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TWI678133B - 金手指結構 - Google Patents

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TWI678133B TW106125180A TW106125180A TWI678133B TW I678133 B TWI678133 B TW I678133B TW 106125180 A TW106125180 A TW 106125180A TW 106125180 A TW106125180 A TW 106125180A TW I678133 B TWI678133 B TW I678133B
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Siang-Wei Wang
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鴻海精密工業股份有限公司
Hon Hai Precision Industry Co., Ltd.
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Abstract

一種金手指結構，包括設置於基板上的至少一個金手指以及設置於該基板上且與金手指連接的傳輸線。該金手指上設置複數個溝槽，相鄰的溝槽上下相對排列。

Description

金手指結構
本發明涉及金手指，尤其涉及一種金手指結構。
印製電路板(Printed Circuit Board,PCB板)又稱印刷電路板，印刷電路板，是電子產品的物理支撐以及信號傳輸的重要組成部分，PCB板中的金手指(Golden Finger)器件由於本身焊盤(Pad)的寬度比傳輸線(Transmission Line)寬，如果不進行一定的處理，此處的阻抗通常會比傳輸線的阻抗低很多，這樣就會導致阻抗不連續，從而引起信號的反射，嚴重影響信號的品質。
傳統的處理方式是將金手指下面的參考平面全部挖掉，即下方沒有參考，從阻抗的計算公式可以知道，若金手指之參考縱向或橫向參考平面加深後，部分阻抗也相應提高，從而達到阻抗匹配之目的。
但這種處理方式也有不足，其一是下面沒有參考層了，只能參考表層的金手指地或再往下之一參考層參考，其阻抗不易控制；其二是金手指區域內部的銅皮都被挖掉了，由於沒有銅皮，會導致此區域在加工的時候流膠率比較大，板厚與其他部分的厚度不一致，致使整板厚度不一致；其三是金手指區域的挖空將導致此區域沒有參考層，也就不能再走其他的信號，因而減少可佈線之面積。
有鑑於此，需提供一種金手指結構，不但能解決在金手指器件由於本身焊盤的寬度比傳輸線寬時所造成的阻抗不連續的問題，還能避免傳統的處理方式所造成的各種不足。
本發明提供的金手指結構，包括設置於基板上的至少一個金手指以及設置於該基板上且與該金手指連接的傳輸線，該金手指上設有複數個溝槽(Slot)，該些溝槽上下排列，且相鄰的溝槽相對排列。
優選地，相鄰溝槽的間距小於或者等於該傳輸線的寬度。
優選地，該溝槽的形狀為多邊形。
優選地，該溝槽的形狀為矩形。
優選地，相鄰溝槽中的其中一個溝槽開口於該金手指的第一長邊，另一個溝槽開口於與該第一長邊相對的第二長邊。
優選地，該溝槽的長度小於或者等於該金手指的寬度與該傳輸線的寬度之差。
優選地，該金手指呈蜿蜒型。
相較於現有技術，本發明提供的金手指結構，由於在金手指上設置溝槽，相當於減少了該金手指的寬度，從而增大該金手指的阻抗以達到與傳輸線的阻抗接近，進而解決阻抗不連續的問題；同時，由於採用該方式處理的金手指結構沒有對金手指下面的參考層進行挖空，從而可以避免傳統的處理方式所造成的各種不足。
10‧‧‧基板
20‧‧‧傳輸線
30、40‧‧‧金手指
50‧‧‧溝槽
60‧‧‧金手指的第一長邊
70‧‧‧金手指的第二長邊
d1‧‧‧相鄰兩個溝槽的間距
d2‧‧‧傳輸線的寬度
L‧‧‧溝槽的長度
D‧‧‧金手指的寬度
A‧‧‧信號的傳輸路徑
圖1為本發明金手指結構一實施方式的示意圖。
圖2為本發明金手指結構的溝槽皆開口於該金手指的第一長邊的一示意圖。
圖3為本發明金手指結構的溝槽的寬度分別為1倍間距與2倍間距時的一示意圖。
圖4為本發明金手指結構的溝槽的寬度分別為1倍間距與兩倍間距時的所對應的一阻抗模擬圖。
圖5為本發明金手指結構的金手指長度分別為2*L1及L1時的一示意圖。
圖6為本發明金手指結構的金手指長度分別為2*L1及L1時所對應的一阻抗模擬圖。
圖7為本發明的金手指結構與現有技術中的金手指結構的一插入損耗模擬示意圖。
圖8本發明金手指結構與現有技術的金手指結構的一反射損耗模擬示意圖。
圖9為本發明金手指結構與現有技術中的金手指結構的一阻抗等效電路圖。
圖10為本發明金手指結構與現有技術中的金手指結構所對應的一阻抗模擬圖。
請參照圖1，本發明一具體實施方式中提供的金手指結構，包括設置於基板10上的至少一個金手指以及設置於基板10上且與金手指連接的傳輸線20。本發明實施例方式的金手指以兩個為例，但不並不以此為限，分別為金手指30、40。
該金手指30、40上均設置有複數個溝槽50，該些溝槽上下排列，並且相鄰的溝槽50相對排列，優選地，該些溝槽50呈上下交錯的方式相對排列，即相間隔的兩個溝槽50的末端處於同一直線上，而相鄰的兩個溝槽50的末端不處於同一直線上。在本實施例中，金手指30、40上具體設置溝槽50的個數與金手指寬度及與金手指連接的傳輸線20的寬度有關。舉例如下：假設金手指30寬度為5mm，傳輸線20的寬度為1mm，則在金手指30上設置的溝槽50的個數為金手指30寬度與傳輸線20的寬度之商減1，即設置4個(5/1-1)溝槽。
需要說明的是，本發明實施例中的溝槽50指的是將金手指的相應區域挖空而形成溝槽。
需要說明的是，下文中所述的金手指僅以金手指30為例進行描述。進一步地，為了保證信號在傳輸線20及金手指30上傳輸時的阻抗連續，在金手 指30上設置複數個溝槽50時，相鄰兩個溝槽50的間距d1應小於或者等於傳輸線20的寬度d2。可以理解的是，相鄰兩個溝槽50的間距d1也可以略大於傳輸線20的寬度d2，總的來說，就是要使得相鄰兩個溝槽50的間距d1與傳輸線20的寬度d2接近，這樣金手指30可以視為一條寬度與傳輸線20接近的蜿蜒型傳輸線。當信號從傳輸線20上進入到金手指30上傳輸時，信號在金手指30上的傳輸路徑如圖1中虛線A所示。由於金手指30被若干個溝槽50分為與傳輸線20寬度接近的蜿蜒型傳輸線，故金手指30上的阻抗與傳輸線20上的阻抗接近，因此，信號從傳輸線20上傳輸到金手指30上時不會造成阻抗不連續。在本實施例中，溝槽50的形狀為多邊形，該多邊形優選為矩形，這樣可以使得通過若干個矩形溝槽50將金手指進行分割後，保證其阻抗連續。
在本實施例中，金手指30在經過若干個溝槽50分割後，使得金手指30呈蜿蜒型，具體的，該蜿蜒型的金手指30可以視為由若干個寬度相同的L型焊盤首尾相連構成。
進一步地，為了減少信號在金手指30上傳輸的損耗，在金手指30上設置複數個溝槽50時，相鄰兩個溝槽50中的其中一個溝槽50開口於金手指30的第一長邊60，另一個溝槽50開口於與該第一長邊60相對的第二長邊70。本實施例通過將相鄰的兩個溝槽50一個起始開口於金手指30的第一長邊60，一個起始開口於與第一長邊60相對的第二長邊70，使得信號在金手指30上傳輸時完全沿著如圖1中所示的蜿蜒路徑傳輸，而不會有信號沿著其它路徑傳輸，從而可以減少信號在金手指30上傳輸的損耗。舉例如下：若相鄰兩個溝槽50不是一個溝槽50開口於金手指30的第一長邊60，另一個溝槽50開口於與該第一長邊60相對的第二長邊70，而是都開口於金手指30的第一長邊60或第二長邊70，如圖2所示，則信號在金手指30上傳輸時將會沿著圖2中的所示的各條路徑傳輸，即信號在金手指30上傳輸時，除了一條主傳輸路徑之外，還會沿著各條分支路徑(Branch)進行傳輸，而在各條支路徑中傳輸都會具有殘段效應(Stub effect)，從而造成信號的嚴重衰減。
更進一步地，為了更好的保證信號在傳輸線20及金手指30上傳輸時的阻抗連續，在金手指30上設置溝槽50時，溝槽50的長度L小於或者等於金手指30的寬度D與該傳輸線20的寬度d2之差。可以理解的是，溝槽50的長度L也可以略大於金手指30的寬度D與傳輸線20的寬度d2之差，總的來說， 就是要使金手指30的寬度D與傳輸線20的寬度d2之差與溝槽50的長度L接近，這樣相鄰的兩個溝槽50形成的連接處的寬度將與傳輸線20的寬度相同或接近，從而使得信號在金手指30上傳輸時阻抗保持一致，進而可以更好的保證信號在傳輸線20及金手指30上傳輸時的阻抗連續。
請參照圖3及圖4，圖3為溝槽50的寬度分別為1倍間距(d3)與兩倍間距(2*d3)時的金手指結構示意圖，圖4為相應的阻抗模擬圖。圖4中的曲線M1為溝槽50的寬度為2倍間距(2*d3)時的金手指阻抗模擬圖，曲線M2為溝槽50的寬度為1倍間距(d3)時的金手指阻抗模擬圖。從圖中可以看出，溝槽50的寬度分別為1倍間距(d3)與2倍間距(2*d3)時，金手指的阻抗並無明顯的差異，也就是說，溝槽50的寬度並不會影響金手指的阻抗，因此，在本發明實施例中，並不對溝槽50的寬度做限定，溝槽50的寬度為根據實際情況進行設定。
進一步地，參照圖5及圖6，圖5為金手指長度分別為2*L1及L1時的金手指結構示意圖，圖6為相應的阻抗模擬圖。圖6中的曲線M3為金手指長度為2*L1時的金手指阻抗模擬圖，曲線M4為金手指長度為L1時的金手指阻抗模擬圖。從圖中可以看出，金手指長度分別為2*L1及L1時，金手指的阻抗並無明顯的差異，即本發明實施方式中的金手指結構適用於所有的金手指，與金手指的具體長度無關。
請參照圖7，圖7為採用本發明金手指的結構與現有技術中的金手指結構的插入損耗測試曲線示意圖。圖中包括三條曲線，其中，曲線S11代表採用本發明金手指結構的插入損耗(Insertion Loss)模擬曲線，曲線S22代表金手指參考層未挖空時的金手指結構的插入損耗模擬曲線，曲線S33代表金手指參考層挖空時的金手指結構的插入損耗模擬曲線，從圖中可知，採用本發明金手指結構的插入損耗值較其他架構的插入損耗小，意味著本發明的金手指結構之傳輸損耗較其他架構小。
請參照圖8，圖8為採用本發明金手指結構與現有技術的金手指結構的反射損耗(Return Loss)模擬曲線示意圖。圖中包括三條曲線，其中，曲線S21代表採用本發明金手指結構的反射損耗模擬曲線，曲線S31代表金手指參考層未挖空時的金手指結構的反射損耗模擬曲線，曲線S41代表金手指參考層挖空時的金手指結構的反射損耗模擬曲線，從圖中可知，採用本發明金手指結構的反 射損耗值在大部分頻率下較其他金手指結構的反射損耗為低，即採用本發明的金手指結構對信號的反射較其他的金手指結構小。
綜上，結合圖7及圖8可知，本發明的金手指結構在插入損耗及反射損耗的抑制皆相較於其他的金手指結構更佳，尤其在高頻的部分獲得巨大之改善。
進一步地，請參照圖9及圖10，圖9為本發明金手指的結構與現有技術中的金手指結構的阻抗等效電路圖，其中，LS代表金手指的電感效應，Cp代表相鄰金手指之間的電容效應，Cg代表金手指的對地電容效應。圖10為對應的阻抗模擬圖，圖10中包括三條曲線，其中，曲線N1為採用本發明金手指結構的阻抗模擬圖，曲線N2為金手指參考層挖空時的金手指結構的阻抗模擬圖，曲線N3為金手指參考層未挖空時的金手指結構的阻抗模擬圖，從圖中可知，在金手指參考層未挖空會呈現30歐姆電容性(Capacitance)的變化，若金手指參考層挖空則會呈現10歐姆電感性(Inductance)的變化，而採用本發明的金手指結構在不須挖空即可達到9歐姆電感性的變化，即採用本發明的金手指結構可以達到金手指參考層挖空時的金手指結構一樣的技術效果。
需要說明的是，一般金手指結構的阻抗變化部分須在[-10，+10]歐姆的範圍內且越小越佳。從圖中可知，本發明中的金手指結構的阻抗變化位於該範圍內。
相對比於現有技術，本發明提供的金手指結構，由於在金手指上設置溝槽，相當於減少了金手指的寬度，從而增大金手指的阻抗以達到與傳輸線的阻抗接近，進而可以解決阻抗不連續的問題；同時，由於採用該方式處理的金手指結構沒有對金手指下面的地參考層進行挖空，從而可以避免傳統的處理方式所造成的各種不足。
本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍之內，對以上實施方式所作的適當改變和變化都落在本發明要求保護的範圍之內。

Claims (6)

  1. 一種金手指結構，包括設置於基板上的至少一個金手指以及設置於該基板上且與該金手指連接的傳輸線，其中該金手指上設有複數個溝槽，該些溝槽上下排列，且相鄰的溝槽相對排列，相鄰溝槽的間距小於該傳輸線的寬度。
  2. 如請求項第1項所述之金手指結構，該些溝槽的形狀為多邊形。
  3. 如請求項第2項所述之金手指結構，該多邊形為矩形。
  4. 如請求項第1項所述之金手指結構，相鄰溝槽中的其中一個溝槽開口於該金手指的第一長邊，另一個溝槽開口於與該第一長邊相對的第二長邊。
  5. 如請求項第4項所述之金手指結構，該些溝槽的長度小於或者等於該金手指的寬度與該傳輸線的寬度之差。
  6. 如請求項第1項所述之金手指結構，該金手指呈蜿蜒型。
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