专利名称：带有反钻式过孔的共孔正交管脚图的制作方法
带有反钻式过孔的共孔正交管脚图
背景技术：
电子系统可包括互连式(interconnected)电路板，例如子板、母板、后面板 (backplane boards)、中面板(midplane boards)等。电路板可以与一个或多个的连接器 组件互连。典型的用于中面板的连接器组件可包括两个头部连接器，每个头部连接器附着 于中面板的相反侧。与中面板互连的两块子板，每个可具有与各自的头部连接器配合的互 补型连接器。典型地，连接器属于连接器家族的组成部分，按照既定的样式进行制造。头部连接器的每个都可具有各自的安装触头。电路板可具有一个或多个接收安装 触头的孔或“过孔(vias) ”。在一些应用中，安装触头从所述电路板的任一侧延伸进入相同 的过孔内。所述过孔可被覆镀以便为各自的安装触头之间、进而各自的子板之间提供导电 性。多层电路板可具有许多通过介电层(dielectric layers)彼此之间绝缘的传导信 号层。传导信号层可为零件之间提供高密度的通讯，这是因为多于一层可用于进行的零件 之间的通讯。由于信号层彼此平行，所以在多层板中，被覆镀的过孔为信号层之间和/或其 中提供传导通路。这些通路使得复杂电路设计成为可能，并使信号从一层到另一层能够灵 活的路由(flexible routing)。电子应用会从共用过孔构造和多层中面板中获益。例如，需要存在一些信号通路， 比如低速通讯通路，从子板路由到中面板的信号层上。但是，这样的设计可能是有问题的， 特别是对正交定向的标准连接器。因为过孔典型地都是以从一端到另一端的方式来覆镀， 为中面板提供连通性的共用过孔本质上就会为安装触头之间提供不希望发生的同时连通 (concurrent connectivity)0
发明内容
在电系统中，比如正交的中面板连线构造，反钻式过孔可以在不使用定制连接器 和/或触头的情况下实现与中面板零件的选择性连通。本发明可包括衬底，所述衬底包 括正交排布的过孔，每个所述过孔从衬底一侧延伸到衬底的相反，其中正交排布过孔的其 中两个是共用尾端过孔(shared tail vias)，每个所述共用尾端过孔限定出穿过衬底的 直接差分信号电通路，而正交排布过孔的另外两个是共用尾端过孔，所述另外两个所述共 用尾端过孔每个不限定出穿过衬底的直接差分信号通路。正交排布过孔的两个中的每个 都从衬底一侧到衬底的对侧被覆镀。正交排布过孔的两个可限定出差分信号对。正交排 布过孔的另外两个可不从衬底一侧到衬底的对侧被覆镀。正交排布过孔的另外两个中的 一个可与衬底中的迹线(trace)电连接。正交排布的过孔的另外两个可以是反钻式的。 衬底可进一步包括两个相同的电连接器，它们每个都适于由正交排布过孔接收并且每个 都适于分别被安装在衬底一侧或相反侧的其中之一上。两个相同的电连接器每个都可以 不带金属屏蔽板，并且每个都可包括边缘耦合(edge-coupled)差分信号对或宽边耦合 (broadside-coupled)差分信号对。直接差分信号通路可完全地垂直于衬底的一侧和衬底 的相反侧。
衬底可具有被限定穿过所述衬底的空隙。第一触头可被接收在第一空隙一端处的 内部，而第二触头可被接收在第一空隙相反一端处的内部。第一触头可与第一头部连接器 相关联，而第二触头可与第二头部连接器相关联。第一头部连接器可与第二头部连接器正 交。空隙在其内表面上可具有导电衬层。衬底可具有内部传导通路和/或层。反钻法可去 掉导电衬层的一部分，以便在插入时，使得导电衬层和第一触头可发生过盈配合，并使得导 电衬层不与第二触头发生电连接。因此反钻式过孔可连接第一触头和传导通路，而使第一 触头和第二触头彼此电绝缘。
图1在轴测图中画出了与中面板正交配合的子板。图2在侧视图中画出了两个相邻的共用过孔。图3A和3B分别画出了在中面板的前侧和后侧上正交管脚图(orthogonal footprint)的实施例。图4画出了在共用过孔正交构造中为中面板提供选择性连通的示例性过程。
具体实施例方式本发明可包括衬底(202 ；图2)，所述衬底包括正交排布过孔(302，306 ；图3B)。每 个过孔可从衬底(202 ；图2)的一侧延伸到衬底(202 ；图2)的相反侧。正交排布过孔(通 常指图3B中的302)的两个可以是共用尾端过孔，每个所述共用尾端过孔限定出穿过衬底 (202 ；图2)的直接或线性的差分信号电通路(通常指第二过孔206 ；图2)，而正交排布过孔 (通常指图3B中的306)的另外两个是共用尾端过孔，所述另外两个共用尾端过孔每个都 不限定出穿过衬底(202;图2)的直接差分信号通路(通常指第一过孔204;图2)。正交排 布过孔(图3B中的302)的所述两个中的每个都从衬底一侧到衬底的相反侧被覆镀(221 ； 图2)以限定出直接差分信号电通路。正交排布过孔(通常指图3B中的306)的所述另外 两个可不是每个都从衬底一侧到衬底的相反侧全部被覆镀(通常指图2中的222)。直接差 分信号通路可完全地垂直于衬底的一侧和衬底的相反侧。图1在轴测图中画出了与中面板104正交配合的子板102a_b。子板102a_b可彼 此之间及与中面板104正交对齐。一块子板102a可在中面板104的一侧上水平对齐，而另 一块子板102b可在中面板104的另一侧上竖直对齐。子板102a-b和中面板104可包括衬 底和一条或多条的导电迹线和/或层。例如，子板102a-b和中面板104可包括印刷电路板、 多层电路板等。每个子板102a_b可通过各自的电连接器组件连接到中面板104上。每个电 连接器组件可包括头部连接器106(中面板104另一侧上的头部连接器未画出)和直 角连接器108a-b(right angle connector)。电连接器组件可包括适合将多个电路板 电连接的任何类型电连接器。连接器可以是正交型连接器、夹层型连接器(mezzanine styleconnectors)、共面型连接器(coplanar style connectors)等。如图1所示，头部连接器106可定向为彼此正交。头部连接器106可被放置在中面 板104的相反侧上。每个头部连接器106可包括连接器壳体和一个或多个的触头。头部连 接器壳体可包括相对于彼此互补的样式。例如，头部连接器106可出自相同的连接器家族。头部连接器106可具有常见触头布局(layout)。头部连接器106可具有常见样式。例如， 头部连接器106可彼此相同。头部连接器106可彼此正交以便彼此对应的触头在每个各自 的连接器壳体内部可处于相同的相对位置。连接器壳体可提供与相应直角连接器108a-b 的导向装置互补的配合导向装置。连接器壳体可由介电材料如塑料制成。每个连接器壳体可固定和/或容纳一个或多个的触头。头部连接器106的每个触 头可具有各自的安装端和各自的配合端。安装端可以适合于将头部连接器106安装在中面 板104上。配合端可以适合于与直角连接器108a-b内部对应的触头建立物理和/或电连接 以形成连接器组件。当电连接器组件配合时，触头可建立起从一块子板102a到中面板104 的一条或多条导电通路，以及从中面板104到另一块子板102b的一条或多条导电通路。在连接器壳体内部，一个或多个触头可被形成于一个或多个嵌入成型引线框架组 件(Insert Molded Leadframe Assemblies) (IMLAs)内。IMLA可包括线性触头阵列。每个 IMLA可包括一个或多个由介电体固定的触头。在一个实施方式中，IMLA内部的触头可紧密 地边缘电耦合。例如，IMLA内部的触头横截面可以是长方形，并且可在存在或不存在对应 接地和/或参照面的情况下边对边地对齐。IMLAs可被用于单端信号传输(single-ended signaling)、差分信号传输、或单端信号传输和差分信号传输的组合。差分信号对也可包括 两个相邻的信号触头，所述两个相邻信号触头是宽边耦合(长边对长边)而不是边缘耦合 (短边对短边)。直角连接器108a-b可包括各自的直角连接器壳体和直角触头。直角连接器壳体 可固定和/或容纳一个或多个的直角触头。直角触头可形成于一个或多个的直角IMLAs内 部。每个直角触头可具有各自的安装端和各自的配合端。安装端可以适合于将直角触头安 装到子板102a-b上。配合端可以适合于与头部连接器106内部对应的触头建立物理和/ 或电连接。头部连接器106可以彼此之间对齐，以便一些或所有触头的安装端都被中面板 104中的共用过孔所接收。每个过孔可包括延伸穿过中面板104的空隙或孔隙。每个空隙 可具有覆镀上导电衬层的内表面。因此，电连接器组件可建立起从一块子板102a——穿过 一块直角连接器108a、对应头部连接器106、中面板104、另一块头部连接器(未画出)、及 对应的直角连接器108b——到另一块子板102b的一条或多条导电通路。中面板104可具有一个或多个导电层和/或通路。导电层和/或通路可存在于衬 底表面或两个介电层之间。例如，中面板104可以是多层电路板。导电通路可包括一个或 多个限定出了特定的传导材料通路的迹线。导电通路可将过孔电连接到另一过孔和/或将 过孔连接到安装在中面板104上的另一电子零件。过孔可垂直于导电层延伸。过孔可起到 相当于导电层和/或通路之间的通路的作用。导电层可包括一个或多个的参照层(即，电 接地层)。电连接器组件可利用共用过孔的方式建立起从一块子板到中面板104导电层的 导电通路。所公开的共用过孔构造可使得选择性触头能够通过中面板104的过孔电连接到 对应触头上，并使得其它触头能够通过过孔的方式电连接到中面板104内部的导电层和/ 或通路上。为了解释说明，头部连接器106中的一些触头可通过中面板104电连接到另一 头部连接器(未画出)的对应触头上。头部连接器106中的其它触头可被电连接到中面板 104内一个或多个的导电层和/或通路上。
利用所公开的带有反钻式过孔的共用过孔构造，电系统可以被选择性地设计成有 效地利用相同的连接器无需交替而使得一些信号路由(route)通过中面板104，而其它信 号路由到中面板104。在一示例实施方式中，电连接通过中面板104的触头可提供高速信号传输，而电 连接到中面板104内传导层上的其它触头可提供低速信号传输、供电、电接地控制信号传输等。图2以横截面的方式画出两个相邻共用过孔的侧视图。两个相邻的共用过孔延伸 通过中面板202。第一头部连接器208和第二头部连接器210可以被连接到中面板202的 任一侧。第一头部连接器208可包括第一连接器壳体，所述壳体固定了第一安装触头212。 第二头部连接器210可包括第二连接器壳体，所述壳体固定了第二安装触头214。第一头部 连接器208可包括由第一连接器壳体固定的第三安装触头216。第二头部连接器210可包 括由第二连接器壳体固定的第四安装触头218。每个触头可具有安装端和配合端(未画出)。触头可由任何导电材料制成，比如金 属。每个触头的安装端可被配置成能与中面板202建立起物理和/或电连接。安装端可包 括压配合梢部，比如针眼(aneye-of-the-needle)或任何表面托架。每个触头在头部连接 器内部的配合端可被配置成与直角连接器中的对应触头建立起物理和/或电连接。例如， 如图1所示，在头部连接器106内的触头配合端可以是触片(blade)，而触头在直角连接器 108a-b中的配合端可以是插孔。反之也可预料到。中面板202可包括一个或多个过孔。过孔可包括延伸通过中面板202的空隙。空 隙可包括内表面。所述空隙的内表面可全部或部分地覆镀上导电材料220。过孔可被连接 到中面板202内部一个或多个导电层和/或通路上，比如传导通路224。导电通路224可被 定向在中面板202的两介电层226a-b之间。一个或多个过孔可以是反钻式过孔。反钻法(backdrilling)是一种去掉过孔内 部分镀层(plating)的工艺。例如，过孔的导电材料衬层220可通过反钻法去掉。切割装 置，如钻头，可被用来形成过孔的放大部分。切割装置可保留一部分被覆镀的过孔不发生 改变。反钻部分222可具有比未发生改变的部分的直径更大的直径。切割装置可以是任 何适合于去掉过孔所覆镀传导衬层220的尺寸。例如，切割装置可具有比过孔直径大近似 0. 35mm的直径。切割装置可形成圆孔、方孔、和椭圆孔等。如图2中所示，中面板202可具有第一过孔204和第二过孔206。第一过孔204可 以是反钻式过孔。第一头部连接器208和第二头部连接器210可被安装在中面板202的相 反侧。第一安装触头212可从第一头部连接器208延伸。第二安装触头214可从第二头部 连接器210延伸。第一安装触头212和第二安装触头214可被接收在第一过孔204的相反端中。第三安装触头216可从第一头部连接器208延伸。第四安装触头218可从第二头 部连接器210延伸。第三安装触头216和第四安装触头218可被接收在第二过孔206的相 反端中。第一安装触头212可被压配合到第一过孔204的传导衬层220上。取决于反钻部 分222的直径，第二安装触头214可在第二安装触头214和反钻式过孔204内表面之间具 有空气缝隙。在备选方式中，第二安装触头214可被压配合到过孔204的反钻壁上。因此传导衬层220可沿着第一过孔204的内表面，从中面板202的一侧延伸到位于第一安装触 头212和第二安装触头214之间的点。例如，传导衬层220可延伸超过所述衬层抵接第一 触头212的那个点，而又没到所述衬层抵接第二触头214的那个点。第一过孔204为中面板202内的第一安装触头212和传导通路224之间提供导电 通路。因为第一过孔204已经有一部分镀层被去除，所以第二安装触头214可与第一安装触 头212电绝缘。第二安装触头214可与过孔204的导电衬层220和位于中面板202内部的 内部传导通路224电绝缘。传导通路224可位于中面板202衬底的其它两层之间。例如， 传导通路224可位于两介电层226a-b之间。第一安装触头212可被用于为子板和中面板202之间提供通讯和/或电能。例 如，第一安装触头212可作为低速通讯通道使用。第二安装触头214可被电连接到子板的 接地。未经反钻的第二过孔206可建立起从第三安装触头216到第四安装触头218之间 的传导通路。第三和第四安装触头216，218可被电连接到非反钻式传导衬层221。第三和 第四安装触头216，218可用于在子板之间提供通讯。例如，第三和第四安装触头216，218 可用于子板之间的高速通讯。第三安装触头216可以是差分信号触头对的一部分。非反钻 式传导衬层221可与反钻式传导衬层220和传导通路224电绝缘。第三安装触头216可以 是接地触头。图3A&3B分别画出了在中面板的前侧和后侧上正交管脚图的实施例。正交管脚图 为安装在中面板任一侧的中面板头部连接器限定出的过孔布局。图3A中所示的正交管脚 图画出了从中面板一侧观察到的布局，而图3B中所示的正交管脚图画出了从中面板相反 一侧观察到的布局。管脚图可限定出包括多个信号对过孔302、多个接地过孔304、以及多 个反钻式过孔306的过孔区。信号对过孔302可与差分信号对触头相关联。信号对过孔可通过中面板在头部连 接器之间提供导电性。每对信号对过孔302可被定位在两个方向的其中之一上。该两个方 向可彼此垂直。信号对过孔302的相邻对可被定向垂直于彼此。管脚图可限定出一个或多个反垫片(anti-pads) 308。每个反垫片308可与一对信 号对过孔302相关联。每个反垫片308可代表中面板的在接地层中具有开口的区域。反垫 片308可划定信号对过孔302的界限。接地过孔304可与信号对过孔302相邻。每对信号对过孔302可具有四个相邻的 接地过孔304。接地过孔304可在头部连接器之间提供穿过中面板的接地导电性。反钻式过孔306可以是被反钻过的过孔，使得反钻式过孔306内表面上的一部分 传导衬层被去掉。反钻式过孔306可与由中面板限定出的一条或多条传导通路相关联。例 如，中面板可以是限定出一条或多条内部传导通路的多层电路板。一条或多条传导通路可 与一个或多个反钻式过孔306电连接。每个反钻式过孔306和对应的传导通路可将子板连 接到中面板的零件上。例如，反钻式过孔306可用来为子板和中面板之间提供用于低速通 讯通道、供能、接地、控制信号传输等的联接。每个反钻式过孔306可从中面板的任一侧进行反钻。反钻式过孔306可提供从 任一子板到中面板的任何连接组合。例如，所有反钻式过孔306可从中面板的同一侧进行 反钻，进而提供了从一块子板到中面板的连接并且不提供任何从另一块子板到中面板的连
7接。在备选实施例中，反钻式过孔306中的一些可从中面板的一侧进行反钻，而一些从另一 侧进行反钻，进而提供了从一块子板到中面板的一些连接以及从另一块子板到中面板的一 些连接。可以用到从中面板任一侧进行反钻的任何组合。反钻式过孔306可被定位在由管脚图限定的过孔区中的任何位置。例如，反钻式 过孔306可沿所述区的周边定位，以便为从反钻式过孔延伸的传导通路提供充分的间隙 (adequate clearance)。类似地，信号对过孔302和接地过孔304可被定位在所述区内部 之内。图4画出了在共用过孔正交构造中为中面板提供选择性连通的示例性过程。在步 骤402，电连接器管脚图可被限定出来。管脚图可以是正交的、共用过孔管脚图。所述管脚 图可表示出反钻式过孔的位置。例如，所述位置可以是沿管脚图周边定位的。在步骤404，提供第一头部连接器和第二头部连接器。例如，第一头部连接器和第 二头部连接器可以通过连接器制造商、分销代理商、系统集成商等提供。第一头部连接器和 第二头部连接器可对应于管脚图。第一头部连接器和第二头部连接器可以是所限定的连接 器家族的一部分。第一头部连接器可包括从其上延伸的第一安装触头。第二头部连接器可 包括从其上延伸的第二安装触头。管脚图可以由连接器制造商、分销代理商、系统集成商等提供。管脚图可以通过技 术规范文档、白皮书、设计应用文档等的形式提供。管脚图可以以计算机可读取的样式提 供。例如，管脚图可以提供电子版，例如计算机辅助设计(CAD)图、图片文件、便携式文档样
式等ο在步骤406，衬底可按照管脚图进行制备。所述衬底可被钻出过孔并被覆镀。在步 骤408，衬底可按照管脚图进行反钻。例如，可在由管脚图指出的那个位置处反钻出过孔。 衬底可被反钻从而去除过孔镀层的一部分又保留过孔镀层的一部分。反钻法可以维持保留 下来的过孔镀层部分和衬底内部传导通路和/或层之间的连通。反钻深度可由第一头部连 接器和第二头部连接器触头的安装端尺寸决定。在步骤410，第一头部连接器和第二头部连接器可被安装到按照管脚图进行制备 的衬底上。第一头部连接器和第二头部连接器可被安装在衬底的相反侧。第一头部连接器 和第二头部连接器可在安装到衬底上时相对彼此正交定向。第一头部连接器的第一安装触头可被插入由管脚图标识的反钻式过孔中。第二头 部连接器的第二安装触头可被插入由管脚图标识的反钻式过孔的相反端中。按照管脚图， 反钻式过孔可为第一安装触头和衬底的内部传导层之间提供导电性。按照管脚图，反钻式 过孔可建立起第二触头和第一触头之间的电绝缘。由于使用了反钻法，第一触头可抵接反 钻式过孔的覆镀部分，而第二触头可在它与覆镀部分之间具有物理缝隙。例如，第二触头可 抵接过孔的孔的内表面，在该处的镀层已经被反钻法去掉。由于在镀层被反钻法去掉的区 域中过孔的孔可以更宽，第二触头可独立于过孔的孔内而不抵接过孔的内表面。所得到的电路板在正交系统构造中，能够实现对从触头到中面板衬底导电通路的 选择性路由，这种导电通路可适合于进行低速通讯、供能、电接地、控制信号传输等。导电通 路可从一个头部连接器、另一个头部连接器、或两个头部连接器的组合进行路由。与路由到 中面板衬底的触头共用过孔的触头可用作电接地。正交构造电子系统的系统设计者可从不必使用定制连接器即能够选择性使通路路由到中面板中获益。通路可被路由到中面板，并且部分正交应用可被设计出来，而无需修 正衬底或连接器被覆镀的常见过孔正交管脚图的几何图形或布局。这些优点不必使用缺失 触头、修正触头(例如去掉安装部分)、或带有与正交电连接器组件分离的另外连接器的定 制连接器即可获得。
权利要求
一种衬底，包括正交排布的过孔，每个所述过孔从所述衬底的一侧延伸到所述衬底的相反侧，其中，所述正交排布的过孔的其中两个是每个限定出穿过衬底的直接差分信号电通路的共用尾端过孔，和正交排布的过孔的另外两个是每个不限定出穿过衬底的直接差分信号通路的共用尾端过孔。
2.权利要求1所述的衬底，其中，所述正交排布的过孔的所述其中两个中的每个都从 衬底一侧到衬底的相反侧被覆镀。
3.在前权利要求中任一项所述的衬底，其中，所述直接差分信号通路关于衬底的一侧 和衬底的相反侧完全垂直。
4.在前权利要求中任一项所述的衬底，其中，所述正交排布过孔的所述其中两个限定 出差分信号对。
5.在前权利要求中任一项所述的衬底，其中，所述正交排布过孔的所述另外两个不从 衬底一侧到衬底的相反侧被覆镀。
6.在前权利要求中任一项所述的衬底，其中，所述正交排布过孔的所述另外两个中的 一个与衬底中的迹线电连接。
7.在前权利要求中任一项所述的衬底，其中，所述正交排布的过孔的所述另外两个是 反钻式的。
8.在前权利要求中任一项所述的衬底，进一步包括两个相同的电连接器，它们每个都 适于由所述正交排布的过孔接收并且每个都适于被安装在所述衬底一侧或相反侧的相应 一个上。
9.权利要求8所述的衬底，其中，所述两个相同的电连接器每个都不带金属屏蔽板。
10.权利要求8或9所述的衬底，其中，所述两个相同的电连接器每个包括边缘耦合差 分信号对。
11.权利要求8或9所述的衬底，其中，所述两个相同的电连接器每个包括宽边耦合差 分信号对。
全文摘要
在电子系统中，比如正交、中面板构造中，反钻式过孔可在无需定制连接器和/或触头的情况下使能到中面板零件的选择性连通。相反端处的第一触头和第二触头可被接收于共用反钻式过孔内。反钻式过孔可建立起第一触头和中面板内部传导通路之间的导电性。由于反钻法去掉了过孔的一部分，使得第一触头和第二触头可以发生电绝缘。第一安装触头和内部传导层之间的导电通路可被用作低速通讯通道、供能、接地、控制信号传输等。
文档编号H01R12/50GK101911390SQ200880124388
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月23日 优先权日2008年1月8日
发明者S·米尼克 申请人:Fci公司