具有有着谐振控制的电路板的互连系统的制作方法

本发明涉及一种具有信号和接地通路的电路板。

背景技术：

目前存在使用可插拔连接器组件来传输数据的通信系统。例如，网络系统，服务器，数据中心等可以使用众多的电缆组件来互连通信系统的各种设备。电缆组件可以包含可插拔连接器，可插拔连接器配置为被插入通信系统的插座组件。可插拔连接器包含信号通路和接地通路，其中信号通路传输数据信号，接地通路控制阻抗并减少信号导体间的串扰。在差分信号应用中，信号通路布置在携带数据信号的信号对中。每个信号对可以通过一个或多个接地通路与相邻信号对分离。

可插拔连接器可能配置为传输与行业标准一致的电信号。例如，已知的可插拔连接器行业标准包括小型因素可插拔(sfp)，增强型sfp(sfp+)，四sfp(qsfp)，c型可插拔(cfp)，和10千兆比特sfp，10千兆比特sfp通常被称为xfp。其中，这些标准可能要求可插拔连接器具有一定的物理配置或结构。

有增加通信系统中数据被传输的速度的广泛需求。然而，在数据速率提升时，保持基准水平的信号质量变得更加有挑战性。例如，沿每个接地通路表面流动的电能可能形成在接地通路之间传播的场。接地通路可能相互耦合以支持不必要的电传播模式，其被反复反射并形成谐振状态(或驻波)。谐振状态引起的电噪声可能增加回波损耗和/或串扰，并减少互连系统的吞吐量。

为了控制接地通路之间的谐振并限制由其产生的电噪声，已经提出使用金属接地条、接地平面和接地壳体使接地通路电共用。实施这些技术的有效性和/或成本基于多个变量，例如互连系统内的信号和接地通路的几何形状。此外，这些技术通常应用于接收可插拔连接器的插座组件。由于行业标准设定的对于可插拔连接器的结构要求，实施这些和其他可插拔连接器的技术可能很困难。

因此，需要减少由互连系统中接地通路中的谐振状态引起的电噪声。

技术实现要素：

根据本发明，电路板具有基底，基底有第一表面和与第一表面相反的第二表面。基底有多个信号导体和多个接地导体。信号导体和接地导体包括在基底的配合区域的相应接触垫，用以接合电连接器的相应触头。基底具有多个接地过孔，其至少部分延伸通过第一表面和第二表面之间的基底，接地过孔联接到相应的接地导体。接地过孔包括有损插头，其至少部分填充接地过孔。有损插头用有损材料制造，其能够吸收通过基底传播的电谐振。

附图说明

图1是根据示例性实施例形成的电路板的示意图。

图2是根据示例性实施例形成的的互连系统的透视图，其具有可插拔连接器组件和插座连接器组件。

图3是依据示例性实施例形成的可插拔连接器组件的透视图。

图4是可插拔连接器组件的部分电路板的俯视图。

图5是插座连接器组件的分解视图。

图6是插座连接器组件的透视图，其显示插座连接器端接到插座连接器组件的电路板。

图7是一个互连系统的横截面视图，其显示可插拔连接器组件与插座连接器组件配合。

图8是互连系统的俯视图，其显示可插拔连接器组件与插座连接器组件配合。

具体实施方式

此处描述的实施例可以包含各种电连接器，其被配置用于传送数据信号。在各种实施例中，电连接器提供有损接地吸收器以提供谐振控制。例如，在各种实施例中，有损接地吸收器被提供在电连接器的基底上或基底中，例如在与电连接器相关的电路板中。例如，有损接地吸收器可以嵌入电路板中，例如在电路板的接地过孔中以提供谐振控制。实施例可以包含插头连接器，插座连接器，电路板安装连接器，电缆安装连接器或互连系统。各种实施例特别适用于高速通信系统，例如网络系统，服务器，数据中心等，其中数据速度可能高于四(4)千兆比特/秒(gbps)。特定的实施例能够以至少约10gbps，至少约20gbps，至少约28gbps，至少约56gbps或更高的速度传输数据。然而，也可以设想，实施例可以以较低的传输速度或数据速率传输。

实施例包括导电通路，其可以包括一个或多个互连的导电元件，例如迹线和过孔。导电通路包括信号和接地通路，其相对于彼此定位以形成一个指定的模式，其适合于以期望的数据速率传送数据信号。在特定的实施例中，信号通路形成信号对，其中每个信号对在两侧具有接地通路，例如在接地-信号-信号-接地(gssg)阵列中。接地通路将信号对电隔离以减少电磁干扰或串扰，并提供可靠的接地回路。然而，其他实施例可以不包含信号对。例如，每个信号通路可以在两侧具有接地通路。

图1是根据示例性实施例形成的电路板10的示意图。电路板10可以是电连接器或电连接器组件的一部分。例如，电路板10可以保持在可插拔模块中，电路板10可以是插卡式板，电路板10可以具有安装到其上的电连接器等。电路板10包含基底12，其具有第一表面14和与第一表面14相反的第二表面16。电路板10可以是分层结构，例如通过印刷电路板(pcb)技术制造。电路板10可以是层压或夹层结构，其包括多个堆叠的基底层，基底层具有在基底层上或之间延伸的导电元件(例如，迹线，接地平面等)和/或延伸通过基底层的导电元件(例如，过孔，电镀过孔等)。例如，基底层可以包含介电材料，并且还可以包含粘接材料。导电材料可以以预定方式在基底层内或沿基底层设置、沉积或蚀刻。

在示例性实施例中，基底12有多个信号导体20和多个接地导体22。信号导体20和/或接地导体22可以是迹线、垫、平面、电镀过孔等。在示例性实施例中，在基底12的配合区域，信号导体20和接地导体22包含各自的信号接触垫24和接地接触垫26，以接合电连接器的相应触头。接触垫24和26可以在表面14或16的其中一个或两个之上，和/或至少部分地延伸通过基底12(例如，作为电镀过孔)。

在示例性实施例中，基底12有多个接地过孔30，其在第一表面14和第二表面16之间至少部分地延伸通过基底12。接地过孔30联接到相应的接地导体22。例如，接地导体22可以包括在表面14、16上的一个或多个迹线，其延伸到接地过孔30，接地过孔30可以是电镀的或非电镀的。接地过孔30可以部分地延伸通过基底12，例如到一个或多个接地平面，或者可以作为通孔完全延伸通过基底12。

有损插头40至少部分填充接地过孔30。有损插头40用有损材料制造，其能够吸收通过基底12传播的电谐振。在示例性实施例中，有损插头40包含有损材料，其被配置为吸收沿由信号导体20和/或接地导体22限定的电流路径传播通过电路板10的至少一些电谐振。有损材料通过部分或完全填充接地过孔30而嵌入电路板10。有损材料具有随频率变化的介电性能。有损材料通过电路板的一部分提供有损导电性和/或磁损耗。有损材料能够传导电能，但至少有一些损耗。有损材料比导电材料(例如导体20、22的导电材料)具有更小的导电性。有损材料可以被设计为在某个目标频率范围内提供电损耗，例如通过选择有损材料、放置有损材料、将有损材料接近接地通路和信号通路等。有损材料可以包括导电颗粒(或填料)，其分散在介电(粘合剂)材料内。介电材料，例如聚合物或环氧树脂，被用作粘合剂以将导电颗粒填充成分保持在位。然后这些导电颗粒赋予有损材料损耗。在一些实施例中，有损材料通过混合粘合剂与填料形成，填料包括导电颗粒。可以用作形成电损耗材料的填料的导电颗粒的例子包括形成为纤维、薄片或其他颗粒的碳或石墨。粉末、薄片、纤维或其他导电颗粒形式的金属也可以用于提供合适的损耗性能。替代地，可以使用填料的组合。例如，可以使用金属镀覆(或涂覆)的颗粒。银和镍可以用于镀覆颗粒。镀覆(或涂覆)颗粒可以单独使用，或与其他填料(例如碳薄片)组合使用。在一些实施例中，填料可以以足够的体积百分比存在，以允许形成从颗粒到颗粒的导电通路。例如，当使用金属纤维时，纤维可以以高达40％体积或更高的量存在。有损材料可以是磁损耗和/或电损耗。例如，有损材料可以由粘合剂材料与分散在其中的磁性颗粒形成，以提供磁性能。磁性颗粒可以是薄片、纤维等形式。诸如镁铁氧体、镍铁氧体、锂铁氧体、钇石榴石和/或铝石榴石的材料可以被用作磁性颗粒。在一些实施例中，有损材料可以同时是电损耗材料和磁损耗材料。这些有损材料可以例如通过使用部分导电的磁损耗填料颗粒或通过使用磁损耗和电损耗填料颗粒的组合形成。

如本文所用，术语“粘合剂”包括封装填料或用填料浸渍的材料。粘合剂材料可以是凝固、固化或能以其他方式用于定位填充材料的任何材料。在一些实施例中，粘合剂可以是热塑性材料，环氧编织玻璃板(fr4)材料或其他介电材料。然而，可以使用许多替代形式的粘合剂材料。可固化材料，例如环氧树脂，可以用作粘合剂。替代地，可以使用诸如热固性树脂或胶粘剂的材料。该材料可以被模制，例如将有损插头40模制为期望的形状和/或位置。该材料可以在基底12中就地模制。

电路板10和整个系统的电性能通过有损插头40中包含有损材料而增强。例如，在各种数据速率时，包括高数据速率，回波损失被有损材料抑制。例如，由于信号和接地导体20、22的紧密接近导致的导体20的阵列的小间距和高速数据的回波损失被有损插头40减小。例如，来自信号导体20的任一侧上的接地平面和/或接地导体22、在基底12各个层中反射的能量被吸收，并且因此提高了连接器性能和吞吐量。

图2是根据示例性实施例形成的互连系统50的透视图。互连系统50包括可插拔连接器组件100和插座连接器组件200。可插拔连接器组件100与插座连接器组件200配合。可插拔连接器组件100的部分以虚线示出，以说明互连系统50的各个部件。插座连接器组件200的部分以虚线示出，以说明互连系统50的各个部件。

可插拔连接器组件100包括可插拔连接器102。在示例性实施例中，可插拔连接器组件100包括电路板110，其可以包括电路板10或与电路板10相似(如图1中所示)。例如，所示的实施例中，电路板110是保持在可插拔连接器102中的模块板或电路卡。电路板110可以是插卡式板。在一些应用中，可插拔连接器102可以被称为可插拔收发器连接器或可插拔输入/输出(i/o)连接器；然而此处的主题是不限于这些类型的连接器，而是可以应用于具有电路板的任意类型的连接器组件。

插座连接器组件200包括插座连接器202。在示例性实施例中，插座连接器组件200包括电路板210，其可以包括电路板10或与电路板10相似(如图1中所示)。例如，电路板210可以是子卡或背板。插座连接器202可以安装到电路板210。

在示例性实施例中，电路板110、210中的任一个或两个可以包括有损材料，例如以有损插头的形式，以提供电和/或磁吸收。有损材料被配置为吸收沿电流路径传播通过(一个或多个)电路板110和/或210的至少一些谐振。

图3是依据一个示例性实施例形成的可插拔连接器组件100的透视图。可插拔连接器组件100包括可插拔连接器102和电路板110。在所示实施例中，通信电缆104从可插拔连接器102的插头壳体105延伸。电缆104电连接至电路板110。插头壳体105将电路板110保持在其中。可插拔连接器102具有配合端106和与配合端106相反的电缆端108。配合端106被配置为与插座连接器组件200(如图2所示)的电连接器(例如插座连接器202)配合。电缆104从电缆端108延伸。

可插拔连接器组件100可以被配置用于各种应用。这种应用的非限制性示例包括主线适配器(hbas)、廉价磁盘冗余阵列(raids)、工作站、服务器、存储机架、高性能计算机、或交换机。可插拔连接器组件可以被配置为符合行业标准，例如，但不限于，小型因素可插拔(sfp)标准，增强型sfp(sfp+)标准，四sfp(qsfp)标准，c型可插拔(cfp)标准，和10千兆比特sfp标准，该标准通常被称为xfp标准。

插头壳体105直接或间接地耦合至通信电缆104。可选地，插头壳体105可以是金属的，以为电路板110提供电屏蔽。当与插座连接器组件200配合时，插座壳体105的至少一部分可以插入插座连接器组件200中。替代地，插座壳体105可以不插入插座连接器组件200中，而是只有电路板110可以插入插座连接器组件200中。

另外参考图4，其为电路板110的一部分的俯视图，在示例性实施例中，电路板110包括基底112，其具有第一表面114和与第一表面114相反的第二表面116。电路板110延伸至配合边缘118，其被配置为当与插座连接器组件200配合时插入插座连接器组件200中。电路板110可以通过各种制造技术制造。例如，电路板110可以通过印刷电路板(pcb)技术制造。电路板110可以是层压或夹层结构，其包括多个堆叠的基底层，基底层具有在基底层之间延伸的导电元件(例如，迹线，接地平面等)或延伸通过基底层的导电元件(例如，过孔，电镀过孔等)。例如，基底层可以包含介电材料(例如，阻燃环氧编织玻璃板(fr4)，fr408，聚酰亚胺，聚酰亚胺玻璃，聚酯，环氧-芳族聚酰胺，金属等)。基底层也可以含有粘合材料(例如，丙烯酸粘合剂，改性环氧树脂，酚醛缩丁醛，压敏粘合剂(psa)，预浸渍材料等)。导电元件可以以预定方式在基底层内或沿基底层设置、沉积或蚀刻。例如，导电元件可以包括铜(或铜合金)，铜镍合金，银环氧树脂等。

在示例性实施例中，基底112具有多个信号导体120和多个接地导体122。导体120，122可以设置在第一板表面114上和/或第二板表面116上。信号和接地导体120，122的至少一部分是共面的，并且沿着板表面114和/或沿着板表面116暴露。信号导体120和/或接地导体122可以是迹线，衬垫，平面，电镀过孔等。由信号和接地导体120，122限定的导电通路相对于彼此定位以形成指定的模式或阵列，以适合于以期望的数据速率传送数据信号。在特定的实施例中，信号导体120形成信号对，其中每个信号对在两侧具有接地导体，例如在接地-信号-信号-接地(gssg)阵列中。接地导体122将信号对电隔离以减少电磁干扰或串扰，并提供可靠的接地回路。然而，其他实施例可以不包含信号对。例如，每个信号导体120可以在两侧具有接地导体122，或许多信号导体120可以设置在相应的接地导体122之间。在示例性实施例中，接地导体122包含或联接至有损材料以抑制或吸收电路板110中的谐振。

如文中所述，接地导体122包括沿其导电通路段的有损插头140形式的阻尼(或谐振控制)部件。有损插头140可以阻止在某些频率处形成驻波(或谐振状态)。在示例性实施例中，阻尼部件包括沿着每个接地通路的单个有损插头140。然而，在其他实施例中，可以沿着每个接地通路提供多个有损插头140。

在示例性实施例中，信号导体120和接地导体122在基底112的配合区域128中包含相应的信号接触垫124和接地接触垫126，以接合电连接器的相应触头。配合区域128可以在配合边缘118处或附近。接触垫124、126可以在表面114、116的其中一个或两个上，和/或可至少部分地延伸通过基底112(例如，作为电镀过孔)。接触垫124，126可以比导体120，122的其他部分(例如基底112的各层上的迹线)更宽。接触垫124，126可以在配合边缘118处限定触头阵列。

在示例性实施例中，通信电缆104包含多个绝缘电线，绝缘电线被剥离以暴露电线导体。暴露的电线导体被端接到信号和接地导体120，122，例如在与配合端相反的电路板110的端接端处的相应垫处。虽然未示出，但电路板110可以包含一个或多个附接到其的处理单元，处理单元在操作期间修改数据信号。

在示例性实施例中，基底112具有多个接地过孔130，接地过孔130在第一表面114和第二表面116之间至少部分地延伸通过基底112。接地过孔130延伸入基底112一定深度以与一个或多个接地平面132电联接(如图7所示)。至少一些接地过孔130联接到相应的接地导体122，而其他接地过孔130可以不与任何接地导体122相关连，而是可以设置在基底112内的任何位置并电连接到电路板110的一个或多个接地平面132。接地导体122可以包括表面114，116上的迹线，其延伸到相应的接地过孔130，接地过孔130可以是电镀的或非电镀的。接地过孔130可以部分地延伸通过基底112，例如到一个或多个接地平面，或者可以作为通孔完全通过基底112。可选地，接地过孔130可以在第一和第二表面114和116之间完全延伸通过电路板110，以电连接第一和第二表面114，116上的接地垫126。在示例性实施例中，沿板表面114的每一个接地导体112可以电联接到公共接地平面132，使得沿板表面114的接地导体122是电共用的。

有损插头140至少部分填充接地过孔130。有损插头140由有损材料制造，其能够吸收通过基底112传播的电谐振。在示例性实施例中，有损插头140包含有损材料，其被配置为吸收沿着由信号导体120和/或接地导体122限定的电流路径传播通过电路板110至少一些电谐振。可选地，有损插头140可以连接到第一和第二表面114，116两者上的接地垫126。替代地，上部有损插头140可以连接到第一表面114上的接地垫126，而下部有损插头140可以连接到第二表面116上的接地垫126。上部有损插头140可以从下部有损插头140横向偏移(一侧到另一侧)，因为第一和第二表面114，116处的信号和接地导体120，122的阵列可以不同或偏移。

有损插头140可以位于沿接地导体122的电路径长度的指定位置，其被设置为阻止驻波或谐振状态的形成。指定位置可以与接地垫126的标称配合接口相距预定距离。预定距离可以通过对所提出的可插拔连接器设计的计算和/或仿真确定。替代地或除此之外，预定距离可以通过对可插拔连接器的多次测试或试验来确定。预定距离也可以被配置为满足行业标准。可选地，有损插头140可以被定位为尽可能靠近接地垫126或接地垫126的标称配合接口。在其他各种实施例中，有损插头140可以被定位在接地垫126远离配合边缘118的远端处。可选地，多个有损插头140可以被设置为，例如一个靠近配合边缘118而另一个在接地垫126的远端，使得接地触头对接地垫126的配合端口在有损插头140之间。在替代实施例中，有损插头140的其他位置是可能的。可选地，有损插头140可以相对于配合边缘118错开。

图5是插座连接器组件200的分解图，图6是插座连接器组件200的透视图，示出了端接到电路板210的插座连接器202。插座连接器组件200包括插座壳体204，其可以被称为笼204，该笼限定了用于可插拔连接器组件100的接收腔206(如图2所示)。插座连接器202设置在接收腔206内且被安装到电路板210。插座连接器202具有配合槽208(图5)，其尺寸和形状适合接收电路板110(图3)的配合边缘118(图3)。

电路板210包含基底212，其具有第一表面214和与第一表面214相反的第二表面216。电路板210具有配合区域218，其被配置为接收插座连接器202.电路板210可以是分层结构，例如通过印刷电路板(pcb)技术制造。电路板210可以是层压或夹层结构，其包括多个堆叠的基底层，基底层具有在基底层上或之间延伸的导电元件(例如，迹线，接地平面等)和/或延伸通过基底层的导电元件(例如，过孔，电镀过孔等)。例如，基底层可以包含介电材料，并且还可以包含粘接材料。导电元件可以以预定方式在基底层内或沿基底层设置、沉积或蚀刻。

在示例性实施例中，基底212有多个信号导体220和多个接地导体222。信号导体220和/或接地导体222可以是迹线，衬垫，平面，电镀过孔等。由信号和接地导体120，122限定的导电通路相对于彼此定位以形成指定的模式或阵列，其适合于以期望的数据速率传送数据信号。在特定的实施例中，信号导体220形成信号对，其中每个信号对在两侧具有接地导体222，例如在接地-信号-信号-接地(gssg)阵列中。接地导体222将信号对电隔离以减少电磁干扰或串扰，并提供可靠的接地回路。然而，其他实施例可能不包含信号对。例如，每个信号导体220可以在两侧具有接地导体222，或许多信号导体220可以设置在相应的接地导体222之间。在示例性实施例中，接地导体222包含或与有损材料联接以抑制或吸收电路板210中的谐振。

在示例性实施例中，信号和接地导体220，222在基底212的配合区域218包含各自的信号和接地接触垫224，226，用于与插座连接器202的触头相接。接触垫224，226可以是焊接垫，其允许触头在表面214，216中的一个或两个上被焊接到其上。接触垫224，226可以比导体220，222的其他部分(例如基底212的各个层上的迹线)更宽。接触垫224，226可以在配合边缘218处限定触头阵列。

在示例性实施例中，基底212具有多个信号过孔(未示出)和多个接地过孔230，其在第一表面214和第二表面216之间至少部分地延伸通过基底212。接地过孔230可以是电镀或非电镀的。信号和/或接地过孔230可以部分地延伸通过基底212，例如到一个或多个信号层或接地平面232，或者可以作为电镀通孔完全延伸通过基底212。信号和/或接地过孔230允许导体220，222延伸到电路板210的其它层，例如内部信号层，接地平面232等。信号和/或接地过孔230可以接收插座连接器202的触头的相应尾部或引脚，例如焊接尾部或柔性销。信号和/或接地过孔230形成信号和接地导体220，222的部分。导体220，222可以包括(多个)表面214，216上的迹线，其延伸到相应的电镀信号和/或接地过孔230。例如，信号和/或接地过孔230可以通过中间迹线联接到信号和接地垫224，226。在替代实施例中，基底212可以包括在表面214或216处的信号和/或接地过孔230，其延伸至电路板210的其它层，而不是具有表面接触垫224，226。在这样的实施例中，接触垫224，226可以布置在电路板的内层围绕信号和/或接地过孔230。在各种实施例中，到信号和/或接地过孔230的开口可以限定接触垫224，226。

有损插头240至少部分填充接地过孔230。有损插头240由有损材料制造，其能够吸收通过基底212传播的电谐振。在示例性实施例中，有损插头240包含有损材料，其被配置为吸收沿着由信号导体220和/或接地导体222限定的电流路径传播通过电路板210的至少一些电谐振。

插座连接器202端接到电路板210，例如通过焊接连接，压配合连接或另一类型的连接。插座连接器202包括连接器壳体250，其保持布置为一行或多行的信号和接地触头252，254(图5)。在所示的实施例中，触头252，254沿着配合槽208的相应的相对侧保持为两行，以与电路板110的接触垫124，126(如图4所示)配合。信号和接地触头252，254包括触头尾部，其被配置为端接到导体220，222。可选地，触头尾部可以是焊接尾部，其可以被表面安装或通孔安装到电路板210。替代地，触头尾部可以包括压配合到电路板210中的柔性销。

笼204具有端口或开口256，其提供到接收腔206的通路。笼204安装到电路板210，且可以具有接合电路板210的柔性销。笼204可以电连接到电路板210，例如通过电镀过孔连接到电路板210的接地平面232。

图7是互连系统50的横截面图，该图显示可插拔连接器组件100与插座连接器组件200配合。图8是互连系统50的俯视图，该图显示与插座连接器组件200配合的可插拔连接器组件100，其中可插拔连接器组件100和插座连接器组件200的部分被去除以示出其间的配合接口。有损插头140，240在系统内的各个位置示出，然而，在替代实施例中有损插头140，240可以被设置在其他位置。例如，图7中以虚线示出了更靠近电路板110的配合端的有损插头140的可选位置。

组装时，插座连接器202的信号和接地触头252，254，端接到电路板210。例如，尾部被焊接至电路板210的第一表面214上的信号和接地接触垫224，226。当可插拔连接器组件100与插座连接器组件100配合时，插座连接器202的信号和接地触头252，254与信号和接地接触垫124，126配合。从电路板110的信号导体120，经过信号触头252，到电路板210的信号导体220产生信号路径。从电路板110的接地导体122，经过接地触头254，到电路板210的接地导体222产生接地路径。有损插头140，240设置在信号路径中，以吸收沿着通过组件100，200限定的电流路径传播的至少一些电谐振。

在互连系统50操作过程中，数据信号通过信号路径传输，且电能沿每个接地通路的表面流动。沿着接地通路流动的电能可能形成在接地通路之间传播的场。没有有损插头140，240提供阻尼的情况下，该场可能反射并在某些频率处形成驻波(或谐振状态)。例如，该场可能在电路板110的接地平面132之间和/或电路板210的接地平面232之间反射。有损插头140，240被配置为阻止在某些频率处发展这些驻波(或谐振状态)，并且因此减少不期望的电噪声影响。例如，在一些实施例中，有损插头140，240可以吸收一些电能且/或排出电能。在一些实施例中，有损插头140，240有效地改变或抑制反射，使得在互连系统50操作期间不形成驻波(或谐振状态)。