讯号传输装置的制作方法

1.本发明为讯号传输的技术领域，尤指一种可藉由改良接地结构设计以有效达到提升讯号传输效率的目的的讯号传输装置。


背景技术：

2.一般讯号传输装置包含一排线(例如用于计算机的pcie规格总线、 sata规格总线等讯号传输线)以及分别设置于排线两端的连接器，连接器与排线电性接合并连接至外部设备的对应的连接器(例如公、母对应的连接器)，讯号则经由排线内的讯号线并透过连接器而于外部设备之间传输。
3.请同时参照图1及图2，其中的图1为习知排线的平面图，图2为取自图1a-a截面的剖视图。如图1及图2所示，习知的排线9层叠有导体层 91、发泡体层92、金属层93、绝缘层94等，且导体层91设有复数条讯号线911及复数条接地线912。于习知作法上，二条讯号线911会配合一条接地线912，以此重复设置成具有规格宽度的排线9，例如具有四十八条线路或七十二条线路的规格宽度的排线9。
4.如上所述，习知排线9的导体层91因具有接地线912，故在排线9具有规格宽度的条件限制下，讯号线911的宽度会因此受到限制，进而降低传输速率。因此，排线9的结构必须进行妥善设计，而其在设计上一般必须考虑到所谓的集肤效应与特性阻抗。
5.上述的集肤效应亦称为趋肤效应，其指导体(例如讯号线911)中有交流电或者交变电磁场时，导体内部的电流分布不均匀的一种现象，随着与导体表面的距离逐渐增加，导体内的电流密度呈指数衰减，亦即导体内的电流会集中在导体的表面，当从与电流方向垂直的横截面来看时，导体的中心部分几乎没有电流流过，只在导体边缘的部分会有电流，简单而言，就是电流集中在导体的皮肤部分。由于集肤效应使得交变电流只通过导体的表面，因此电流只在导体的表面产生热效应，故例如在钢铁工业中，可利用集肤效应来为钢材进行表面淬火，使钢材表面的硬度增大。减缓集肤效应的方法可例如采用所谓的利兹线，亦即将多条金属导线相互缠绕，以使电磁场能够比较均匀地分布；或者可将实心导线换成空心导线管，中间补上绝缘材料。
6.另外，上述的特性阻抗指高频讯号或电磁波在导体中传播时所遇到的阻力，以奥姆为单位。导体中的阻抗值的起伏差异必须加以控制，以使讯号可以正确的速度传输，而对于不同型态的导体所形成的传输线(例如同轴传输线、线条式传输线、微条传输线、共面传输线等)，会有不同的阻抗计算公式。可以配合变更不同的设计条件来达成阻抗控制，例如改变传输线中发泡体层的使用材质、厚度及介电常数等。
7.综上所述，在上述原理下，藉由设定不同的设计条件可以使讯号线91 的宽度的加宽形成为使讯号线911提升传输距离以及传输速率的因素。换言的，传输效率的提升在现今技术发展中极为重要，故如何使传统的讯号线911的宽度在排线9的规格宽度的条件限制下可以再加宽以提升传输效率、并同时仍然可以保有排线9的接地效果，乃是亟待解决的课题。


技术实现要素：

8.为解决上述习知讯号传输装置因为排线的规格宽度限制所造成传输效率降低的问题，本发明所提出的讯号传输装置以改良的接地结构设计来加宽排线用于传输讯号的讯号线的宽度，藉此可有效达到提升讯号传输效率的目的。
9.本发明所提出的讯号传输装置至少包含一排线、至少一传导件以及一连接装置。其中，该排线依序层叠有一导体层、一金属层及一绝缘层，该导体层包含复数条讯号线，该复数条讯号线的每一条分别具有一预设宽度，且该复数条讯号线的每一条之间彼此间隔一预设间距；且该传导件包含一第一接触端及一第二接触端，该传导件的该第一接触端电性接触于该金属层；该连接装置电性连接于该排线，且该连接装置包含复数条讯号传导线及复数条接地线，该复数条讯号传导线的数量对应于该复数条讯号线的数量并分别彼此电性接触，该复数条接地线的数量对应于且电性接触传导件的数量，且该复数个传导件的该第二接触端分别电性接触于该复数条接地线的每一条。
10.如上所述，本发明所提出的讯号传输装置在结构设计上是将复数个传导件直接电性接触于排线的金属层，藉以做为接地结构设计。换言的，排线的导体层可以仅具有讯号线而没有接地线，因此，即使在排线的规格宽度的条件限制下，讯号线的宽度可以再加宽，藉此可以有效达到提升讯号传输效率的目的。
11.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该预设宽度介于0.4毫米至1.0毫米之间；该预设间距介于0.4毫米至1.2毫米之间。
12.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该传导件为一片状导电胶，且该第一接触端与该第二接触端为该片状导电胶的相对侧面。
13.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该排线更包含一低介电常数层，且该低介电常数层层叠于该导体层与该金属层之间；该低介电常数层的材质为聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、不织布及铁氟龙的其中一个。
14.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该复数条讯号传导线的每一条与该复数条讯号线的每一条之间分别经由一导电胶彼此电性接触。
15.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该复数条讯号传导线的每一条的长度大于该复数条接地线的每一条的长度。
16.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该复数条讯号传导线的每一条包含彼此连结的一长形体部及一矩形头部，且该矩形头部相对于该长形体部呈外扩状。
17.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该排线为一柔性扁平排线(ffc，flexible flat cable)。
18.本发明亦提出一种讯号传输装置，至少包含一排线、一连接器、复数个传导件以及一连接装置。其中，该排线依序层叠有一导体层、一金属层及一绝缘层，该导体层包含复数条讯号线，该复数条讯号线的每一条分别具有一预设宽度，且该复数条讯号线的每一条之间彼此间隔一预设间距；该连接器包含彼此接合的一上部件及一下部件；该复数个传导件彼此间隔一特定间距并设置于该上部件与该下部件之间，且该复数个传导件的每一个分别包含一第一接触端及一第二接触端，该复数个传导件的每一个的该第一接触端分别电性接触于该金属层；该连接装置电性连接于该排线，且该连接装置包含复数条讯号传导线及复数条接地线，该复数条讯号传导线的数量对应于该复数条讯号线的数量并分别彼此电性接
触，该复数条接地线的数量对应于该复数个传导件的数量，且该复数个传导件的每一个的该第二接触端分别电性接触于该复数条接地线的每一条。
19.如上所述，可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该预设宽度介于0.4毫米至1.0毫米之间；该预设间距介于0.4毫米至1.2毫米之间；该特定间距介于0.2毫米至2.7毫米之间。
20.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该上部件与该下部件的至少其中一个包含彼此间隔设置的复数个凹槽，该复数个凹槽的数量对应于该复数个传导件的数量，且该复数个传导件的每一个分别为一杆状传导条并分别对应设置于该复数个凹槽的每一个。
21.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该上部件与该下部件分别成长矩形状，且该上部件与该下部件的其中一个于两端分别包含一卡扣，该上部件与该下部件的另一个于两端分别包含一卡槽，该卡扣与该卡槽彼此对应卡合。
22.可选择地，于一非限制性的例示实施态样中，该复数个传导件的每一个的该第一接触端呈一脊状；该复数个传导件的每一个的该第二接触端呈一弧状。
23.如上所述，可选择地，于一非限制性的实施例中，该排线更包含一低介电常数层，且该低介电常数层层叠于该导体层与该金属层之间；该低介电常数层的材质为聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、不织布及铁氟龙的其中之一。
24.如上所述，可选择地，于一非限制性的实施例中，该复数条讯号传导线的每一条与该复数条讯号线的每一条之间分别经由一导电胶彼此电性接触。
25.如上所述，可选择地，于一非限制性的实施例中，该复数条讯号传导线的每一条的长度大于该复数条接地线的每一条的长度。
26.如上所述，可选择地，于一非限制性的实施例中，该复数条讯号传导线的每一条包含彼此连结的一长形体部及一矩形头部，且该矩形头部相对于该长形体部呈外扩状。
27.如上所述，可选择地，于一非限制性的实施例中，该排线为一柔性扁平排线。
28.如上所述，可选择地，其中该复数个传导件由一个一体成形传导主体制成，并冲压形成该第一接触端及该第二接触端。
附图说明
29.图1为习知排线的平面图。
30.图2为取自图1a-a截面的剖视图。
31.图3为本发明第一较佳具体实施例的分解图。
32.图4为本发明第一较佳具体实施例的剖视图。
33.图5为本发明第二较佳具体实施例的立体图。
34.图6为本发明第二较佳具体实施例另一视角的立体图。
35.图7a为本发明第二较佳具体实施例的分解图。
36.图7b为本发明另一传导件结构的实施例分解图。
37.图8为本发明第二较佳具体实施例的剖视图。
38.图9为本发明第三较佳具体实施例的剖视图
39.图号说明：
40.1：讯号传输装置
41.2：排线
42.21：导体层
43.211：讯号线
44.22：金属层
45.23：绝缘层
46.24：低介电常数层
47.3：连接器
48.31：上部件
49.310：凹槽
50.311：卡扣
51.32：下部件
52.321：卡槽
53.4：传导件
54.41：第一接触端
55.42：第二接触端
56.5：连接装置
57.51：讯号传导线
58.511：长形体部
59.512：矩形头部
60.52：接地线
61.521：接地端子
62.522：接地面
63.61：连接件
64.9：排线
65.91：导体层
66.911：讯号线
67.912：接地线
68.92：发泡体层
69.93：金属层
70.94：绝缘层
71.p：预设间距
72.w：预设宽度
73.d：特定间距。
具体实施方式
74.请同时参照图3及图4，其中的图3为本发明第一较佳具体实施例的分解图，图4为本发明第一较佳具体实施例的剖视图。于图3及图4中显示有一讯号传输装置1，且此讯号传输装置1包含一排线2以及至少一传导件 4。
75.如图3及图4所示，排线2于上下方向依序层叠有一导体层21、一金属层22及一绝缘层23，其中的导体层21包含复数条讯号线211，此复数条讯号线211的每一条分别具有一预设宽度w，且此复数条讯号线211的每一条之间彼此间隔一预设间距p；传导件4包含一第一接触端41及一第二接触端42，其中，传导件4的第一接触端41电性接触于排线2的金属层 22。
76.下式(i)为排线的传输特性阻抗公式：
[0077][0078]
其中z0为特性阻抗(characteristic impedance)、εr为介电常数、w为线宽、h为绝缘层高度、t为导电层的厚度。于上述的排线2中，若排线2 以厚度相同及介电常数相同的前提下，讯号线的线宽w越宽，则传输效率越好。换言之，本案因排线2没有接地结构，所以可以将讯号线的线宽w 加宽，则可使排线2的传输长度更长，使其可以提升更好的传输效率。
[0079]
有关实施例与比较例的差异说明，依据表1所述，比较例一为习知排线内设有接地线与讯号线，且该讯号线的线宽为0.3毫米(mm)；而本发明的一实施例中，则为没有接地线的排线2，此外，视实际结构设计需要，复数条讯号线211的每一条的预设宽度w可介于0.4毫米(mm)至1.0毫米(mm) 之间，复数条讯号线211的每一个之间彼此间隔的预设间距p可介于0.4 毫米(mm)至1.2毫米(mm)之间。因此，在本发明的实施例一至四中，以厚度相同及介电常数相同的前提之下，当讯号线的线宽w加宽，则可使传输长度更长，进而提升传输效率：
[0080]
排线讯号线线宽w(mm)传输速率(g/s)最长可传输长度(m)实施例一0.461.0实施例二0.562.0实施例三0.662.5实施例四0.763.0比较例一0.360.5
[0081]
表1
[0082]
再由图3及图4可知，讯号传输装置1于本实施例中另包含一连接装置5，在本发明一实施例中，该连接装置5为电路板，且该连接装置5电性连接于排线2。此外，连接装置5包含复数条讯号传导线51及复数条接地线52，其中，复数条讯号传导线51的数量对应于排线2的导体层21的复数条讯号线211的数量并分别彼此电性接触，亦即一条讯号传导线51与一条讯号线211电性接触，例如分别经由一连接件61彼此电性接触；在本发明一较佳实施例中，该连接件61较佳可为焊料，且该连接件61用以导通连接该讯号传导线51与该讯号线211之间；另外，复数条接地线52的数量对应于传导件4，且电性接触传导件4，且传导件4的第二接触端42电性接触于复数条接地线52的每一条。其中该连接装置5可为电路板、连接器等任一个。
[0083]
于本实施例中，连接装置5的复数条讯号传导线51的每一条的长度大于复数条接地线52的每一条的长度，藉由长短的差异可形成容易辨识的效果。此外，于本实施例中，连接装置5的复数条讯号传导线51的每一条包含彼此连结的一长形体部511及一矩形头部512，且矩形头部512相对于长形体部511呈外扩状，藉此，讯号传导线51的较大面积的矩形
头部512可容易与连接件61、及因此的讯号线211电性接触。于本案另一实施例中，连接装置5的复数条接地线52的每一条包含彼此连结的一接地端子521，且各该接地端子彼此连接有一接地面522，该接地面522与该传导件4的该第二接触端42电性接触，并透过该传导件4的该第一接触端41与该排线2 的该金属层22电性接触，以达到接地导通的态样。
[0084]
又如图3及图4所示，该传导件4于本实施例中为一片状导电胶(如图所示的矩形片状)，且第一接触端41与第二接触端42为片状导电胶的相对侧面。前述的传导件4于本实施例中为片状导电胶的形式，但亦可使用其它方式，例如以金属弹片或焊料焊接(焊料即形成传导件)。
[0085]
由上述可知，排线2的接地结构设计直接以金属层22为之，亦即藉由传导件4分别电性接触于排线2的金属层22以及连接装置5的接地线52 来形成接地结构设计，因此，排线2的导体层21可仅具有讯号线211而不需如习知般再设置接地线，相对地，在不影响排线2的规格宽度的条件限制下，讯号线211可具有更多的空间而使讯号线211的宽度可以再加宽，并因此有效达到提升讯号传输效率的目的。
[0086]
于本实施例中，上述的排线2为一柔性扁平排线(ffc)，当然并不以此为限，排线2例如亦可为柔性印刷电路(fpc，flexible printed circuitry)。此外，排线2可更包含一低介电常数层24，此低介电常数层24层叠于导体层21与金属层22之间，且此低介电常数层24的材质可为聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、不织布或铁氟龙其中之一。于排线2的制造上，排线2亦可再包含(皮膜)胶层、(例如材质为pet的)皮膜层等。
[0087]
请同时参照图5至图9，其中的图5为本发明第二较佳具体实施例的立体图，图6为本发明第二较佳具体实施例另一视角的立体图，图7a为本发明第二较佳具体实施例的分解图，图7b为本发明另一传导件结构的实施例分解图，图8为本发明第二较佳具体实施例的剖视图，图9为本发明第三较佳具体实施例的剖视图。
[0088]
于本实施例中，其主要结构皆与上述第一较佳具体实施例相同，唯差别在于讯号传输装置1更包含一连接器3，且此连接器3包含彼此接合的一上部件31及一下部件32，而复数个传导件4的每一个分别为一杆状传导条并设置于上部件31与下部件32之间。
[0089]
同样地，连接装置5电性连接于排线2，且连接装置5包含复数条讯号传导线51及复数条接地线52，其中，复数条讯号传导线51的数量对应于复数条讯号线211的数量并分别彼此电性接触，复数条接地线52的数量对应于复数个传导件4的数量，且复数个传导件4的每一个的第二接触端42 分别电性接触于复数条接地线52的每一个。
[0090]
如同上述第一较佳具体实施例，本实施例是利用呈杆状传导条型态的传导件4分别电性接触于排线2的金属层22与连接装置5的接地线52，藉此达成接地效果，且同样地，排线2不需要再有接地线的设置，相对使得排线2的讯号线211的宽度可以再加宽，进而达到有效提升传输效率的目的。
[0091]
于本实施例中，上部件31包含彼此间隔设置的复数个凹槽310(当然复数个凹槽310亦可彼此间隔设置在下部件32、或者同时设置在上部件31 和下部件32)，此复数个凹槽310的数量对应于复数个传导件4的数量，且复数个传导件4的每一个分别对应设置于复数个凹槽310的每一个，亦即一个传导件4对应设置于一个凹槽310，例如传导件4可以紧配合方式插入设置于凹槽310，并藉以防止掉落。
[0092]
另于本实施例中，上部件31与下部件32分别成长矩形状，且上部件 31(下部件32)
于两端分别包含一卡扣311，下部件32(上部件31)于两端分别包含一卡槽321，且卡扣311与卡槽321彼此对应卡合。当然，上部件31与下部件32的接合方式并不以此为限，例如以螺锁、拴接、黏接等方式亦可。
[0093]
为了使复数个传导件4可更方便地电性接触于排线2的金属层22与连接装置5的接地线52，于本实施例中，复数个传导件4的每一个的第一接触端41呈一脊状，复数个传导件4的每一个的第二接触端42呈一弧状。换言之，脊状及弧状的结构设计可使第一接触端41与第二接触端42形成一突出点而可更方便地电性接触于排线2的金属层22与连接装置5的接地线52。当然，复数个传导件4的第一接触端41与第二接触端42的形状并不以前述者为限，其它形状亦可，例如尖状、多角状等。如图7b所示，在本发明另一实施例中，该复数个传导件4由一个一体成形传导主体(图未标示)制成，并冲压形成该第一接触端41及该第二接触端42；据此，即可直接将冲压后的该传导主体直接成形于该连接器3的该上部件31或该下部件 32上。
[0094]
又请参阅图9所示，在本发明另一实施例中，该讯号传输装置由二排线2、一连接装置5及一连接器3所构成，该连接装置5为双面连接装置，且该双面连接装置的二表面分别电连接一排线2结构，其中排线2于上下方向依序层叠有一导体层21、一金属层22及一绝缘层23，其中的导体层 21包含复数条讯号线211，此复数条讯号线211的每一条分别具有一预设宽度w，且此复数条讯号线211的每一个之间彼此间隔一预设间距p。