專利名稱：三角共形的傳輸結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多電路電子通信系統(tǒng)，更具體地，涉及用于在這種系統(tǒng)中使用的專用傳輸通道結構，其可以在傳輸系統(tǒng)、芯片封裝、電路板構造、互連器件中使用，以及這種系統(tǒng)的運行。
背景技術：
在本領域中已知各種電子傳輸?shù)难b置。大多數(shù)這種傳輸裝置，如果不是所有的話，遭受固有的速度限制，例如頻率上限和信號所需要的用于從系統(tǒng)內的一點轉移到另一點的實際時間，其通常稱為傳播延遲。主要由它們的結構，其次由它們的材料組分限制它們的電子性能。一種傳統(tǒng)方法利用導電引腳(pin)，例如在圖1中說明的邊緣卡連接器中找到的那些。在這種類型的結構中，在塑料外殼21內布置多個導電引腳或端子20，并且這種排列提供大約800至900MHz的運行速度。通過邊緣卡連接器來說明對這種標準結構的改進，該邊緣卡連接器在本領域被稱作“Hi-Spec”并且在圖2中說明，其中該系統(tǒng)包括設置在絕緣連接器外殼27內的大的接地觸點(contact)25和小的信號觸點26。該小的信號觸點26耦合到大的接地觸點25。這些結構中的信號觸點不是差分信號觸點，而僅僅是單端信號，意為每一個信號觸點都是側面與接地觸點相接。這種類型系統(tǒng)的操作速度被認為是大約2.3Ghz。
本領域的另一種改進被稱為“三元”或“三端”連接器，其中導電端子以三角形圖形設置在塑料外殼28內，并且該端子包括大的接地端子29和兩個較小的差分信號端子30，如圖3所示，并且如美國專利No.6,280,209中所詳細說明。這種三元/三端結構具有大約4Ghz的顯著上限速度。在最簡單的意義上，這三種方法都利用塑料外殼中的導電引腳，以提供電信號的傳輸線。
在這些類型構造的每一種中，期望維持通過系統(tǒng)全部發(fā)送路徑的專用傳輸線，包括通過電路板，配合接口以及該系統(tǒng)的源和負載。當從各個引腳構造傳輸系統(tǒng)時，難以在系統(tǒng)內獲得所希望的一致性。在這些信號，接地和電源的連接器中使用分立的點對點連接。這些導體的每一個都被設計成提供電氣連續(xù)的導體或裝置并且通常不考慮傳輸線效應。大部分導體被設計成標準的引腳區(qū)，使得所有的引腳或端子是相同的，與它們所指定的電氣功能無關，并且該引腳進一步以標準的間距、材料類型和長度進行配置。盡管在低操作速度下的性能是令人滿意的，但是在高操作速度下，這些系統(tǒng)會認為導體是影響其操作和速度的系統(tǒng)中的中斷。
這些系統(tǒng)中的許多信號端子或引腳連接到相同的接地回路導體上，從而產生高的信號對地比率，由于在信號和地之間強加大電流回路，因此不會使它們產生高速的信號傳輸，該電流回路減少了帶寬并且增大了系統(tǒng)的串音，從而有可能降低系統(tǒng)性能。
帶寬(“BW”)與 成比例，其中L是系統(tǒng)電感分量，C是系統(tǒng)電容分量，以及BW是帶寬。信號傳輸系統(tǒng)的電感和電容分量操作以減少系統(tǒng)的帶寬，即使在整個同構型系統(tǒng)中也無中斷。這些電感和電容分量可以通過減少穿過系統(tǒng)的整個路徑長度而最小化，主要是通過限制穿過系統(tǒng)的電流路徑的區(qū)域和減少系統(tǒng)元件的總極板面積。然而，隨著傳輸頻率的增大，尺寸的減少會產生其自身的問題，在于有效物理長度被減少到相當小尺寸。10Ghz范圍以及更高的高頻使大多數(shù)計算出的系統(tǒng)路徑長度變得不可接受。
除了橫跨系統(tǒng)的總電感和電容限制性能因素以外，任何非同構的幾何形狀和/或材料轉換產生中斷。使用大約3.5Ghz作為以大約12.5千兆比特每秒(Gbps)操作的低電壓差分信號系統(tǒng)中的最小截止頻率，使用介電常數(shù)大約為3.8的電介質將會產生大約0.25英寸的臨界路徑長度，可以容許臨界路徑長度以上的長度中斷。這種尺寸使構建系統(tǒng)的能力變得不可行，該系統(tǒng)包括給定的四分之一英寸內的源、傳輸負載和負載。因此能夠看出，電子傳輸結構的發(fā)展是從一致結構的引腳排列發(fā)展到功能專用的引腳排列，再到嘗試的單一結構接口，然而路徑長度和其它因素仍然限制著這些結構。根據(jù)前述現(xiàn)有技術的結構，由于這些系統(tǒng)的物理限制和這種傳輸所需的短臨界路徑長度，傳送高頻信號是不可行的。
為了獲得有效的傳輸結構，人們必須在整個發(fā)送路徑上保持穩(wěn)定且專用的傳輸線從源開始，通過接口，到達負載。這將包括匹配的互連和印刷電路板，以及發(fā)射到和從該電路板發(fā)出的互連信號，或者諸如電纜的傳輸電介質，甚至還包括半導體器件芯片封裝。當發(fā)送系統(tǒng)根據(jù)被設計成通過和其它各個導電引腳互連的各個導電引腳構造時，這難以實現(xiàn)，因為引腳/端子彼此間的尺寸、形狀和位置可能需要改變。例如，在直角連接器中，引腳/端子的行之間的關系在長度和電氣耦合方面都發(fā)生變化。包括系統(tǒng)的源和負載之間所有區(qū)域的高速互連設計原則使用在具有達2.5Gbps源的傳輸系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括芯片封裝、印刷電路板、板連接器和電纜組件。一種這樣的原則是接地設計原則，這在標準引腳區(qū)域上提供了附加的性能，因為信號和接地路徑之間的耦合被增強，并且補充單端操作。用于這種系統(tǒng)中的另一個原則包括阻抗調整以使中斷最少化。另一個設計原則是引腳引線最優(yōu)化，其中信號和返回路徑被分配給引腳區(qū)域中的特定引腳以使性能最大化。所有這些類型的系統(tǒng)在達到上述臨界路徑長度方面都受到限制。
本發(fā)明涉及一種改進的傳輸或發(fā)送系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了前述缺點并以高速操作。

發(fā)明內容
因此本發(fā)明涉及一種改進的傳輸結構，該結構克服了前述缺點并且采用了分組的導電元件以形成單一的機械結構，該機械結構提供了在某種意義上類似于光纖系統(tǒng)的完整電子傳輸通道。本發(fā)明的焦點在于提供完整的、工程的基于銅的電子傳輸通道，而非利用單個導電引腳或與銅導體的可分離接口作為傳輸通道，本發(fā)明的傳輸通道具有更多的可預測電氣性能和更大的操作特性控制。認為本發(fā)明這種改進的系統(tǒng)是在遠大于0.25英寸的延伸路徑長度上為數(shù)字信號傳輸提供至少達12.5GHz的操作速度。
因此，本發(fā)明的一般目的是提供用做分組元件通道鏈路的工程波導，其中該鏈路包括拉伸的電介質體部分和至少兩個沿著其外表面設置的導電元件。
本發(fā)明的另一個目的是提供高速的通道鏈路(或傳輸線)，其具有給定橫截面的拉伸體部分，該體部分由具有選定介電常數(shù)的電介質形成，并且該鏈路在其最基本的結構中具有設置在其外表面上的兩個導電元件，這些元件在其上具有類似的尺寸和形狀以及朝向，彼此相對，以便通過在這兩個導電元件之間建立特定的電場和磁場并且在該通道鏈路的全部長度上保持這些場，來控制穿過該鏈路的電能波。
本發(fā)明的另一個的目的是通過選擇性地調整拉伸體的外表面上的導電元件大小及其之間的間隙來控制通道鏈路的阻抗，以保持平衡或不平衡的電場和磁場。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種改進的電傳輸通道，該通道包括扁平襯底和形成在該襯底中的多個凹槽，該凹槽具有相對的側壁并且該凹槽被襯底的中間槽脊(intervening land)間隔開，該凹槽的側壁上淀積有導電材料，例如通過電鍍或淀積，以在凹槽之內形成電子傳輸通道。
本發(fā)明的還一個目的是提供一種預制的波導，其中利用至少一對導電元件來提供差分信號傳輸，即，信號輸入(“+”)和信號輸出(“-”)，該導電元件對被設置在電介質體的外部以便允許建立每單位長度的電容、每單位長度的電感、阻抗、每單位長度的衰減和傳播延遲，并且在由導電元件形成的通道內設定這些預先確定的性能參數(shù)。
本發(fā)明的另一個目標是提供一種固體鏈路形式的改進傳輸線，優(yōu)選地具有均勻、圓形的橫截面，該鏈路包括設置在其上起到引導穿過其的電波作用的至少一對導電元件，該鏈路包括電介質材料的至少一個細絲，該細絲具有設置在其上的兩個導電表面，導電表面沿著細絲縱向延伸并且被兩個圓弧形外延分離，導電表面被進一步彼此分離以形成分立的二單元傳輸通道，該傳輸通道減少了電流回路并且其中該信號導體更緊密地排列。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于高速應用的非圓形傳輸線，該傳輸線包括拉伸的矩形或正方形電介質元件，該元件具有其上設置有至少四個不同扇區(qū)的外部表面，該電介質元件包括彼此對齊并且設置在兩個扇區(qū)上的一對導電元件，這對導電元件同時被中間扇區(qū)分離開。
本發(fā)明借助于其獨特的結構來實現(xiàn)上述和其它的目的。在一個主要方面中，本發(fā)明包括由電介質形成的傳輸線，通過其分隔并排列導體以共形于上述“三元”連接器的三角的導體圖形。通過使用槽來分隔電極，而完成三角的“三元”導體圖形，穿過電介質切割或形成該槽。在槽的每一側的頂邊緣和恰好槽外，在槽的每一側上設置導電材料的薄的、窄的條。在槽的底淀積導電材料的薄條。通過設置槽的深度和寬度的尺寸，沿著槽的頂邊緣和底的傳輸線導體可以精確地匹配在幾乎任何“三元”導體中使用的三角間隔。通過使傳輸線的導體匹配“三元”連接器，可以減小或消除在“三元”連接器/傳輸線接口的阻抗不連續(xù)。


在詳細描述期間，需要經(jīng)常參考所附附圖，其中圖1是常規(guī)連接器端面的平面示意圖；圖2是使用在高速連接器中的邊緣卡的平面示意圖；圖3是利用三元或三端的高速度連接器的正面示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明原理構造的分組元件通道鏈路的透視圖；圖5是示出導電元件的弧形寬度及其間隔的圖4的分組元件通道鏈路的端視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明原理構造的分組元件通道鏈路的替換實施例的透視圖；圖7是本發(fā)明用于連接源和負載的傳輸鏈路的示意圖，在該傳輸鏈路上具有中間負載；圖8是利用常規(guī)接觸“A”和本發(fā)明的傳輸鏈路“B”的連接器元件的示意圖，通過放大“A”和“B”中的細節(jié)部分，示出了各自系統(tǒng)中發(fā)生的自感應；圖9是本發(fā)明其中形成有直角彎曲的鏈路的替換結構的透視圖；圖10是利用本發(fā)明鏈路的傳輸線的示意圖；圖11是示出本發(fā)明鏈路的替換電介質組成的透視圖；圖12是不同形狀的電介質體陣列的透視圖，示出了替換導電表面配置；圖13是用于形成本發(fā)明的鏈路的非圓形橫截面電介質體陣列的透視圖；圖14是適合用作本發(fā)明的鏈路的非圓形橫截面電介質體另一陣列的透視圖；圖15是包括本發(fā)明的多元件鏈路的連接器組件的分解圖，該連接器組件用于提供兩個連接器之間的傳輸線；圖16是具有通過圖15的傳輸鏈路相互連接的兩個連接器外殼的連接器組件的透視圖；圖17是本發(fā)明具有形成在通道相對端的兩個相互連接的塊的傳輸通道的圖解視圖，并且示出了本發(fā)明的潛在柔韌屬性；圖18是可以用作具有不同透鏡特性的鏈路的不同配置的電介質體陣列透視圖；圖19是其上形成有不同信號通道的多傳輸鏈路擠壓體的透視圖；；圖20是用于本發(fā)明中的多傳輸鏈路擠壓體的透視圖；圖21是和本發(fā)明的分立的傳輸鏈路一起使用的配合接口的透視圖，其中配合接口采用空心端蓋的形式；圖22是圖21端蓋的后視圖，示出了其中容納該傳輸鏈路末段的中心開孔；圖23是圖21端蓋的前部透視圖，示出了外部接觸的朝向；圖24是多傳輸鏈路直角彎曲連接器組件的透視圖；圖25是連接器組件的其中一個終端的替換構造的透視圖；圖26是適合用于連接本發(fā)明的傳輸通道鏈路到電路板的連接器的透視圖；圖27A是圖26連接器輪廓的透視圖，以虛線示出了連接器的某些內部接觸；圖27B是圖27A連接器移除側壁的內部接觸組件的透視圖，并且示出了其上耦合卡釘?shù)慕Y構和布局；圖28是圖26的連接器沿著線28-28的剖視圖；圖29是電介質襯底中平面三元的槽傳輸線的透視圖；圖30是圖29中所示的襯底的截面圖，說明非空氣電介質填充槽，槽的底被金屬化；具體實施方式
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明原理構造的分組元件通道鏈路50?？梢钥闯?，該鏈路50包括拉伸的電介質體51，優(yōu)選地是圓柱形細絲，其類似于光纖材料的長度。其中的不同在于鏈路50作為預制的波導和專用的傳輸電介質。在這一點上，體51由具有特定介電常數(shù)的專用電介質和向其應用的多個導電元件52形成。在圖4和5中，導電元件52表示為導電材料的拉伸的區(qū)域、軌跡或帶，同樣地，它們可以是傳統(tǒng)的銅或貴金屬的區(qū)域，具有確定的橫截面的該區(qū)域可以通過模塑法或其它附著方式，例如通過粘合劑或其它裝置附著于該鏈路50的電介質體。它們也可以通過適當?shù)碾婂兓蛘婵盏矸e工藝形成在電介質體51的外表面55上。該導電軌跡52設置在外表面上并且具有沿著電介質體周邊延伸的寬度。
在每條鏈路上使用至少兩個這樣的導體，通常用作差分信號的信號傳送，例如+0.5伏特和-0.5伏特。使用這種差分信號配置允許我們將本發(fā)明的結構描述為預制的波導，該波導基本保持于信號發(fā)送路徑的整個長度上。電介質體51的使用在鏈路內提供了優(yōu)選的連接。在最簡單的實施例中，如圖5所表示的，導電元件設置在兩個相對的面上，以便每個導電元件的電吸引力穿過支撐它們的電介質體彼此作用，或在下面詳細解釋并且圖29-30中說明的導電通道的情況下，這些導電元件設置在兩個或兩個以上空腔的內表面上，以建立越過空腔間隙并且通過空氣電介質的基本連接模式。通過這個方式，本發(fā)明的鏈路可以看作是光纖通道的電氣等效物或擴展。
本發(fā)明教導了一種電波導。本發(fā)明的波導旨在從大約1.0Ghz到至少12.5Ghz，甚至更高的高頻處，使電信號保持在所希望的電吸引力的水平。2002年4月23日發(fā)布的美國專利No.6,377,741所描述的光學波導，一般依賴于具有類鏡面反射屬性的單一外部涂層或鍍層來保持在選定方向上移動的光粒子。外部涂層/鍍層中的開孔會擴散穿過波導的光，這不利地影響波導的光束。在甚高頻狀態(tài)使用微波波導來引導微波射束的能量，而非發(fā)送它，如2002年9月5日發(fā)布的美國專利No.6,114,677所示的，其中使用微波波導將微波對準爐子(oven)的中心部分。微波天線技術也可以利用這種定向目標的方法。在每個例子中，這種類型的波導用來聚焦和引導穿過它們的微波光能，而在本發(fā)明中，整個波導結構被設計來將電信號保持在所需的頻率(多個)和阻抗、電容以及電感。
本發(fā)明鏈路的有效性取決于通過利用電密封裝置的兩個或兩個以上導電表面來定向和保持穿過通道鏈路的數(shù)字信號。這包括保持信號的完整性，控制發(fā)送以及最小化通過鏈路的損耗。本發(fā)明的通道鏈路通過控制通道鏈路的材料和系統(tǒng)部件的幾何形狀，包括穿過其中發(fā)送的信號的電磁場，以便提供優(yōu)選的場耦合。簡而言之，本發(fā)明通過確定電吸引力的區(qū)域(即，電介質體51)產生工程傳輸線，該區(qū)域由具有相反電荷(即正負差分信號)的導體(即導電表面52)來限定。
如圖5所示，兩個導電表面52彼此相對地設置在電介質體51上。圖4所示的電介質體51采取圓柱桿的形式，而圖5所示的電介質體具有類似橢圓形配置。在每個這種例子中，導電表面或軌跡52延續(xù)各自的弧長。圖4和5兩者都代表了本發(fā)明的“平衡”鏈路，其中兩個導電表面52的圓周長度或弧長C是相同的，并且電介質體51的非導電外表面55的圓周長度或弧長Cl也是相同的。這個長度用于確定導電表面之間的總分隔區(qū)D。如下面解釋的，該鏈路可以是其中一個導電表面的弧長大于另一個的“非平衡”鏈路，在這種例子中，該傳輸線最適合于單端，或非差分信號的應用。在電介質體和鏈路是圓形的例子中，該鏈路可以作為引腳并用于連接器應用中。這種圓形橫截面顯示了與常規(guī)圓形引腳相同類型的結構。
如圖6所示，本發(fā)明的鏈路可以被修改成不僅提供作為整個系統(tǒng)傳輸電介質的一部分的多個導電元件，而且也可以在其中包括一致且同軸的光纖波導用于傳輸光和光信號。在這一點上，電介質體51被去芯(cored)，以產生中心開孔57，光纖58通過該開孔延伸。電信號以及光信號60可以通過該鏈路傳送。
圖7示意性地示出了包括本發(fā)明鏈路50的傳輸線70，該傳輸線70在源71和負載72之間延伸。該鏈路的導電表面52使源和負載以及源和負載之間的其它二級負載73連接在一起。這種二級負載可以加入到該系統(tǒng)中來控制通過該系統(tǒng)的阻抗。線路阻抗建立在源上并且可以通過增加二級負載到傳輸線來進行修改。
圖8示意性地示出了本發(fā)明鏈路和常規(guī)導體之間的區(qū)別，圖中兩者都是由電介質塊76支撐。以引腳的方式，兩個分立的常規(guī)導體77由銅或其它導電材料形成并且穿過塊76延伸。如放大顯示的“A”所示，由于放大的電流回路，兩個分立的導體提供了具有大電感(L)的開放式單元結構。完全不同地，由于導電表面和電介質體51的定位一樣彼此接近，本發(fā)明的鏈路在恒定阻抗具有較小的電感(L)。這些鏈路50的尺寸可以在生產工藝中調整并且擠壓是首選的工藝，利用電介質體或分別施加擠壓形成導電表面，例如通過選擇性電鍍工藝使得最終的結構具有電鍍塑性變化。這種擠壓工藝很容易控制電介質體51的體積和設置在其上的導電元件之間的間隔。優(yōu)選地該導電表面沿電介質體的長度延續(xù)并且可以在傳輸線位于連接器、電路板或類似部件中希望終止的位置中其末端稍微向前的位置終止。
如圖9所示，該電介質體具有以90度直角或任何其它角度方位形式的向前彎曲80。如所示，該導電表面52以它們之間相同的分離間隔以及導電表面開始和結束的相同寬度通過彎曲80延伸。電介質體51和導電表面52通過該彎曲易于保持它們的間隔和隔離區(qū)以消除任何潛在損耗。
圖10示出了使用本發(fā)明鏈路的傳輸線。該鏈路50認為是由一個或多個單一電介質體51形成的傳輸電纜，該鏈路的一端82終止于印刷電路板83。為了最小化電路板上的任何中斷，這個終端可以被調整。還可以提供一段保持任何中斷最小化的短傳輸鏈路84。這些鏈路84保持傳輸鏈路的分組形式?？梢蕴峁┙K端接口85，其中該傳輸鏈路終止于具有最小幾何形狀中斷或阻抗中斷的連接器。以這種方式，在傳輸線的長度上保持導電表面的分組，這導致幾何形狀和電氣的一致性。
圖11示出了本發(fā)明的傳輸鏈路50的多種不同橫截面。在最右邊的鏈路90中，中心導體93由中空的電介質體94環(huán)繞，該電介質體94又支撐由中間間隔分離的多個導電表面95，優(yōu)選地由電介質體94的部分填充。這種結構適用于電力應用，其中由中心導體93來傳送電力。在圖11中間的鏈路91中，中心封蓋96優(yōu)選地由選定的電介質制成并且具有在其上支撐的導電表面97。優(yōu)選地提供保護性的外部絕緣罩98來保護和/或隔離內部鏈路。圖11最左邊的鏈路92具有保護性的外罩99，該外部層99圍住環(huán)繞著導電或絕緣的核心101的可鍍聚合物環(huán)100。環(huán)100的部分101鍍有導電材料并且被未電鍍的部分分隔開以限定環(huán)體上所需的兩個或兩個以上的導電表面?？蛇x地，圍繞著鏈路92的核心的元件可以填充有空氣并且可以通過適當?shù)拈g隔等方式和內部元件隔離。
圖12示出了鏈路110-113陣列，該鏈路使它們的外部區(qū)域與電介質體51結合以形成不同類型的傳輸鏈路。鏈路110具有設置在電介質體51外部表面上不同弧長(即，不平衡的)的兩個導電表面52a、52b，使得鏈路110可以提供單端信號操作。鏈路111具有兩個相等間距和尺寸(或“平衡的”)的導電元件52以提供有效的差分信號操作。
鏈路112具有三個導電表面115來提供兩個差分信號導體115a和相配的接地導體115b。鏈路113具有設置在其電介質體51上的四個導電表面116，其中該導電表面116可以包括兩個差分信號通道(或對)或具有一對相關接地的單一差分對。
圖13示出了多邊形外形的同類型非圓形的鏈路陣列120-122，例如具有正方形外形的鏈路120或具有矩形外形的鏈路121-122。電介質體51可以被擠壓成具有凸臺部分125，該凸臺125電鍍有或以其它方式涂上導電材料。各個導電表面被設置在電介質體的各個側面上并且優(yōu)選地導電表面的差分信號對被設置在電介質體的相對側面上。這些凸臺部分125可以用作以某一方式“嵌“入到終端連接器的連接器槽中，以便易于實現(xiàn)在連接器端子(未示出)和導電面125之間的接觸。
圖14示出了一些用于本發(fā)明的附加電介質體。所示的一種電介質體130是凸圓體，而所示的另外兩個電介質體131、132在外形上是通常的凹面。該電介質體的圓形橫截面具有使電場強度集中在導電表面角落的趨勢，而如電介質體130中所示的稍微凸起的形狀具有使場強度均勻分布的趨勢，從而產生較低的衰減。如電介質體131、132所示的凹面體由于其將電場集中在內部，因此有助于減少串音。如圖14所示，這些導電表面的寬度或弧長小于支撐它們的各個電介體的寬度或弧長。
重要地，該傳輸鏈路可以形成為其上載有多個信號通道的單一擠壓體200(圖15-16)，優(yōu)選地由同質介電材料形成，其中每個這樣的通道包括一對導電表面202-203。這些導電表面202、203被支撐它們的中間電介質體204以及使它們相互連接的腹板部分205彼此隔離開。這個擠壓體200可以作為整個連接器組件220的部分，其中該擠壓體200容納在形成于連接器外殼211中具有互補形狀的開孔210中。該開孔210的內壁可以被選擇性電鍍，或接觸212可以被插入到外殼211中以接觸導電表面，如果必要，并且提供表面安裝或穿過孔的后部。
圖17示出了如所示配置的兩個傳輸通道50的配置，其中一端終止于連接器塊180并且通過直角塊182，該直角塊182包括形成在其中的一系列直角通路183，該直角通路183如圖所示容納傳輸通道鏈路。在如圖17所示的配置中，應當理解該傳輸通道鏈路可以在連續(xù)的生產工藝中制成，例如通過擠壓，并且每個這樣的通道都可以通過本身固有的或集成的導電元件52來制造。在這些元件的制造中，可以控制傳輸通道自身的幾何形狀以及電介質體上的導電元件的間隔和定位，使得該傳輸通道起到一致的和單一的電子波導的作用，該電子波導支持信號(通信)傳輸?shù)膯瓮ǖ阑颉奥窂健?。由于該傳輸通道鏈路的電介質體可以被制成相當?shù)娜犴g，因此本發(fā)明的系統(tǒng)極易適應于在延伸長度上的各種通路而無需大量犧牲系統(tǒng)的電氣性能。一個連接器端塊180可以保持傳輸通道在垂直方向的對齊，而塊182可以保持傳輸通道鏈路的末端位于終止其它元件的直角方向上。
圖18示出了一組表面凸起的電介質塊或體300-302，其中間距L不同并且塊外部表面306的曲線305在鏈路300-302之間抬高。以這個方式，應該理解電介質體的形狀可以被選擇來提供用于聚焦導電元件通電時產生的電場的不同透鏡特性。圖19示出了具有通過腹板402相互連接的一系列電介質體或塊401的多通道擠壓體400，其中該導電表面403本質上是多個的或復合的。當利用如圖13所示的結構時，這種擠壓體400支持多個信號通道，其中每個通道優(yōu)選地包括一對差分信號導電元件。圖20示出了如圖15和16所示的標準擠壓體200。
本發(fā)明的鏈路可以終止于連接器和其它的外殼。圖21-23將一個終端接口表示為略呈圓錐形的端蓋，該終端接口包括具有中心開孔502的空心體501。該空心體提供與電介質體51的導電表面52配合的一對端子504。端蓋500可以插入到連接器外殼或電路板的各種開孔中，并且優(yōu)選地包括圓錐形插入端510。端蓋500可以如圖21-23所示構造成僅終止單一傳輸線，或該端蓋500可以是多終端接口的一部分并且如圖24和25所示終止多個分立的傳輸線。
圖24示出了設置在一系列鏈路520上的端蓋500，該鏈路520終止于端塊521，該端塊521具有表面安裝端子522，使得端塊521附著于電路板(未示出)。端蓋不必采用該附圖所示的圓錐形結構，還可以采用類似于下文所示和所描述的其它形狀和外形。
圖25示出了端塊570的替換結構。在這個配置中，傳輸線或鏈路571由電介質形成并且包括形成在它們外部表面上的一對導電區(qū)域572(為了清楚說明僅示出一個側面上的區(qū)域572，它們相應的區(qū)域形成在正對圖25紙面的鏈路571的表面上)。這些導電區(qū)域572通過形成在電路板574內部的導電通路575連接到電路板574上的軌跡573。如果需要，這種通路也可以構造在端塊570的主體內。該通道575優(yōu)選地如所示地分離并且它們的兩個導電部分由中間間隙576分隔開，以在電路板級保持兩個導電傳輸通道的隔離。
圖26示出了安裝到印刷電路板601的端蓋或塊600。這種類型的端蓋600起到連接器的作用并且從而包括具有中心槽603的外殼602，該中心槽具有各種鍵槽604，該鍵槽604容納傳輸鏈路的凸起部。端蓋連接器600具有通向焊接到電路板601上相應的相對軌跡的接觸607的導電后部606的多個窗口620。在所示的表面安裝末端的例子中，后部606可以使它們的水平部分609在端蓋外殼主體下打摺以減少所需電路板襯墊的尺寸以及位于該電路板上系統(tǒng)的電容。
圖27A示出了端蓋連接器600的局部視圖并且示出了如何在連接器外殼602內支撐接觸或端子607以及如何通過連接器外殼602延伸。端子607包括用于冗余接觸的雙線接觸端608(并且用于提供并行的電氣路徑)并且該連接器600可以包括具有倒置U形的接合卡釘615，這增強了外殼上端子的耦合?？梢钥闯鼋雍峡ㄡ?15具有延長的構架，該構架縱向延伸穿過連接器外殼602。由沿著接合卡釘長度方向的間隔彼此隔開的多個支架朝著電路板向下延伸，并且每個這樣支架的寬度都大于其相對端子的相應寬度。如圖所示的，該接合卡釘支架和端子對齊。這些雙電線端子607的后部增強了連接器的穩(wěn)定性。在這一點上，還為穿過外殼槽601組成通道(橫向地)的端子提供了控制。雙接觸路徑不僅提供了路徑冗余而且減少了通過端子的系統(tǒng)感應。圖27B是使用在圖26和27A的端蓋連接器600中的內部連接器組件的視圖。端子607配置在連接器的相對側并且安裝在各個支撐塊610內。這些支撐塊610以預先選定的距離彼此分隔開，該預先選定的距離有助于使終端接觸608分隔開。
大體呈U形或刀形的導電接合卡釘615可以被提供，并且被插入端子607和支撐塊610之間以增強端子607之間的耦合。接合卡釘615具有以間距621隔離開的一連串葉片620，這些葉片被插入相對的接觸對(圖28)6087之間并且朝著電路板的表面向下延伸?？ㄡ?15通過連接塊610之間的連接器主體縱向延伸。該連接塊610和連接器外殼602(具體是其側壁)具有形成在其中的開孔616，開孔616容納接合插頭617來使兩個元件相互定位。也可以利用其它裝置來接合。圖28是連接器600的端視圖，示出了插入在一對相對接觸608之間的接合卡釘以及連接塊610和連接器外殼602的接合。
盡管上述所有，圖29說明三導體傳輸線700，其單元的橫截面可以被調整尺寸并排列為與上述“三元”類型連接器的導體的三角排列共形。在圖29的傳輸線700中，兩個信號導體承載差分信號。
由槽702形成傳輸線，穿過電介質襯底704而切割或形成該槽。在優(yōu)選實施例中，襯底704是電路板，對于本領域普通技術人員來說是平面的非導電或電介質材料，其能夠支持例如集成電路、無源電子器件的以及“三元”類型連接器的電子元件。襯底704還可以由例如塑料、玻璃或玻璃纖維的材料制成，其典型地用于電路板的制造。在至少一個替換實施例中，襯底704是集成電路襯底材料，其中一種對于本領域技術人員公知為無定形硅。
使用由襯底704的尺寸和其構成材料所規(guī)定的工序將槽702形成到襯底704中。可以將槽切割、磨損或機械制造到電路板。其還可以被切割、機械制造、磨損或化學蝕刻到玻璃中。對于集成電路襯底，可以通過掩模槽底706并在其任意側上構建材料來形成側壁708和710，來蝕刻或形成槽702。在U.S.專利No.5,501,893中公開了在集成電路中形成槽的另一方法，其公開了各向異性硅蝕刻，將其教導在此引入作為參考。
在圖29中可見，襯底704的側壁708和710以及頂712基本上是平面的并彼此正交。平面頂712和“左”側壁708的相交形成邊緣714，其沿著槽702的長度。平面頂712和“右”側壁710的相交形成另一邊緣716，但是其在圖29中不容易看到，并且其沿著槽702的長度。
沿著上述邊緣714和716的每一個是淀積在襯底704的頂712上的相對薄、相對窄的導電材料條720和722。除了頂表面條720和722，在槽702的底706上淀積導電材料薄條724。導電條720、722和724的成分將取決于襯底704。如果襯底704是能夠容許金屬電鍍的適宜材料，將金屬電鍍導電條720、722和724的一個或多個。已知各種塑料是可以金屬電鍍的。一個或多個導電條可以由施加于襯底的背部粘性的金屬條制成。在其中襯底是集成電路的實施例中，可以通過濺射、蒸汽淀積或通過蝕刻去除淀積在整個上表面712上的金屬，來在襯底表面上形成導電條720、722和724。
如圖29所示，在頂712上的導電條720和724沿著槽702的邊緣714、716。還如圖29所示，彼此相對的每個條形導體720和724的表面積相當小，即，僅僅每個導體720、724的厚度。結果，如果相對側壁708和710被金屬化并在其上傳導信號，兩個導體720和724之間的電容耦合減小到低于將存在的耦合。
確定槽702的深度D和槽的寬度W，使得當將導電條720、722和724應用到電介質704的相應表面上時，它們相對于彼此的尺寸和位置與使用“三元”類型連接器的三角間隔共形。通過實例的方式，可以增加或減小槽深度D，以增加或減小槽702的表面712和底706之間的“垂直”距離。也可以增加寬度W。通過相對于彼此匹配導體的位置，可以決定系統(tǒng)的電容并因此計算系統(tǒng)的阻抗，使得可以沿著傳輸線的長度獲得目標阻抗。
圖30是三導體傳輸線700的端視圖。可以看到，可以按照需要增大或減小槽702的深度D和寬度W(受襯底的厚度和寬度尺寸的控制)，以匹配“三元”連接器的三角導體間隔。圖30還示出耦合到襯底704“上”表面上導電條720和722的高頻信號源740。來自源740的信號是雙極的，即，信號在零伏的上和下偏移相等量。因此，認為導電條720和722承載“差分信號”并且認為條720和722為差分對。主要由彼此相對的條720和722的表面積，但是也由它們之間的間隔距離D來確定條720和722之間的電容耦合。在圖30中用C1來表示兩個條之間的電容。
通過將條間隔與相應的連接器相匹配，實現(xiàn)增強性能的三導體傳輸線，該傳輸線匹配或共形于“三元”連接器中的導體的間隔。在圖30中，槽的底導體722保持地電位(或其他基準電勢電壓)，該電位用于在電介質襯底704的頂712上的薄的導電條720、722上承載的差分信號。在這樣做時，接地條趨于減小從條720和722發(fā)射的信號，部分地由于信號條720、722和接地條724之間的電容。在圖30中用C2表示該電容。
還可以認為具有差分對720、722的在槽底716上的接地條724包括“三元”以及為了權利構造的目的，認為傳輸線700是“三元”傳輸線。認為這種傳輸線具有優(yōu)異的高頻信號性能，至少達大約4-8Ghz，并且能夠通過排列在電路板或其他襯底上的幾何形狀變化提供有用的阻抗控制。
在優(yōu)選實施例中，僅穿過平面電介質襯底的一個表面形成槽702。僅為了說明的目的，由參考標號712標識的表面認為是“上”或“頂”表面。實際上，可以穿過電介質襯底的任一表面切割或形成槽702。
在優(yōu)選實施例中，空氣填充由穿過固體電介質切割或形成槽702所導致的間隙?？梢匀菀椎赜梅强諝怆娊橘|填充槽702。基于用于填充槽702的特定襯底材料，可以增加或減小這種情況下的電容耦合C1。
本領域普通技術人員將理解，可以認為導體三元(720、722和724)是上述的傳輸通道或“鏈路”。本領域普通技術人員還將理解，可以在襯底中容易地形成兩個或更多這種鏈路，然而，為了簡單和清楚，在圖29和30中僅示出一個這種鏈路。
可以通過電鍍或金屬化沿著穿過電介質襯底所切割的槽的邊緣的表面，容易地構建減小的橫截面面積的三元傳輸線。減小了彼此面對的這種導體的橫截面積，這在當它們承載高頻信號時減小了它們之間的信號耦合。通過用電介質分離它們并在它們之間提供中間接地面，減小的橫截面三元傳輸線導致改進的信號傳輸。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種傳輸線(700)，包括具有上和下相對表面的基本平坦的電介質襯底(704)；穿過所述電介質襯底的上表面形成的槽(702)，所述槽(702)具有由中間間隔彼此分隔的第一和第二相對面(708，710)，所述第一相對面(78)與上表面(712)的相交限定第一槽邊緣(714)，以及所述第二相對面(710)與上表面(712)的相交限定第二槽邊緣(716)，特征在于；第一差分信號條(720)安置在上表面(712)上并沿著所述槽(702)延伸，平行于所述第一邊緣(714)；第二差分條(722)安置在上表面(712)上并沿著所述槽(702)延伸，平行于所述第二邊緣(716)；平坦接地導體(724)安置在并基本覆蓋所述槽(702)的下表面(706)，所述接地導體處于在第一和第二差分條(720，722)上承載的信號的基準電位。
2.如權利要求1的所述傳輸線(700)，其中槽的寬度和深度的至少一個被調整尺寸，以匹配三元連接器。
3.如權利要求1的所述傳輸線(700)，進一步包括所述槽內的非空氣電介質。
4.如權利要求1的所述傳輸線(700)，其中所述襯底包括電路板。
權利要求
1.一種傳輸線，包括具有上和下相對表面的基本平坦的電介質襯底；穿過所述電介質襯底的上表面形成的槽，所述槽具有由中間間隔彼此分隔的第一和第二相對面，所述第一相對面與上表面的相交限定第一槽邊緣，以及所述第二相對面與上表面的相交限定第二槽邊緣；第一差分信號條，在上表面上并沿著所述槽延伸，平行于所述第一邊緣；第二差分信號條，在上表面上并沿著所述槽延伸，平行于所述第二邊緣；平坦接地導體，耦合于并基本覆蓋電介質襯底的下表面，所述接地導體處于在第一和第二差分條上承載的信號的基準電位。
2.如權利要求1的所述傳輸線，其中槽的寬度和深度的至少一個被調整尺寸，以匹配三元連接器。
3.如權利要求1的所述傳輸線，進一步包括所述槽內的非空氣電介質。
4.一種電路板，包括基本平坦的電介質襯底，具有上和下相對表面，所述襯底能夠支持電子元件；穿過所述電介質襯底的上表面形成的槽，該槽具有由中間間隔彼此分隔的第一和第二相對面，所述第一相對面與上表面的相交限定第一槽邊緣，以及所述第二相對面與上表面的相交限定第二槽邊緣；第一差分信號條，在上表面上并沿著所述槽延伸，平行于所述第一邊緣；第二差分信號條，在上表面上并沿著所述槽延伸，平行于所述第二邊緣；平坦接地導體，耦合于并基本覆蓋電介質襯底的下表面，所述接地導體處于在第一和第二差分條上承載的信號的基準電位。
5.如權利要求4的所述傳輸線，其中所述槽的寬度和深度的至少一個被調整尺寸，以匹配三元連接器。
6.如權利要求4的所述傳輸線，進一步包括所述槽內的非空氣電介質。
7.一種集成電路，包括基本平坦的電介質襯底，由無定形硅形成，并且具有上表面；穿過所述電介質襯底的上表面形成的槽，該槽具有由中間間隔彼此分隔的第一和第二相對面，所述第一相對面與上表面的相交限定第一槽邊緣，以及所述第二相對面與上表面的相交限定第二槽邊緣；第一差分信號條，在上表面上并沿著所述槽延伸，平行于所述第一邊緣；第二差分信號條，在上表面上并沿著所述槽延伸，平行于所述第二邊緣；平坦接地導體，耦合于并基本覆蓋電介質襯底的下表面，所述接地導體處于在第一和第二差分條上承載的信號的基準電位。
8.如權利要求7的所述傳輸線，其中槽的寬度和深度的至少一個被調整尺寸，以匹配三元連接器。
9.如權利要求7的所述傳輸線，進一步包括所述槽內的非空氣電介質。
全文摘要
沿著穿過襯底切割的槽的邊緣，通過電鍍或金屬化的襯底的表面面積，形成減小的橫截面面積的三元傳輸線。減小了這種彼此面對的導體的橫截面積，減小當它們承載高頻信號時它們之間的信號耦合。通過金屬化保持在接地電位的槽底來提供它們之間的中間接地面。
文檔編號H05K1/02GK1906797SQ200480040646
公開日2007年1月31日 申請日期2004年12月23日 優(yōu)先權日2003年12月24日
發(fā)明者大衛(wèi)·L·布倫克爾 申請人:莫萊克斯公司