(57)【要約】ＲＦ相互接続部は、圧縮可能な中心導体（ファジーボタン）相互接続部を使用して多層ＰＷＢへ直接取付けるためのＲＦモジュールパッケージ50中に設けられる。モジュールはマイクロ波周波数で動作する回路を有する。モジュールパッケージは金属底部壁構造54を含む金属ハウジング52を含んでいる。モジュールは複数のＲＦ相互接続部を含んでおり、それらはパッケージとＰＷＢとの間にＲＦ相互接続部を与える。各相互接続部は金属底部壁に形成される開口を通って突出する貫通中心ピン72を含んでおり、誘電体貫通端子絶縁体74によって絶縁されている。中心ピンはモジュールハウジングの底部壁の外部表面に取付けられている遮蔽ピンのリング76で囲まれている。ピンはＰＷＢに形成された穴に挿入可能であり、穴に配置されたファジーボタン相互接続部130 、12と接触する。回路はファジーボタン相互接続部を接地およびＲＦ信号伝導のためにＰＷＢの適切なレベルに接続する。
2005513761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦパッケージ（50）と、
ピンおよび同軸遮蔽構造によりＲＦパッケージに電気的に接続されている多層印刷配線板（ＰＷＢ）（100 ）とを具備しているＲＦ電気アセンブリにおいて、
前記ＲＦパッケージは、
相互接続開口（54Ａ）が形成されている壁構造（54）を含んでいる外部ハウジング（52）と、
前記相互接続開口に取付けられ、相互接続開口中に誘電体スペーサ素子（74）で支持されている細長い導電性の中心ピン（72）を含んでいる導電性の貫通ピン構造を具備し、中心ピンはＲＦ回路と接続するためにハウジング内に配置された内端部と、ＲＦパッケージの外部の相互接続構造と相互接続するための末端部とを有し、さらに、
前記壁構造に接続され、ハウジングから外方向に突出し、同軸遮蔽構造を形成するために中心ピンの外側を囲むように配置されている複数の導電性の遮蔽ピン（76）を具備し、
前記多層印刷配線板は、
第１の表面を通って第１の予め定められた深さまで形成される中心ピン用の穴（ 116Ａ）と、
前記第１の表面を通って第２の予め定められた深さまで形成される複数の遮蔽ピン用の穴（ 116Ｂ）と、
パッケージがＰＷＢにアセンブルされるとき中心ピンの先端と電気的接触を行うように前記中心ピン用の穴中に配置されている中心ピン用の圧縮可能なワイヤ相互接続構造（130 ）と、
パッケージがＰＷＢにアセンブルされるとき遮蔽ピンのそれぞれの先端と電気的接触を行うように前記遮蔽ピン用の穴中に配置されている複数の遮蔽ピン用の圧縮可能なワイヤ束相互接続構造（132 ）とを含んでいるＲＦ電気アセンブリ。
【請求項２】
圧縮可能なワイヤ束（130 、132 ）が密にパックされた細い金メッキワイヤで製造されている請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
第１の予め定められた距離は第２の予め定められた距離に等しい請求項１または２記載のアセンブリ。
【請求項４】
パッケージはさらに、ハウジング内のＤＣ回路と相互接続するための内端部と、ＰＷＢのＤＣ相互接続構造に接続するために壁構造から外方に突出している外端部とを有し、壁構造を通して突出している少なくとも１つのＤＣ信号ピン（60）をさらに含んでいる請求項１乃至３のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項５】
ＤＣ相互接続構造はＰＷＢの第１の表面を通って前記ＰＷＢの第３の予め定められた深さまで形成されるＤＣピン用の穴（140 ）と、パッケージがＰＷＢにアセンブルされるときＤＣピンの先端と電気的な接触を行うように前記ピン穴に配置されているＤＣピン穴用の圧縮可能なワイヤ束相互接続構造（142 ）とを含んでいる請求項４記載のアセンブリ。
【請求項６】
ＰＷＢはストリップライン導体（124 ）とそれを挟む誘電体層（112 、114 ）が介在するように積層された第１および第２の接地面導電層（120 、122 ）により規定されているＲＦストリップライン伝送線を含んでおり、前記中心ピン用の圧縮可能なワイヤ相互接続構造は前記ストリップライン導体に電気的に接続されている導電性パッドまたはトレース（136 ）と接触し、前記遮蔽ピン用の圧縮可能なワイヤ束相互接続構造はそれぞれ前記第１および第２の接地面構造に電気的に接続されている導電性パッドまたはトレース（138 ）とそれぞれ接触する請求項１乃至５のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項７】
さらに、パッケージがＰＷＢにアセンブルされるとき、ＲＦパッケージをＰＷＢへ固定するための取付け構造（90）を含んでいる請求項１乃至６のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記取付け構造は接着層を含んでいる請求項７記載のアセンブリ。
【請求項９】
ハウジングは金属ハウジングである請求項１乃至８のいずれか１項記載のアセンブリ。
【請求項１０】
ＲＦパッケージは複数の前記ＲＦ相互接続部を含み、ＰＷＢは各ＲＦ相互接続部において対応する中心ピン用の穴、複数の遮蔽ピン用の穴、中心ピン用の圧縮可能なワイヤ相互接続構造、遮蔽ピンの圧縮可能なワイヤ束相互接続構造、および圧縮可能な導体相互接続構造を接地およびＲＦ信号伝導のためＰＷＢの適切なレベルへ接続する回路とを含んでいる請求項１乃至９のいずれか１項記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波回路、特にＲＦ相互接続技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＩＣ（マイクロ波集積回路）モジュールを直接ＲＦ印刷配線板（ＰＷＢ）へ相互接続する既知の技術は同軸ケーブルまたはリボンおよびコネクタを含んでいる。これらの技術の欠点は、寸法、重量、価格の大きいことである。さらに直接的なはんだ付けおよびエポキシ接着がこれらのモジュールをＰＷＢへ取付けるために使用されるとき熱膨脹係数（ＣＴＥ）が異なるパッケージング材料に関して一致しないために信頼性の問題が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、マイクロ波パッケージに対して新しい頑丈で有用でコンパクトな方法を提供する。別個の、個別のＭＩＣモジュールは容易に取付けられ垂直に取外されることができ、貴重なスペースおよび高さを節減することができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
ＲＦ相互接続部は、圧縮可能な中心導体（ファジーボタン）相互接続部を使用して多層ＰＷＢへ直接取付けるためのＲＦモジュールパッケージ中に設けられる。このモジュールはマイクロ波周波数で動作する回路を有する。モジュールパッケージは金属底部壁構造を含む金属ハウジングを含んでいる。モジュールは複数のＲＦ相互接続部を含んでおり、これはパッケージとＰＷＢとの間にＲＦ相互接続部を与える。各相互接続部は金属底部壁に形成される開口を通って突出する貫通中心ピンを含んでおり、誘電体貫通端子絶縁体によって絶縁されている。中心ピンはモジュールハウジングの底部壁の外部表面に取付けられている遮蔽ピンのリングで包囲されている。ピンはＰＷＢに形成された穴に挿入可能であり、穴に配置されたファジーボタン相互接続部と接触する。回路はファジーボタン相互接続部を接地およびＲＦ信号伝導のためにＰＷＢの適切なレベルに接続する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のこれらおよび他の特徴と利点は添付図面で示されているように、その例示的な実施形態の以下の詳細な説明からさらに明白になるであろう。
本発明の１特徴によれば、ＲＦ相互接続部は圧縮可能な導体（ファジーボタン）相互接続部を使用して、混合された信号多層ＰＷＢへ直接ボード取付けをするために大型の多機能のＲＦモジュールハイブリッドパッケージに構成されている。モジュールハイブリッドパッケージは典型的に１以上のハイブリッド回路、即ち基板に取付けられた能動装置を含んでおり、その基板はパッケージ容器中に取付けられている。モジュールハイブリッドパッケージはマイクロ波周波数で動作する。本発明の１特徴にしたがった相互接続部は温度が上昇した場合にも非常に確実な接続を与え、同軸ケーブルおよびコネクタの使用を必要としない。
【０００６】
図１のＡ−Ｃは本発明を実施するモジュールパッケージ50の例示的な実施形態を示している。パッケージ50は金属底部壁構造54を含む金属ハウジング52を含んでおり、１以上のハイブリッド回路がその中に位置されている。ハウジングは底部壁から突出して対応するＤＣコネクタ端子と結合する通常のＤＣ信号ピン60の相互接続ストリップを有する。
【０００７】
モジュール50はさらに、本発明にしたがって複数のＲＦ相互接続部を含んでおり、これらはパッケージ50と多層ＰＷＢとの間にＲＦ相互接続部を形成するように構成されている。例示的な実施形態では、各ＲＦ相互接続部70は金属底部壁54に形成された開口54Ａを通って突出する標準的な５０オームの貫通中心ピン72（図２）を含んでいる。ピン72は開口中に固定され、ガラスの貫通端子絶縁体74により金属壁から絶縁されている。ピン72はモジュールハウジング52の底部壁54の外部表面54Ｂに取付けられた小さい遮蔽ピン76のリングで包囲されている。これらのピン76はピン72を中心としてＲＦ遮蔽を行うために中心ピンを中心に配置され、この例示的な実施形態では、金属壁54に直接的に鑞付され、一方中心ピン72は５０オームのガラス貫通端子絶縁体74から突出している。
【０００８】
例示的な実施形態では、良好な接地接触と、Ｃバンドまでのマイクロ波周波数範囲の動作に対して遮蔽することを確実にするために、４乃至８の小さいピン76がＲＦ信号ピン72周囲に配置されている。これは遮蔽のため４つのＲＦ接地ピン76により囲まれたＲＦ中心ピン72の場合について、図３で示されているように５０オームの貫通端子絶縁体に対して突出する中心ピンを囲むピン76の直径および間隔を選択することにより実現される。したがって、中心ピン72が直径ｄを有し、４つのピン76が正方形の角に配置されて隣接する遮蔽ピンから距離Ｄだけ隔てられている場合、ＲＦ相互接続部の特性インピーダンスは次式により与えられる。
ｄ＜Ｄにおいて、Ｚ0 ＝（１７３／ε1/2 ）ｌｏｇ１０（Ｄ／０．９３３ｄ）
文献（“Reference Data for Engineers : Radio,Electronics, Computers and Communications”、第７版、Howard S. Sam & Company 、1985年）を参照されたい。付加的なＲＦ接地ピン76は遮蔽を改良するためにＲＦ中心ピンを包囲するのに使用されることができる。これらの場合には５０オームの伝送線で寸法を決定するために利用可能なソフトウェアツールを使用してモデル化されることができる。これらのソフトウェアツールにはHewlett Packard HFSS、Sonnet、Ansoft Eminence が含まれる。
【０００９】
この技術は球体とピンが誘電性の基体に取付けられている通常のボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）およびピングリッドアレイ（ＰＧＡ）パッケージとは異なっている。このモジュールパッケージはＲＦ相互接続用の同軸コネクタおよび同軸ケーブルの必要を無くすことができる。別の利点はＲＦおよびＤＣ／信号の相互接続部の設置および取付けに同一のアセンブリプロセスが使用され、それによって全ての相互接続部が同時に取付けられることである。本発明は通常の金ボンド作業に比較して優秀な相互接続方法を与える。
【００１０】
ＰＷＢ側では、圧縮可能なワイヤまたは“ファジーボタン”の相互接続部によってＰＷＢとインターフェースするため、通常の同軸コネクタの使用と比較して簡単で廉価で試験のし易い接続技術を与える。例示的な実施形態では、ファジーボタン相互接続部は通常の円筒形の構造ではＰＷＢに穿孔された穴に適合するように、密にパックされた薄い金メッキのワイヤから製造される。ファジーボタン相互接続部は商用の同軸コネクタよりも小型で軽量であり、さらに密にパッケージされることができる。この技術はまたパッケージが現場で取外し、取換え可能であることを可能にする。ｚ軸のＣＴＥ不整合を吸収するためにＲＦガスケットが必要とされるが、これは廉価であり、容易に得ることができる。ファジーボタンは８Ｗの入力パワーまで試験されているが、潜在的にさらに高いレベルを処理することができる。
【００１１】
ファジーボタン相互接続部は図４で示されているように、集積されたＲＦ／ＤＣまたは混合された信号ＰＷＢ100 内で予め穿孔された穴 116Ａ、 116Ｂ中に挿入される。ＰＷＢ100 は複数のＰＷＢ層、この例では層 102− 114を含んでいる。層はDuroid（商標名）、ガラス繊維のテフロン（商標名）材料、ポリイミドまたはエポキシガラス等の誘電体材料の層を含んでいる。層は異なる層で伝送される信号の周波数範囲に基づいて、異なる材料から製造されることができ、Duroid（商標名）は高周波数動作で好ましい。底部の２つの層 114と112 は、層114 の底部表面上に形成された底部ストリップライン接地面120 と層112 の上部表面に形成された上部ストリップライン接地平面122 を含むストリップラインの伝送線を規定する。ＲＦ導体トレース124 はストリップライン導体トレースを与えるために層114 の上部表面に形成されている。開口 122Ａは上部接地面122 中に形成され、ここにＲＦ相互接続端子が形成される。穴 116Ａと 116ＢはＰＷＢ層110 の上部表面まで延びる深さまでＰＷＢ層に穿孔される。各穴内にはファジーボタン相互接続構造が配置されている。すなわち中心ピン72に対しては、ファジーボタン相互接続構造130 が穴 116Ａに挿入される。遮蔽ピン74に対しては、ファジーボタン相互接続構造132 がそれぞれ穴 116Ｂ中に配置される。ＤＣ信号ピンに対しては、穴140 がＰＷＢ100 へ層110 の上部層まで穿孔され、ファジーボタン相互接続構造が穴140 中に挿入される。それぞれの穿孔された穴の底部は層112 の上部表面に形成された導体パッドである。したがってパッド136 は穴 116Ａで層112 上に形成され、パッド138 は穴 116Ｂに位置合わせされて層112 上に形成される。パッド144 は穴 140に位置合わせされて層110 に形成される。各パッドはＰＷＢ内の種々の層に到達するメッキされた貫通穴（スルーホール）に接続されている。種々のＰＷＢ層にはＤＣ／信号線146 、ＤＣパワー平面（即ち電圧が与えられる銅その他の導体の層）、ＲＦ接地面 120と122 、ＲＦ伝送線124 が存在する。パッド138 はメッキされた貫通穴148 により接地平面122 、120 に接続されている。パッド136 はメッキされた貫通穴150 によりＲＦ伝送線124 に接続されている。ＤＣ信号パッド144 はメッキされた貫通穴152 によりＤＣ導体トレース146 に接続されている。
【００１２】
パッケージ50は図４および５で示されているように接着膜160 、機械的なクランプ、捩子による固定具を含む種々の技術を使用してＰＷＢ100 に取り付けられることができる。接着膜160 にはパッケージ50がＰＷＢ100 にアセンブルされるときピン60、72、76を受けて貫通させるように複数のクリアランスホール162 が形成されている。
【００１３】
図５は図４に類似しているが、ＰＷＢ100 に関して挿入され完全に組立てられた状態のパッケージ50を示している。ピン60、72、76の先端はファジーボタン相互接続部 130、 132、 142の端部と接触され、そこで電気接触を形成する。パッケージ50は好ましくは両面接着層構造の接着膜160 によりＰＷＢ100 に固定される。
【００１４】
層114 の上部表面上のストリップライン導体トレース124 はパッド138 上のＲＦ接地メッキされた貫通穴148 と接触していないで、図６で示されているようにそれらの間には溝が設けられている。ここでＲＦ中心導体のメッキされた貫通穴150 に接触しているＲＦ導体パッド136 は接地パッド138 とメッキされた貫通穴148 との間に溝が設けられている。
【００１５】
相互接続技術にはＲＦ／ＤＣモジュールからファジーボタン相互接続部を含むＰＷＢの予め穿孔された穴へのピンの挿入が含まれている。図５で示されているように、ピンはファジーボタン接触部をＰＷＢ内の導体パッドに対して圧縮し、種々のＲＦおよびＤＣ／信号層への接続を完成する。
【００１６】
このＲＦモジュールハイブリッドパッケージによるこの新しい相互接続方法はＰＷＢとインターフェースするＲＦ相互接続のための同軸コネクタおよび同軸ケーブルの必要を無くす。別の利点は、ＲＦおよびＤＣ／信号相互接続部の設置および取付けが同一のアセンブリプロセスを使用できることであり、それによって全ての相互接続部は同時に取付けられることができる。
【００１７】
ファジーボタン相互接続部は簡単で、廉価で、試験の容易な接続方法を提供する。これらは商用の同軸コネクタよりも小型で軽く、ＭＩＣ（マイクロ波集積回路）パッケージとしても知られているＲＦモジュールハイブリッドパッケージが現場で取外され取換え可能であることを可能にする。
【００１８】
使用の１例は直接ＲＦ  ＰＷＢに取付けられているＭＩＣモジュールとの間でＲＦ信号を伝送することであり、低損失、最小の空間、廉価、単一モード送信、垂直転移を含む利点を与える。応用には積層され取外し可能なＲＦアセンブリ間の垂直相互接続部を含み、これらは受信機／エクサイタ、通信サブシステム、他のマイクロ波回路で使用される。このような回路はレーダシステム、衛星、マイクロ波自動車電子系、ミサイルシステム、大きさが重要であるその他の応用（例えばセルラ電話）で使用される。
【００１９】
前述の実施形態は本発明の原理を表す可能な特別な実施形態の単なる例示であることが理解される。他の構成は本発明の技術的範囲を逸脱することなく当業者によりこれらの原理にしたがって容易に行われるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の特徴を実施している多機能のＲＦモジュールパッケージの底部外面図と、モジュールパッケージの部分的に切開いた側面図と、上面図。
【図２】
本発明の特徴にしたがったＲＦ相互接続部を示している斜視断面図。
【図３】
本発明の特徴にしたがったＲＦ接地ピンにより囲まれているＲＦ中央ピンの概略図。
【図４】
構造の相互接続部を示しているＲＦモジュールパッケージおよび混合した信号の多層ＰＷＢの分解断面図。
【図５】
図４に類似しているがＰＷＢ構造と相互接続されているＲＦモジュールパッケージを示している断面図。
【図６】
ＲＦ接地パッドおよびメッキされた貫通穴により包囲されているストリップライン導体トレースの平面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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