CN101953027B - 用于印刷电路板的互连组合件 - Google Patents

Abstract

一种背板具有用于使导体以对应于沿所述背板的前侧布置的相应电路板的阵列形式穿过所述背板伸出的通孔。所述通孔包含用于接纳与接地板连接的接地导体的接地孔及用于接纳不与所述接地板连接的信号导体的信号孔。根据主要特征，所述背板不具有经配置以互连所述信号孔中的信号导体的电路。此避免与背板的结构内的电路密度相关联的问题。根据另一主要特征，每一信号孔为足够宽以提供用于使相应信号导体完全延伸穿过所述信号孔而不与所述背板接触的间隙。所述间隙含有空气，所述空气充当电介质以增加邻近信号孔之间的阻抗且借此减少与信号孔之间的紧密接近相关联的串扰及其它问题。

Description

用于印刷电路板的互连组合件

相关申请案

此申请案主张2008年2月11日提出申请的序列号为61/065,136的美国临时专利申请案及2008年11月20日提出申请的序列号为12/275,051的美国专利申请案的优先权。

技术领域

此技术涉及经安装靠在背板上的印刷电路板之间的电连接。

背景技术

印刷电路板通常通过背板互连。所述背板可位于箱或其他外壳的后部。所述电路板通过使其滑入彼此并列且垂直于所述背板的位置中而安装在外壳中，其中其内边缘邻接所述背板。用于布线板之间的信号的电连接一部分是通过将其附接到背板的连接器且一部分是通过背板自身内的电路形成。所述电路的配置受背板的面积及厚度的限制。因此，背板内互连迹线的紧密接近可致使例如信号衰减、信号反射、串扰及噪声等问题。

发明内容

一种设备通过连接到电路板的接地导体及信号导体互连所述电路板。所述设备包含具有前侧、后侧及接地板的背板。所述背板进一步具有用于使导体以对应于沿所述背板的所述前侧布置的相应电路板的阵列形式穿过所述背板伸出的通孔所述通孔包含用于接纳与接地板连接的接地导体的接地孔，及用于接纳不与接地板连接的信号导体的信号孔。

根据本发明的主要特征，所述背板不具有经配置以互连信号孔中的信号导体的电路。此避免与局限在背板结构内的电路密度相关联的问题。根据本发明的另一主要特征，每一信号孔足够宽以提供用于使相应信号导体完全延伸穿过所述孔而不接触所述背板的间隙。所述间隙间距含有空气，所述空气充当电介质以增加邻近信号孔中的导体之间的阻抗，且借此减少与信号孔之间的紧密接近相关联的串扰及其它问题。可通过在导体通孔之间的位置处的额外通孔提供额外阻抗。用于阻抗控制的此类额外通孔可包含在电路板以及背板中。

附图说明

图1是背板组合件的各部分的后部透视图。

图2是图1中所示各部分的前部透视图。

图3是背板组合件的一部分的后部透视图。

图4是背板组合件的一部分的前部透视图。

图5是图4中所示部分的后部透视图。

图6是背板组合件的一部分的后视图。

图7是背板组合件的一部分的俯视图。

图8是背板组合件的一部分的透视图。

图9是图8中所示部分的俯视图。

图10是在图9的线10-10上获得的视图。

图11是在图9的线11-11上获得的视图。

图12是背板组合件的各部分的放大部分视图。

图13是显示背板组合件的另一部分的类似于图12的视图。

图14是自上面获得的背板组合件的后部透视图。

图15是自下面获得的图14中所示各部分的前部透视图。

图16是显示背板组合件的额外各部分的后部透视图。

图17是背板组合件的一部分的放大部分视图。

图18是图17中所示部分的部分截面视图。

图19是背板组合件的另一部分的部分截面视图。

图20是显示背板组合件的不同部分的类似于图19的视图。

具体实施方式

图式中所示的设备具有为权利要求书中所叙述的元件的实例的部分。因此，以下说明包含所属领域的技术人员可如何制作并使用所主张发明的实例。此处所呈现的内容用以在不强加权利要求书中没有叙述的限制的情况下满足文字说明、实现形式及最佳模式的法规要求。

图1及2显示背板组合件10的各部分，其包含配置为背板12的板，及配置为卡14沿背板12的前侧16布置的印刷电路板。每一卡14具有与安装在背板12上的对应头部22接合的连接器20。每一头部22具有导体26的阵列24。每一头部22处的导体26从对应连接器20延伸穿过背板12以从背板12的后侧28伸出。多个连接器板组合件30(其中的一者显示于图1中)横跨背板12的后侧28在导体26的单独阵列24之间延伸。连接器板组合件30具有互连导体26的单独阵列24的电路。此使得位于背板12的前侧16处的卡14与背板12无关地电互连。

如图3中所示，每一连接器20具有带有插孔34的后端32。如图4中所示，每一头部22具有前侧36，导体26从所述前侧伸出到对应连接器20中的插孔34中。位于头部22的前侧36处的导体26包含信号接脚38及接地片40。信号接脚38布置成八个信号接脚的行。接地片40布置成四个接地片的行。位于头部22的前侧36处的每一接地片40均具有在头部22的后侧44的整体接地接脚42(图5)。接地接脚42布置在信号接脚38的行内。在此布置中，位于头部22的后侧44处的每一导体26的行包含八个信号接脚38及四个接地接脚42。作为整体的阵列24是具有12个导体26的10个行的正交阵列。

在此实例中卡14包含一对集线器卡50及一大系列的子卡52。每一集线器卡50具有接合背板12上的对应头部22的多个连接器20。从所述头部22伸出的导体26的阵列24在背板12的后侧28处形成两个垂直列。每一子卡52仅具有单个连接器20，且背板组合件10包含针对子卡52上的每一连接器20的单个头部22。从所述头部22伸出的导体26的阵列24形成横跨背板12的后侧28的单个水平行。如图6中所示，在此实例中背板12针对所述特定布置而配置有两个列54及一个行56的孔57用于接纳导体26。

更特定来说，每一列54中的孔57布置成一正交阵列，其囊括用于对应集线器卡50的头部22上的导体26的多个阵列24。水平行56中的孔57同样布置成数个正交阵列，其每一者匹配在对应子卡52处的头部22上的导体26的正交阵列24。因此，水平行56中的孔57的每一阵列包含12个孔57的10个行。用于连接器板组合件30(图1)的销孔59的列布置成在导体孔57的阵列两侧的对。背板12优选地不包含将任何导体孔57与任何其它导体孔57互连的信号迹线。

图1的个别连接器板组合件30包含一连接器板及两对适配器。如图7中单独所示，连接器板80是具有沿一个长边缘布置的四组电触点84的细长矩形面板。每一组包含12个触点84，其中所述触点84中的六个触点在板80的一个侧上，且另外六个触点在板80的相对侧上。板80的结构包含将板80的相对端处的两组触点84互连的信号迹线86，以及将中间的两组触点84互连的信号迹线88。

适配器82为类似的。如图8至11中所示，在给定实例中每一适配器82包含12个电端子90及用于所述端子90的外壳92。外壳92是具有前侧94及后侧96的细长结构。通道97延伸穿过外壳92，且沿外壳92的长度布置成一行。端子90安装在通道97中，其中其内端部分98可在外壳92的前侧94处接达，且其外端部分100可在后侧96处接达。所述端子的内端部分98沿第一直线101(图10)布置。外端部分100布置成横跨第二直线103(图11)横向相等间隔的六个外端部分的平行行。第二直线103位于平行于第一直线101的平面的平面中，但与第一直线101成锐角倾斜。

销104在前侧94的相对端处从外壳92伸出。销104可接纳于背板12中的销孔59中以将适配器82支撑在背板12的后侧28处的安装位置中。当处于所述安装位置中时，端子90的内端部分98接合从背板12中的一行接脚孔57伸出的一行接脚26。因此，如图12中所示，四个适配器82可彼此分离地安装在背板12的后侧上，但其倾斜线103一起延伸横跨接脚26的多个阵列24。然后，端子90的内端部分98接合对应于位于背板12的前侧16处的四个不同卡14的四个沿对角线偏移的行的导体26。

每一适配器82还具有在后侧96的相对端处从外壳92伸出的一对柱体110。柱体110横跨倾斜线103背对以界定用于沿倾斜线103接纳连接器板80的槽111，如图13中所示。当连接器板80接纳于槽111中时，端子90的外端部分100接合连接器板80上的一组触点84。如可在图14及15中从上面及下面最佳看到，倾斜线103的一个侧上的端子90的外端部分100接合连接器板80的一个侧上的触点84，且倾斜线103的另一侧上的外端部分100接合连接器板80的另一侧上的触点84。四个适配器82因此经配置以将连接器板80接纳于横跨背板12的后侧28沿对角线延伸的安装位置中以桥接适配器82，且借此电连接位于前侧16处的四个对应卡14，如图13中所示。

可根据需要添加多个连接器板组合件。举例来说，图16显示通过两个上述连接器板组合件30将两个集线器卡50与邻近的一对子卡52连接。集线器卡50通过仅因具有适当较长连接器板122而不同的连接器板组合件120连接到更远的几对子卡52。尽管所述板80及122中的每一者具有用于四个对应的导体26的阵列24的四组触点84(其互连成两个对)，但触点组的数目及互连布置可根据背板布线指配的任何特定规定或标准所需要而不同。背板中的导体孔的布置可据此而不同。在每一情况下，连接器板优选地垂直于背板，如在图示中所示的实施例中。

进一步关于背板12的结构，图17显示包含接地孔130及信号孔132两者的典型导体孔57行。接纳于所述孔130及132中的所述行导体26包含接地接脚42(其中的一者显示于图18中)及信号接脚38(其中的一者也显示于图18中)。

背板12包含接地板138(图18)。每一接地孔130具有以已知方式将相应接地接脚42与接地板138连接的镀层140。接地板138可以在背板12的表面处或如所示在背板12内部，且背板12的结构可包含用于完成以此项技术中已知的任何适合配置安装接地接脚134的焊料掩模及焊料。为图解说明的清晰起见，从图式中省略背板12的所述结构特征。

如上文所述，卡14之间的信号连接经布线而穿过连接器板组合件30及120而非穿过背板12。背板12的结构因此因不存在互连信号孔132的电路而得以简化。此在图18中进行部分图解说明，图18显示在优选实施例中每一信号孔132未经电镀。图18还显示每一信号孔132优选地足够宽以提供用于供所安装信号接脚38完全延伸穿过孔132而不接触背板12的间隙。在信号接脚38以此方式自由通过背板12的情形下，接地接脚42充分接合背板12以将头部22(图1至5)支撑在背板12上。

更特定来说，在所图解说明的实施例中，每一信号孔132均是具有均匀直径的圆柱形通道。延伸穿过孔132的信号接脚38的截面具有比孔132窄的正方形横截面。接脚38在孔132内居中以使得接脚38的整个外围表面142在径向方向上与背板12的位于孔132内的周围内表面144间隔。接脚38与背板12之间的间隔145含有空气，其充当电介质用于增加此接脚38与邻近信号孔132中的接脚之间的阻抗。以此方式提供的阻抗级可由间隔145的尺寸控制。因此，对于形成背板12的任何给定材料来说，可通过信号孔132及信号接脚38的预定大小提供预定级阻抗。

图17及18中显示另一阻抗控制特征。此特征(其可与空气间隔145一起使用或者用作空气间隔145的替代方案)包含额外通孔150。额外通孔150可具有其它位置，但每一者优选地位于一行导体孔57内所述行中一对邻近孔57之间。导体孔57之间不存在信号迹线为所述位置处的额外通孔150提供空间。与信号孔132相同，额外通孔150优选地不经电镀。其可以比信号孔132小，因为其不接纳导体，但其存在于邻近导体孔57之间会插入额外空气间隔来以与信号孔132中的空气间隔145相同的方式提供预定级阻抗。

除了未经电镀通孔150在背板12中的使用之外，其还可包含在将自所产生的阻抗控制的添加获益的任何电路板中。举例来说，图19显示具有未经电镀通孔152的图1的卡14中的一者。未经电镀通孔152沿经电镀接地孔154及用于接纳连接器20(图1及3)上的接脚158的经电镀信号孔156的行布置。与背板12中未经电镀通孔150相同，卡14中的未经电镀通孔152经配置以基于其大小提供预定级阻抗。

图20中显示又另一阻抗控制特征。在本发明的此实施例中，卡14具有与图19的所述孔相同的未经电镀通孔150，但所述未经电镀通孔150填充有特氟纶(Teflon)、填充有微球体的环氧树脂或具有因改变介电常数而变更阻抗的效应的一些其它材料。图17及18的未经电镀通孔150中的任何一者或一者以上可同样填充有此类电介质材料。

本发明的专利范围由权利要求书界定，且可包含可如何制作及使用本发明的其它实例。此类其它实例(可能在此申请案申请日期之前或之后获得)如果具有不与权利要求书的书面语言不同的结构或方法元素或如果具有与权利要求书的书面语言没有实质差别的等效结构或方法元素时则打算涵盖在权利要求书的范围内。

Claims (25)

1.一种用于通过连接到电路板的接地接脚及信号接脚互连所述电路板的设备，所述设备包括：

背板，其具有前侧、后侧、接地板及导体通孔，所述导体通孔用于使导体以对应于沿所述背板的所述前侧布置的相应电路板的阵列的形式穿过所述背板伸出；

所述导体通孔包含多个接地孔和多个信号孔，所述多个接地孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个接地接脚，所述单个接地接脚与所述接地板相连接，所述多个信号孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个信号接脚，所述单个信号接脚不与所述接地板相连接；

所述背板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述多个信号孔中的每一者为足够宽以提供用于使信号接脚完全延伸穿过所述信号孔而不与所述背板接触的间隙且借此在所述信号接脚与所述背板之间提供阻抗控制间隔。

3.如权利要求1所述的设备，其中所述多个信号孔中的每一者未经电镀。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述背板具有多个额外通孔，所述额外通孔中的每一者位于一对邻近导体通孔之间。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述额外通孔未经电镀。

6.如权利要求4所述的设备，其中所述额外通孔填充有电介质材料。

7.一种用于通过连接到电路板的接地接脚及信号接脚互连所述电路板的设备，所述设备包括：

背板，其具有前侧、后侧、接地板及导体通孔，所述导体通孔用于使导体以对应于沿所述背板的所述前侧布置的相应电路板的阵列的形式穿过所述背板伸出；

所述导体通孔包含多个接地孔和多个信号孔，所述多个接地孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个接地接脚，所述单个接地接脚与所述接地板相连接，所述多个信号孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个信号接脚，所述单个信号接脚不与所述接地板相连接，其中所述多个信号孔中的每一者为足够宽以提供用于使信号接脚完全延伸穿过所述信号孔而不与所述背板接触的间隙且借此在所述信号接脚与所述背板之间提供阻抗控制间隔；

所述背板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

8.如权利要求7所述的设备，其中所述多个信号孔中的每一者未经电镀。

9.如权利要求7所述的设备，其中所述背板具有额外通孔，所述额外通孔中的每一者位于一对邻近导体通孔之间。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述额外通孔未经电镀。

11.如权利要求9所述的设备，其中所述额外通孔填充有电介质材料。

12.一种用于通过连接到电路板的接地接脚及信号接脚互连所述电路板的设备，所述设备包括：

背板，其具有前侧、后侧、接地板及导体通孔，所述导体通孔用于使导体以对应于沿所述背板的所述前侧布置的相应电路板的阵列的形式穿过所述背板伸出；

所述导体通孔包含多个接地孔、多个信号孔及多个额外通孔，所述多个接地孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个接地接脚，所述单个接地接脚与所述接地板相连接，所述多个信号孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个信号接脚，所述单个信号接脚不与所述接地板相连接，所述多个额外通孔中的每一者位于一对邻近导体通孔之间；

所述背板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述额外通孔未经电镀。

14.如权利要求12所述的设备，其中所述额外通孔填充有电介质材料。

15.如权利要求12所述的设备，其中所述多个信号孔中的每一者未经电镀。

16.一种用于通过连接到电路板的接地接脚及信号接脚互连所述电路板的设备，所述设备包括：

背板，其具有前侧、后侧、接地板及导体通孔，所述导体通孔用于使导体以对应于沿所述背板的所述前侧布置的相应电路板的阵列的形式穿过所述背板伸出；

所述导体通孔包含多个接地孔及多个信号孔，所述多个接地孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个接地接脚，所述单个接地接脚与所述接地板相连接，所述多个信号孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个信号接脚，所述单个信号接脚不与所述接地板相连接；

所述背板进一步具有用于提供一对邻近导体通孔中的信号接脚之间的预定级的阻抗的构件；

所述背板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

17.如权利要求16所述的设备，其中所述背板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

18.一种用于通过连接到电路板的接地接脚及信号接脚互连所述电路板的设备，所述设备包括：

板，其具有用于使导体穿过所述板伸出的导体通孔，所述导体通孔包含多个接地孔及多个信号孔，所述多个接地孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个接地接脚，所述多个信号孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个信号接脚；

所述板进一步具有多个额外通孔，所述额外通孔中的每一者位于一对邻近导体通孔之间；

所述板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

19.如权利要求18所述的设备，其中所述额外通孔未经电镀。

20.如权利要求18所述的设备，其中所述额外通孔填充有电介质材料。

21.如权利要求18所述的设备，其中所述板为背板。

22.如权利要求18所述的设备，其中所述板为经配置以用于与背板连接的电路板。

23.一种用于通过连接到电路板的接地接脚及信号接脚互连所述电路板的设备，所述设备包括：

板，其具有用于使导体穿过所述板伸出的导体通孔，所述导体通孔包含多个接地孔及多个信号孔，所述多个接地孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个接地接脚，所述多个信号孔中的每一者经定尺寸以接收仅单个信号接脚；

所述板进一步具有用于提供一对邻近导体通孔中的信号接脚之间的预定级的阻抗的构件；

所述板不具有经配置以互连所述多个信号孔中的信号接脚的电路。

24.如权利要求23所述的设备，其中所述板为背板。

25.如权利要求23所述的设备，其中所述板为经配置以用于与背板连接的电路板。