具有用于減少輻射發(fā)射的導電溝道的z向印刷電路板器件的制作方法

文檔序號：7037615閱讀：189來源：國知局

具有用于減少輻射發(fā)射的導電溝道的z向印刷電路板器件的制作方法
【專利摘要】根據(jù)一個示例實施方式的用于安裝在印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的z向器件包括具有上表面、下表面和側(cè)表面的主體。該主體具有可插入到所述印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的橫截面形狀。該主體的一部分由絕緣體構(gòu)成。四個導電溝道沿該主體的長度延伸通過主體的一部分。所述四個導電溝道大體等間距地環(huán)繞所述主體的周界。
【專利說明】具有用于減少輻射發(fā)射的導電溝道的Z向印刷電路板器件
[0001] 背景
[0002] 1.【技術領域】
[0003] 本發(fā)明通常涉及電子器件，更具體地涉及用于插入到印刷電路板中的Z向電子器件。
[0004] 2.相關技術描述
[0005] 轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人的以下共同未決的美國專利申請描述了旨在嵌入或插入到印刷電路板（"PCB"）的各種"z向（Z-directed)"器件，所述專利申請為：名稱為 "Z-Directed Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 131 ;名稱為 "Z-Directed Pass-Through Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 145 ;名稱為"Z-Directed Capacitor Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 158;名稱為"Z-Directed Delay Line Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 188;名稱為 "Z-Directed Filter Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 199;名稱為 "Z-Directed Ferrite Bead Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 204;名稱為"Z-Directed Switch Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 215 ;名稱為 "Z-Directed Connector Components for Printed Circuit Boards" 的序列號為 12/508, 236;以及名稱為"Z-Directed Variable Value Components for Printed Circuit Boards"的序列號為12/508, 248的專利申請。
[0006] 印刷電路板（PCB)制造主要采用兩種類型的器件。第一種類型是采用焊入PCB中的電鍍通孔的金屬鉛的引腳通孔部件。第二種類型是位于PCB表面上并通過焊接附到表面上的焊墊的表面安裝部件。隨著用于印刷電路板的器件的密度的增加以及采用了更高的操作頻率，一些電路的設計變得很難來實現(xiàn)。前面專利申請中所描述的Z向器件被設計為提高器件密度和操作頻率。Z向器件占據(jù)PCB表面上更小的空間并且用于高頻電路（例如時鐘頻率超過1GHz)，允許更高的操作頻率。前面的專利申請描述了各種類型的Z向器件，包括但不局限于，電容器、延遲線、晶體管、開關和連接器。
[0007] 傳輸線阻抗不連續(xù)是使用高頻信號的電路中的問題。這些不連續(xù)可以導致信號衰減和其它寄生效應。因此，常常需要提供大體不變的傳輸線阻抗的器件。另一個伴隨高頻電路的問題是電磁干擾（EMI)的產(chǎn)生與接收。電路中EMI的主要源是它的回路面積。具有更大回路面積的電路可能更趨向于接收到不想要的信號或輻射可以干擾其操作或附近其它電路的操作的不想要的能量。因此，常常需要具有最小回路面積的器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 根據(jù)一個示例實施方式的用于安裝在印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向器件包括具有上表面、下表面和側(cè)表面的主體。所述主體具有可插入到印刷電路板的安裝孔內(nèi)的橫截面形狀。所述主體的一部分由絕緣體構(gòu)成。四個導電溝道沿所述主體的長度延伸通過主體的一部分。所述四個導電溝道大體等間距地環(huán)繞所述主體的周界。
[0009] 根據(jù)一個示例實施方式的印刷電路板包括安裝在所述印刷電路板中的安裝孔內(nèi) 的Z向器件。所述Z向器件包括具有上表面、下表面和側(cè)表面的主體。所述主體的一部分由絕緣體構(gòu)成。四個導電溝道沿所述主體的長度延伸通過主體的一部分。所述四個導電溝道大體等間距地環(huán)繞所述主體的周界。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 通過參考附圖，各種實施方式的上述和其它特征與優(yōu)點以及獲得它們的方式將變得更清楚并且更好理解。
[0011] 圖1是根據(jù)一個示例實施方式的Z向器件的透視圖。
[0012] 圖2是示出Z向器件的元件內(nèi)部布置的圖1中示出的Z向器件的透明的透視圖。
[0013] 圖3A-3F是示出關于Z向器件的主體的各種示例形狀的透視圖。
[0014] 圖4A-4C是示出關于Z向器件的各種示例側(cè)溝道配置的透視圖。
[0015] 圖5A-5H是示出關于Z向器件的主體的各種示例溝道配置的透視圖。
[0016] 圖6是可以在Z向器件的主體內(nèi)提供的與導電溝道相連的各種示例元件或電子器件的示意圖。
[0017] 圖7是根據(jù)一個示例實施方式的在PCB中齊平安裝的Z向器件的示意橫截面圖，其示出了導電跡線和與Z向器件的連接。
[0018] 圖8是圖8中示出的Z向器件和PCB的俯視圖。
[0019] 圖9是根據(jù)一個示例實施方式的在PCB中齊平安裝的Z向器件的示意橫截面圖，其示出用于Z向器件的接地回路，并且Z向器件還具有在其主體內(nèi)的去耦電容器。
[0020] 圖10是根據(jù)一個示例實施方式的在PCB內(nèi)齊平安裝的Z向器件的示意橫截面圖，示出從PCB的一個內(nèi)部層向PCB的另一個內(nèi)部層傳遞信號跡線的Z向器件。
[0021] 圖11是根據(jù)一個示例實施方式的具有堅直導向的導電片的Z向電容器的透視圖。
[0022] 圖12是根據(jù)一個示例實施方式的具有堆疊層的Z向電容器的分解圖。
[0023] 圖13是根據(jù)一個示例實施方式的具有堆疊層和在信號路徑旁邊穿過器件的一對導電溝道的Z向電容器的分解圖。
[0024] 圖14A與14B是圖13中示出的Z向電容器的一對支撐部件的平面視圖。
[0025] 圖15是根據(jù)一個示例實施方式的具有堅直導向的導電片和在信號路徑旁邊穿過器件的一對導電溝道的Z向電容器的透視圖。
[0026] 圖16是根據(jù)一個示例實施方式的具有在信號路徑旁邊穿過器件的一對導電溝道的Z向信號直通器件的透視圖。
[0027] 圖17是根據(jù)另一個示例實施方式的具有在信號路徑旁邊穿過器件的一對導電溝道的Z向信號直通器件的透視圖。
[0028] 圖18是根據(jù)一個示例實施方式的具有差分信號的Z向信號直通器件的透視圖。
[0029] 圖19是根據(jù)一個示例實施方式的由多個具有不同介電常數(shù)的堆疊層構(gòu)成的Z向電容器的透視圖。
[0030] 圖20是根據(jù)一個示例實施方式的具有堅直導向的導電片并且具有高介電外部區(qū) 域與低介電內(nèi)部區(qū)域的Z向電容器的透視圖。
[0031] 圖21是根據(jù)一個示例實施方式的Z向延遲線器件的透視圖。
[0032] 圖22是根據(jù)一個示例實施方式的包括四個電鍍的側(cè)溝道的Z向電容器的透視圖。
[0033] 圖23是圖22中示出的安裝于PCB中并連接到集成電路的球柵陣列的Z向電容器的透視圖。
[0034] 圖24是圖22和23中示出的Z向電容器的電流與磁性元件的示意描繪。
[0035] 圖25A-D是用于圖22與23中示出的Z向電容器的支撐部件的各種示例實施方式的平面圖。
[0036] 圖26A是通過球柵陣列安裝到PCB上并連接到一對表面安裝電容器的現(xiàn)有技術集成電路的俯視不意圖。
[0037] 圖26B是圖26A中示出的集成電路的示意圖。
[0038] 圖27A是根據(jù)一個示例實施方式的通過球柵陣列安裝到PCB上并連接到Z向電容器的集成電路的俯視不意圖。
[0039] 圖27B是圖27A中示出的集成電路的示意圖。
[0040] 圖28是根據(jù)一個示例實施方式的包括四個電鍍的側(cè)溝道和中央導電溝道的Z向電容器的透視圖。
[0041] 圖29A-D是用于圖26中示出的Z向電容器的支撐部件的各種示例實施方式的平面圖。
[0042] 圖30是根據(jù)一個示例實施方式的安裝于PCB中并連接到四個導電球墊的Z向器件的上表面的平面圖。
[0043] 圖31是根據(jù)一個示例實施方式的連接到集成電路的球柵陣列的在圖28中示出的 Z向器件的透視圖。
[0044] 圖32A-E是連接到導電球墊以便連接到球柵陣列的Z向器件的各種示例實施方式的平面圖。
[0045] 圖33A是根據(jù)一個示例實施方式的具有在其端部上形成的圓頂?shù)腪向器件的透視圖。
[0046] 圖33B是根據(jù)一個示例實施方式的具有倒棱端的Z向器件的透視圖。
[0047] 圖34A是根據(jù)一個示例實施方式的插入到PCB內(nèi)的安裝孔的Z向器件的透視圖，該Z向器件具有應用于其側(cè)面的導電帶。
[0048] 圖34B是圖32A中示出的Z向器件和PCB的側(cè)剖視圖。

【具體實施方式】
[0049] 下面的描述和附圖充分闡述實施方式來使得本領域的普通技術人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應理解，本公開不限于在下面描述中闡述的或在附圖中示出的器件的構(gòu)造和布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠是其它的實施方式并能夠以各種方式實踐或執(zhí)行。例如，其它實施方式可以包括結(jié)構(gòu)的、時間順序的、電的、處理的和其它的變化。實例僅僅代表可能的變化。除非明確要求，否則各個器件和功能是可選的，并且操作的順序可以變化。一些實施方式的部分和特征可以包容于其他實施方式的部分和特征或者被其他實施方式的部分和特征替換。本申請的范圍包含所附權利要求和所有可行的等同形式。因此，下面的描述不旨在以狹義限定進行并且本發(fā)明的范圍由所附權利要求限定。
[0050] 同樣應理解，本文使用的措辭與術語是以描述為目的并且不應該當作限制。本文使用的"包括（including) "、"包含（comprising)"或"具有（having)"及其變形意味著包括在其后列舉的項目及其等效物以及其他的項目。除非另外限制，否則本文中的術語連接 "（connected) "、"稱合（coupled) "和"安裝（mounted) "及其變形被廣泛使用并且包括直接和間接的連接、稱合以及安裝。另外，術語"連接（connected)"和"稱合（coupled)"及其變形不限于物理或機械的連接或耦合。
[0051] Z向器件的概沭
[0052] 本文使用X-Y-Z坐標系。X與Y軸描述通過印刷電路板的面定義的平面。Z軸描述垂直于電路板的平面的方向。PCB的上表面Z值為零。具有負Z方向值的器件表明器件插入到PCB上表面中。這種器件可以高于（延伸超過）、齊平于、或凹陷低于PCB的上表面和/或下表面中的任一個。同時具有正與負Z方向值的器件表明該器件部分插入PCB的表面中。Z向器件想要插入到孔中或凹進印刷電路板中?；谄骷男螤钆c長度，不止一個Z 向器件可以插入PCB中的單個安裝孔，例如堆疊在一起或并排布置。孔可以是通孔（從上表面穿到下表面的孔）、盲孔（穿過上表面或下表面中的任一個進入PCB的內(nèi)部或內(nèi)層的開口或凹口）或內(nèi)腔使得Z向器件嵌入PCB。
[0053] 對于在兩個外層上都具有導電跡線的PCB，一個外層稱為上表面，另外一個稱為下表面。在只有一個外層具有導電跡線的情況中，所述外表面稱作上表面。Z向器件被認為具有上表面、下表面和側(cè)表面。提到的Z向器件的上表面與下表面符合用來提及PCB的上表面與下表面的習慣。Z向器件的側(cè)表面在PCB的上表面與下表面之間延伸并且會靠近PCB 中的安裝孔的壁，其中安裝孔垂直于PCB的面。對上、下與側(cè)的這種使用不應當被用來限制 Z向器件可以如何安裝到PCB中。雖然本文描述為器件在Z方向上安裝，但是這不意味這些器件被限制為僅沿著Z軸插入PCB。Z向器件可以從上表面或下表面或上下兩個表面垂直于PCB的平面進行安裝，安裝為與其成一定角度，或者根據(jù)PCB的厚度和Z向器件的尺寸插入在PCB的上表面和下表面之間的PCB的邊緣。此外，只要Z向器件保持在適當?shù)奈恢?，則即使Z向器件比PCB的高度寬，Z向器件也可以插入到PCB邊緣。
[0054] Z向器件可以由在電子器件中常用的材料的各種組合制成。信號連接路徑由導體構(gòu)成，其是具有高傳導率的材料。除非另有說明，否則本文提及的傳導率指的是導電率。導電材料包括但不限制于銅、金、鋁、銀、錫、鉛和其它許多材料。Z向器件可以具有需要通過利用具有低傳導率的像塑料、玻璃、FR4(環(huán)氧樹脂&玻璃纖維）、空氣、云母、陶瓷等等的絕緣材料與其它區(qū)域絕緣的區(qū)域。電容器一般由具有被高電容率（介電常數(shù)）的絕緣材料分開的兩個導電板構(gòu)成。電容率是顯示在像陶瓷、云母、鉭等的材料中存儲電場的能力的參數(shù)。構(gòu)造為電阻器的Z向器件需要具有如下性質(zhì)的材料，所述性質(zhì)為在導體和絕緣體之間具有有限量的電阻率，電阻率是傳導率的倒數(shù)。像碳、摻雜半導體、鎳鉻鐵合金、二氧化錫等等的材料因為它們的電阻性質(zhì)而被采用。電感器一般由線圈或纏繞高磁導率材料的導體構(gòu)成。磁導率是顯示在可能包括鐵和合金（例如，鎳鋅、錳鋅、鎳鐵等等）的材料中存儲磁場的能力的參數(shù)。例如場效應晶體管（"FET"）的晶體管是由半導體構(gòu)成的電子設備，所述半導體表現(xiàn)為非線性方式并且由硅、鍺、砷化鎵等構(gòu)成。
[0055] 在整個申請中，討論不同材料、材料性質(zhì)的提及或術語與目前在材料科學和電子器件設計領域中使用的提及和術語可進行交換。由于在可以如何應用Z向器件以及可以使用的材料的數(shù)量方面的靈活性，還認為Z向器件可以由目前為止沒有發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造的材料構(gòu) 造。除非在說明書中針對Z向器件的特定設計提出，否則Z向器件的主體將通常由絕緣材料構(gòu)成。這種材料可以具備需要的電容率，例如，電容器主體一般由具有相對高介電常數(shù)的絕緣材料構(gòu)成。
[0056] 如已知的，采用Z向器件的PCB可以被構(gòu)造成具有單個導電層或多個導電層。PCB 可以僅在上表面上、僅在下表面上、或在上表面和下表面上都具有導電跡線。此外，還可以在PCB中存在一個或多個中間的內(nèi)部導電跡線層。
[0057] Z向器件與PCB中或PCB上的跡線之間的連接可以通過本領域中已知的焊接技術、篩選技術、擠壓技術或電鍍技術完成。根據(jù)本申請，可以采用焊膏和導電膠粘劑。在某些配置中，壓縮導電部件可以用來將Z向器件與基于PCB的導電跡線互相連接。
[0058] 最一般形式的Z向器件包括主體，該主體具有上表面、下表面和側(cè)表面，以及可插入PCB內(nèi)給定深度D的安裝孔中的橫截面形狀，該主體的一部分包括絕緣材料。本文描述的Z向器件的所有實施方式都基于該一般形式。
[0059] 例如，圖1和2示出Z向器件10的實施方式。在這個實施方式中，Z向器件10包括通常呈圓柱形的主體12,該主體12具有上表面12t、下表面12b、側(cè)表面12s和大體與安裝孔的深度D對應的長度L。長度L可以短于、等于或長于深度D。在前面兩種情況中，Z向器件10將在一種情況中低于PCB的上表面和下表面中的至少一個，而在另一種情況中它可以與PCB的這兩個表面齊平。在長度L大于深度D的情況中，Z向器件10將不與PCB的上表面和下表面中的至少一個表面齊平安裝。然而，采用這種非齊平安裝，Z向器件10將能夠用來與另一個器件或位于附近的另一個PCB相互連接。安裝孔一般是在PCB的上表面和下表面之間延伸的通孔但它也可以是盲孔。當其在PCB的表面之下凹陷時，在PCB的孔中可能需要其他的阻力區(qū)域來防止電鍍在孔周圍的整個圓周區(qū)域。
[0060] 一種形式的Z向器件10可以具有至少一個沿著主體12的長度延伸穿過主體12 內(nèi)部的導電溝道14。在從導電溝道14的各個端延伸到Z向器件10的邊緣的主體12的上端表面和下端表面12t、12b上提供上導電跡線和下導電跡線16t、16b。在這個實施方式中，主體12包括絕緣材料。根據(jù)它的功能，Z向器件10的主體12可以由很多具有不同性質(zhì)的材料構(gòu)成。這些性質(zhì)包括傳導性、電阻性、磁性、非傳導性或半導性或如此處描述的性質(zhì)的各種組合。擁有所述性質(zhì)的材料的例子分別為銅、碳、鐵、陶瓷或硅。Z向器件10的主體12 還可以包括操作后面將討論的電路需要的很多不同的網(wǎng)絡。
[0061] 一個或多個縱向延伸溝道或溝槽（well)可以設置在Z向器件10的主體12的側(cè) 表面上。溝道可以從主體12的上表面和下表面中的一個朝相對表面延伸。如所述，在延長主體12長度的Z向器件10的外部表面中提供兩個凹側(cè)溝槽或溝道18與20。當被電鍍或焊接時，這些溝道允許穿過PCB電連接至Z向器件10,以及PCB中的內(nèi)部導電層。側(cè)溝道 18或20的長度可以延伸不超過主體12的整個長度。
[0062] 圖2示出與圖1中相同的器件但其所有表面都是透明的。導電溝道14顯示為延伸穿過Z向器件10的中心的圓柱體。其它形狀也可以用于導電溝道14。可以看出，跡線 16t與16b分別從導電溝道14的端部14t和14b延伸到主體12的邊緣。盡管跡線16t和 16b以相互對齊示出（0度分開），但這不是要求并且它們可以根據(jù)特殊設計的需要進行布置。例如，跡線16t和16b可以是180度分開或90度分開或任何其它增量。
[0063] Z向器件的主體的形狀可以是能夠匹配到PCB中安裝孔中的任何形狀。圖3A-3F 示出用于Z向器件的可能的主體形狀。圖3A示出三角形橫截面主體40 ;圖3B示出長方形的橫截面主體42 ;圖3C示出截頭圓錐形主體44 ;圖3D示出卵形橫截面圓柱形主體46 ;以及圖3E示出圓柱形主體48。圖3F示出階梯式圓柱形主體50,其中一個部分52具有比另一部分54更大的直徑。具有這種布置，Z向器件可以安裝在PCB的表面上同時具有插入PCB 中提供的安裝孔中的部分。Z向器件的邊可以切成斜邊來幫助對齊插入PCB中的安裝孔的 Z向器件。其它形狀和所述形狀的組合也可以根據(jù)需要用于Z向器件。
[0064] 對于Z向器件，用于電鍍的溝道可以是各種橫截面形狀和長度。唯一的要求是電鍍或焊接材料與PCB中或上的Z向器件和對應的導電跡線建立合適的連接。側(cè)溝道18或 20可以具有，例如V形、C形或U形的橫截面、半圓或橢圓形橫截面。在提供不止一個溝道的情況中，每個溝道可以具有相同或不同橫截面形狀。圖4A-4C示出三個側(cè)溝道形狀。在圖4A中，示出V形側(cè)溝道60。在圖4B中，示出U形側(cè)溝道62。在圖4C中，示出波浪形或不規(guī)則橫截面的側(cè)溝道形狀65。圖1和2示出C形橫截面的側(cè)溝道18、20。
[0065] PCB中的層的數(shù)目可以從單面變化到超過22層并且可以具有從低于0. 051英寸變化到超過〇. 093英寸或更大尺寸的不同整體厚度，或者在一個優(yōu)選的實施方式中在約 0. 051和約0. 093之間。在需要齊平安裝的情況中，Z向器件的長度將取決于其打算插入的 PCB的厚度。Z向器件的長度也可以根據(jù)預期的功能和處理的限度改變。優(yōu)選的長度將在Z 向器件與表面齊平或輕微地延伸到PCB表面之外的情況中。這將防止電鍍液完全圍著PCB 孔的內(nèi)部電鍍，這在一些情況下可以造成短路。能夠圍著PCB孔的內(nèi)部添加阻力材料從而只允許在需要的地方電鍍。但是，有一些情況中，需要圍著高于和低于Z向器件的PCB孔內(nèi) 部完全電鍍。例如，如果PCB的上層是電源電壓（Vcc)平面且下層是接地電壓（GND)平面，則如果連接采用更大量的銅來構(gòu)建連接，去耦合電容器將有更低的阻抗。
[0066] 有很多能被添加到Z向器件來產(chǎn)生不同的機械和電氣特點的特征。溝道或?qū)w的數(shù)目能從零變化到任何數(shù)目，以該數(shù)目能維持足夠強度來在它的預期環(huán)境里承受插入、電鍍、制造工藝和PCB操作的壓力。Z向器件的外部表面可以具有將其粘在適當?shù)奈恢玫耐?層。法蘭或徑向突起物也可以用來防止Z向器件插入安裝孔過度或不足，尤其在安裝孔是通孔的情況中。還可以使用表面涂層材料來促進或妨礙電鍍或焊接材料的移動?？梢栽赯向器件的端表面上提供各種定位或定向特征，如凹槽或突起物、或可見的或磁性的指示器。此外，可以包括連接特征，例如導電盤、受載彈簧式的彈簧針或甚至是簡單的彈簧，以便添加與PCB的額外的電連接（例如機架接地）點。
[0067] Z向器件根據(jù)需要與PCB相連的接口或端口數(shù)量可以承擔幾個角色。圖5A-H中示出一些可能性。圖5A是配置成用來當作插頭的0接口設備70A的Z向器件使得如果濾波器或器件是可選的則插頭終止孔的電鍍。PCB被制造之后，可以除去0接口設備70A并且另一個Z向器件可以被插入、電鍍和連接到電路。圖5B-5H示出對于例如電阻器、二極管、晶體管和/或時鐘電路的多終端設備有用的各種配置。圖5B示出1個接口或單信號的Z向器件，其具有穿過連接到上和下導電跡線72t、72b的器件的中心部分的導電溝道71。圖5C 示出1接口 1溝道的Z向器件70C，其中除了穿過連接到上和下導電跡線72t和72b的器件的導電溝道71之外還提供一個電鍍側(cè)溝槽或溝道73。圖?示出Z向器件70D，除了穿過連接到上和下跡線72t、72b的器件的導電溝道71外，其還具有兩個側(cè)溝槽73和75。圖5E 的Z向器件70E除了穿過連接到上和下跡線72t、72b的器件的導電溝道71之外具有三個側(cè) 溝槽73、75和76。圖5F示出具有穿過器件的兩個導電溝道71和77的Z向器件70F，每一個導電溝道具有它們各自的上和下跡線72t、72b和78t、78b且沒有側(cè)溝道或溝槽。Z向器件70F是主要用于差分信令的兩個信號設備。圖5G示出具有一個側(cè)溝槽73以及兩個導電溝道71和77的Z向器件70G，每個導電溝道具有它們的各自上和下跡線72t、72b和78t、 78b。圖5H示出具有一個導電溝道71以及盲溝槽或部分溝槽78的Z向器件70H，導電溝道 71具有上和下跡線72t、72b，盲溝槽或部分溝槽78沿著側(cè)表面的一部分從上表面延伸，其將會允許電鍍材料或焊料停止在給定深度。對于本領域其中一名技術人員來說，溝槽和信號的數(shù)量僅僅被空間、需要的溝槽或溝道尺寸限制。
[0068] 討論的Z向器件的不同實施方式和特征意在進行說明而不是限制。Z向器件可以由實現(xiàn)網(wǎng)絡功能的散裝材料構(gòu)成或可以具有其它嵌入到它的主體內(nèi)的部分。Z向器件可以是多終端設備，因此，可以用來執(zhí)行多種功能，包括但不限制于：傳輸線、延遲線，T型濾波器、去稱電容器、電感器、共模扼流圈、電阻器、差分對穿過（differential pair pass through)、差分鐵氧體磁珠、二極管或ESD保護設備（可變電阻）。這些功能的組合可以設置在一個器件內(nèi)。
[0069] 圖6示出用于Z向器件中導電溝道的不同示例配置。如所示，溝道90具有在端部中間的區(qū)域92,包括具有諸如導電、電阻、磁性、非傳導、電容、半導性性質(zhì)或這些的組合的性質(zhì)的材料。這些材料形成很多器件。此外，一個或多個器件可以插入或嵌入具有從器件的終端延伸的導電溝道的部分的區(qū)域92中。電容器92a可以在區(qū)域92中提供。類似地，二極管92b、例如MOSFET 92d的晶體管92c、齊納二極管92e、電感器92f、電涌抑制器92g、電阻92h、兩端交流開關92i、變?nèi)荻O管92 j以及這些項目的組合是可以在導電溝道90的區(qū)域92中提供的其他材料的例子。盡管示出區(qū)域92在導電溝道90內(nèi)居中，但不限制該位置。
[0070] 對于例如晶體管92c、MOSFET 92d、集成電路92k或變壓器921的多終端設備，導電溝道的一部分可以在上表面跡線和設備的第一終端之間，導電溝道的另一部分在下表面跡線和設備的第二終端之間。對于另外的設備終端，可以在Z向器件的主體中提供額外的導體以允許與剩余終端的電連接，或可以在Z向器件的主體內(nèi)提供在另外的終端和Z向器件的主體的側(cè)表面上的溝道之間的另外的導電跡線，從而允許電連接到外部導電跡線。可以在Z向器件中使用各種連接到多終端設備的配置。
[0071] 對應的，本領域的技術人員將理解可以應用各種類型的Z向器件，包括但不限于電容器、延遲線、晶體管、開關和連接器。例如，圖7和8示出術語為信號穿過 (signal-through)的Z向器件，其用來從PCB的上表面?zhèn)鬟f信號跡線到下表面。
[0072] 圖7示出沿著圖8的線7-7選取的PCB 200的橫截面視圖，PCB 200具有四個導電平面或者導電層，從上至下包括通過非導電材料（例如酚醛塑料，例如現(xiàn)有技術中已知的廣泛使用的FR4)隔離的接地（GND)平面或跡線202、電源電壓平面（Vcc)204、第二接地 (GND)平面206和第三接地（GND)平面或跡線208。PCB 200可以用于高頻信號。分別在 PCB 200的上表面212和下表面214上的上接地平面或跡線202和下接地平面或跡線208 分別連接到引向Z向器件220的導電跡線。在PCB 200中提供了在負Z方向上具有深度D 的安裝孔216以用于Z向器件220的齊平安裝。這里深度D與PCB 200的厚度相對應；然而，深度D可以小于PCB 200的厚度，在其內(nèi)生成盲孔。如所示出，安裝孔216是橫截面為圓形的通孔以適合Z向器件220但可以具有適合具有其它主體配置的Z向器件的插入的橫截面。換句話說，安裝孔的尺寸被設置使得Z向器件可插入在其中。例如，具有圓柱形形狀的Z向器件可以插入方形安裝孔并且反過來也一樣。在那些Z向器件沒有緊密配合的情況中，抗蝕材料將不得不被添加到不需要鍍銅的器件和PCB的區(qū)域。
[0073] Z向器件220顯示為關于PCB 200的上表面212和下表面214二者都齊平安裝的三個引線器件。Z向器件220顯示成整體上擁有長度為L的圓柱體的主體222。示出為圓柱體的中央導電溝道或引線224被顯示為延伸主體222的長度。限定另外兩根引線的兩個凹側(cè)溝槽或溝道226與228設置在延伸主體222的長度的Z向器件220的側(cè)面上。電鍍側(cè) 溝道226和228用于構(gòu)建從PCB 200的不同層至Z向器件220的電連接。如所示，PCB 100 的層202、206與208上的接地平面跡線電連接到側(cè)溝道226和228。Vcc平面204如所示由于Vcc平面204與安裝孔216的壁217之間的間隙219而沒有連接到Z向器件220。
[0074] 圖8示出PCB 200中的Z向器件220的俯視圖。三個導電跡線250、252和254通向安裝孔216的壁217的邊。如所述，跡線252充當高頻信號跡線來通過Z向器件220從 PCB 200的上表面212被傳到下表面214。導電跡線250和254充當接地網(wǎng)。中心引線或導電溝道224被上跡線245和電鍍橋230電連接到PCB 200的上表面212上的跡線252。Z 向器件220的上表面上的上跡線245從導電溝道224的上端224t延伸到Z向器件220的邊緣。雖然沒有示出，但Z向器件220的下側(cè)和PCB 200的下表面214按照在圖8中示出的 PCB 200的上表面212上所示的類似的跡線布置進行配置。Z向器件220的下表面上的下跡線從導電溝道224的下部延伸到Z向器件220的邊緣。使用電鍍橋來構(gòu)建下跡線與另一個在PCB 200的下表面上提供的高頻信號跡線之間的電連接。Z向器件的傳輸線阻抗能通過控制導體尺寸和每個導體之間的距離來調(diào)整到匹配PCB跡線阻抗，這個能促進PCB的高速性能。例如，通過圖8示出的Z向器件形成的每個電路徑（例如，通過導體224、跡線245 和跡線252形成的電路徑）具有大體上一致的寬度以便控制穿過路徑的傳輸線阻抗（也參看圖1和2)。
[0075] 在電鍍工藝中，在安裝孔216的壁217以及側(cè)溝道226和228之間形成的溝槽256 和258允許電鍍材料或焊料從上表面212傳遞到下表面214,分別將跡線250和254與Z向器件220的各個側(cè)溝道226和228相互連接，以及對于情況相似的設置在PCB 200的下表面214上的跡線與接地平面或跡線202、206和208相互連接。電鍍不是為了示出結(jié)構(gòu)的目的而示出。在本實施方式中，Vcc平面204不與Z向器件220連接。
[0076] 對于高頻信號速度的一個挑戰(zhàn)是由于信號跡線傳輸線阻抗變化導致的反射與不連續(xù)。因為這些不連續(xù)是由信號跡線通過PCB的路線導致的，因此很多PCB布局嘗試在一個層上保持高頻信號。通過PCB的標準通孔必須間隔一定距離，其創(chuàng)建在信號通孔和返回信號通孔或接地通孔之間的高阻抗。如圖7和8所示，Z向器件和返回接地或信號具有非常接近的和受控的相似度，其允許從PCB 200的上表面212至下表面214的更加恒定的阻抗。
[0077] Z向信號穿過器件還可以包括去耦電容器，其允許信號參考平面從命名為GND的接地平面轉(zhuǎn)換到命名為Vcc的電源電壓平面，不具有高頻不連續(xù)性。圖9示出具有在上層 304和下層306之間轉(zhuǎn)移的信號軌跡302的典型的4層PCB 300的橫截面圖。類似于圖? 中示出的具有主體312的Z向器件310穿過中央導電溝道314連接信號路徑302。Z向器件 310還包括沿著主體312的側(cè)表面312s延伸的電鍍側(cè)溝道316和318。導電溝道314的上部314t和下部314b連接到主體312的上部312t和下部312b上的導電跡線318t和318b。反過來，這些通過上和下電鍍橋330t和330b連接到信號跡線302。側(cè)溝道316和318各自地電鍍到GND平面332和Vcc平面334。連接點336和338分別示出這種電連接。示意說明的去耦電容器350是在主體312的內(nèi)部并且連接在側(cè)溝道316和318之間。去耦電容器350可以是集成到Z向器件310的主體312內(nèi)的單獨電容器，或者其可以通過從需要的具有介電性質(zhì)的材料制造 Z向器件310的主體312的一部分來在導電表面之間形成。
[0078] 用于信號跡線302的路徑采用斜陰影線表明并能看到其從上層304運行至下層 306。GND平面332和側(cè)溝道316采用由暗點畫狀362表示的信號路徑返回在336處電連接。Vcc平面334和側(cè)溝道318采用由亮點畫狀364表示的信號路徑返回在338處電連接。如本領域已知的，其中信號平面或跡線沒有連接到插入部分，如370所示，那些部分與器件間隔開。在信號平面或跡線打算連接到插入器件的地方，在開口的壁或邊緣處提供信號平面或跡線以允許電鍍材料或焊料如在點330t、330b、336和338處所示的在其間橋接。
[0079] 堅直陰影線部分380示出在信號跡線和由信號跡線302與GND平面332或Vcc平面334描述的返回電流路徑之間的高速回路面積。下表面306上的信號跡線302參考通過去耦電容器350耦合到GND平面332的電源平面Vcc 334。這兩個平面之間的耦合將保持接近于用于從一個返回平面?zhèn)鬏數(shù)搅硪粋€不同DC電壓平面的常數(shù)的高頻阻抗。
[0080] PCB中內(nèi)部安裝的Z向器件極大地方便了采用用于減少EMI的外部接地平面的 PCB技術。采用這個技術，在內(nèi)層上路由盡可能多的信號。圖10示出該技術的一個實施方式。PCB 400從上到下包括上部接地層402、內(nèi)部信號層404、內(nèi)部信號層406和下部接地層408。接地層402和408在PCB 400的上和下表面400t和400b上。被示出為通孔的安裝孔410在上和下表面400t和400b之間延伸。Z向器件420被示出在PCB 400中齊平安裝。Z向器件420包括主體422,其具有在主體422的上部422t和下部422b中間的中心區(qū) 域424的主體422以及在側(cè)表面422s上的兩個側(cè)溝道425和427。
[0081] 偵彳溝道425和427以及孔410的壁411分別地形成電鍍溝槽413與415。中心區(qū) 域424位于主體422內(nèi)并且延伸的距離大約等同于分開兩個內(nèi)部信號層404與406的距離。側(cè)溝道425從主體422的下表面422b延伸到內(nèi)部信號層406,同時側(cè)溝道427從主體 422的上表面422t延伸到內(nèi)部信號層404。這里，側(cè)溝道425和427僅沿著主體422的側(cè) 表面422s的一部分延伸。導電溝道426延伸穿過中心區(qū)域424但沒有延伸到主體422的上和下表面422t、422b。圖5H示出類似于側(cè)溝道427的部分溝道。導電溝道426具有分別從導電跡線426的上部426t和下部426b延伸到側(cè)溝道427和425的導電跡線428t和 428b。當以分開的元件闡述時，導電溝道426和跡線428t、428b可以是與側(cè)溝道425、427 電氣上相互作用的一個集成導體。如所示，導電跡線428b通過電鍍側(cè)溝道425和溝槽413 連接到內(nèi)部信號層406同時跡線428t通過側(cè)溝道427和溝槽415連接到內(nèi)部信號層404。接地層402和408沒有連接到Z向器件420并且遠離安裝孔410,如圖7和9在先前所述。如雙頭虛線箭頭430所示，信號層406上的信號可以通過Z向器件420穿過從溝槽413、側(cè) 溝道425、跡線428b、導電溝道426、跡線428t、側(cè)溝道427和溝槽415延伸的路徑而被傳輸到信號層404 (或者反之亦然），從而允許信號保留在采用接地層402和408提供屏蔽的PCB 400的內(nèi)層上。
[0082] 圖11和12示出去耦電容器形式的另外兩個示例Z向器件。在圖11中，與先前描述的相似，示出具有主體502的Z向電容器500,主體502具有導電溝道504和沿著主體 502的長度延伸的兩個側(cè)溝道506和508。導電溝道504被示出連接到信號526。形成Z向電容器500的板的堅直導向的交錯的部分圓柱片510、512連接到例如電源電壓Vcc和接地 (或任何其它要求電容的信號）的參考電壓，并且利用介電材料的中間層（未示出）使用。部分圓柱片510連接到電鍍溝道506,其連接到接地520。部分圓柱片512連接到電鍍溝道 508,其連接到電源電壓Vcc 522。片510、512可以由銅、鋁或其它具有高傳導率的材料構(gòu) 成。在部分圓柱片之間的材料是具有介電性質(zhì)的材料。只有一個部分圓柱片被示出連接到 Vcc 522和接地520中的每一個；然而，另外的部分圓柱片可以被提供以獲取需要的電容/ 額定電壓。
[0083] 在圖12中采用連接到電壓Vcc或接地的堆疊層示出Z向電容器的另一個實施方式。Z向電容器600包括中央導電溝道601和主體605,主體605包括上部部件605t、下部部件605b以及在上部和下部部件605t、605b之間的多個層或支撐部件610 (示出為圓盤）。
[0084] 中央導電溝道601延伸穿過在裝配的Z向電容器600中的開口 615以及開口 602t 與602b，其全部被設置成緊密接收中央導體的尺寸。中央導電溝道601可電連接到在形成信號626的信號路徑的上和下部分605t、605b上的導電跡線603t和603b。這種連接是靠電鍍或焊接完成的。中央導電溝道601通過導電跡線603t連接到信號626。導電溝道601 的下端通過導電跡線603b以相似的方式連接到信號跡線（未示出）。
[0085] 在上部分605t的邊緣處提供相對的開口 607t與608t。下部分605b具有與上部分605t相似的構(gòu)造，具有在邊緣處提供的相對開口 607b和608b。在上和下部分605t、605b 之間是多個支撐部件610,其提供電容特征。每個支撐部件610具有在他們的外部邊緣處的至少一個開口 613以及允許導電溝道601借此穿過的內(nèi)部孔615。如所示，在每個支撐部件 610中提供兩個相對的開口 613。當裝配時，相對的開口 607160713、608160813和613對齊來形成沿著Z向電容器600的側(cè)表面延伸的相對的側(cè)溝道604和608。側(cè)溝道604被示出為連接到例如接地620的參考電壓，并且側(cè)溝道606連接到例如Vcc 622的另一個參考電壓。支撐部件610可以由介電材料制造并且可以是都相同或變化的厚度，允許在設計Z向電容器600的需要的性質(zhì)時進行選擇。
[0086] 在支撐部件610的上和下表面中的一個上提供環(huán)形鍍膜617,或者，如果需要，在兩個表面上都提供。在每個支撐部件的上表面上示出環(huán)形鍍膜，但是環(huán)形鍍膜的位置在支撐部件上可以各不相同。環(huán)形鍍膜617-般符合支撐部件的形狀，并且從邊緣開口 613的一個延伸到另一個（如果有其他開口）。環(huán)形鍍膜617的直徑或尺寸或整體大小小于它所附著的支撐部件610的直徑、尺寸或整體大小。當鍍膜617被描述為環(huán)形時，假設鍍膜不與中央導電溝道接觸或者延伸到在其上鍍膜被電鍍或附著的支撐部件的邊緣，還可以使用其他形狀。如果在Z向電容器600的主體的側(cè)表面上存在一個以上溝道，那么環(huán)形鍍膜與邊緣開口 613中的一個接觸，但是遠離其他開口。另外，在環(huán)形鍍膜617中存在直徑大于在環(huán) 形鍍膜617中的開口 615的開口 619,導電溝道601穿過該開口。開口 619的直徑大于導電溝道601的直徑，導電溝道601使環(huán)形鍍膜617與導電溝道601間隔開。
[0087] 如圖所示，除了堆疊的時候支撐部件610大體上一致，交替部件相對于其上或下的部件旋轉(zhuǎn)180度。這可以被稱為1-1配置。以這種方式，交替部件將連接到兩個側(cè)溝道中的一個或另一個。如圖12所示，兩個支撐部件610中的較高的一個上的環(huán)形鍍膜連接到側(cè)溝道608和電壓Vcc 622，同時兩個支撐部件610中的較低的一個上的環(huán)形鍍膜連接到側(cè) 溝道604和接地620。也可以采用其它支撐部件布置，例如具有連接到相同溝道的兩個毗鄰部件和連接到相對溝道的下一個支撐部件，其被稱為2-1配置。其他配置可以包括2-2、 3-1，并且是設計選擇的問題。需要的電容或額定電壓決定在上和下部分605t、605b之間插入的支撐部件的數(shù)量。雖然沒有示出，但是包括介電材料并且與支撐部件610相似形狀的其他介電部件可以與支撐部件610交錯?；谠O計選擇，僅僅可以采用單一溝道或可以提供更多溝道和/或可以將環(huán)形鍍膜引進到與中央導電溝道接觸且不與側(cè)溝道接觸。再一次，Z向電容器的實施方式是用于說明的目的并且不意味著限制。
[0088] 采用任一個Z向電容器的設計，第二導電溝道可以被提供為與設置在導電板中的第一導電溝道平行，以創(chuàng)建差分去耦電容器。Z向電容器的另一個實施方式可以通過在各個支撐部件處將中央導電溝道連接至其中一個參考電壓而根據(jù)圖11或圖12構(gòu)建，各個支撐部件也具有連接至相同參考電壓的環(huán)形鍍膜。這個可以僅僅通過將導電溝道與環(huán)形鍍膜連接而實現(xiàn)，如通過跨接線621示意地示出。實際上，在環(huán)形鍍膜617中的環(huán)形開口 619的大小將被設置使得環(huán)形鍍膜和導電溝道601電連接。這個器件可以直接位于電源接腳或集成電路球或其它用于優(yōu)化去耦布置的表面安裝器件下。
[0089] 再一次，在圖7-10中示出的Z向信號直通器件和在圖11和圖12中示出的Z向去耦電容器僅僅提供少量Z向器件的示例應用。本領域中的技術人員將理解，可以使用各種其他類型的Z向器件，包括但不限于傳輸線、延遲線、T型濾波器、去耦電容器、電感器、共模扼流圈、電阻器、差分對穿過、差分鐵氧體磁珠、二極管或者ESD保護裝置（可變電阻）。
[0090] 可以根據(jù)各種方法以工業(yè)規(guī)模構(gòu)造 Z向器件。例如，受讓給本申請的受讓人的以下共同未決美國專利申請描述了用于生產(chǎn)Z向器件的制造工藝：題目為"Die Press Process for Manufacturing a Z-Directed Component for a Printed Circuit Board，' 的2011年8月31日遞交的序列號為13/222,748的美國專利申請，題目為"Screening Process for Manufacturing a Z-Directed Component for a Printed Circuit Board，'的 2011年8月31日遞交的序列號為13/222, 418的美國專利申請，題目為"Spin Coat Process for Manufacturing a Z-Directed Component for a Printed Circuit Board，'的2011年 8月31日遞交的序列號為13/222, 376的美國專利申請，題目為"Extrusion Process for Manufacturing a Z-Directed Component for a Printed Circuit Board，'的2011 年9月 30日遞交的序列號為13/250, 812的美國專利申請，以及題目為"Continuous Extrusion Process for Manufacturing a Z-Directed Component for a Printed Circuit Board，' 的2011年10月28日遞交的序列號為13/284,084的美國專利申請。
[0091] 通討Z向器件的傳輸線陽抗控制
[0092] 參考圖13,示出根據(jù)一個示例實施方式的Z向電容器700。Z向電容器700與以上參看圖12討論的Z向電容器600大體上相同，除了 Z向電容器700包括一對沿著它的長度延伸穿過器件主體705的內(nèi)部的導電溝道730、732。導電溝道730、732被設置在中央導電溝道701旁邊，并在其相對側(cè)上。如上所述，主體705包括上部件705t、下部件705b以及和在上和下部件705t、705b之間的多個交替的支撐部件710,例如圓盤。中央導電溝道701形成信號726的信號路徑。Z向電容器700包括一對米用導電材料電鍍的相對的側(cè)溝道740、 742。在示出的示例實施方式中，側(cè)溝道740連接到例如接地（GND)720的參考電壓而側(cè)溝道742連接到例如電源電壓（Vcc) 722的另一個電壓。
[0093] 導電溝道730、732延伸穿過Z向器件700中的對應開口，其大小被設置以便緊密接收各個導電溝道730、732。圖14A和14B分別更詳細地示出Z向電容器700的第一支撐部件710a和第二支撐部件710b。圖14A和14B示出采用導電材料電鍍的側(cè)溝道740、742。如圖14A中所示，在示出的示例實施方式中，導電溝道730通過在第一支撐部件710a的表面上的環(huán)形鍍膜717連接到側(cè)溝道740和GND 720 ;然而，環(huán)形鍍膜717與導電溝道732或側(cè)溝道742隔開并且不接觸它們。如圖14B中所示，導電溝道732反而通過第二支撐部件 710b的上表面上的環(huán)形鍍膜717連接到側(cè)溝道742和Vcc 722。導電溝道730和側(cè)溝道 740與第二支撐部件710b上的環(huán)形鍍膜717隔開并且不與其接觸。中央導電溝道701與第一支撐部件710a或第二支撐部件710b上的環(huán)形鍍膜717隔開并不與其接觸。相應地，在示出的示例實施方式中，導電溝道730、732和中央導電溝道701可以被稱為形成由它們的物理對齊導致的電源-信號-接地（P-S-G)配置?？商娲模瑢щ姕系?30、732和中央導電溝道701可以形成電源-信號-電源（P-S-P)配置（通過將導電溝道730、732都連接到側(cè)溝道742和Vcc 722)或接地-信號-接地（G-S-G)配置（通過將導電溝道730、732都連接到側(cè)溝道740和GND 720)。進一步地，如上所述，支撐部件710a、710b可以交替來形成任何需要的形式，例如1_1、2_1、2-2、3_1等。
[0094] 如現(xiàn)有技術中已知，穿過信號726的傳輸線阻抗部分取決于中央導電溝道701和側(cè)溝道740、742之間的距離以及中央導電溝道701和導電溝道730、732之間的距離。阻抗也取決于交替支撐部件710之間的電容。通過將導電溝道730、732設置在中央導電溝道701 旁邊，相對于圖12示出的Z向電容器600, Z向電容器700的穿過信號726的傳輸線阻抗的連續(xù)性得到改善，其不包括其他的內(nèi)部導電溝道730、732的對。具體地，將導電溝道730、 732靠近中央導電溝道701的設置最小化側(cè)溝道740、742和交替支撐部件710對通過該器件的傳輸線阻抗的影響。沒有導電溝道730、732的情況下，Z向電容器600的支撐部件610 的交替關系在信號626移動通過該器件時改變信號626的阻抗。導電溝道730、732減少該寄生效應并且因此允許通過該器件的更加穩(wěn)定的阻抗。
[0095] 應當理解，以上根據(jù)圖11討論的Z向電容器500還可以被修改為包括在信號526 旁邊且在信號526的相對側(cè)上的一對導電溝道以便于減少任何由導電側(cè)溝道506、508和片 510、512導致的任何不連續(xù)性。例如，圖15示出具有主體802的Z向電容器800。Z向電容器800與以上根據(jù)圖11討論的Z向電容500大體上相同，除了 Z向電容器800包括一對沿著它的長度延伸穿過器件內(nèi)部的導電溝道830、832。導電溝道804沿著主體802的長度延伸穿過主體802的中心部分。導電溝道830、832被設置在中央導電溝道804旁邊，并且在其相對的側(cè)上。如上所述，主體802還包括一對沿著它的長度延伸的電鍍側(cè)溝道806、808。在這個示例中，導電溝道804連接到信號826。電鍍溝道806連接到接地820而電鍍溝道 808連接到電源電壓Vcc 822。形成Z向電容器800的板的堅直導向的交錯的部分圓柱片 810、812分別連接到側(cè)溝道806、808。介電材料被設置在部分圓柱片810、812之間。根據(jù) 需要的配置（即P-S-G、P-S-P或G-S-G)，導電溝道830、832可以連接到電鍍溝道806和接地（GND)820或電鍍溝道808與電源電壓（Vcc)822?？梢酝ㄟ^將導電溝道830、832與它對應的圓柱片810、812中的一個連接來建立這個連接。導電溝道830、832減少側(cè)溝道806、 808和片810、812對于信號826的傳輸線阻抗的影響并且從而允許穿過該器件的更穩(wěn)定的傳輸線阻抗。
[0096] 盡管圖13-15中示出的示例實施方式涉及Z向電容器，但是具有穿過內(nèi)部導電溝道的信號的任何Z向器件可以采用一對毗鄰的、內(nèi)部的導電溝道來控制穿過信號的傳輸線阻抗。例如，圖16示出與上述根據(jù)圖7和8討論的器件200類似的Z向信號直通器件900。器件900包括具有上表面902t和下表面902b的主體902。導電溝道904沿著主體902的長度延伸穿過主體902的中心部分。導電溝道904通過從導電溝道904跨越上表面902t延伸到器件900的邊緣的跡線906連接到信號920。相似的，器件900的下表面902b包括將導電溝道904與器件的邊緣連接的對應的跡線（未示出）。主體902還包括一對導電側(cè)溝道908、910。一對導電溝道912、914沿著它的長度在導電溝道904旁邊并且在導電溝道904 的相對的側(cè)上延伸穿過主體902的內(nèi)部。每個導電溝道912、914連接到側(cè)溝道908或者側(cè) 溝道910。這個連接可以通過上表面902t或下表面902b上的跡線來建立，或者通過將導電溝道與其在上表面902t與下表面902b之間的器件的內(nèi)部上的對應的側(cè)溝道912或914連接來建立。當需要電源-信號-接地配置時，導電溝道912可以連接到側(cè)溝道908,該側(cè)溝道908可以轉(zhuǎn)而連接到電源電壓（Vcc) 922,而導電溝道914可以連接到側(cè)溝道910,該側(cè)溝道910可以轉(zhuǎn)而連接到接地（GND) 924。如上所述，還可以在需要時使用接地-信號-接地或電源-信號-電源配置。
[0097] 圖17示出Z向信號直通器件1000的另一個示例。器件1000包括具有上表面 1002t和下表面1002b的主體1002。不同于信號直通器件900,器件1000的主體1002不包括在其內(nèi)的側(cè)溝道。導電溝道1004沿著主體1002的長度延伸穿過主體1002的中心部分。導電溝道1004通過跨越上表面1002t延伸的跡線1006和跨越下表面1002b從導電溝道1004延伸到器件1000的邊緣的另一個跡線（未示出）連接到信號1020。一對導電溝道1008、1010沿著它的長度在導電溝道1004旁邊并且在導電溝道1004的相對的側(cè)上延伸穿過主體1002的內(nèi)部。每個導電溝道1008、1010包括從導電溝道1008、1010跨越上表面 1002t延伸到器件1000的邊緣的各自的跡線1012、1014。再一次，下表面1002b包括將導電溝道1008、1010與器件的邊緣連接的對應的導電跡線對。在需要電源-信號-接地配置時，可以通過跡線1012和下表面1002b上的對應的跡線將導電溝道1008連接到電源電壓 Vcc 1022并且可以通過跡線1014和下表面1002b上的對應的跡線將導電溝道1010連接到接地 GND 1024。
[0098] 還可以使用一對毗鄰的、內(nèi)部的導電溝道來控制穿過具有差分信號的器件的傳輸線阻抗，該差分信號包括任何數(shù)量的穿過器件內(nèi)部的信號。例如，圖18示出具有主體1102 的Z向穿過（z-directed pass-through)器件1100,該主體1102包括一對沿著它的長度延伸穿過主體1102的中心部分的導電溝道1104、1106。通過在主體1102的上表面1002t和下表面1102b上的相應跡線1108、1110將每個導電溝道1104、1106連接到各個信號1120、 1121。一對導電溝道1112、1114沿著主體1101的長度靠近導電溝道1104、1106且在導電溝道1104U106的相對的側(cè)上延伸穿過主體1102的內(nèi)部，以便于提供穿過信號1120、 1121的更穩(wěn)定的阻抗。各個導電溝道1112U114可以被各自的跨越上表面1102t或下表面1002b的跡線連接到電源電壓（Vcc)或接地電壓，或如上所述經(jīng)由與各自的電鍍側(cè)溝道 1116U118的連接而連接到電源電壓（Vcc)或接地電壓。導電溝道1112U114可以都連接到電源電壓Vcc或接地，或者導電溝道1112U114中的一個可以連接到電源電壓Vcc并且另一個連接到接地。對于具有多個信號的Z向器件，應當理解，導電溝道1112U114將有助于控制共模（或偶模）阻抗但不會影響信號之間的差分阻抗。
[0099] 在Z向電容器的一些實施方式中，優(yōu)選具有穿過形成電容器的板的高電容同時保持信號的傳輸線阻抗在標稱值。圖19示出Z向電容器1200。Z向電容器1200具有包括堆疊的電鍍支撐部件（或?qū)樱?204的主體1202,其可以如上述根據(jù)圖12和13討論的按照 1-1、2-1等配置進行布置。中央導電溝道1206沿著主體1202的長度延伸穿過主體1202的內(nèi)部，形成信號路徑。主體1202還包括可以分別連接到電源電壓（Vcc)和參考電壓（GND) 的一對電鍍的側(cè)溝道1208、1210。一對導電溝道1212、1214沿著主體1201的長度靠近中央導電溝道1206并且在中央導電溝道1206的相對的側(cè)上延伸穿過主體1202的內(nèi)部，以便于減少如上所述的沿著由中央導電溝道1206形成的信號路徑的阻抗?；谛枰呐渲茫??-5-6、？-5-?或6-5-6)，導電溝道1212、1214連接到側(cè)溝道1208或側(cè)溝道1210。
[0100] 主體1202的上部分1202t和下部分1202b都包括一個或多個具有相對低的介電常數(shù)（r)的支撐部件1216,諸如，該介電常數(shù)例如在約6和約100之間包括其間的所有值和增量。在上部分1202t和下部分1202b之間放置一個或多個具有相對高的介電常數(shù)（r) 的支撐部件1218,該介電常數(shù)例如在約2000和約25000之間包括其間的所有值和增量。在示出的示例實施方式中，第一高介電支撐部件1218a位于主體1202的上半部分中并且第二高介電支撐部件1218b位于主體1202的下半部分中。但是，可以根據(jù)需要放置和間隔高介電支撐部件1218。例如，多個高介電支撐部件1218可以沿著主體1202的長度在主體1202 的中心一個在另一個上堆疊。高介電支撐部件1218增加 Z向電容器1200的電容。
[0101] 如現(xiàn)有技術中已知，穿過器件的傳輸線阻抗將隨著電感的增加而提高并且將隨著電容的增加而減少。相應地，基于由高介電層1218導致的電容的增加量，通過使中央導電溝道1206在其穿過主體1202的高介電區(qū)域時更窄，通過導電溝道1206的電容可以在主體 1202的高介電區(qū)域中減少。使中央導電溝道1206在高介電區(qū)域更窄來補償由于高介電性支撐部件1216而出現(xiàn)的增加的電容。以這種方式，可以保持穿過由中央導電溝道1206形成的信號路徑的大體上不變的阻抗。例如，在圖19中，以虛線示出中央導電溝道1206來指示穿過器件的信號路徑。如所示，中央導電溝道1206隨著其穿過第一和第二高介電支撐層 1218a、1218b而變窄。在主體1202的上部分1202t和下部分1202b提供低介電區(qū)域防止了當信號從PCB上的跡線行進到連接到中央導電溝道1204的在主體上1202的對應跡線1220 時破壞的阻抗的不連續(xù)。對應的，Z向電容器1200允許電容和傳輸線阻抗的獨立控制。盡管只示出一個穿過Z向電容器1200的信號路徑，但是對于差分信號器件還可以分別地使用變化的低和高介電層1216、1218。
[0102] 基于由高介電層1218導致的電容的增量，還可以通過改變導電溝道1212U214相對于中央導電溝道1206的位置來調(diào)節(jié)穿過中央導電溝道1206的電感，以便于進一步保持穿過信號路徑的不變的傳輸線阻抗。例如，在主體1202的高介電區(qū)域中，導電溝道1212、 1214可以從中央導電溝道1206移開以便于補償由高介電區(qū)域通過增加電感導致的增加的電容。
[0103] 參考圖20,根據(jù)另一個示例實施方式示出Z向電容器1300。如同圖15示出的Z 向電容器800, Z向電容器1300具有主體1302,其包括堅直導向的交替的部分圓柱片1304、 1306,其可以根據(jù)需要以1-1、2-1等配置來布置。中央導電溝道1308沿主體1302的長度延伸通過主體1302的內(nèi)部，形成信號路徑。主體1302還包括一對電鍍的側(cè)溝道1310、1312，其可以分別連接到電源電壓（Vcc)和參考電壓（GND)。圓柱片1304U306分別連接到側(cè)溝道1310、1312。一對導電溝道1314、1316沿著主體1302的長度靠近中央導電溝道1308且在中央導電溝道1308的相對的側(cè)上延伸通過主體1302的內(nèi)部，以便減少如上所述的沿著由中央導電溝道1308形成的信號路徑的阻抗。基于需要的配置（即P-S-G，P-S-P或G-S-G)，導電溝道1314U316可以經(jīng)由片1304連接到側(cè)溝道1310,或者經(jīng)由片1306連接到側(cè)溝道 1312。
[0104] 主體1302的外部部分具有相對高的介電常數(shù)（r)，如，例如在約6和約100之間包括其間的所有值和增量，形成高介電外部區(qū)域1318。從主體1302的側(cè)表面朝內(nèi)間隔的主體1302的內(nèi)部部分具有相對低的介電常數(shù)（r)，如，例如在約2000和約25000之間包括其間的所有值和增量，形成低介電內(nèi)部區(qū)域1320。Z向電容器1300的片1304、1306沿著主體 1302的長度貫穿高介電外部區(qū)域1318,從而增加片1304U306的電容。中央導電溝道1308 通過跨越器件的上表面1302t的跡線1322連接到器件的邊緣。下表面1302b包括對應的跡線（未示出）。中央導電溝道1308沿著主體1302的長度貫穿主體1302中的低介電內(nèi)部區(qū)域1320,以便于保持大體上不變的傳輸線阻抗。結(jié)果，通過提供具有用于電容器的板的高介電外部區(qū)域1318和用于信號路徑的低介電內(nèi)部區(qū)域1320的Z向電容器1300,可以獲得高電容和大體上不變的傳輸線阻抗。
[0105] 此外，用于信號路徑的跡線1322和對應的下跡線經(jīng)過的主體1302的頂和底可以由低介電常數(shù)材料形成，以便于阻止當信號從PCB上的跡線行進到跡線1322或?qū)南论E 線時的阻抗不連續(xù)?？商鎿Q地，基于由高介電外部區(qū)域1318導致的電容增量，在高介電外部區(qū)域1318上行進的各個跡線的部分可以變窄以便于減少穿過其內(nèi)的電容。例如，如圖20 中所示，跡線1322包括穿過較低介電內(nèi)部區(qū)域1320的較寬部分1322a和穿過較高介電外部區(qū)域1318的較窄部分1322b。跡線1322的變化寬度補償由于高介電外部區(qū)域1318導致的增加的電容，從而幫助保持穿過其內(nèi)的大體上不變的阻抗。此外，中央導電溝道1308的寬度大體上與跡線1322的較寬部分1322a相同以便于保持穿過器件的恒定阻抗。再一次，盡管只示出穿過Z向電容器1300的一個信號路徑，然而差分信號器件也可以形成為具有低介電內(nèi)部區(qū)域1320和高介電外部區(qū)域1318。
[0106] 盡管在圖19和20中示出Z向電容器，但是其它Z向器件可以從具有變化的介電區(qū)域中受益。例如，圖21示出具有主體1402的Z向延遲線器件1400,其包括在其內(nèi)形成信號路徑的導電延遲線1404。主體1402包括穿過其上表面1402t并且將延遲線1404連接至器件的邊緣的跡線1406。主體1402的下表面1402b包括將延遲線1404的另一端連接至器件的邊緣的相似跡線（未示出）。主體1402還包括相對低介電區(qū)域1408和相對高介電區(qū) 域1410。在示出的示例實施方式中，高介電區(qū)域1410沿著主體1402的長度位于主體1402 的中心部分，同時低介電區(qū)域1408分成沿著主體1402的長度的分別位于主體1402的上和下部分的兩半1408a、1408b。然而，可以優(yōu)化每個介電區(qū)域的尺寸和設置來獲取需要的延遲。進一步，可以優(yōu)化不同介電區(qū)域的數(shù)量和它們各自的介電性質(zhì)來獲取需要的延遲。隨著信號穿過延遲線1404上的器件1400,信號將在其穿過高介電區(qū)域1410時減慢。還可以通過改變其穿過器件的路徑進一步延遲信號，例如通過提供Z字或螺旋模式。盡管示出的示例實施方式示出信號從一端進入器件并且從另一端離開，但是應當理解，信號可以在同一端進入和離開或者它可以沿著器件的側(cè)表面進入和/或離開，例如通過提供如上所述的電鍍的側(cè)溝道。
[0107] Z向器件的凈回路面積ΜΦ
[0108] 圖22示出具有包括四個電鍍的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510的主體1502的Z向電容器1500。側(cè)溝道1504、1506、1508、1510在器件的邊緣的周圍彼此大致等間隔分離（大約90度）。主體1502由堆疊層或支撐部件1512構(gòu)成。每個支撐部件1512由介電材料構(gòu) 成，并且利用導電材料電鍍來形成如上所述的電容器的板。在一個實施方式中，側(cè)溝道1504 和1508被連接到參考電壓（GND) 1514,且側(cè)溝道1506、1510被連接到電源電壓（Vcc) 1516。
[0109] 如圖23所示，Z向電容器1500的一個應用是作為使用具有導電球1554的球柵陣列（BGA)(或微型BGA) 1552在集成電路（1C) 1550下的零引腳長度去耦電容器。出于清晰的目的，只在圖23中示出一個球1554。在這個實施方式中，導電的（例如銅）球墊1584被電連接到各個電鍍的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510。在一個實施方式中，各個球墊1584放置在導電溝道1590的上面并且通過器件的內(nèi)部連接到導電溝道1590。導電溝道1590被連接到在Z向電容器1500的內(nèi)部層上的各個側(cè)溝道1504、1506、1508、1510。可替換地，球墊1584可以通過跨越Z向電容器1500的上表面1502t的跡線1592連接到側(cè)溝道1504、 1506、1508、1510。另外，球墊1584可以直接放置在電鍍的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510的上面并且連接到電鍍的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510 ;但是，在這個配置中，存在的風險在于，球1554的導電材料將進入側(cè)溝道1504、1506、1508、1510,潛在地破壞在球1554和1C 1550之間的電連接。當在PCB 1580上安裝集成電路1550時，BGA 1552的導電球1554被放置在球墊1584的上面。如下文更加詳細的討論，焊線將球1554連接到1C 1550的襯底。該幾何結(jié)構(gòu)創(chuàng)建回路，其沿著連接到Vcc 1516的側(cè)溝道1506、1510和連接到GND 1514的側(cè)溝道1504、1508之間的路徑通過Z向電容器1500、球1554和1C 1550。
[0110] 圖24示出回路的各種電流（標記為"I"）和磁通量（標記為"B"）的示意描述。具有從Vcc 1516移動到GND 1514的方向矢量的電流（I)創(chuàng)建各個磁通量（B)。如圖24所示，通過提供四個等間隔的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510(其中GND 1514穿過相對的溝道 1504、1508而Vcc 1516穿過另外的相對的溝道1506、1510)，各個回路的磁通量矢量⑶的方向與在相反側(cè)上的磁通量矢量（B)的方向相反。例如，在Z向電容器1500的相對側(cè)上設置的磁通量矢量B1和磁通量矢量B3具有相反的方向。類似地，磁通量矢量B2和磁通量矢量Μ的方向也是彼此相反。因此，Z向電容器1500的凈磁通量（以及凈回路面積）顯著減少，從而還減少器件的電感。這有助于避免不希望的電壓的降低和減少來自器件的輻射電磁發(fā)射。雖然Ζ向電容器1500被示出為具有四個等間隔的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510，但是應當理解，還可以使用通過器件內(nèi)部的四個等間隔的導電溝道來實現(xiàn)凈磁通量對消，例如通過提供設置在器件邊緣附近并且以90度間隔的四個導電溝道。
[0111] 圖25Α和25Β更加詳細地分別示出Ζ向電容器1500的第一支撐部件1512a和第二支撐部件1512b。圖25A和25B示出利用導電材料電鍍的側(cè)溝道1504、1506、1508、1510。如圖25A所示，連接到GND 1514的側(cè)溝道1504和1508經(jīng)由環(huán)形鍍膜1518跨越第一支撐部件1512a的上表面彼此連接。相反，連接到Vcc 1516的側(cè)溝道1506和1510的每一個都與在第一支撐部件1512a上的環(huán)形鍍膜1518隔開。如圖25B所示，連接到Vcc 1516的側(cè)溝道1506和1510經(jīng)由環(huán)形鍍膜1518跨越第二支撐部件1512b的上表面彼此連接。連接到 GND 1514的側(cè)溝道1504和1508的每一個都與在第二支撐部件1512b上的環(huán)形鍍膜1518 隔開。如上所述，支撐部件1512a和1512b可以交替來形成任何需要的模式，例如1-1、2-1、 2-2、3-1 等。
[0112] 圖25C和2^)示出在需要解耦Z向電容器1500中的兩個以上電壓時使用的交替支撐部件1512c和1512d。如圖25C所示，側(cè)溝道1504連接到第一電壓VI，側(cè)溝道1508連接到支撐部件1512c上的第二電壓V2。環(huán)形鍍膜1518從側(cè)溝道1504和1508的每一個延伸，并且覆蓋支撐部件1512c的上表面的大部分。但是，連接到側(cè)溝道1504的鍍膜1518不接觸連接到側(cè)溝道1508的鍍膜1518。另外，在支撐部件1512c上的鍍膜1518與側(cè)溝道1506 和1510隔開。如圖2?所示，側(cè)溝道1506連接到第三電壓V3,且側(cè)溝道1510連接到在支撐部件1512d上的第四電壓V4。環(huán)形鍍膜1518從側(cè)溝道1506和1510的每一個延伸并且覆蓋支撐部件1512d的上表面的大部分。再一次，連接到側(cè)溝道1506的鍍膜1518不接觸連接到側(cè)溝道1510的鍍膜1518。另外，在支撐部件1512d上的鍍膜1518與側(cè)溝道1504和 1508隔開。通過交替支撐部件1512c和1512d，可以形成能夠?qū)⑺膫€不同電壓耦合在一起的Z向電容器。電壓V1、V2、V3和V4可以是任何需要的電壓；例如，一個可以是參考電壓，其它是與其相關的電源電壓。
[0113] 還可以根據(jù)需要使用這些支撐部件1512a、1512b、1512c、1512d的組合。例如，當一對電壓一起被短路而另一對不短路時，諸如對于具有共用接地和兩個電源（例如，相對于接地的正電源電壓和負電源電壓）的系統(tǒng)，可以通過將支撐部件1512a和支撐部件1512d 交替或者通過將支撐部件1512b和支撐部件1512c交替來形成Z向電容器1500。
[0114] 應當理解，支撐部件1512c和1512d提供比支撐部件1512a和1512b更少的場對消；但是，通過提供使用單獨的Z向電容器來解耦更多電壓的能力，支撐部件1512c和 1512d可以減少需要形成所需電路的器件的數(shù)量。例如，在1C 1550需要解耦2個電壓（例如，核心電壓和輸入/輸出（I/O)電壓時，通過交替支撐部件1512a和1512d或者支撐部件 1512b和1512c形成的Z向電容器1500可以被設置在PCB 1580上并且被連接到核心電壓和I/O電壓以及它們各自的參考電壓。與傳統(tǒng)的解耦方法相比，這極大地減少了回路面積，其通常使用通過跨域PCB的表面的跡線連接到1C的一對表面安裝的電容器，對于核心電壓和I/O電壓的每一個使用一個。
[0115] 例如，圖26A和26B分別示出現(xiàn)有技術的1C 2500的部分的俯視示意圖和原理圖，該1C 2500具有由在PCB 2520的對應的導電球墊（未示出，在球2504下）上安裝的導電球2504構(gòu)成的BGA 2502。1C 2500包括核心區(qū)域2510和I/O區(qū)域2512,其每一個包含在現(xiàn)有技術中已知的許多邏輯門。一對傳統(tǒng)的表面安裝電容器2530、2540被安裝在PCB 2520 上并且被分別連接到I/O區(qū)域2512和核心區(qū)域2510。具體地，電容器2530通過跨越PCB 2520的表面到球2504a的跡線2532連接至I/O區(qū)域2512的電源電壓V:，以及通過至球 2504b的跡線2534連接至接地電壓GND。電容器2540通過至球2504c的跡線2542被連接到核心區(qū)域2510的電源電壓Vc，以及通過至球2504d的跡線2544被連接至接地GND。在圖26A和26B中以虛線示出在電容器2530、2540、核心區(qū)域2510和I/O區(qū)域2512之間形成的電流回路。
[0116] 圖27A和27B分別示出1C 2600的部分的俯視示意圖和原理圖，該IC2600具有在 PCB 2620的對應的導電球墊（未示出，在球2604下）上安裝的導電球2604的BGA 2602。如同現(xiàn)有技術的1C 2500,1C 2600包括核心區(qū)域2610和I/O區(qū)域2612,其每一個包含邏輯門。在圖27A和27B中示出的示例實施方式中，表面安裝的電容器2530、2540被單個Z向電容器取代，例如Z向電容器1500,其安裝在PCB 2620內(nèi)的安裝孔中并且連接到核心區(qū)域 2610和I/O區(qū)域2612。具體地，Z向電容器1500的側(cè)溝道1504通過球2604a連接至I/O 區(qū)域2612的電源電壓V:，側(cè)溝道1508通過球2604c連接至核心區(qū)域2610的電源電壓Vc，并且側(cè)溝道1506、1510通過球260你、2604(1連接至接地電壓6冊。在圖274和278中以虛線示出在Z向電容器1500、核心區(qū)域2610和I/O區(qū)域2612之間形成的電流回路（1 2)。如圖所示，使用Z向電容器1500的電流路徑12的回路面積相對于使用傳統(tǒng)表面安裝電容器 2530、2540的電流路徑L的回路面積顯著減小。另外，相比于與1C 2500隔開并且經(jīng)由在 PCB 2500上的跡線連接至1C 2500的表面安裝電容器2530、2540,直接設置在1C 2600下方的Z向電容器1500在PCB 2620上占用少得多的空間。
[0117] 圖28示出與Z向電容器1500相似的具有包括四個電鍍的側(cè)溝道1604、1606、 1608U610的主體1602的Z向電容器1600。側(cè)溝道1604、1606、1608、1610環(huán)繞器件的邊緣彼此大致等間隔分離（大約90度）。Z向電容器還包括用于將信號1614傳遞通過器件的中央導電溝道1612。主體1602由堆疊層或支撐部件1616構(gòu)成。每個支撐部件1612由介電材料構(gòu)成，并且利用導電材料電鍍以形成如上所述的電容器的板。在一個實施方式中，側(cè)溝道1604和1608被連接到參考電壓（GND) 1618,側(cè)溝道1606、1610被連接到電源電壓 (Vcc) 1620。如上所述，將電鍍的側(cè)溝道1604、1606、1608、1610環(huán)繞器件的邊緣等間隔地隔開減少了 Z向電容器1600的凈磁通量。
[0118] 圖29A和29B分別更加詳細地示出Z向電容器1600的第一支撐部件1616a和第二支撐部件1616b。圖29A和29B示出用導電材料電鍍的側(cè)溝道1604、1606、1608、1610和中央溝道1612。如圖29A所示，連接到GND1618的側(cè)溝道1604和1608經(jīng)由環(huán)形鍍膜1622跨越第一支撐部件1616a的上表面彼此連接。相反，連接到Vcc 1620的側(cè)溝道1606和1610 的每一個都與在第一支撐部件1616a上的環(huán)形鍍膜622隔開。如圖29B所示，連接到Vcc 1620的側(cè)溝道1606和1610經(jīng)由環(huán)形鍍膜1622跨越第二支撐部件1616b的上表面彼此連接。連接到GND 1618的側(cè)溝道1604和1608的每一個都與在第二支撐部件1616b上的環(huán) 形鍍膜1622隔開。如上所述，在圖29A和圖29B中，中央導電溝道1612在支撐部件1616a 和支撐部件1616b上與環(huán)形鍍膜1622隔開。如上所述，支撐部件1616a和1616b可以交替來形成任何需要的模式，例如1 _1、2-1、2-2、3_1等。
[0119] 圖29C和29D示出如上所述的在需要解耦Z向電容器1600中的兩個以上電壓時使用的交替支撐部件1616c和1616d。如圖29C所示，側(cè)溝道1604連接到第一電壓VI，側(cè) 溝道1608連接到支撐部件1616c上的第二電壓V2。環(huán)形鍍膜1622從側(cè)溝道1604和1608 的每一個延伸，并且覆蓋支撐部件1616c的上表面的大部分。但是，連接到側(cè)溝道1604的鍍膜1622不接觸連接到側(cè)溝道1608的鍍膜1622。另外，在支撐部件1616c上的鍍膜1622 與側(cè)溝道1606和1610隔開。如圖29D所示，側(cè)溝道1606被連接到第三電壓V3,且側(cè)溝道 1610被連接到在支撐部件1616d上的第四電壓V4。環(huán)形鍍膜1622從側(cè)溝道1606和1610 的每一個延伸并且覆蓋支撐部件1616d的上表面的大部分。再一次，連接到側(cè)溝道1606的鍍膜1622不接觸連接到側(cè)溝道1610的鍍膜1622。另外，在支撐部件1616d上的鍍膜1622 與側(cè)溝道1604和1608隔開。如圖29C和圖29D所示，中央導電溝道1612與在支撐部件 1616c和支撐部件1616d上的環(huán)形鍍膜1622隔開。
[0120] 如上所述，根據(jù)需要可以使用這些支撐部件1616a、1616b、1616c、1616d的各種組合，例如解f禹集成電路的核心電壓和輸入/輸出（I/O)電壓。雖然Z向電容器1600被描述成只具有一個信號路徑1614,但是可以提供其他的導電溝道來適應差分信號。另外，可以在中央導電溝道1612旁邊且在中央導電溝道1612的相對的側(cè)上放置一對其他導電溝道，以便如上參考圖13-18所討論的減少通過器件的傳輸線阻抗。
[0121] 具有#用Z向器件的PCB的球柵陣列布置
[0122] 在傳統(tǒng)的BGA(和微型BGA)配置中，通常只有經(jīng)由在四個球墊的組的中間的用于一個PCB的空間。球墊可以被設置在PCB孔上；但是，在一些例子中，板孔可以將球的導電材料拉入孔，減少球的大小和產(chǎn)生產(chǎn)率問題。可以預先填充孔以便避免該問題，但是需要額外的處理步驟。相反地，本文描述的Z向器件不占用拉動球的導電材料的洞。相反，Z向器件被安裝在PCB中的洞內(nèi)并且可以包括內(nèi)部導電溝道和/或?qū)щ姷膫?cè)溝道，其暴露在器件的上表面上。導電球墊可以被連接至暴露的導電溝道，使得Z向器件與BGA工藝兼容。
[0123] Z向器件可以適合各種配置以改善BGA集成電路的解耦。例如，圖30示出在PCB 1790上安裝的Z向器件1700的上表面1702,其包括在器件的相對的側(cè)上的一對導電的側(cè) 溝道1704U706以及穿過器件內(nèi)部的四個等間隔的導電溝道1708、1710、1712、1714。在示出的示例實施方式中，側(cè)溝道1704被連接至參考電壓（GND) 1716,側(cè)溝道1706被連接至電源電壓（Vcc) 1718。該連接可以在PCB 1790的內(nèi)部層上建立。在示出的示例實施方式中，設置側(cè)溝道1704、1706來有效地形成向GND 1716和Vccl718提供連接的板孔。例如通過在如上所述的器件的內(nèi)部層上連接側(cè)溝道1704至導電溝道1708、1712,導電溝道1708和 1712被連接至GND 1716。導電溝道1710和1714通過類似的方式連接至Vcc 1718。導電球墊1720、1722、1724、1726分別連接至導電溝道1708、1710、1712、1714,以便接收BGA的對應的球（未示出）。在該實施方式中，每個球墊1720、1722、1724、1726被設置在2向器件 1700的表面上，其被插入PCB 1790的安裝孔使得球墊1720、1722、1724、1726與PCB 1790 的其他球墊齊平。另外，如上所述，參看圖24,連接至GND 1716的導電溝道1708、1712和連接至Vcc 1718的導電溝道1710、1714的相對設置提供磁通對消量來減少Z向器件1700的電磁輻射。
[0124] 圖31示出在PCB 1790的安裝孔1792內(nèi)安裝的Z向器件1700。使用球柵陣列 1760將集成電路1750安裝在PCB 1790上。如現(xiàn)有技術中已知的，1C 1750可以在通用封裝 1752 (以虛線示意性地示出）內(nèi)可操作地連接到BGA 1760。導電溝道1708、1710、1712、1714 被分別連接到 BGA 1760 的對應的球 1762、1764、1766、1768。球 1762、1764、1766、1768 的位置以圓形示出在BGA 1760的上側(cè)。球1762、1764、1766、1768在封裝1752內(nèi)通過焊線1772、 1774、1776、1778 分別地連接到 1C 1750 的襯底 1754。具體的，焊線 1772、1774、1776、1778 將球1762、1764、1766、1768分別地連接到襯底1754上的對應的觸點1782、1784、1786、 1788。相應地，觸點1782和1786連接到GND 1716,而觸點1784和1788連接到Vcc 1718。連接到GND 1716的觸點1782被設置在連接到Vcc 1718的觸點1788旁邊。類似的，連接到Vcc 1718的觸點1784被設置在連接到GND 1716的觸點1786旁邊。這允許由Z向器件 1700實現(xiàn)的磁通量減少通過焊線1772、1774、1776、1778從器件延伸到1C 1750中。在示出的示例實施方式中，觸點1782、1784、1786、1788形成電源-接地-接地-電源配置。可替換地，根據(jù)需要還可以使用接地-電源-電源-接地配置。以這種方式，一個電源-接地對的磁通量將趨于與另一個對抵消，從而通過球墊1720、1722、1724、1726、球1762、1764、1766、 1768和焊線1772、1774、1776、1778減少來自Z向器件1700的電感和電磁輻射。
[0125] 圖32A示出與Z向器件1700相似的Z向器件1800,除了 Z向器件1800對于將球墊完全設置在器件上不足夠大。Z向器件1800包括通過器件的內(nèi)部的四個等間隔的導電溝道1808、1810、1812、1814。Z向器件1800不需要側(cè)溝道但是可以代替地通過各自的板跡線 1805、1807連接到PCB孔1804、1806來建立與GND 1816和Vcc 1818的連接。然后根據(jù)板跡線1805、1807是否被設置在PCB的上或下表面或內(nèi)部層上，經(jīng)由在Z向器件1800的上表面、下表面或內(nèi)部層上的對應的跡線（未示出）可以將GND 1816和Vcc 1818分別連接到導電溝道1808、1812和導電溝道1810、1814。導電球墊1820、1822、1824、1826被分別地連接到導電溝道1808、1810、1812、1814。在這個實施方式中，在Z向器件1800的上表面1802 和PCB的上表面之間共享各個球墊1820、1822、1824、1826。雖然示出的Z向器件具有四個等間隔的內(nèi)部導電溝道1808、1810、1812、1814，但是應當理解，還可以使用導電側(cè)溝道。在這個可替換方式中，在各個側(cè)溝道上設置各個球墊1820、1822、1824、1826。
[0126] 圖32B示出與Z向器件1700相似的另外的示例Z向器件1900,除了 Z向器件1900 可以利用四個球板適應四個不同電壓。Z向器件1900包括在器件邊緣周圍等間隔的四個導電側(cè)溝道1904、1905、1906、1907。Z向器件1900還包括通過器件的內(nèi)部的四個等間隔的導電溝道1908、1910、1912、1914。在示出的示例實施方式中，側(cè)溝道1904、1905、1906、1907 被分別地連接到第一電壓（VI)、第二電壓（V2)、第三電壓（V3)和第四電壓（V4)。側(cè)溝道 1904、1905、1906、1907中的每一個還連接到各自的導電溝道1908、1910、1912、1914。導電球墊1920、1922、1924、1926被分別地設置在導電溝道1908、1910、1912、1914上的器件1900 的上表面1902上。在這個實施方式中，Z向器件1900可以被連接到多達四個不同電壓?？?替換地，電壓VI至V4中的一個或多個可以相同。例如，VI可以與V3相同和/或V2可以與 V4相同。在一個實施方式中，VI和V3是共用參考電壓，而V2和V4是共用電源電壓。在另一個實施方式中，VI和V3是共用參考電壓，相對于參考電壓，V2是正電源電壓，并且V4是負電源電壓。
[0127] 圖32C示出與Z向器件1900相似的Z向器件2000,除了 Z向器件2000對于將球墊完全設置在器件上不足夠大。Z向器件2000包括通過器件的內(nèi)部的四個等間隔的導電溝道2008、2010、2012、2014;但是，可以使用導電側(cè)溝道代替。2向器件2000不包括側(cè)溝道但是代替地經(jīng)由各自的板跡線2030、2032、2034、2036連接到PCB孔2004、2005、2006、2007來建立與如上所述的電壓VI至V4的連接。導電球墊2020、2022、2024、2026被分別地連接到導電溝道2008、2010、2012、2014，使得各個球墊2020、2022、2024、2026在2向器件2000和 PCB之間重疊。
[0128] 圖32D示出包括與六個球墊的連接的另一個示例Z向器件2100。Z向器件2100包括在器件的相對的側(cè)上的一對導電側(cè)溝道2104、2106。Z向器件2100還包括通過器件的內(nèi) 部的六個等間隔的導電溝道2108、2110、2112、2114、2116、2118 ;但是，還可以使用側(cè)溝道。在示出的示例實施方式中，側(cè)溝道2104、2106被分別連接到GND 2120和Vcc 2122。在這個實施方式中，側(cè)溝道2104、2106被設置成有效地形成板孔，其形成與GND 2120和Vcc 2122 的連接。導電溝道2108、2112、2116被連接到GND 2120,導電溝道2110、2114、2118被連接到Vcc 2122。六個導電球墊2130、2132、2134、2136、2138、2140被連接到Z向器件2100以接收BGA的對應的球（未示出）。具體地，球墊2130、2132、2136、2138被設置到PCB上并且與Z向器件2100隔開。球墊2130、2132、2136、2138通過跨越PCB和Z向器件2100的對應的跡線2140、2142、2144、2146分別連接到導電溝道2108、2110、2114、2116。球墊2134、 2140被PCB和Z向器件2100共享并且被分別地直接連接到導電溝道2112、2118。
[0129] 圖32E示出包括與八個球墊的連接的Z向器件2200的另一個示例實施方式。Z 向器件2200包括在器件的邊緣圍繞的等間隔的四個導電側(cè)溝道2204、2205、2206、2207。Z 向器件2200還包括通過器件的內(nèi)部的總計八個隔開的導電溝道2208、2210、2212、2214、 2216、2218、2220、2222 ;但是，還可以使用側(cè)溝道來代替位于器件邊緣附近的內(nèi)部溝道。在示出的示例實施方式中，側(cè)溝道2204、2206被連接到GND 2230,側(cè)溝道2205、2207被連接到 Vcc 2232。導電溝道2208、2216、2218、2222被連接到6冊 2230，導電溝道2210、2212、2214、 2220 被連接到 Vcc 2232。八個導電球墊 2240、2242、2244、2246、2248、2250、2252、2254被連接到Z向器件2200來接收BGA的對應球（未示出）。具體地，球墊2240、2242、2244、2246、 2248、2250、2252、2254被分別設置在并且連接到導電溝道2208、2210、2212、2214、2216、 2218、2220、2222。
[0130] 圖30和32A至32E不是要進行限制而是旨在說明使用Z向器件與BGA可獲得的靈活性。如上所述，基于Z向器件和BGA的大小，可以在Z向器件和BGA之間構(gòu)建任何數(shù)量的連接。另外，可以使用設置在Z向器件上的球墊、Z向器件和板共享的球墊，或者通過使用表面跡線或內(nèi)部連接將在板上的球墊連接至Z向器件來構(gòu)建Z向器件和BGA球之間的連接。Z向器件可以通過任何合適的連接而連接至需要的電壓，例如通過使用在板的上、下或中間層上的跡線，或者通過提供與Z向之間的導電側(cè)溝道的連接。
[0131] 應當理解，還可以使用倒裝焊接方法將Z向器件連接至集成電路。在這個方法中，在集成電路襯底的表面上設置導電墊。然后在各個墊上沉積焊接點。集成電路襯底然后被翻轉(zhuǎn)（flip)和設置成面對并且與PCB的表面上的對應觸點配對。在Z向器件的上或下表面上暴露的導電溝道（側(cè)或者內(nèi)部）可以包括在PCB上的這些觸點的一部分。在焊點與PCB 和/或Z向器件配對后，焊料被融化，例如通過應用回流焊（hot air reflow)。然后通常使用電絕緣粘合劑來底部填充（underfill)安裝芯片以完成粘合。另外，Z向器件還可以被直接地或間接地連接到集成電路的一個或多個電源引腳。
[0132] 在一些實施方式中，需要Z向器件的上和下表面中的至少一個的倒棱、圓頂或其它形式的錐形物或引入線（lead-in)，以便易于Z向器件插到PCB中的安裝孔中。例如，圖 33A示出具有在其端部上形成的圓頂2302的Z向器件2300。圖33B示出具有倒棱端2306 的Z向器件2304。圓頂2302或倒棱2306可以是器件的一部分或附接到器件。在一個實施方式中，圓頂2302或倒棱2306是部分插入PCB內(nèi)的安裝孔的獨立的部分。在這個實施方式中，然后Z向器件在圓頂2302或者倒棱2306后被插入以便將其推動通過安裝孔，使得圓頂2302或倒棱2306擴展安裝孔并阻止該器件切割或撕裂PCB。當圓頂2302或倒棱2306 被附著到Z向器件時，其可以被配置成在插入PCB中的安裝孔后保持附著到Z向器件或者其可以被用于便于插入并且然后移除。
[0133] 參考圖34A和34B，PCB的厚度和Z向器件的長度的制造變化可以阻止Z向器件與 PCB的上和下表面完美齊平。因此，在一個實施方式中，沿著Z向器件2410的側(cè)表面2410s 形成導電帶2412。導電帶2412沿著側(cè)表面2410s運行至Z向器件2410的上或下表面中的任一個。導電帶2412可以在形成Z向器件2410以后應用。在不出的不例實施方式中，導電帶2412沿著側(cè)表面2410s運行至Z向器件2410的上表面2410t。以這種方式，當Z向器件的上或下表面延伸過PCB的對應的上或下表面時，導電帶2412形成在Z向器件2410的各個上或下表面上的跡線2414和在PCB 2418上的跡線2416之間的橋。因此，即使Z向器件2410的上或下表面不與PCB 2418的對應的上或下表面齊平，在Z向器件2410上的跡線 2414可以連接到PCB 2418上的跡線2416。在圖34B示出的示例配置中，導電帶2412從Z 向器件2410的上表面2410t沿著側(cè)表面2410s運行到一個點，其位于PCB 2418的上表面之下。在一個實施方式中，導電帶2412延伸到Z向器件2410的側(cè)面中，從而既減少了它的電阻，還確保了如果例如錐形物的另一個特征之后被應用至Z向器件2410它也不會被去除。
[0134] 出于說明的目的提出了前述多個實施方式的描述。其不是要將本申請窮盡或者限制為公開的精確形式，并且明顯地，根據(jù)上述教導可以有許多修改和變形。應當理解，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以以本文具體闡述之外的方式實踐本發(fā)明。本申請的范圍旨在通過其所附的權利要求來限定。
【權利要求】
1. 一種用于安裝在印刷電路板中的安裝孔內(nèi)的Z向器件，包括：主體，所述主體具有上表面、下表面和側(cè)表面、能夠插入所述印刷電路板中的安裝孔內(nèi) 的橫截面形狀，所述主體的一部分由絕緣體構(gòu)成；以及四個導電溝道，所述四個導電溝道沿所述主體的長度延伸通過所述主體的一部分，所述四個導電溝道大體等間距地環(huán)繞所述主體的周界。
2. 如權利要求1所述的Z向器件，其中，所述四個導電溝道中的每一個導電溝道是在所述主體的側(cè)表面內(nèi)的側(cè)溝道。
3. 如權利要求1所述的Z向器件，其中，所述四個導電溝道中的每一個導電溝道延伸通過與所述主體的側(cè)表面向內(nèi)隔開的所述主體的內(nèi)部部分。
4. 如權利要求1所述的Z向器件，其中，所述主體具有圓柱形橫截面形狀，并且所述四個導電溝道環(huán)繞所述主體的周界彼此間隔約90度。
5. 如權利要求1所述的Z向器件，還包括第五導電溝道，所述第五導電溝道沿著所述主體的長度從所述上表面延伸通過所述主體的內(nèi)部部分到達所述下表面，所述第五導電溝道形成通過所述主體的信號路徑。
6. 如權利要求1所述的Z向器件，還包括設置在所述主體內(nèi)形成電容器的多個交替板，所述交替板中的第一組交替板電連接到所述四個導電溝道中的第一導電溝道和第二導電溝道，并且所述交替板中的第二組交替板電連接到所述四個導電溝道中的第三導電溝道和第四導電溝道，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道被設置成彼此相對，且所述第三導電溝道和所述第四導電溝道被設置成彼此相對。
7. 如權利要求1所述的Z向器件，其中，所述主體包括多個堆疊層，所述多個堆疊層由介電材料構(gòu)成并且在其表面上電鍍有導電材料，其中所述堆疊層中的第一組堆疊層電連接到所述四個導電溝道中的第一導電溝道和第二導電溝道，并且所述堆疊層中的第二組堆疊層電連接到所述四個導電溝道中的第三導電溝道和第四導電溝道，所述第一組堆疊層和所述第二組堆疊層以交替的模式進行布置，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道被設置成彼此相對，并且所述第三導電溝道和所述第四導電溝道被設置成彼此相對。
8. 如權利要求7所述的Z向器件，其中，（1)所述第一導電溝道和所述第二導電溝道以及（2)所述第三導電溝道和所述第四導電溝道中的一組通過電鍍在所述堆疊層的表面上的導電材料彼此電連接。
9. 如權利要求8所述的Z向器件，其中，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道通過電鍍在所述第一組堆疊層的表面上的導電材料彼此電連接，以及所述第三導電溝道和所述第四導電溝道通過電鍍在所述第二組堆疊層的表面上的導電材料彼此電連接。
10. 如權利要求8所述的Z向器件，其中，（1)所述第一導電溝道和所述第二導電溝道以及（2)所述第三導電溝道和所述第四導電溝道中的另一組各自電連接到電鍍在所述相應的第一組堆疊層或所述相應的第二組堆疊層的表面上的導電材料的相應部分，所述導電材料的相應部分在所述第一組堆疊層或所述第二組堆疊層的表面上彼此分離。
11. 如權利要求7所述的Z向器件，其中，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道電連接到電鍍在所述第一組堆疊層的表面上的導電材料的相應的第一部分和第二部分，并且所述第三導電溝道和所述第四導電溝道電連接到電鍍在所述第二組堆疊層的表面上的導電材料的相應的第一部分和第二部分，所述第一組堆疊層上的導電材料的所述第一部分和所述第二部分彼此分離，并且所述第二組堆疊層上的導電材料的所述第一部分和所述第二部分彼此分離。
12. -種印刷電路板，包括： Z向器件，所述Z向器件安裝在所述印刷電路板中的安裝孔內(nèi)，所述Z向器件包括：主體，所述主體具有上表面、下表面和側(cè)表面，所述主體的一部分由絕緣體構(gòu)成；以及四個導電溝道，所述四個導電溝道沿所述主體的長度延伸通過所述主體的一部分，所述四個導電溝道大體等間距地環(huán)繞所述主體的周界。
13. 如權利要求12所述的印刷電路板，其中，所述四個導電溝道中的每一個導電溝道是在所述Z向器件的主體的側(cè)表面內(nèi)的側(cè)溝道。
14. 如權利要求12所述的印刷電路板，其中，所述Z向器件的主體具有圓柱形橫截面形狀，并且所述四個導電溝道環(huán)繞所述主體的周界彼此間隔約90度。
15. 如權利要求12所述的印刷電路板，其中，所述Z向器件還包括第五導電溝道，所述第五導電溝道沿著所述主體的長度從所述上表面延伸通過所述Z向器件的主體的內(nèi)部部分到達所述下表面，所述第五導電溝道電連接到所述印刷電路板的信號路徑。
16. 如權利要求12所述的印刷電路板，其中，所述Z向器件還包括設置在所述主體內(nèi)形成電容器的多個交替板，所述交替板中的第一組交替板電連接到所述四個導電溝道中的第一導電溝道和第二導電溝道，并且所述交替板中的第二組交替板電連接到所述四個導電溝道中的第三導電溝道和第四導電溝道，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道被設置成彼此相對，并且所述第三導電溝道和所述第四導電溝道被設置成彼此相對。
17. 如權利要求12所述的印刷電路板，其中，所述Z向器件的主體包括多個堆疊層，所述多個堆疊層由介電材料構(gòu)成并且在其表面上電鍍有導電材料，其中，所述堆疊層中的第一組堆疊層電連接到所述四個導電溝道中的第一導電溝道和第二導電溝道，并且所述堆疊層中的第二組堆疊層電連接到所述四個導電溝道中的第三導電溝道和第四導電溝道，所述第一組堆疊層和所述第二組堆疊層以交替的模式進行布置，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道被設置成彼此相對，并且所述第三導電溝道和所述第四導電溝道被設置成彼此相對，所述第一導電溝道、所述第二導電溝道、所述第三導電溝道和所述第四導電溝道分別電連接到所述印刷電路板的第一電壓路徑、第二電壓路徑、第三電壓路徑和第四電壓路徑。
18. 如權利要求17所述的印刷電路板，其中，所述第一導電溝道和所述第二導電溝道通過電鍍在所述第一組堆疊層的表面上的導電材料彼此電連接，并且所述印刷電路板的第一電壓路徑和第二電壓路徑是共用接地路徑，其中，所述第三導電溝道和所述第四導電溝道通過電鍍在所述第二組堆疊層的表面上的導電材料彼此電連接，并且所述印刷電路板的第三電壓路徑和第四電壓路徑是共用電源電壓路徑。
【文檔編號】H01R9/00GK104221221SQ201380017746
【公開日】2014年12月17日申請日期:2013年3月28日優(yōu)先權日:2012年3月29日
【發(fā)明者】凱斯·布萊恩·哈丁申請人:利盟國際有限公司

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