[发明专利]用于传输差分信号的通孔结构

说明书

2012年9月7日提交的美国申请No.13/607,281、13/607,298和13/607,338涉及与本申请类似的主题并且通过引用整体结合于此。

发明背景

1.技术领域

本发明涉及印刷电路板（PCB）的通孔结构。更具体地，本发明涉及用于传输差分信号的PCB的通孔结构。

2.背景技术

已知使用差分信令来传输信息。差分信令使用在两对传输线（例如，触点、导线或迹线）上发送的两个互补信号。这些成对的传输线被称为差分对，以及互补信号被称为差分信号。差分信号通常通过连接器和PCB传输。在连接器中，差分信号通过触点阵列传输。触点阵列连接至PCB中的通孔阵列。通孔阵列的排列类似于触点阵列的排列。PCB包括其中差分信号被路由至PCB的不同部分的引出（break out）区域（BOR）。通常，在BOR中使用PCB的多个层，使得差分信号可被路由至PCB的不同层上。

图16示出了PCB110的已知的覆盖区域的平面图。覆盖区域示出了以具有50密耳（mil）x50密耳（1.27mm x1.27mm）间距的阵列排列的通孔101（其中密耳等于英寸的千分之一，以及mm为毫米），其中相邻的通孔101在从上到下和从左到右两个方向中间隔50密耳。如图17所示，通孔101通过焊料103连接至连接器（在图17中未示出）的对应的触点102。为了简单起见，图17仅示出触点102的一部分。本发明书针对包括没有字母的附图标记和具有字母的相同附图标记的附图标记使用如下惯例：其中没有字母的附图标记（例如，102）指的是所有对应元件（例如，所有触点），而具有字母的附图标记（例如，102a、102b、102g）指的是特定元件（例如，如图17所示的触点102a、102b、102g）。触点102以与通孔101类似的阵列排列。图17仅示出图16所示的通孔101和触点102的阵列的一部分（四乘四阵列）。

图17和22示出可用于布线（routing）BOR中的通孔101之间的迹线105bo的通道的宽度被限于50密耳减去镀通孔（PHT）尺寸，从而限制了BOR中可能的迹线布线选项。

在图17中，触点102a、102b是传输互补信号的成对的触点，即，触点102a、102b是差分对。接地触点102g围绕触点102a设置，以通过例如使触点102a、102b与相邻的差分对屏蔽来提高通过触点102a、102b传输的差分信号的信号完整性。

在图17中，触点102a、102b是传输互补信号的成对的触点，即，触点102a、102b是差分对。接地触点102g围绕触点102a设置，以通过例如使触点102a、102b与相邻的差分对屏蔽来提高通过触点102a、102b传输的差分信号的信号完整性。

图18和19示出了其中触点102通过焊料103连接至焊盘108的另一传统通孔结构。触点102通过迹线105电连接至通孔101。通孔101的每一个包括连接至对应迹线105的环状圈（annular ring）（104）。

以上描述的现有技术的通孔结构未能包括通过从连接器过渡到PCB的信号传播的单个中心轴。例如，如图21所示，通过连接器的触点102的信号传播的中心轴与通过通孔101的信号传播的中心轴不同。中心轴的该差别由迹线105确定。通过差分对的两个触点102a、102b的信号传播的中心轴位于两个触点102a、102b之间的中央。类似地，通过差分对的两个通孔101a、101b的信号传播的中心轴位于两个通孔101a、101b之间的中央。中心轴由于迹线105的长度和方向而彼此偏移，通常对于50密耳间距偏移36密耳。此外，由于交叉项耦合因子是均匀分布的，因此现有技术的通孔结构缺乏关于上接地平面层的角对称性和缺乏差分信号的通孔之间的优先耦合。不能包括信号传播的单个中心轴、缺乏角对称性、以及缺乏优先耦合负面地影响信号完整性。

在图18中，由于当俯视观察时接地平面106的反焊盘107（即，其中没有设置接地平面106的孔或部分）仅包围通孔101a、101b，但不包围焊盘108a、108b和迹线105a、105b，因此焊盘108a、108b、迹线105a、105b和地平面106之间的电容耦合增加。太多的电容耦合可导致时域反射计（TDR）阻抗剖面（profile）的下降，这可导致信号被反射回和不被传输。如果增加反焊盘107的尺寸来使接地平面106从焊盘108下移除，则更大的反焊盘107会增加串扰并且影响阻抗剖面。而且，随着信号速度增加，更大的反焊盘107可导致信号改变反焊盘107周围的传播模式，从而可进一步导致信号损耗和反射。