(57)【要約】【課題】電気特性を維持し、同軸伝送ラインの接続部に弾性を与えるようにする。【解決手段】同軸伝送ライン用の静電気放電（ＥＳＤ）制限デバイスであって、外部ハウジング（シールド）内にはグラウンド部が配置される。グラウンド部内には、中央ピンが配置される。グラウンド部と中央ピンの間には、ビーム・リード素子（ショットキー・ダイオードなど）が配置され、これらを電気的に結合する。また、１つ以上のばね部材がグラウンド部上に装着され、同軸伝送ライン内の信号伝播とグラウンドを維持するように、ＥＳＤ制限デバイスに弾性を与える。【選択図】図２Ｂ
2014217271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸伝送ライン内のグラウンド接続を維持するよう構成されるグラウンド部と、
上記グラウンド部内に配置され、上記同軸伝送ライン内の信号接続を維持するよう構成される中央ピンと、
放射状に配置され、上記グラウンド部と上記中央ピンの間に電気的に結合される少なくとも１つのビーム・リード素子と
を具える静電気放電制限デバイス。
【請求項２】
少なくとも１つの上記ビーム・リード素子がダイオードから構成されることを特徴とする請求項１記載の静電気放電制限デバイス。
【請求項３】
外部ハウジング内に配置されるグラウンド部と、
上記グラウンド部上に装着される少なくとも１つのばね部品と、
上記グラウンド部内に配置される中央ピンと、
上記中央ピン上に装着される少なくとも１つのばね部品と、
上記グラウンド部及び上記中央ピンの間に配置される非導電性部と、
上記グラウンド部及び上記中央ピンの間に放射状に配置されて電気的に結合される少なくとも１つのビーム・リード素子と
を具える静電気放電制限デバイス。
【請求項４】
少なくとも１つの上記ビーム・リード素子がダイオードから構成されることを特徴とする請求項３記載の静電気放電制限デバイス。
【請求項５】
上記静電気放電制限デバイスが、同軸伝送ラインを保持するよう構成されることを特徴とする請求項３又は４記載の静電気放電制限デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大まかに言えば、電気的伝送デバイスに関し、特に、同軸伝送ラインと共に用いる静電気放電（ＥＳＤ）制限デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
コネクタ付き静電気放電（ＥＳＤ）保護モジュール又はアセンブリにおいて、ショットキー・ダイオードのような典型的なＥＳＤ保護素子は、一般にグラウンドへの分路（シャント）となるように配置される。一般的な手法には、マイクロストリップ又はコプレーナ伝送ライン構造で、エンド・ランチ・コネクタ又はフランジ取付型コネクタを有する基板上に、ＥＳＤ保護素子を配置することが含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７９２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】大山英典、中林正和、葉山清輝著、「ＭＯＳ集積回路の設計・製造と信頼性技術」、森北出版、１２０頁、図４．４５  ワイレスボンディング方式の概念図の（ｂ）ビームリード
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
こうした手法における欠点はいくつかあるが、中でも特に、伝播状態（モード）の変化、つまり、同軸ケーブルからマイクロストリップ又はコプレーナへ、そして、同軸ケーブルへと戻るという変化が原因となって、特有の損失が生じるという欠点がある。例えば、４０ＧＨｚまで、３／４ｄＢよりも良い挿入損失と、１５ｄＢよりも良い入力反射損失が要求される実施形態に関しては、伝播状態の変化が原因の損失が大き過ぎて、どう見ても実際的ではない。
【０００６】
ビーム・リード素子について放射状の取付方法が試みられているが、このとき、同軸ケーブルの中心導体からシールド導体の外側エッジにかけてフラットな面を形成するために、同軸ケーブルの一部分が除去される。ビーム・リード・ダイオードを取り付けるのに、２つの異なる手段が用いられている。１つは導電性エポキシ接着であり、もう１つはサーモソニック・ボンディング（超音波振動を加えながら熱圧着させる方法）である。これら方法における課題として、過剰なトルクが原因の中心導体ピンの回転があり、これは、多くの場合、ビーム・リード素子を破壊する原因となる。
【０００７】
また、その後に続く試験において、放電で大きな静電気放電電流が導電性エポキシ材料を流れた後に、導電性エポキシ材料の電気的特性が変化することが観測されており、これは信頼性に課題を残すことになる。サーモソニック・ボンディングに関しては、ボンディングに利用可能な金の面が必要となる。この場合、反復して信頼性の高い金メッキを同軸ケーブルの露出面に選択的に行い、ビーズ（Bead）素子をボンディングする必要があるが、こうした処理は、最悪の場合、実現できないし、最も良い場合でも歩留まりが低い。
【０００８】
２つの同軸伝送ラインを導体断面同士で互いに圧力がかかって保持されるように平面（プラナー）ブラインド・メイティング（blind mating）によって接続するには、接続状態を良好に維持しながら、例えば、温度変動を原因とする同軸導体の伸縮が可能となるように、接続点にある程度の弾力性が必要となる。同軸ラインのインターフェースに弾性コンプライアンスを与える方法には、色々なものがある。これら方法には、ばね式コネクタや、係合面にばね要素を加えるといった総合的なばね要素を含めることができる。
【０００９】
こうしたことから、特に同軸伝送ラインに関して、改良したＥＳＤ制限デバイスが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態は、大まかに言えば、同軸伝送ライン内で実施するのに適した静電気放電（ＥＳＤ）モジュールに関する。ある実施形態では、ＥＳＤモジュールが、ばね式信号ピン、ばね式信号グランド・ピン、そして、少なくとも１つのビーム・リード素子を含んでいても良い。このとき、ビーム・リード素子は、例えば、ショットキー・ダイオードやその他の適切なダイオードであり、上記信号ピンとグランド部分を結合する。これに代わる実施形態では、複数のビーム・リード素子を含んでいても良い。ビーム・リード素子は、同軸伝送ライン上に放射状に配置しても良い。ある実施形態では、１つ以上のばね要素を信号導体及びグラウンド上に装着し、環境ストレスやメカ的ストレスに関わらず、同軸伝送経路を効果的に維持するのに適した弾性を与えるようにしても良い。
【００１１】
本発明の概念１は、静電気放電（ＥＳＤ）制限デバイスであって、
同軸伝送ライン内のグラウンド接続を維持するよう構成されるグラウンド部と、
上記グラウンド部内に配置され、上記同軸伝送ライン内の信号接続を維持するよう構成される中央ピンと、
放射状に配置され、上記グラウンド部と上記中央ピンの間に電気的に結合される少なくとも１つのビーム・リード素子と
を具えている。
【００１２】
本発明の概念２は、上記概念１のＥＳＤ制限デバイスであって、上記中央ピンがばね式信号ピンであることを特徴としている。
【００１３】
本発明の概念３は、上記概念１のＥＳＤ制限デバイスであって、少なくとも１つの上記ビーム・リード素子がダイオードから構成されることを特徴としている。
【００１４】
本発明の概念４は、上記概念３のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ダイオードがショットキー・ダイオードであることを特徴としている。
【００１５】
本発明の概念５は、上記概念３のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ダイオードがPINダイオードであることを特徴としている。
【００１６】
本発明の概念６は、上記概念１のＥＳＤ制限デバイスであって、外部ハウジングを更に具え、上記グラウンド部が上記外部ハウジング内に配置されることを特徴としている。
【００１７】
本発明の概念７は、上記概念６のＥＳＤ制限デバイスであって、上記外部ハウジングが、上記グラウンド部の電気的シールドとして機能することを特徴としている。
【００１８】
本発明の概念８は、上記概念１のＥＳＤ制限デバイスであって、上記グランド部と上記中央ピンの間に配置されるガラス・ビーズを更に具えることを特徴としている。これによって、中央ピンが回転しないようにする。
【００１９】
本発明の概念９は、上記概念１のＥＳＤ制限デバイスであって、このとき、上記ＥＳＤ制限デバイスがコネクタであることを特徴としている。
【００２０】
本発明の概念１０は、静電気放電（ＥＳＤ）制限デバイスであって、
外部ハウジング内に配置されるグラウンド部と、
上記グラウンド部上に装着される少なくとも１つのばね部品と、
上記グラウンド部内に配置される中央ピンと、
上記中央ピン上に装着される少なくとも１つのばね部品と、
上記グラウンド部及び上記中央ピンの間に配置される非導電性部と、
上記グラウンド部及び上記中央ピンの間に放射状に配置されて電気的に結合される少なくとも１つのビーム・リード素子と
を具えている。
【００２１】
本発明の概念１１は、上記概念１０のＥＳＤ制限デバイスであって、上記グラウンド部上に装着される少なくとも１つの上記ばね部品が、上記グラウンド部にボンディングされることを特徴としている。
【００２２】
本発明の概念１２は、上記概念１０のＥＳＤ制限デバイスであって、上記中央ピン上に装着される少なくとも１つのばね部品が、上記中央ピンにボンディングされることを特徴としている。
【００２３】
本発明の概念１３は、上記概念１０のＥＳＤ制限デバイスであって、少なくとも１つの上記ビーム・リード素子には、少なくとも１つのダイオードが含まれることを特徴としている。
【００２４】
本発明の概念１４は、上記概念１３のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ダイオードの少なくとも１つは、ショットキー・ダイオードであることを特徴としている。
【００２５】
本発明の概念１５は、上記概念１３のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ダイオードの少なくとも１つは、PINダイオードであることを特徴としている。
【００２６】
本発明の概念１６は、上記概念１０のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ＥＳＤ制限デバイスの両端のそれぞれに、コネクタを有することを特徴としている。
【００２７】
本発明の概念１７は、上記概念１０のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ＥＳＤ制限デバイスが、同軸伝送ラインを保持するよう構成されることを特徴としている。
【００２８】
本発明の概念１８は、上記概念１７のＥＳＤ制限デバイスであって、上記ＥＳＤ制限デバイスが同軸ケーブル内に組み込まれることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の実施形態による同軸伝送ライン内に組み込まれたＥＳＤ制限モジュールの例を示している。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施形態によるＥＳＤ制限モジュールの第１例の第１図面を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示すＥＳＤ制限モジュールの第１例の第２図面を示している。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施形態によるＥＳＤ制限モジュールの第２例の第１図面を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示すＥＳＤ制限モジュールの第２例の第２図面を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
クランプ・レベルを低くしつつ静電気放電保護機能を提供する方法としては、ショットキー・ダイオードを利用するものがあり、これは、非常に高速なターン・オン応答を有している。センシティブな受信装置では、こうしたリミッタが回路の最初の段に利用される。１０ＧＨｚを超える周波数において低損失の応答を実現するため、直列の寄生容量及びインダクタンスが非常に小さい集積ダイオード・アレーのように、相互接続を最小数とした構造を利用しても良い。
【００３１】
ビーム・リードを積み重ねたショットキー・ダイオードは、低い寄生特性と広いダイナミック・レンジの両方の要求をおおむね満たす。相互接続の数を減らすため、同軸ラインのコネクタ又は中間部分の２つの片割れの一方にだけ、複数のビーム・リード・ダイオードを放射状に装着しても良い。ある実施形態では、２つの片割れの一方に素子を装着し、もう片方へと押しつけて機械的に保持されるようにして、均一な同軸ラインを形成する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態による同軸伝送ライン１０４及び１０６内に組み込まれるＥＳＤ制限モジュール１０２の例１００を示す。この例１００では、同軸伝送ライン（例えば、ケーブル）は、２つ別々の部分１０４及び１０６から構成され、これらは、ＥＳＤ制限モジュール１０２を介して互いに接続される。これに代わる実施形態では、２つの部分１０４及び１０６を単一の同軸伝送ラインで代用し、これを物理的に切るか、さもなくば分離して、それらの間にＥＳＤ制限モジュール１０２を挿入できるようにしても良い。
【００３３】
図２Ａは、本発明の実施形態によるＥＳＤ制限モジュール２００の第１例の第１図面を示している。ＥＳＤ制限モジュール２００が、同軸伝送ライン内で実現されるとしても良い。この例では、ＥＳＤ制限モジュール２００が、第１接続部品２０２、電気シールドのような外部ハウジング部品２０４、第２接続部品２０６を含む。２つの接続部品２０２及び２０６のそれぞれは、例えば、２つの同軸ケーブル間の同軸伝送ライン又は単一の同軸ケーブルを効果的に保持できる。結果として、ＥＳＤ制限モジュール２００は、ここを通過する信号に対して、同軸伝播状態（モード）を従来よりも良い状態に維持できる。
【００３４】
図２Ｂは、図２Ａに示すＥＳＤ制限モジュール２００の第１例の第２図面を示している。この例では、第２接続部品２０６が、ばね式信号ピン２１０、グラウンド部２１４、ビーム・リード素子２２０を含んでいる。ビーム・リード素子２２０は、例えば、ショットキー・ダイオードやPINダイオードのようなダイオードであり、信号ピン２１０及びグラウンド部２１４の間に放射状に配置され、これらの間で電気的に結合される。ビーム・リード素子２２０の両端部のそれぞれは、信号ピン２１０やグラウンド部２１４といった対応する部分に接着（ボンディング）される。非導電性の誘電部材２１２を信号ピン２１０とグラウンド部２１４の間に設けても良く、また、電気的シールドのためやグラウンド部２１４のためのハウジングとして外周部２１６を設けても良い。
【００３５】
これに代わる実施形態としては、図示したビーム・リード素子２２０に加えて、その他のダイオードを設けるようにしても良い。しかし、ビーム・リード素子の数が増加すると、帯域幅が狭くなり、その結果として、モジュールの挿入損失が増加する。例えば、単一のダイオードを含む実施形態では、３２ＧＨｚの１ｄＢ帯域幅となる一方で、２つのダイオードを含む実施形態では、２７ＧＨｚの帯域幅となる。
【００３６】
ばね式信号ピン２１０は、実質的に任意の適切な材料で、かつ、実質的に任意の適切な直径で構成できる。信号ピン２１０の直径は、例えば、特定のインダクタンスの補正を行うように変化させても良い。信号ピン２１０の直径と長さは、例えば、挿入損失と電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を改善するように、ビーム・リード素子のシャント・コンデンサを補正するローパス回路を形成するシミュレーションを通して、最適化するようにしても良い。また、信号ピン２０２が回転しないように、ガラス・ビーズ（ガラス玉）誘電体をグランド部２１４と中央ピン２１０の間に接着して用いても良い。
【００３７】
図３Ａは、本発明の実施形態によるＥＳＤ制限モジュール３００の第２例の第１図面を示している。図示したＥＳＤ制限モジュール３００は、ばね式信号ピン３１０、グラウンド部３１４、これらの間の誘電体部分３１２がある点では、図２Ａ及び２Ｂに示したＥＳＤ制限モジュール２００と類似している。しかし、図２Ａ及び２ＢのＥＳＤ制限モジュール２００と異なり、図３ＡのＥＳＤ制限モジュール３００には、２つのビーム・リード素子３２０及び３２２があり、これらは、それぞれモジュール３００上に放射状に配置され、信号ピン３１０とグラウンド部３１４との間に電気的に結合される。
【００３８】
図３ＡのＥＳＤ制限モジュール３００は、複数のばね部品、例えば、３３０及び３４０も含んでいる。ある実施形態では、短い電気パスを維持するための小型ばね部品、例えば、３３０及び３４０として、リボン接着ワイヤ、例えば、１つ以上のワイヤ・ループを利用しても良い。ばね部品３３０及び３４０を、例えば、グラウンド部３１４及び信号ピン３１０にそれぞれ接着（ボンディング）し、同軸伝送ラインの接続部（ジョイント）に弾性を与えるようにしても良い。信号ピン３１０上のばね部品３４０は、折り曲げリボン・ボンディング・ワイヤ・ピンでも良い。図３Ｂは、図３Ａに示すＥＳＤ制限モジュールの第２例の第２図面を示している。図３Ｂにも、グラウンド面３１４上に装着されたばね部品３３０が示されている。
【００３９】
好ましい実施形態を用いて本発明の原理を説明及び図示してきたが、本発明は、こうした原理から逸脱することなく、その構成や詳細を変更し、所望の形態に組み合わせ可能なのは当然である。先の説明では、特定の実施形態に絞って説明しているが、別の構成も考えられる。特に、「本発明の実施形態によると」といった表現を本願では用いているが、こうした言い回しは、一般に実施形態として可能であること述べているに過ぎず、特定の実施形態の構成に限定することを意味するものではない。本願で用いているように、こうした用語は、別の実施形態に組み合わせ可能な同じ又は異なる実施形態を言及していると考えても良い。
【００４０】
従って、本願で説明した実施形態は、幅広く種々に組み合え可能であるとの観点から、詳細な説明や図面等は、単に説明の都合によるものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【符号の説明】
【００４１】
１０２  ＥＳＤ制限モジュール
１０４  同軸伝送ライン
１０６  同軸伝送ライン
２００  ＥＳＤ制限モジュール
２０２  第１接続部品
２０４  外部ハウジング部品（電気シールド）
２０６  第２接続部品
２１０  ばね式信号ピン
２１２  誘電部材
２１４  グラウンド部
２１６  外周部
２２０  ビーム・リード素子
３００  ＥＳＤ制限モジュール
３１０  ばね式信号ピン
３１２  誘電部材
３１４  グラウンド部
３２０  ビーム・リード素子
３２２  ビーム・リード素子
３３０  ばね部品
【図１】
2014217271.tif 000003
【図２Ａ】
2014217271.tif 000004
【図２Ｂ】
2014217271.tif 000005
【図３Ａ】
2014217271.tif 000006
【図３Ｂ】
2014217271.tif 000007