多通道波导结构的制作方法

专利名称：多通道波导结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及多电路电子通信系统，并且更加具体地，涉及专用传 输通道结构，其供这样的系统之用，并且能够用在传输系统、芯片封 装、印刷电路板构造、互联装置的各个部分，向并且从芯片、电路板、 互联和电缆发起。
背景技术：
在现有技术中已知电子传输的各种手段。这些传输手段中的大多 数，如果不是全部的话，都遭受固有的速度限制，诸如频率上限和通 常被称作传播延迟的信号在系统之内从一个点移动到另一个所需的实 际时间。它们只是首先通过它们的结构，其次通过它们的材料成分， 在它们的电子性能方面受到限制。 一个传统方法利用了导电引脚
(conductive pin),如在如图1所示的边缘卡连接器(edge card connector) 中发现的那样。在这种类型的结构中，多个导电引脚或终端20布置在 塑*4壳21之内，并且这种布置提供了大约800到900MHz的操作速度。 对这种标准结构的改进通过可能在现有技术中已知为"Hi-Spec"的并 且在图2中显示的边缘卡连接器来表示，其中该系统包括绝缘连接器 壳27之内布置的大的地接点25和小的信号接点26。较小的信号接点 26耦合到较大的地接点25。这些结构中的信号接点不是差分 (differeiitial)信号接点，而仅仅是单端信号，意即每个信号接点都由地 接点侧面相接。这种类型的系统的操作速度据信为大约2.3Ghz。
这个领域中的还有另一个改进被称作"三元"或"三重"连接器， 其中，导电终端以三角方式布置在塑料壳28之内，并且该终端包括大 的接地终端29和两个较小的差分信号终端30，如图3所示，并且如美 国专利号6,280,209更加详细地说明的那样。这种三元/三重结构具有大
约4Ghz的表观上限速度。所有这三种方法都在最简单的意义上利用了 塑料壳中的导电引脚，以便提供用于电子信号的传输线。
在这些类型构造的每一个中，都希望维持贯穿系统的整个输送路 径的功能传输结构，包括贯穿(一个或多个)电路板、配合接口以及 系统的源和负载。当传输系统由单独的引脚构造时，难以在系统之内 实现预期的一致性。在用于信号、接地和电源的这些连接器中使用离 散的点对点连接。这些导体中的每一个都被设计为或者导体或者提供 电连续性的手段，并且通常并不考虑传输线效果。大多数的导体都被
设计为标准引脚区(pinfield)，以便所有的引脚或终端都是等同的，而不 管它们的指定电气功能，并且引脚进一步以标准的间距、材料类型和 长度布置。尽管在低操作速度下性能令人满意，但是在高操作速度下， 这些系统会认为所述导体是影响其操作和速度的系统中的不连续。
这些系统中的许多信号终端或引脚连接到相同的接地回路导体， 并且这样一来就产生了高信号对接地比率，这无助于高速信号传输， 因为在信号和接地之间促成了大的电流回路，所述电流回路减少了带 宽并增加了系统的串扰，从而很可能降低系统性能。
带宽("BW")与1/#^成比例，其中，L为系统部件的电感， C为系统部件的电容，并且BW为带宽。甚至在完全均匀而没有不连 续的系统中，信号输送系统的电感和电容分量也起作用而减少了系统 的带宽。通过减少贯穿系统的总路径长度，主要地通过限制贯穿系统 的电流通路的面积和减少系统元件的总极板面积(plate area),能够使这 些电感和电容分量最小化。然而，随着传输频率增加，尺寸减少产生 了它自己的问题有效物理长度被减少到相当小的尺寸。10Ghz范围以 及以上的高频致使大多数计算的系统路径长度不可接受。
除了聚集作为限制性能因素的跨越系统的电感和电容之外，任何 非均匀几何形状和/或材料过渡都产生不连续。在以大约12.5吉比特每
秒(Gbps)操作的低压差分信号系统中使用大约3.5Ghz作为最小截止 频率，使用具有大约3.8的介电常数的电介质会得到大约0.25英寸的 临界路径长度，在所述长度之上可以容忍不连续。这种尺寸致使构造 在给定的四分之一英寸之内包括源、传输负载和负载的系统的能力不 切实际。这样一来就能够看到，电子传输结构的进展已从均匀结构的 引脚布置前进到功能专用的引脚布置再到尝试单一结构的接口，然而 路径长度和其他因素仍然限制了这些结构。用前述现有技术的结构， 由于这些系统的物理限制以及这样的传输所需的短临界路径长度，所 以运送高频信号是不可行的。
为了获得有效的传输系统，必须在整个输送路径之上维持恒定和 专用的传输线从源通过接口到负载。这会包括可配合的互联和印刷 电路板，并且互联信号会进入印刷电路板或其他传输介质，诸如电缆 之类并且甚至是半导体器件芯片封装，并从其中送出。因为引脚/终端 关于彼此的尺寸、形状和位置的潜在需要的变化，所以当输送系统由 被设计用来与其他单独导电引脚互联的单独导电引脚构造时，这非常 难以实现。例如，在直角连接器中，成排的引脚/终端之间的关系既在 长度方面变化又在电耦合方面变化。包括系统的源和负载之间的所有 区域的高速互联设计原理，所述系统包括芯片封装、印刷电路板、板 连接器和电缆组件，正用在具有直到2.5Gbps的源的传输系统中。 一个 这样的原理是故意接地原理，其在标准引脚区之上提供了另外的性能-在信号和接地路径之间增强耦合，并且单端操作被称道。在这样的系 统中使用的另一个原理包括阻抗调整以使不连续最小化。还有另一个 设计原理是引出线最优化，其中信号和返回路径被分配给引脚区中的 特定引脚以使性能最大化。这些类型的系统关于获得上述临界路径长 度全都受到限制。
本发明目标为改善的传输或输送系统，其克服了前述缺点并在较 高的速度下操作。

发明内容
因此本发明目标为改善的传输结构，其克服了前述缺点，并且利 用分组的导电元件形成单一的机械结构，所述机械结构提供了在某种 意义上类似于纤维光学系统的完全电子传输通道。本发明的焦点集中 在提供完全的基于铜的电子传输通道，而不是利用单独的导电引脚或 与作为传输通道的铜导体可分离的接口，本发明的传输通道得到了更 加可预测的电气性能和操作特性的更大控制。本发明这样改善的系统
据信在远远大于0.25英寸的延长的路径长度下为数字信号传输提供了 可达至少12.5GHz的操作速度。
因此，本发明的一般目的是提供设计的波导管，其起到分组元件 通道链路的作用，其中，所述链路包括伸长的电介质体部分和沿着其 外表面布置的至少两个导电元件。
本发明的另一个目的是提供高速通道链路(或传输线)，其具有 给定横截面的伸长的主体部分，所述主体部分由具有选择的介电常数 的电介质形成，并且所述链路在它的大部分基本结构中具有布置在其 外表面上的两个导电元件，所述元件具有类似尺寸和形状，并且彼此 相对地在其上取向，以便通过在所述两个导电元件之间建立特殊的电 场和磁场，并且贯穿所述通道链路的长度维持这些场，来导引传播通 过所述链路的电能波。
本发明的进一步的目的是，通过选择性地规定伸长的主体的外表 面上的导电元件以及其间间隙的尺寸，来控制通道链路的阻抗，以维 持平衡的或不平衡的电磁场。
本发明的还有另一个目的是提供改进的电传输通道，其包括平面 基片和形成在所述基片中的多个凹槽，所述凹槽具有相对的侧壁，并 且所述凹槽通过插入所述基片的凸区(land)而被隔开，诸如通过电镀或 沉积，所述凹槽的侧壁具有沉积在其上的导电材料，以在所述凹槽之 内形成电子传输通道。
本发明的更进一步的目的是提供预先设计的波导管，其中，利用 至少一对导电元件以提供差分信号传输，亦即信号入("+ ")和信 号出("_"),所述成对的导电元件布置在电介质体的外部之上， 以便允许建立每单位长度的电容、每单位长度的电感、阻抗、衰减以 及每单位长度的传播延迟，并且在所述导电元件形成的通道之内建立
这些预定的性能参数。
本发明的进一步的目的是提供优选地均匀的圆形截面的固态链路 形式的改进传输线，所述链路包括布置在其上的至少一对导电元件， 其用来引导通过那里的电波，所述链路包括具有布置在其上的两个导
电表面的介电材料的至少一个细丝(thin filament),所述导电表面沿着所 述丝的纵向延伸，并且被两个圆弧外延(circumferential arcuate extent) 隔开，所述导电表面进一步被相互隔开以形成离散的双元件传输通道， 其减少了电流回路并且其中信号导体更加紧密地排列。
本发明还有另一个目的是提供用于高速应用的非圆形传输线，其 包括伸长的矩形或方形电介质部件，所述电介质部件以至少四个各别 的扇形(sector)布置在其上的方式具有外表面，所述电介质部件包括一 对导电元件，其相互对准并且布置在所述扇形中的两个上，同时通过 插入的扇形隔开。
本发明通过层叠多个槽传输线结构完成了上述以及其他目的。在 一个主要方面中，由导电条带(strip)形成的传输线沿着槽的相对边缘通 过电介质。若干这样的传输线能够形成在单个基片中。当这样的基片 堆叠在一起时，每个传输线的导电条带能够在共同平面内端接，使传 输线结构能够安装到平面基片，通过所述平面基片，能够将信号从电 路板上的接触点直接路由到不同的传输线。通过考虑以下详细说明， 会清楚地理解本发明的这些以及其他目标、特征和优点。


在这个详细的说明期间，会对附图频繁地进行参考，其中-图1是传统连接器的终端面的示意性平面图； 图2是高速连接器中使用的边缘卡的示意性平面图； 图3是利用三元或三重的高速连接器的示意性正视图； 图4是根据本发明的原理构造的分组元件通道链路的透视图； 图5是图4的分组元件通道链路的示意性端视图，其显示了导电 元件的弧形外延以及其间的间隔；
图6是根据本发明的原理构造的分组通道链路的替换实施例的透
视图7是用于使源与在传输链路上具有中间负载的负载相连接的本 发明的传输链路的示意图8是既利用传统触点"A"又利用本发明的传输链路"B"的连 接器元件的示意图，以其"A"和"B"处的放大的详细部分的方式， 显示了各个系统中电感的发生；
图9是以直角弯曲形成在其中的方式的本发明的链路的替换构造 的透视图IO是利用本发明的链路的传输线的示意图； 图11是显示本发明的链路的替换介质成分的透视图； 图12是电介质体的不同形状的排列的透视图，其显示了替换导电 表面布置；
图13是可以用于形成本发明的链路的非圆形截面电介质体的排 列的透视图14是适合于用作本发明的链路的非圆形截面电介质体的另一 个排列的透视图15是连接器组件的分解图，其包括本发明的多个元件链路，用 于在两个连接器之间提供传输线；
图16是具有通过图15的传输链路互联的两个连接器壳的连接器 组件的透视图17是以两个互联模块形成在通道的相对末端处的方式的本发 明的传输通道的简图，并且显示了本发明的潜在柔软性质；
图18是可以用作具有不同透镜特性的本发明的链路的不同构造 的电介质体的排列的透视图19是以不同的信号通道形成在其上的方式的多个传输链路挤 压(extrusion)的透视图20是本发明中使用的多个传输链路挤压的透视图； 图21是与本发明的离散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的端盖的后部透视图，显示了在其中接收传输链路 端部的其中心开口；
图23是图21的端盖的前部透视图，显示了外接触的取向； 图24是多个传输链路直角弯曲连接器组件的平面图； 图25是连接器组件的终端中的一个的替换构造的透视图； 图26是适合于在使本发明的传输通道链路连接到电路板中使用 的连接器的透视图27A是图26的连接器的骨干透视图，其以幻影的方式显示了连 接器的一些内部接触；
图27B是以侧壁被去除的方式的图27A的连接器的内部接触组件 的透视图，并且显示了其上的耦合钩环(couplingstaple)的结构和放置； 图28是沿着其线28 — 28截取的图26的连接器的横截面图； 图29是具有两个槽传输线的介电基片的透视图； 图30是装配成其中每个基片都具有两个槽传输线的结构的三个 介电基片的透视图31是多基片传输线结构的端视图；以及
图32是如图30和31所示的多介电结构的导电条带的终端和接地 层的透视图。
具体实施例方式
图4显示了根据本发明的原理构造的分组元件通道链路50。能够
看到的是，链路50包括伸长的电介质体51,其优选地为圆柱形丝，类
似于纤维光学材料的长度。它与其不同之处在于，链路50充当预先设 计的波导管和专用的传输介质。在这点上，主体51由具有特定介电常 数的专用电介质和向其施加的多个导电元件52形成。在图4和5中， 导电元件52被显示为导电材料的伸长的外延、迹线(trace)或条带52， 并且同样地，它们可以是具有确定横截面的传统的铜或贵金属外延， 其可以被模制或相反地诸如通过粘合剂或其他手段被附着到链路50的 电介质体。它们还可以诸如通过适当的电镀或真空沉积过程形成在主 体51的外表面55上。导电迹线52布置在外表面上，并且具有沿着电 介质体的圆周延伸的宽度。
至少两个这样的导体用在每个链路上，典型地用于诸如+ 0.5伏和 一0.5伏之类的差分信号的信号传送。这样的差分信号布置的使用允许 我们将本发明的结构特性化为基本上在信号输送路径的整个长度之上 维持的预先设计的波导管。电介质体51的使用提供了在链路之内发生 的优选的耦合。在最简单的实施例中，如图5所示，导电元件布置在 两个相对面上，以便导电元件中的每一个的电吸引力(electrical affinity) 通过在其上支撑它们的电介质体相互作用，或者在如稍后将更加详细 地解释的那样的并且如图29 —30所示的导电通道的情况下，导电元件 布置在空腔/多个空腔的两个或更多内面上，以建立跨越空腔间隙并且 贯穿空气电介质的主要耦合模式。用这种方式，本发明的链路可以被 认为与纤维光学通道或外延电气等效。
本发明目标是电波导管。本发明的波导管旨在以从大约l.OGhz到 至少12.5Ghz并且优选地更高的高频在预期水平的电吸引力下维持电 信号。如2002年4月23日发布的美国专利号6,377,741中描述的那样 的光学波导管典型地依靠单个外涂层或覆层，其具有镜似反射性质， 以维持在选择的方向上移动的光能。外涂层/覆层中的开口会导致穿过 波导管的光分散，这负面影响了波导管的光束。微波波导管用于在非 常高的频率下指引微波束的能量，而不是传输它，如2002年9月5日
发布的美国专利号6,114,677所示范的那样，其中，微波波导管用于在 炉子的中心部分处指引微波。这样的定向目标同样用于微波天线技术。 在每个实例中，这些类型的波导管用于集中并指引穿过它们的光或微 波的能量，而在本发明中，整个波导结构被设计用来以恒定阻抗和减 少衰减的方式在更高的传播速率下维持电信号的传播。
本发明的链路的效果取决于，通过利用电气容器(electrical containment)的两个或更多导电表面，引导并维持通过通道链路的数字 信号。这将包括维持信号的完整性、控制散发以及使通过链路的损耗 最小化。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，以便将会提供优选的场耦合，而包含通过其传输的信号的电 磁场。简而言之，通过规定由相反电荷的亦即负的和正的差分信号的 导体亦即导电表面52所限界的电吸引力的区域亦即电介质体51，本发 明产生了设计的传输线。
更好地如图5所示，两个导电表面52彼此相对地布置在电介质体 51上。图4中显示的电介质体51釆取了圆柱形杆的形式，而图5中显 示的电介质体则具有椭圆状构造。在每个这样的实例中，导电表面或 迹线52延续各别的弧长。图4和5两者都表示了本发明的"平衡"链 路，其中，两个导电表面52的圆周外延或弧长C是相同的，并且电介 质体51的非导电外表面55的圆周外延或弧长Cl也是相同的。可以考 虑这个长度以规定导电表面之间的大体间距(gross separation)D。如下面 将会解释的那样，以导电表面中的一个具有比另一个更大的弧长的方 式，链路可以是"不平衡的"，并且在这样的实例中，传输线最适合 于单端或非差分信号应用。在电介质体和链路为圆形的实例中，链路
可以充当触针(contact pin)，因而可以在连接器应用中使用。这种圆形 横截面展示了与传统圆触针相同类型的构造。
如图6所示，可以修改本发明的链路，以不仅提供作为总的系统 传输介质的部分的多个导电元件，而且还可以在其内并入用于传输光
和光信号的一致且同轴的纤维光学波导管。在这点上，电介质体51被
取出核心，以产生光纤58通过其延伸的中心开口 57。电信号可以像光 信号60 —样地通过这个链路传输。
图7示意性显示了传输线70，其包括在源71和负载72之间延伸 的本发明的链路50。链路的导电表面52用来使源和负载，以及源和负 载中间的其他二次负载(secondaryload)73，互联在一起。可以将这样的 二次负载添加到系统以控制贯穿系统的阻抗。线路阻抗在源处建立， 并且可以通过向传输线添加二次负载来修改。
图8示意性地显示了本发明的链路和传统导体之间的差异，它们 都被显示为由电介质块76支撑。两个离散的传统导体77由铜或另一 种导电材料形成，并且以针的方式延伸通过块76。如放大"A"所示， 两个离散的导体因为扩大的电流回路而展现了具有大电感(L)的开放 单元结构。十分不同的是，由于导电表面彼此接近，如电介质体51定 位的那样，所以本发明的链路在恒定阻抗下具有较小的电感(L)。能 够在制造过程中控制这些链路50的尺寸，并且挤压将会是制造的优选 过程以导电表面与电介质体一起延伸或者分开地施加挤压的方式， 诸如通过选择电镀过程，以便作为结果的构造具有电镀成形多样性。 这样的挤压过程可以容易地控制电介质体51的体积和布置在其上的导 电元件之间的间隔。导电表面优选地延续电介质体的长度，并且在希 望将传输线端接到连接器、电路板或类似部件的位置处，在其末端之 前可以轻轻地结束。
如图9所示，电介质体可以向前以显示的卯度直角弯曲的形式或 以任何其他角度取向具有弯曲80。如显示的那样，导电表面52以导电 表面以其开始和结束的相同的它们之间的分隔间距和相同的宽度的方 式延伸通过弯曲80。电介质体51和导电表面52容易地维持了它们的 间距和分隔通过弯曲以消除任何潜在的损耗。
图IO显示了使用本发明的链路的传输线。链路50被认为是由一
个或更多单个的电介质体51形成的传输电缆，并且它的一个末端82 端接到印刷电路板83。为了使电路板处的任何不连续最小化，这种端 接可以是直的。还提供了使任何不连续维持在最小的短转接链路84。 这些链路84维持传输链路的分组方面。可以提供终端接口85，其中， 链路以最小几何形状不连续或阻抗不连续的方式端接到连接器。用这 种方式，在传输线的长度之上维持了导电表面的分组，导致几何形状 和电气两者的均勾性。
图11显示了本发明的传输链路50的多种不同的横截面。在最右 边的链路90中，中心导体93由空心的电介质体94环绕，所述电介质 体94依次支撑多个导电表面95，其由优选地用电介质体94的部分填 充的插入间隔分开。这种构造适合于在功率应用中使用，其中功率由 中心导体93运送。在图11的中间的链路91中，中心覆盖(central cover)96优选地由选择的电介质制成，并且具有支撑在它上面的导电表 面97。优选地提供保护外绝缘套98，以保护和/或使内部链路绝缘。图 11的最左边的链路92具有保护外套99，其封入可电镀的聚合环 (polymeric ring)100，所述聚合环100环绕或者导电的或者绝缘的核心 101。环100的部分101用导电材料电镀并通过未电镀的部分隔开，以 规定环的主体上希望的两个或更多导电表面。可选择地，或者包围核 心的或者链路92的元件不管哪一个，可以用空气填充，并且可以经由 适当的支座绝缘子(standoff)或类似物从内部部件隔开。
图12显示了使它们的外部区域与电介质体51相结合以形成不同 类型的传输链路的链路110—113的排列。链路110具有电介质体51 的外表面上布置的不同弧长的(亦即不平衡的)两个导电表面52a、52b， 所以链路110可以提供单端信号操作。链路111具有两个等间距的和 规定尺寸的(或"平衡的")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以支持两个差分信号导体115a和 相匹配的接地导体115b。链路113具有布置在其电介质体51上的四个 导电表面116，其中，导电表面116可以或者包括两个差分信号通道(或 对)，或者包括具有一对相关接地的单个差分对。
图13显示了如链路120的方形构造或如链路121 — 122的矩形构 造之类的多边形构造的一种类型的非圆形链路120—122的排列。电介 质体51可以被挤压具有突出的凸区部分125，其被电镀或相反地用导 电材料覆盖。单独的导电表面布置在电介质体的单独侧面上，并且优 选地，导电表面的差分信号对布置在主体的相对侧面上。这些凸区部 分125可以用于以这样的方式"嵌"入到终端连接器的连接器槽中 连接器终端(未显示)和导电表面125之间的接触易于实现。
图14显示了可以与本发明一起使用的一些另外的电介质体。 一个 主体130被显示为凸面，而其他两个主体131、 132被显示为普通凹面 构造。电介质体的圆形截面具有将电场强度集中在导电表面拐角处的 趋势，而如主体130所示的轻微凸面形式则具有均匀地集中电场强度 的趋势，其导致较低的衰减。如电介质体131、 132所示的凹面主体可 以具有有益的串扰减少方面，因为它向内集中电场。这些导电表面的 宽度或弧长，如图14所示，小于支撑它们的各个主体侧面的宽度或弧 长。
重要的是，传输链路可以形成为单个挤压200 (图15—16)，在 其上携带多个信号通道，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由支撑它们的插入电介质体204以及将它们互 联在一起的连接板部分205相互隔开。这个挤压200可以用作总的连 接器组件220的部分，其中，该挤压被接收到连接器壳211中形成的 互补形状的开口 210中。开口 210的内壁可以选择性地电镀，或者可 以将接触件212插入到壳211中以接触导电表面，并在必要时提供表 面安装或通孔尾部。
图17显示了两个传输通道50的布置，其布置得如显示的那样，
在一个末端处端接到连接器块180，并且穿过直角块182，所述直角块 182包括形成在其中的一系列直角通道183，其接收传输通道链路，如 显示的那样。在如图17所示的布置中，将会理解的是，传输通道链路 可以在连续的制造过程中制造，诸如通过挤压，并且每个这样的通道 可以被制造具有内在的或集成的导电元件52。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 距和定位，以便传输通道会作为一致和单一的电子波导管执行，所述 波导管将支持信号(通信)量的单个通道或"路线"。因为传输通道 链路的电介质体可以被制造得相当柔软，所以本发明的系统容易适合 于伸长的长度之上的各种路径，而不显著牺牲系统的电气性能。 一个 连接器端块180可以垂直对准地维持传输链路，而块182可以以直角 取向维持传输通道链路的末端，用于端接到其他部件。
图18显示了一组凸面电介质块或体300 — 302，其中，分开距离L 变化，并且所述块的外表面306的曲线305在链路300 — 302之中上升。 用这种方式，应当理解的是，可以选择主体的形状以提供不同的透镜 特性，用于集中当导电元件被通电时产生的电场。
图19显示了具有由连接板402互联的一系列电介质体或块401的 多通道挤压400，其中，导电表面403为多个或性质复杂。如图13中 显示的构造那样，这样的挤压400支持多个信号通道，所述通道中的 每一个优选地包括一对差分信号导电元件。
图20显示了如图15和16所示的标准挤压200。本发明的链路可 以端接到连接器和其他壳体中。图21 — 23显示了作为某种圆锥形端盖 的一个终端接口，所述端盖具有空心主体501，其具有中心开口 502。 主体可以支持一对终端504，其与电介质体51的导电表面52相配合。 端盖500可以插入到连接器壳或电路板中的各种开口中，并且同样地， 优选地包括圆锥形插入末端510。端盖500可以被构造以仅端接单个传
输线，如图21 — 23所示，或者它可以成为多个终端接口的部分并端接 多个各别的传输线，如图24和25所示。
图24显示了一系列链路520适当位置上的端盖500，所述链路520 端接到端块521，其具有表面安装终端522，以便端块521可以附着到 电路板(未显示)。端盖不需要采取附图中显示的圆锥形结构，而是 可以釆取其他形状和构造，类似于下面显示和说明的那样。
图25显示了端块570的替换构造。在这种布置中，传输线或链路 571由电介质形成，并且包括形成在它们的外表面上的一对导电外延 572 (为了清楚起见，仅在一个侧面上显示了外延572，而它们的对应 的外延则形成在链路571的面对到图25的纸面中的表面上)。这些导 电外延572经由电路板574的内部形成的导电通路575连接到电路板 574上的迹线573。如果希望的话，这样的通路也可以构造在端块570 的主体之内。通路575优选地如显示的那样裂开，并且它们的两个导 电部分由插入间隙576分开，以在板的水平下维持两个导电传输通道 的分离。
图26显示了安装到印刷电路板601的端盖或块600。这种风格的 端盖600充当连接器，并因而包括壳体602，其具有中心槽603，所述 中心槽603具有接受传输链路的突出部分的各种键槽604。端盖连接器 600可以具有多个用于访问的窗口 620，以将接触件607的导电尾部606 焊接到电路板601上的相应的相对迹线。在如显示的那样的表面安装 尾部的实例中，尾部606可以使它们的水平部分609在端盖壳体下面 褶起，以减少需要的电路板焊盘尺寸以及系统在电路板处的电容。
图27A显示了端盖连接器600的局部骨干视图，并且显示了接触 件或终端607如何支撑在连接器壳602之内，并且延伸通过连接器壳 602。终端607可以包括双线接触端608，用于冗余接触(并且用于提
供平行电路)，并且连接器600可以包括耦合钩环615，其具有倒U 形并且增强跨越壳体的终端的耦合。能够看到耦合钩环615具有伸长 的主干，其纵向延伸通过连接器壳602。由沿着耦合钩环的长度的间隔 相互隔开的多个支腿朝向电路板向下延伸，并且每个这样的支腿都具 有大于它相对的终端的相应宽度的宽度。如附图所示，与终端对准地 安置耦合钩环支腿。这些双线终端607的尾部增强了连接器的稳定性。 在这点上，它也提供了对终端的控制，所述终端构成了 (横向)跨越 壳体槽601的通道。双重接触路径不仅提供了路径冗余，而且还减少 了通过终端的系统的电感。图27B是图26和图27A的端盖连接器600 中使用的内部接触组件的视图。终端607布置在连接器的相反侧面上， 并且安装在各个支撑块610之内。这些支撑块610相互隔开预先选择 的距离，其有助于使终端接触件608隔开。
具有完全U形或叶片形状的导电耦合钩环615可以被提供，并且 可以夹在终端607和支撑块610之间，以增强终端607之间和之中的 耦合。耦合钩环615具有一系列的叶片620，其由插入间隔621隔开， 夹在成对的相对接触件(图28) 608之间，并且朝向电路板的表面向 下延伸。钩环615纵向延伸通过连接器块610之间的连接器主体。连 接器块610和连接器壳602 (特别其侧壁)可以具有形成在其中的开口 616，其在其中接收接合插塞(engagementplug)617，以保持两个部件相 互配准。同样可以使用其他附着手段。图28是连接器600的端视图， 其显示了耦合钩环在一对相对的接触件608之间的插入以及连接器块 610和连接器壳602的接合。
不管前述，图29是本发明的替换实施例，在下文中被称作多通道 传输线基片700，如此命名是因为存在单个平面介电基片702之内形成 的两个分开的传输线708和730。如图29所示，平面介电基片702既 具有平面"上"表面704,又具有平面"下"表面706。在上表面704 和下表面706之间是介电材料，其厚度在图29中被指示为"T"。
在此，将一个表面指示为"上"表面，将相对表面指示为"下"、 表面，只是为了简化在此阐明的描述。平面介电基片702能够具有任 何空间取向；任一表面都能够成为"上"或"下"表面。
第一槽传输线708 (其导体也被显示，为"L1"所环绕)形成在 平面介电基片702的上表面704中。槽传输线708部分地由贯穿基片 702的槽710形成。贯穿基片的槽710以用参考数字712和714识别的 两个相对的表面或"面"为特征。这些表面通过插入距离或宽度W相 互隔开。在相对表面或面之间是槽的底部716。
相对面712与上表面704的交接点形成槽710的"上"边缘718。 另一个面714与上表面704的交接点形成第二 "上"边缘719。
在形成槽710之后，通过沿着上边缘718和719中的每一个的两 个电隔离的导电条带720和722形成第一槽传输线708。替换和等价实 施例考虑通过单个导电条带形成的第一槽传输线，通过所述单个导电 条带，槽710被机械加工、蚀刻、切割、研磨或不同地形成，将所述 单个导电条带截开成两个电隔离的导体。另一个实施例考虑这样的条 带720和722，其在上表面上，但是从槽边缘718和719后退或离开， 尽管这样的条带720和722的放置未在附图中显示。
本领域技术人员应当认识到，槽710是通过适合于特殊基片材料 的过程形成的。通过其形成槽的过程或多个过程和在此披露与声明的 本发明没有密切关系。在优选实施例中，槽没有用介电材料填充；槽 代替地用空气"填充"，然而它确实具有介电特性。
由槽710宽度"W"分隔的导电条带720和722会在它们之间具 有分布电容"C"。它们的电容耦合会是以下的函数条带720和722 之间的间距；如果有的话，填充插入间隔W的介电材料；而且还有每 单位长度的面对其相对条带的每个条带的表面面积。
导电条带720和722还会具有分布电感"L"。条带720和722的 电感会是条带厚度、条带宽度、插入间隔W以及条带长度的函数。根 据条带720和722的电容和电感以及它们之间的电介质，条带720.和 722 —起充当跨越它们施加的高频信号的传输线。由于条带720和722 当它们被槽710分开时充当传输线，所以槽和条带的组合一起在此被 称作"槽传输线"。
第二槽传输线730 (其导体也被显示，为"L2"所环绕)也形成 在平面介电基片702的上表面704中，虽然从第一槽传输线横向位移 在图29中被指示为"S"的距离。如图29所示，第一和第二槽传输线 的槽相互平行，但是在正交于槽的纵向轴的方向上相互分开。因此术 语"横向位移"应当被解释为是指一个槽传输线从另一个的侧移。在 图29中，两个槽传输线708和730之间的横向位移为"S"。
和第一槽传输线708 —样，通过切割或不同地形成贯穿基片702 的槽732来形成第二槽传输线730。图29中描绘的第二槽732，其对 应于第二槽传输线730，同样具有两个相对的表面或"面"，用参考数 字734和736识别。槽730的相对表面734和736通过插入距离或宽 度W相互隔开。第二槽732的底部用参考数字738识别。
应当注意的是，相对表面734与736之间的间距W并不需要和第 一槽传输线的相对表面712与714之间的间距相同。类似地，每个槽 的深度D并不需要是相同的。槽传输线由其形成的槽能够具有不同的 宽度和/或不同的深度。另外，邻接每个槽边缘的导电条带能够具有不 同的宽度、厚度和/或长度。在优选实施例中，导电条带每个都运送差 分信号。
和第一槽一样，第二槽732具有两个上"边缘"。通过面734和 上表面704的交接点形成第二槽732的一个边缘740;通过另一个相对
面736和上表面704的交接点形成另一个边缘742。如同第一槽传输线 708 —样，在形成第二槽732之后，通过沿着上边缘740和742中的每 一个电镀或不同地施加两个电隔离的导电条带744和746，形成第二槽 传输线730。替换和等价实施例考虑通过单个导电条带形成的第二槽传 输线，通过所述单个导电条带，切割槽732，从而将单个导电条带截开 成图29中显示的两个电隔离的导体744和746。
尽管图29中显示的结构提供了具有多个槽传输线的结构，但是图 30显示了由三个图29中显示的多通道传输线基片700组成的传输线结 构900，虽然外加了图29中显示的传输线结构的下表面上形成的槽。
在图30中，如上述在图29中显示的多通道传输线700的描述中 阐明的那样形成第一或顶部多通道传输线基片700—1 。在第一基片702 —1的上表面704—1中形成槽750和752。相邻于槽750的导电条带 754和756形成被识别为"L,的"第一槽传输线"。相邻于槽752的 导电条带758和760形成被识别为"L2"的第二槽传输线。第一多通道 传输线结构700—1，其由两个槽传输线L,和L2组成，也被形成以在 它的下部或底部表面766中具有槽762和764。槽762和764每个都具 有这样的深度，其"向上"延伸到基片702—1中，但只是部分地进入 到平面介电基片702—1的厚度T中。顶部多通道传输线结构700—1 中的这些"下部"槽762和764延伸进入基片702—1距离"d/'。如 显示的那样，"d,小于厚度"T"和基片702—1的上表面中形成的槽 750与752的深度"D"之间的差，以便在形成下部槽之后，介电材料 隔开上部槽750与762的"底部"和下部槽762与764的"底部"。 下部槽762和764的深度"d,足够深，以不接触相邻于槽7卯和792 的导电条带780、 782、 784和786的表面，所述槽790和792被形成 贯穿中间或第二基片702 — 2，并且由所述槽790和792形成第二或中 间多通道传输线700 — 2。
和第一多通道传输线结构700—1 一样，第二多通道传输线结构 700 — 2具有由邻接贯穿基片702 —3形成的槽的导电条带形成的两个槽 传输线。并且，和第一多通道传输线结构700—1 一样，第二这样的结 构700 — 2被形成以在它的下部或底部表面798中具有槽794和796。 槽794和796具有深度d2，其同样只是部分地延伸到平面介电基片702 一2的厚度T中。
最后，第三多通道传输线结构700 — 3也具有由邻接贯穿基片702 —3形成的槽802和804的导电条带形成的两个槽传输线。和第一与第 二多通道传输线结构700—1与700 — 2不同，第三这样的结构700 — 3 在它的下部或底部表面806中并不具有槽。
在图30中能够看到，形成每个层的下表面中的槽，以便下表面槽 762; 764; 794; 796在它们对应的上表面槽750; 752; 790; 792之下 并与之相对，而且还在它们之下的基片中形成的槽之上。例如，下表 面槽762在上表面槽750之下并与之相对，但是在槽790之上。下表 面槽794在上表面槽790之下并与之相对，但是在槽802之上。下表 面槽764在上表面槽752之下并与之相对，并且在槽792之上，所述 槽792在层700 — 2中。每个层的下表面中形成的槽(亦即"下表面槽") 基本上平行于它们覆盖的导电表面(以及下表面槽之下的层的上表面 中的槽)。
当每个基片层的底部被涂敷、电镀或不同地用导电层覆盖时，这 样的导电层变成了用于导电层存在于其上的导体上运送的信号的有效 电磁信号屏蔽。在图30中，覆盖不同层下表面的导电材料用参考数字 811识别。通过用导电材料811覆盖平面介电基片的整个下表面，包括 下表面中的槽，并且将每个层上的那种材料耦合到基准电势电压，各 种槽传输线上运送的信号被有效地相互屏蔽，并且从外部电磁干扰屏 蔽。在优选实施例中，每个层的下表面上的导电层811耦合到零伏， 其也被称为"接地"电势。
每个层的底部或下表面上的导电表面经由导电"通孔"808耦合
到其他这样的表面，所述通孔808延伸通过每个层700—1、 700 — 2和 700 — 3,并且电接触每个层的底部上的导电表面。为了声明构造起见， "通孔"被认为是通过层的任何通路。"通孔"或通路的例子会包括 延伸完全通过层的孔或通道。"导电通孔"应当被认为是贯穿介电基 片的任何导电路径，通过它， 一个表面上的接地层与另一个表面上的 另一个接地层电联系。
图31显示了如图30中描绘的那样的多层传输线结构901的端视 图，虽然具有顶部覆盖层700 — 4，所述顶部覆盖层700 — 4的底部具有 覆盖如上所述形成传输线导体的导电条带754、 756、 758和760的槽 813、 815。结构901的底部809也涂敷有导电材料811,其经由前述导 电通孔808电耦合到其他层的底部表面上的导电材料811。
导电条带754、 756、 758、 760、 780、 782、 784、 786、 803、 805、 807和809中的每一个都延伸进入到图31位于的平面中，在那里能够 对导电条带中的每一个进行信号连接。接地层811中的每一个也延伸 进入到图31的平面中，以便也能够对接地层811进行连接。
图32是多层传输线结构903的立体图，所述多层传输线结构903 具有堆叠在一起的若干波导模块900—1、 900 — 2和900 — 3，它们中的 每一个都与图29和30中描绘的传输线结构一致。然而在图32中，每 个波导模块都使它的导电层延伸到共同平面，在那里，到不同导电层 的电连接被具体化为平面终端906上的终端卯4。
如图32所示，用参考数字900—1识别的一个波导模块具有上下 平坦表面。机械并电耦合到第一波导模块的第二波导模块用参考数字 900 — 2识别。第三波导模块用参考数字900 — 3识别。所有这三种波导 模块都在共同平面906中端接。波导模块中的每一个都具有如上所述 的导电条带，到所述导电条带的电连接被具体化为前述终端904，并且 另外用在上面用其识别它们的参考数字标记。
通过装配每个都具有槽传输线并且将各种导电条带(以及接地表
面)延伸到共同平面末端的若干层，图32中描绘的波导结构900有助 于以电路板的方式使用。平面末端906上的电终端904能够方便地耦 合到电路板上的信号终端，其定位和间距匹配波导结构上的终端卯5。 可以以交替偏移的模式布置与每个层中的波导结构相关联的槽，以减 少垂直相邻波导管之间的耦合，如果没有使用插入屏蔽的话。
权利要求
1. 一种多通道传输线，包括平面介电基片，其具有上表面和下表面以及厚度T；第一槽传输线，其形成在所述平面介电基片的上表面中；以及第二槽传输线，其形成在所述平面介电基片的上表面中，所述第二槽传输线从所述第一槽传输线横向位移，并基本上与之平行。
2. 如权利要求l所述的多通道传输线，其中，所述第一槽传输线 和所述第二槽传输线每个都由以下组成-贯穿所述平面介电基片的上表面形成的槽，所述槽具有通过第一 插入间隔W相互隔开的第一和第二相对面，所述第一相对面和所述上 表面的交接线规定第一槽边缘，所述第二相对面和所述上表面的交接 线规定第二槽边缘，所述槽具有深度D;第一导电条带，其在所述平面介电基片的上表面上，并且相邻所述第一槽边缘；以及第二导电条带，其在所述平面介电基片的上表面上，并且相邻所 述第二槽边缘。
3. 如权利要求2所述的多通道传输线，其中，包含所述第一槽传 输线的所述槽具有宽度Wp并且包含所述第二槽传输线的所述槽具有宽度W2，其不同于Wi。
4. 如权利要求2所述的多通道传输线，其中，所述第一导电条带 和所述第二导电条带能够运送差分信号。
5. 如权利要求2所述的多通道传输线，进一步包括所述平面介电 基片下表面中的槽，所述下表面中的槽具有小于T一D的深度，并且对 于所述第一和第二槽传输线中的每一个，位于贯穿所述上表面形成的 槽中的至少一个的对面。
6. 如权利要求2所述的多通道传输线，进一步包括所述平面介 电基片下表面中的第一槽，所述下表面中的第一槽具有小于T一D的深 度，并且位于包含所述第一槽传输线的所述槽的对面；以及所述介电基片下表面中的第二槽，所述下表面中的第二槽平行于 所述下表面中的第一槽，并且也具有小于T一D的深度，而且位于包含 所述第二槽传输线的所述槽的对面。
7. 如权利要求6所述的多通道传输线，进一步包括导电层，其基 本上覆盖所述平面介电基片的下表面，并且基本上覆盖所述下表面中 的所述第一和第二槽。
8. 如权利要求7所述的多通道传输线，其中，所述导电层电耦合 到用于所述第一和第二槽传输线上的差分信号的基准电势。
9. 如权利要求8所述的多通道传输线，其中，所述基准电势为零伏。
10. —种传输线结构，其由以下组成-第一多通道传输线，包括平面介电基片，其具有上表面和下表 面以及厚度T;第一槽传输线，所述第一槽传输线由贯穿所述平面介电基片上表 面的槽形成，并且具有宽度W!和深度D!;第二槽传输线，所述第二槽传输线由贯穿所述平面介电基片的槽形成，并且具有宽度W2和深度D2;所述介电基片下表面中的第一槽，所述下表面中的第一槽具有小于T一Di的深度，并且位于所述第一槽传输线之下；以及所述介电基片下表面中的第二槽，所述下表面中的第二槽平行于 所述下表面中的第一槽，并且也具有小于T — D2的深度，而且位于所 述第二槽传输线之下，位于其对面；导电层，其基本上覆盖所述平面介电基片的下表面，并且基本上 覆盖所述下表面中的所述第一和第二槽；以及第二多通道传输线，其具有平面介电基片，所述平面介电基片的 上表面耦合到所述第一多通道传输线的下表面。
11. 如权利要求10所述的传输线结构，其中，所述第一槽传输线 和第二槽传输线每个都包括贯穿所述平面介电基片上表面形成的槽， 所述槽具有通过第一插入间隔相互隔开的第一和第二相对面，所述第 一相对面和所述上表面的交接线规定第一槽边缘，并且所述第二相对 面和所述上表面的交接线规定第二槽边缘，所述槽具有深度D;第一差分信号条带，其在所述上表面上，并且相邻所述第一槽边 缘；以及第二差分条带，其在所述上表面上，相邻所述第二槽边缘。
12. 如权利要求ll所述的传输线结构，其中，所述第一多通道传输线的平面介电基片和所述第二多通道传输线的平面介电基片每个都 包括正交于所述上和下表面的末端。
13. 如权利要求12所述的传输线结构，其中，所述第一多通道传 输线的所述第一与第二槽传输线的所述第一与第二差分信号条带和导 电层，以及所述第二多通道传输线的所述第一与第二槽传输线的所述 第一与第二差分信号条带和导电层，每个都电耦合到所述第一和第二 多通道传输线的所述末端上的相应终端。
14. 一种堆叠的传输线结构，由以下组成第一波导模块，其具有上和下平坦表面以及第一平面终端，所述 第一波导模块由所述第一波导模块的上平坦表面中形成的第一和第二 槽传输线组成，所述第一和第二槽传输线具有在所述第一平面终端中端接的差分信号导体；以及第二波导模块，其具有上和下平坦表面以及第二平面终端，所述 第二波导模块由所述第二波导模块的上平坦表面中形成的第一和第二 槽传输线组成，并且耦合到所述第一波导模块，所述第二波导模块的 所述第一和第二槽传输线具有在所述第二平面终端中端接的差分信号 导体，所述第一和第二平面终端共面。
全文摘要
在介电基片中形成槽传输线。若干这样的基片能够被堆叠在一起。当堆叠在一起时，形成传输线的导电表面能够在相同的平面中端接，在那里，导电表面形成接触终端。共面的接触终端能够耦合到电路板上的接触点。电路板上的信号从而能够耦合到延伸通过介电基片的槽传输线中。
文档编号H05K1/00GK101385190SQ200480042069
公开日2009年3月11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, 梅尔廷·U·奥布基里, 肯特·E·雷尼尔, 菲利普·J·丹巴赫 申请人:莫莱克斯公司