专利名称：用于控制柔性电路中的阻抗的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种具有形成电传输路径的导电通路的柔性电路。
背景技术：
一些电气系统，例如服务器、路由器和数据存储系统，利用连接器组件通过电气系统来传输信号和/或电力。这些连接器组件典型地包括一背板或中板电路板、母板和多个子卡。连接器组件还包括一个或更多的电连接器，其连接于电路板，用于当子卡被插入到电气系统时使子卡与电路板相互连接。柔性电路被电耦接到子卡和电路板以在其间传输电力和数据信号。柔性电路包括柔性衬底和延伸穿过衬底的至少一导电通路。通常地，导电通路由薄铜形成。柔性电路包括连接焊盘，其耦接导电通路到中板电路板、母板、和/或子卡上的触点。连接焊盘与导电通路是电接触的以穿过柔性电路形成电传输路径。然而，连接焊盘和导电通路可能会经历串扰。特别地，导电通路产生由导电通路向外辐射的电磁场。如果连接焊盘的位置与导电通路过近，连接焊盘的阻抗可能被降低。连接焊盘中的低阻抗会使连接焊盘遭受由导电通路产生的电磁场的干扰。当导电通路工作在产生较强的电磁场的高数据速率时，通过连接焊盘来维持恒定的阻抗变得困难。为了改善连接焊盘的阻抗，通常使用固化的介电材料将连接焊盘与导电通路隔离。电磁场在离导电通路较远的位置是较弱的。介电材料隔离连接焊盘和导电通路以将连接焊盘定位在电磁场较弱的位置。然而，固化的介电材料典型地是非常薄和/或非常贵的。薄的介电材料不会将连接焊盘和导电通路隔离足够的距离以合适地维持连接焊盘的阻抗。未固化的介电材料的成本也与介电材料的厚度成正比。因此，更厚的未固化的介电材料通常更贵。因此，在连接焊盘和导电通路之间提供足够的隔离不可能具有成本效益。因此，需要一种低成本解决方案来维持柔性电路中连接焊盘的阻抗。
发明内容
根据本发明，一种柔性电路，包括电路板配合端和从该电路板配合端延伸的柔性主体。导电通路延伸穿过该柔性主体以电耦接电路板。连接焊盘位于该电路板配合端上并与该导电通路电连接。该连接焊盘被配置为电耦接该柔性电路到该电路板之一。未固化的材料层被布置在该连接焊盘和该导电通路之间。该未固化的材料层增加该连接焊盘的阻抗。
图1是根据一实施例形成的电连接器的的透视图；图2是可以与图1所示的连接器一起使用的柔性电路的平面示意图；图3是位于图2的区域A中的连接焊盘的放大视图；图4是沿着图2的线4截得的图2所示的柔性电路的横截面视图5是根据一实施例形成的另一柔性电路的侧部横截面视图；以及图6是根据一实施例形成的另一柔性电路的侧部横截面视图。
具体实施例方式图1是根据一实施例形成的电气系统100的透视图，其包括可移除的卡连接器组件102和主电路板104。卡连接器组件102包括辅助电路板106，其具有表面107和耦接到辅助电路板106的表面107的电连接器组件110。卡连接器组件102具有前端169和后端 171，而辅助电路板106通过侧边124、125,126和127来限定。电连接器组件110被配置为沿着主电路板104的表面105可移除地耦接于配合触点的系统触点阵列120。作为电气系统100的一个实例，卡连接器组件102可以是服务器架体的一部分，而主电路板104可以是服务器系统的母板。然而，如图1中所示的电气系统100可以是各种其它的电气系统，例如路由器系统或者数据存储系统。电连接器组件110包括具有配合侧112的电路组件114和一个或更多的柔性电路 116。电路组件114通过在其间提供导电的路径以通信地耦接主电路板104和辅助电路板 106。配合侧112还可以包括一个或更多的可移动的触点阵列，其配置为朝向和远离主电路板104上的配合触点的触点阵列120而移动。当卡连接器组件102和主电路板104被接合时，卡连接器组件102可以在纵向配合方向(即沿着纵向轴180)上沿着表面105前进。例如，卡连接器组件102可以滑动地接合引导特征115，其在图1中被示为导轨，并且滑动到相对于触点阵列120的预定位置和取向。一旦卡连接器组件102被合适地在触点阵列120旁边定位，配合侧112就可以被移动以接合触点阵列。图2是柔性电路116的平面示意图。图2示出了平面配置的柔性电路116。柔性电路116具有长度150和宽度152。柔性电路116包括一对电路板配合端202和204。电路板配合端202和204由刚性材料形成，并且被配置为耦接于电路板104、106之一。电路板配合端202具有宽度201和长度203。电路板配合端204具有宽度205和长度207。电路板配合端202、204可以具有同样的宽度201、205和/或长度203、207。可选择地，电路板配合端202、204可以具有不同的宽度201、205和/或长度203、207。柔性主体206在电路板配合端202和204之间延伸。柔性主体206具有宽度209和长度211。柔性主体206可以由柔性聚合物薄膜形成，例如聚酯、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯纤维和/或聚醚酰亚胺。柔性主体206的厚度与柔性主体206的柔性成正比。电路板配合端202包括接口 208， 其被配置为耦接到电路板，例如主电路板104。电路板配合端204包括接口 210，其被配置为耦接到另一电路板，例如辅助电路板106。接口 208和210可以被配置为插入电路板104、106的槽中和/或包括被通孔安装到电路板104、106的触点。可选择地，接口 208和210可以包括通孔以接收从电路板104、 106延伸的触点。在另一个实施例中，接口 208和210可以包括焊盘，其被焊接和/或以其它方式机械地耦接到电路板104、106，或者电路板104、106可以包括焊盘，接口 208和210 可以机械地耦接到其上。在示例的实施例中，接口 208和210包括开口 214。开口 214被配置为接收电路板104、106的凸片和/或插针以机械地耦接柔性电路板116到电路板104、 106 上。
导电通路212延伸穿过柔性主体206。导电通路212由金属箔形成，例如铜。可选择地，导电通路212可以由任何合适的导电材料形成。导电通路212穿过电路板104、106 之间的柔性电路116形成电传输路径。导电路通路212可以是电力迹线，其穿过电路板104 和106之间的柔性电路116传送电力。可选择地，导电通路212可以是信号迹线，其在电路板104和106之间传送数据信号。替代地，导电通路212可以是电力迹线和信号迹线的组合。在一个实施例中，导电通路212嵌入柔性主体206中。替代地，导电通路212可以沿着柔性电路116的表面220延伸。保护盖层可以在柔性电路116之上延伸来保护沿其延伸的导电通路212。在示出的实施例中，接口 208、210包括位于其上的连接焊盘216。连接焊盘216由导电材料形成，例如铜。每个导电通路212电连接到连接焊盘216。导电通路212还机械地耦接到连接焊盘216。导电通路212可以焊接到连接焊盘216。替代地，连接焊盘216包括一通孔。导电通路212可以通过与通孔的干涉配合被连接到连接焊盘216。连接焊盘216 导电地接合电路板104、106以形成电传输路径，其在柔性电路116和电路板104、106之间传输电力和/或数据信号。接口 208，210被配置为接合电路板104、106以使连接焊盘216固定成与电路板 104、106上的连接焊盘接触。连接焊盘216被焊接到在电路板104、106上的连接焊盘以在接口 208、210和电路板104、106之间形成电连接。可选择地，连接焊盘216可以包括通孔， 其接收电路板104，106的插针。图3是图2中示出的区域A中的连接焊盘216的放大视图。导电通路212被连接到位于导电通路212的末端上的电触点218。电触点218被焊接到单独的连接焊盘216以在柔性电路116和电路板104、106之间形成电传输路径的一部分。每个连接焊盘216在其上接收电触点218。然而，使用的连接焊盘216的数量取决于导电通路212的数量。一些连接焊盘216可以被闲置。在一个实施例中，连接焊盘216被形成为其中具有导电的金属镀层的通孔。导电通路212的电触点218位于连接焊盘216之中。电路板104、106包括金属触点，其被配置为被接收在连接焊盘216中。接口 208、210抵靠电路板104、106齐平设置以使电路板104、 106的金属触点被插入到连接焊盘216中。电触点218通过连接焊盘216和电路板104、106 的金属触点之间的干涉配合而固定在连接焊盘216中。干涉配合在导电通路212和电路板 104、106之间产生电耦接，因此电连接柔性电路116和电路板104、106。图4示出沿着图2的线4截得的柔性电路116的横截面视图。图4示出了电路板配合端202和柔性主体206的一部分。应该注意的是，电路板配合端204的元件可以类似于电路板配合端202的元件。柔性电路116包括由刚性材料形成的底座沈0。在示例性的实施例中，底座260是一个加强的环氧叠层，例如具有环氧树脂的纤维玻璃织物。底座260 可以是由美国电气制造协会定级的FR-4。底座沈0也可以是耐火的。在示出的实施例中， 底座260没有延伸柔性电路116的长度150。底座260沿着柔性电路116的长度150被划分为不同和独立的部分262。在每个部分262之间设置有间隙沈4。间隙沈4为柔性电路 116提供柔性而不会断裂和/或损坏底座沈0。在柔性电路116中，柔性的量可以取决于每一间隙264的宽度266。柔性电路衬底270沿着底座260延伸。衬底270包括导电通路212和绝缘层252。绝缘层252可以包括具有高的耐热和耐化学性的聚酰亚胺材料。例如，绝缘层252可以是 Apical、Kapton、UPILEX、VTEC PI,Norton TH、Kaptrex 中的任意一个，或是它们的组合。绝缘层252减少由导电通路212传导的热量。绝缘层252还隔离导电通路212以减少它们之间的串扰。绝缘层252可以具有大约3. 4的相对介电常数。绝缘层邪4形成柔性主体206 的顶面255。介电层256沿着绝缘层2M延伸。介电层256形成电路板配合端202的一部分。 绝缘层280形成介电层256的顶面观2。连接焊盘216被表面贴装在介电层256的顶面282 上。连接焊盘216可以是焊接到绝缘层280和/或通过黏着剂连接到绝缘层观0。替代地， 连接焊盘216可以使用任意合适的机械耦接机构连接到绝缘层观0。在此描述的每个层和元件均可以通过黏着层耦接。示例性的实施例示出了三个连接焊盘216(a)、216(b)和216(c)以及三个导电通路212(a)、212(b)、和212(c)。连接焊盘216通过延伸穿过柔性电路116的通孔250导电地接合导电通路212。导电通路212 (a)、212(b)和212(c)通过各自的通孔250 (a)、250 (b) 和250 (c)连接到连接焊盘216(a)、216(b)和216(c)。通孔250电镀有导电材料，例如，铜。 导电材料在导电通路212和连接焊盘216之间传输信号或电力。每个连接焊盘216被连接到相应的导电通路212。在具有穿过导电通路212的电力迹线的实施例中，每个导电通路 212可以被电连接到单个的连接焊盘216。导电通路212可以包括开口 258，其围绕通孔250以阻止导电通路212和通孔250 之间的电接合。例如，导电通路212(a)包括开口 258，其围绕通孔250(b)和250 (c)。导电通路212 (b)包括开口 258，其围绕通孔250 (c)。开口 258被填满绝缘层252以使相应的通孔250与导电通路212绝缘。介电层256包括耦接在绝缘层2M和绝缘层280之间的一层未固化的材料300。 未固化的材料300可以是预浸料坯材料，其没有通过固化过程被硬化。未固化的材料300可以包括填满预催化树脂系的加强纤维或织物。加强纤维可以采用编织或单向纤维的形式。 例如，未固化的材料300可以是填满环氧树脂的玻璃编织物。未固化的材料300可以是由美国电气制造协会定级的FR-4，并且可以是耐火的。在示例性的实施例中，未固化的材料 300可以具有在3. 9和4. 2之间的相对介电常数。未固化的材料300可以具有大约150微米的厚度302。在装配柔性电路116的最终阶段，柔性电路116被按压并且加热以粘结到几层柔性电路116。当柔性电路116被加热时，未固化的材料层300被固化以形成硬化层。未固化的材料层300延伸电路板配合端202的宽度201和长度203。替代地，未固化的材料300可以只延伸电路板配合端202的宽度201和/或长度203的一部分。绝缘层 252可以填充电路板配合端202的不包括未固化的材料300的部分。未固化的材料300还可以沿着柔性主体206的顶面255的一部分或整个长度延伸。在另一个实施例中，未固化的材料300被嵌入柔性电路衬底270中。未固化的材料300可以在临近的导电通路212之间延伸。未固化的材料300可以在柔性电路116的一部分或整个长度150和/或宽度152 延伸。绝缘层252可以填充柔性电路衬底270的不包括未固化的材料300的部分。未固化的材料300的厚度302增加了在导电通路212，例如导电通路212(a)和连接焊盘216之间的距离四0。在具有位于导电通路212之间的未固化的材料300的实施例中，未固化的材料300的厚度302可以增加在导电材料212之间的距离。导电通路212产生从导电通路212向外辐射的电磁场304。场304的强度随着场远离导电通路212而降低。 连接焊盘216的阻抗与导电通路212和连接焊盘216之间的距离290成正比。通过在电磁场304较弱的区域中安置连接焊盘216而增加导电通路212和连接焊盘之间的距离290会增加连接焊盘216的阻抗。较弱的电磁场304在导电通路212和连接焊盘216之间产生较少的干扰和串扰。增加未固化的材料300的厚度302会增加导电通路212和连接焊盘216 之间的距离四0。未固化的材料300的厚度302可以基于需要的连接焊盘216和导电通路 212的阻抗来选择。连接焊盘216也产生电磁场306。电磁场306可以干扰导电通路212。距离209 也增加导电通路212的阻抗。增加的阻抗会减少一定量的来自由导电通路212经历过的连接焊盘216的串扰和干扰。替代地，在具有嵌入在导电通路212之间的未固化的材料层300 的实施例中，未固化的材料的厚度302增加每个导电通路212的阻抗，因此减少了导电通路 212之间的干扰和串扰。阻抗与电容成反比。增加连接焊盘216的阻抗也可以减少连接焊盘216的电容。 减少的电容会增加连接焊盘216和导电通路212的传输信号和/或电力的能力。减少的电容产生通过连接焊盘216和导电通路212的高速传输路径。未固化的材料层300可以位于导电通路212和连接焊盘216之间的任何位置。在一个实施例中，柔性电路116不包括绝缘层252。未固化的材料层300可以直接位于导电通路212和/或连接焊盘216之间，并临近于导电通路212和/或连接焊盘216。替代地，任意数量的层，包括黏着剂，绝缘层，和/或未固化的材料，可以位于导电通路212和连接焊盘 216之间。图5是另一柔性电路400的侧部横截面视图。柔性电路400包括电路板配合端 402，电路板配合端402由刚性材料形成并且被配置为连接到电路板104、106。电路板配合端402包括从其中延伸穿过的通孔404。柔性主体406从电路板配合端402延伸。在示例性的实施例中，柔性电路400具有大约1007微米的总厚度而柔性主体406具有大约397微米的总厚度。柔性电路400还包括由刚性材料形成的底座408。如此处限定的，柔性主体 406不包括底座408。在示例性的实施例中，底座408的厚度是大约350微米。黏着层148 被设置在底座408上。黏着层418可以具有大约25微米的厚度。绝缘层420在黏着层418 上方延伸。绝缘层420具有另一耦接到其上的黏着层422。在示例性的实施例中，绝缘层 420层和黏着层422具有大约50微米的结合厚度。导电通路4M被嵌入到黏着层422中。导电通路4M可以具有大约18微米的厚度。在黏着层422的导电通路4M被嵌入到其中的区域中，绝缘层420和黏着层422可以具有大约32微米的结合厚度。绝缘层430在导电通路似4和部分黏着层422的上方延伸。 绝缘430可以具有大约50微米的厚度。电接地432沿着绝缘层430延伸。在示例性的实施例中，电接地432可以具有大约18微米的厚度。黏着层434沿着电接地432延伸。另一绝缘层438耦接到黏着层434。 黏着层434和绝缘层438具有大约32微米的结合厚度。在电路板配合端402处，黏着层440被连接到绝缘层438。空隙442穿过临近粘结黏着层440的柔性主体406而被提供。空隙442为柔性电路400提供柔性。在另一个实施例中，柔性电路400可以不包括空隙442，而是粘结黏着层440可以延伸柔性电路400的长度。在示例性的实施例中，粘结黏着层440和空隙442可以具有大约25微米的厚度。绝缘层444耦接到粘结黏着层440并且延伸柔性电路400的长度。黏着层446沿着绝缘层444延伸。电接地448嵌入黏着层446中。电接地可以具有大约18微米的厚度。 绝缘层444和黏着层446可以具有大约32微米的结合厚度。可以具有大约50微米厚度的绝缘层450被提供。导电通路452沿着绝缘层450延伸。黏着层妨4被提供以使导电通路452嵌入黏着层454中。另一绝缘层456沿着黏着层妨4延伸。在示例性的实施例中，导电通路452具有大约18微米的厚度。在柔性电路400 的其中导电通路452没有嵌入到黏着层454中的部分中，绝缘层456和黏着层妨4可以具有大约50微米的结合厚度。在柔性电路400的其中导电通路452嵌入到黏着层454中的部分中，绝缘层456和黏着层4M可以具有大约32微米的结合厚度。绝缘层456提供柔性主体406的顶面457。电路板配合端402包括耦接到绝缘层456的未固化的材料层458。未固化的材料 458可以包括其中填满预催化树脂系的加强纤维或织物。未固化的材料458可以采用编织或单向纤维的形式。未固化的材料458可以是由美国电气制造协会定级的FR-4。未固化的材料458可以是耐火的。未固化的材料458可以具有大约150微米的厚度。具有大约50 微米厚度的绝缘层460位于未固化的材料458上。连接焊盘462位于绝缘层460上。连接焊盘462可以由铜和/或任何合适的导电材料形成。连接焊盘462被配置为电接合电路板104、106。连接焊盘462可以具有大约35 微米的厚度。连接焊盘462可以电连接到导电通路424、452和/或电接地432、448。电接地432、448，导电通路似4、452和连接焊盘462可以在电路板104和106之间形成电传输路径。数据和/或电力信号在电传输路径上传输。未固化的材料层458增加了电接地432、448和导电通路424、452以及连接焊盘 462之间的距离以增加连接焊盘462的阻抗，且减少连接焊盘462的电容。未固化的材料层 458可以位于电接地432、448和导电通路424、452以及连接焊盘462之间的任何位置。在一个实施例中，柔性电路400不包括绝缘层456和460。未固化的材料层458可以直接位于导电通路452和连接焊盘462之间，并临近于导电通路452和连接焊盘462。替代地，任意数量的层可以位于电接地432、448和导电通路424、452以及连接焊盘462之间。增加连接焊盘462的阻抗会减少来自电接地432、448和导电通路似4、452的干扰量。连接焊盘462的阻抗与任意电接地432、448和导电通路424、452以及连接焊盘462之间的距离成正比，例如导电通路452和连接焊盘462之间的距离464。增加未固化的材料 458的厚度466会增加距离464。未固化的材料458的厚度466可以基于需要的连接焊盘 462的阻抗来选择。图6是柔性电路600的横截面视图。图6可示出柔性主体和/或柔性电路600的电路板配合端。柔性电路600被配置为耦接到电路板104、106。柔性电路600包括一对导电通路602和604。导电通路602、604可以由铜和/或任意其它合适的导电材料形成。柔性电路600还可以包括耦接到柔性电路600的电路板配合端的连接焊盘(未示出)。连接焊盘可以由铜和/或任意其它合适的导电材料形成。导电通路602、604在一对电路板104、 106之间形成电传输路径。柔性电路600被配置为电接合电路板104，106之一。柔性电路600包括绝缘层606。绝缘层606可以沿着延伸柔性电路600的长度的刚性底座延伸。替代地，刚性底座可被分成沿着柔性电路600定位的分离的部分。绝缘层 606在刚性底座的部分上延伸柔性电路600的长度。绝缘层606可以是聚酰亚胺层和/或任意其它合适的绝缘材料。绝缘层606减少由柔性电路600，尤其是导电通路602、604，产生的热量。黏着层608沿着绝缘层606延伸。导电通路602嵌入黏着层608中。另一绝缘层610在黏着层608和导电通路602之上延伸。柔性电路600包括另一绝缘层612，其被配置为减少由柔性电路600产生的热量。 黏着层614在绝缘层612之下延伸。导电通路604嵌入黏着层614中。另一绝缘层616在黏着层614和导电通路604之下延伸。未固化的材料层618在绝缘层610和绝缘层616之间延伸。未固化的材料618可以包括其中充满预催化树脂系的任意的加强纤维或织物。未固化的材料618可以采用编织或单向纤维的形式。未固化的材料618可以是由美国电气制造协会定级的FR-4，并且可以是耐火的。未固化的材料层618增加了导电通路602和604之间的距离以增加导电通路602 和604的阻抗，并且减少导电通路602和604的电容。未固化的材料层618可以位于导电通路602和604之间的任意位置。在一个实施例中，柔性电路600不包括绝缘层610和616。 未固化的材料层618可以直接位于导电通路602和604之间，并临近于导电通路602和604。 替代地，任意数量的层可以位于导电通路602和604之间。增加导电通路602和604的阻抗会减少导电通路602和604之间的干扰量。阻抗与导电通路602和604之间的距离620成正比。增加未固化的材料618的厚度622会增加导电通路602和604之间的距离620。未固化的材料618的厚度622可以基于需要的导电通路602和604的阻抗来选择。在具有连接焊盘的一个实施例中，另一未固化的材料层可以在导电通路604和连接焊盘之间延伸以增加连接焊盘的阻抗。在此描述的实施例可以在柔性电路中增加电传输路径的阻抗。未固化的材料添加至柔性电路可以使得在维持柔性电路的柔性和完整性的同时增加电传输路径之间的距离。 未固化的材料还可以提供一耐火材料，其改善并维持柔性电路的状态。当用于希望的厚度时，未固化的材料还可以具有成本效益。
权利要求
1.一种柔性电路(116 ；400)，包括电路板配合端Q02 ；402)和从该电路板配合端延伸的柔性主体O06 ；406)，延伸穿过该柔性主体以电耦接电路板(104，106)的导电通路012 ； 452)，位于该电路板配合端上且电连接到该导电通路的连接焊盘016 ；462)，该连接焊盘被配置为电耦接该柔性电路到所述电路板之一，其特征在于未固化的材料层(300;458)被布置于该连接焊盘和该导电通路之间，该未固化的材料层增加该连接焊盘的阻抗。
2.如权利要求1所述的柔性电路，其中该未固化的材料层由耐火材料形成。
3.如权利要求1所述的柔性电路，其中该未固化的材料层的厚度(302；466)被增加以增加该连接焊盘的阻抗。
4.如权利要求1所述的柔性电路，其中该未固化的材料层具有在3.9和4. 2之间的相对介电常数。
5.如权利要求1所述的柔性电路，进一步包括耦接于该导电通路和该未固化的材料层之间的绝缘层(252 ；456)。
6.如权利要求1所述的柔性电路，进一步包括耦接于该连接焊盘和该未固化的材料层之间的绝缘层(280 ；460)。
7.如权利要求1所述的柔性电路，进一步包括多个导电通路(212a,212b, 212c ；424， 452)，每个导电通路被未固化的材料层所隔离。
全文摘要
一种柔性电路(116)，包括电路板配合端(202)和从该电路板配合端延伸的柔性主体(206)。导电通路(212)延伸穿过该柔性主体以电耦接电路板。连接焊盘(216)位于该电路板配合端上，并与该导电通路电连接。该连接焊盘被配置为电耦接该柔性电路到电路板之一。未固化的材料层(300；458)被布置于该连接焊盘和该导电通路之间。该未固化的材料层增加该连接焊盘的阻抗。
文档编号H05K1/02GK102438392SQ20111025366
公开日2012年5月2日 申请日期2011年6月20日 优先权日2010年6月18日
发明者B·A·钱皮恩, D·G·罗维, J·D·皮克尔, S·J·米拉德 申请人:泰科电子公司