割或形成该槽。在优选实施例中，衬底704是电路板，对于本领域普通技术人员来说是平面的非导电或电介质材料，其能够支持例如集成电路、无源电子器件的以及“三元”类型连接器的电子元件。衬底704还可以由例如塑料、玻璃或玻璃纤维的材料制成，其典型地用于电路板的制造。在至少一个替换实施例中，衬底704是集成电路衬底材料，其中一种对于本领域技术人员公知为无定形硅。
使用由衬底704的尺寸和其构成材料所规定的工序将槽702形成到衬底704中。可以将槽切割、磨损或机械制造到电路板。其还可以被切割、机械制造、磨损或化学蚀刻到玻璃中。对于集成电路衬底，可以通过掩模槽底706并在其任意侧上构建材料来形成侧壁708和710，来蚀刻或形成槽702。在U.S.专利No.5,501,893中公开了在集成电路中形成槽的另一方法，其公开了各向异性硅蚀刻，将其教导在此引入作为参考。
在图29中可见，衬底704的侧壁708和710以及顶712基本上是平面的并彼此正交。平面顶712和“左”侧壁708的相交形成边缘714，其沿着槽702的长度。平面顶712和“右”侧壁710的相交形成另一边缘716，但是其在图29中不容易看到，并且其沿着槽702的长度。
沿着上述边缘714和716的每一个是淀积在衬底704的顶712上的相对薄、相对窄的导电材料条720和722。除了顶表面条720和722，在槽702的底706上淀积导电材料薄条724。导电条720、722和724的成分将取决于衬底704。如果衬底704是能够容许金属电镀的适宜材料，将金属电镀导电条720、722和724的一个或多个。已知各种塑料是可以金属电镀的。一个或多个导电条可以由施加于衬底的背部粘性的金属条制成。在其中衬底是集成电路的实施例中，可以通过溅射、蒸汽淀积或通过蚀刻去除淀积在整个上表面712上的金属，来在衬底表面上形成导电条720、722和724。
如图29所示，在顶712上的导电条720和724沿着槽702的边缘714、716。还如图29所示，彼此相对的每个条形导体720和724的表面积相当小，即，仅仅每个导体720、724的厚度。结果，如果相对侧壁708和710被金属化并在其上传导信号，两个导体720和724之间的电容耦合减小到低于将存在的耦合。
确定槽702的深度D和槽的宽度W，使得当将导电条720、722和724应用到电介质704的相应表面上时，它们相对于彼此的尺寸和位置与使用“三元”类型连接器的三角间隔共形。通过实例的方式，可以增加或减小槽深度D，以增加或减小槽702的表面712和底706之间的“垂直”距离。也可以增加宽度W。通过相对于彼此匹配导体的位置，可以决定系统的电容并因此计算系统的阻抗，使得可以沿着传输线的长度获得目标阻抗。
图30是三导体传输线700的端视图。可以看到，可以按照需要增大或减小槽702的深度D和宽度W(受衬底的厚度和宽度尺寸的控制)，以匹配“三元”连接器的三角导体间隔。图30还示出耦合到衬底704“上”表面上导电条720和722的高频信号源740。来自源740的信号是双极的，即，信号在零伏的上和下偏移相等量。因此，认为导电条720和722承载“差分信号”并且认为条720和722为差分对。主要由彼此相对的条720和722的表面积，但是也由它们之间的间隔距离D来确定条720和722之间的电容耦合。在图30中用C1来表示两个条之间的电容。
通过将条间隔与相应的连接器相匹配，实现增强性能的三导体传输线，该传输线匹配或共形于“三元”连接器中的导体的间隔。在图30中，槽的底导体722保持地电位(或其他基准电势电压)，该电位用于在电介质衬底704的顶712上的薄的导电条720、722上承载的差分信号。在这样做时，接地条趋于减小从条720和722发射的信号，部分地由于信号条720、722和接地条724之间的电容。在图30中用C2表示该电容。
还可以认为具有差分对720、722的在槽底716上的接地条724包括“三元”以及为了权利构造的目的，认为传输线700是“三元”传输线。认为这种传输线具有优异的高频信号性能，至少达大约4-8Ghz，并且能够通过排列在电路板或其他衬底上的几何形状变化提供有用的阻抗控制。
在优选实施例中，仅穿过平面电介质衬底的一个表面形成槽702。仅为了说明的目的，由参考标号712标识的表面认为是“上”或“顶”表面。实际上，可以穿过电介质衬底的任一表面切割或形成槽702。
在优选实施例中，空气填充由穿过固体电介质切割或形成槽702所导致的间隙。可以容易地用非空气电介质填充槽702。基于用于填充槽702的特定衬底材料，可以增加或减小这种情况下的电容耦合C1。
本领域普通技术人员将理解，可以认为导体三元(720、722和724)是上述的传输通道或“链路”。本领域普通技术人员还将理解，可以在衬底中容易地形成两个或更多这种链路，然而，为了简单和清楚，在图29和30中仅示出一个这种链路。
可以通过电镀或金属化沿着穿过电介质衬底所切割的槽的边缘的表面，容易地构建减小的横截面面积的三元传输线。减小了彼此面对的这种导体的横截面积，这在当它们承载高频信号时减小了它们之间的信号耦合。通过用电介质分离它们并在它们之间提供中间接地面，减小的横截面三元传输线导致改进的信号传输。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.一种传输线(700)，包括具有上和下相对表面的基本平坦的电介质衬底(704)；穿过所述电介质衬底的上表面形成的槽(702)，所述槽(702)具有由中间间隔彼此分隔的第一和第二相对面(708，710)，所述第一相对面(78)与上表面(712)的相交限定第一槽边缘(714)，以及所述第二相对面(710)与上表面(712)的相交限定第二槽边缘(716)，特征在于；第一差分信号条(720)安置在上表面(712)上并沿着所述槽(702)延伸，平行于所述第一边缘(714)；第二差分条(722)安置在上表面(712)上并沿着所述槽(702)延伸，平行于所述第二边缘(716)；平坦接地导体(724)安置在并基本覆盖所述槽(702)的下表面(706)，所述接地导体处于在第一和第二差分条(720，722)上承载的信号的基准电位。
2.如权利要求1的所述传输线(700)，其中槽的宽度和深度的至少一个被调整尺寸，以匹配三元连接器。
3.如权利要求1的所述传输线(700)，进一步包括所述槽内的非空气电介质。
4.如权利要求1的所述传输线(700)，其中所述衬底包括电路板。
权利要求
1.一种传输线，包括具有上和下相对表面的基本平坦的电介质衬底；穿过所述电介质衬底的上表面形成的槽，所述槽具有由中间间隔彼此分隔的第一和第二相对面，所述第一相对面与上表面的相交限定第一槽边缘，以及所述第二相对面与上表面的相交限定第二槽边缘；第一差分信号条，在上表面上并沿着所述槽延伸，平行于所述第一边缘；第二差分信号条，在上表面上并沿着所述槽延伸，平行于所述第二边缘；平坦接地导体，耦合于并基本覆盖电介质衬底的下表面，所述接地导体处于在第一和第二差分条上承载的信号的基准电位。
2.如权利要求1的所述传输线，其中槽的宽度和深度的至少一个被调整尺寸，以匹配三元连接器。
3.如权利要求1的所述传输线，进一步包括所述槽内的非空气电介质。
4.一种电路板，包括基本平坦的电介质衬底，具有上和下相对表面，所述衬底能够支持电子元件；穿过所述电介质衬底的上表面形成的槽，该槽具有由中间间隔彼此分隔的第一和第二相对面，所述第一相对面与上表面的相交限定第一槽边缘，以及所述第二相对面与上表面的相交限定第二槽边缘；第一差分信号条，在上表面上并沿着所述槽延伸，平行于所述第一边缘；第二差分信号条，在上表面上并沿着所述槽延伸，平行于所述第二边缘；平坦接地导体，耦合于并基本覆盖电介质衬底的下表面，所述接地导体处于在第一和第二差分条上承载的信号的基准电位。
5.如权利要求4的所述传输线，其中所述槽的宽度和深度的至少一个被调整尺寸，以匹配三元连接器。
6.如权利要求4的所述传输线，进一步包括所述槽内的非空气电介质。
7.一种集成电路，包括基本平坦的电介质衬底，由无定形硅形成，并且具有上表面；穿过所述电介质衬底的上表面形成的槽，该槽具有由中间间隔彼此分隔的第一和第二相对面，所述第一相对面与上表面的相交限定第一槽边缘，以及所述第二相对面与上表面的相交限定第二槽边缘；第一差分信号条，在上表面上并沿着所述槽延伸，平行于所述第一边缘；第二差分信号条，在上表面上并沿着所述槽延伸，平行于所述第二边缘；平坦接地导体，耦合于并基本覆盖电介质衬底的下表面，所述接地导体处于在第一和第二差分条上承载的信号的基准电位。
8.如权利要求7的所述传输线，其中槽的宽度和深度的至少一个被调整尺寸，以匹配三元连接器。
9.如权利要求7的所述传输线，进一步包括所述槽内的非空气电介质。
全文摘要
沿着穿过衬底切割的槽的边缘，通过电镀或金属化的衬底的表面面积，形成减小的横截面面积的三元传输线。减小了这种彼此面对的导体的横截面积，减小当它们承载高频信号时它们之间的信号耦合。通过金属化保持在接地电位的槽底来提供它们之间的中间接地面。
文档编号H05K1/02GK1906797SQ200480040646
公开日2007年1月31日 申请日期2004年12月23日 优先权日2003年12月24日
发明者大卫·L·布伦克尔 申请人:莫莱克斯公司