(57)【要約】電子デバイスとの電気的インターフェイス接続のための信号モジュールおよび方法が提供される。信号モジュールは、誘電体と、誘電体の表面を通って延びる導体とを含む。誘電体の表面は、導体の軸に対する垂直面から遠ざかるように配置され、導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置されている。
2008523411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスとの電気的インターフェイス接続のための信号モジュールであって、
誘電体と、
誘電体の表面を通って延びる導体とを備え、
前記表面は、前記導体の軸に対する垂直面から遠ざかるように配置され、導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置されている信号モジュール。
【請求項２】
前記誘電体は、前記導体の軸に沿って相互に間隔をあけて設けられた複数の誘電体のうちの１つである請求項１記載の信号モジュール。
【請求項３】
前記誘電体は、ＤＣから３０ＧＨｚの周波数範囲に渡って、０．１未満の損失正接を有する誘電体材料を含む請求項１記載の信号モジュール。
【請求項４】
前記誘電体は、ＤＣから３０ＧＨｚの周波数範囲に渡って、１〜５の誘電率を有する誘電体材料を含む請求項１記載の信号モジュール。
【請求項５】
前記導体は、少なくとも銅、真鍮、真鍮合金、アルミニウム、銀、グラファイトおよび金のうちの１つである請求項１記載の信号モジュール。
【請求項６】
前記導体は、低い損失正接および安定した誘電率を持つ媒体で取り囲まれている請求項１記載の信号モジュール。
【請求項７】
前記導体は、伝送ラインである請求項１記載の信号モジュール。
【請求項８】
前記伝送ラインは、疑似同軸伝送ラインである請求項７記載の信号モジュール。
【請求項９】
前記導体は、相互に間隔をあけて前記誘電体を通って延びる複数の導体のうちの１つである請求項１記載の信号モジュール。
【請求項１０】
電磁波が、前記導体の軸に沿って伝搬する請求項１記載の信号モジュール。
【請求項１１】
誘電体の表面は、前記電磁波の電磁界の等表面と一致している請求項１０記載の信号モジュール。
【請求項１２】
前記電磁界の前記等表面は、平面状である請求項１１記載の信号モジュール。
【請求項１３】
前記電磁界の前記等表面は、歪んでいる請求項１１記載の信号モジュール。
【請求項１４】
誘電体の表面は、前記導体の前記軸に対してベベル角をなし、
前記ベベル角は、誘電体の前記表面において前記電磁波の反射が実質的に存在しない角度である請求項１記載の信号モジュール。
【請求項１５】
前記ベベル角は、ブルースター角から計算され、
前記ブルースター角は、導体を取り囲む媒体の誘電率および誘電体の誘電率に対応しており、電磁界の等表面の歪みに関して修正されている請求項１４記載の信号モジュール。
【請求項１６】
前記ベベル角は、前記導体と前記誘電体の間の境界に配置される請求項１４記載の信号モジュール。
【請求項１７】
前記ベベル角は、前記導体と前記誘電体の間の前記境界に、電磁インピーダンス整合を提供するようにした請求項１６記載の信号モジュール。
【請求項１８】
前記ベベル角を有する皿穴が、前記誘電体の前記表面に設けられ、
前記皿穴は、前記導体と前記誘電体の間の前記境界に配置されるようにした請求項１６記載の信号モジュール。
【請求項１９】
前記ベベル角は、前記信号モジュールと接続される電子デバイスの特性インピーダンスと実質的に整合する特性インピーダンスを提供するようにした請求項１４記載の信号モジュール。
【請求項２０】
前記誘電体の前記表面は、個々のベベル角を有する複数の表面のうちの１つである請求項１４記載の信号モジュール。
【請求項２１】
前記ベベル角は、個々の複数の導体についての複数のベベル角のうちの１つであり、
前記個々の複数の導体の少なくとも１つについての前記ベベル角は、他の個々の導体のベベル角と相違している請求項１４記載の信号モジュール。
【請求項２２】
電磁信号は、前記複数の導体を通過する複数の電磁信号のうちの１つであり、
前記個々の複数の導体を通過する前記電磁信号の少なくとも１つは、他の個々の導体を通過する電磁信号と相違している請求項２１記載の信号モジュール。
【請求項２３】
前記個々の複数の導体を通過する前記電磁信号の少なくとも１つは、他の個々の導体を通過する電磁信号とは反対の方向に伝搬するようにした請求項２２記載の信号モジュール。
【請求項２４】
前記ベベル角は、個々の複数の導体についての複数のベベル角のうちの１つであり、
前記複数のベベル角は、前記個々の複数の電磁信号の間のクロストークの実質的な低減を提供するようにした請求項２２記載の信号モジュール。
【請求項２５】
電磁信号を伝送する方法であって、
（ａ）誘電体と、誘電体の表面を通って延びる導体とを備え、前記表面は、前記導体の軸に対する垂直面から遠ざかるように配置され、導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置されている信号モジュールを用意することと、
（ｂ）前記電磁信号を、前記信号モジュール内の前記導体の一端に供給することと、
（ｃ）前記信号を、導体を通じて伝送することとを含む方法。
【請求項２６】
前記誘電体は、前記導体の軸に沿って相互に間隔をあけて設けられた複数の誘電体のうちの１つであり、
ステップ（ｃ）において、前記信号が前記誘電体を通って伝送されるようにした請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記導体は、相互に間隔をあけて前記誘電体を通って延びる複数の導体のうちの１つであり、
前記信号は、前記導体を通過する複数の信号のうちの１つである請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記導体を通過する前記信号の少なくとも１つは、他の個々の導体を通過する信号とは反対の方向に伝搬するようにした請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
電磁信号を、前記導体の一端に供給するステップは、導体の軸に沿って伝搬する電磁波を含む電磁信号を供給することを含む請求項２５記載の方法。
【請求項３０】
前記誘電体の前記表面は、前記電磁波の電磁界の等表面と一致しており、
ステップ（ｃ）において、前記信号が前記誘電体を通って伝送されるようにした請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
電磁界の前記等表面が平面状である電磁信号を供給するステップをさらに含む請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
電磁界の前記等表面が歪んでいる電磁信号を供給するステップをさらに含む請求項３０記載の方法。
【請求項３３】
ステップ（ａ）において、誘電体の前記表面は、前記導体の軸に対してベベル角が設けられ、前記ベベル角は、誘電体の前記表面において前記電磁波の反射が実質的に存在しない角度である請求項２５記載の方法。
【請求項３４】
前記ベベル角をブルースター角から計算するステップをさらに含み、
前記ブルースター角は、導体を取り囲む媒体の誘電率および誘電体の誘電率に対応しており、電磁界の等表面の歪みに関して修正されている請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
前記誘電体の前記表面は、個々のベベル角を有する複数の表面のうちの１つであり、
ステップ（ｃ）において、前記信号が前記誘電体を通って伝送されるようにした請求項３３記載の方法。
【請求項３６】
前記ベベル角は、前記誘電体と前記導体の間の境界に、伝送される前記信号に関して電磁インピーダンス整合を提供するようにした請求項３３記載の方法。
【請求項３７】
導体を通過する前記信号の特性インピーダンスが、前記導体の第２の端部と接続される電子デバイスの特性インピーダンスと実質的に整合するように、前記ベベル角は特性インピーダンスを提供するようにした請求項３３記載の方法。
【請求項３８】
前記ベベル角は、個々の複数の導体についての複数のベベル角のうちの１つであり、
前記個々の複数の導体の少なくとも１つについての前記ベベル角の少なくとも１つは、他の個々の導体のベベル角と相違しており、
前記信号は、前記導体を通過する複数の信号のうちの１つである請求項３３記載の方法。
【請求項３９】
前記ベベル角は、個々の複数の導体についての複数のベベル角のうちの１つであり、
前記信号は、前記導体を通過する複数の電磁信号のうちの１つであり、
前記ベベル角は、前記個々の複数の電磁信号の間のクロストークの実質的な低減を提供するようにした請求項３３記載の方法。
【請求項４０】
第１表面および、第１表面に対向した第２表面の各々に皿穴を有する誘電体と、
前記誘電体の前記第１表面の前記皿穴および前記誘電体の前記第２表面の前記皿穴を通って延びる導体とを備え、
前記誘電体は、前記導体に機械的支持を提供しており、
前記皿穴は、前記導体の軸に対するベベル角をなし、前記導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置されるようにした信号コネクタ。
【請求項４１】
前記誘電体は、前記導体の前記軸に沿って相互に間隔をあけて設けられた複数の誘電体のうちの１つである請求項４０記載の信号コネクタ。
【請求項４２】
前記導体は、相互に間隔をあけて設けられ、前記誘電体の前記第１表面に設けられた複数の皿穴のうちの１つおよび前記誘電体の前記第２表面に設けられた複数の皿穴のうちの１つを通って延びる複数の導体のうちの１つである請求項４０記載の信号コネクタ。
【請求項４３】
前記導体は、伝送ラインである請求項４０記載の信号コネクタ。
【請求項４４】
前記伝送ラインは、疑似同軸伝送ラインであり、
前記疑似同軸伝送ラインは、電磁信号を伝える信号伝達導体と、前記信号伝達導体を取り囲む複数の導体であって、各々が電気的に接地されている前記複数の導体とを備える請求項４１記載の信号コネクタ。
【請求項４５】
前記皿穴は、前記導体の軸に対して前記ベベル角で設けられ、
前記ベベル角は、誘電体の前記第１表面および前記第２表面において前記電磁波の反射が実質的に存在しない角度である請求項４０記載の信号コネクタ。
【請求項４６】
前記ベベル角は、ブルースター角から計算され、
前記ブルースター角は、導体を取り囲む媒体の誘電率および誘電体の誘電率に対応しており、電磁界の等表面の歪みに関して修正されている請求項４５記載の信号コネクタ。
【請求項４７】
前記ベベル角は、前記導体と前記誘電体の間の境界に、電磁インピーダンス整合を提供するようにした請求項４５記載の信号コネクタ。
【請求項４８】
前記ベベル角は、前記信号コネクタと接続される電子デバイスの特性インピーダンスと実質的に整合する特性インピーダンスを提供するようにした請求項４５記載の信号コネクタ。
【請求項４９】
複数のばねピンと、
第１および第２の保持キャップとを備える信号モジュールであって、
各保持キャップは、誘電体材料からなり、
第１表面および前記第１表面に対向した第２表面の各々に設けられた複数の皿穴と、第１表面および第２表面に設けられた複数の皿穴の間に延びる複数の孔とを有する上方部分と、
前記上方部分と連結され、前記複数のばねピンを包囲する側方部分とを備え、
前記複数のばねピンは、複数の孔の中にそれぞれ配置され、
前記皿穴は、導体の軸に対して、あるベベル角で設けられ、前記複数のばねピンを通過する複数の信号の結果として生成される電磁界に基づいてそれぞれ配置されるようにした信号モジュール。
【請求項５０】
前記第１の保持キャップの側方部分と、前記第２の保持キャップの側方部分との間に配置され、誘電体材料からなるシムをさらに備え、
前記シムは、第１表面および前記第１表面に対向した第２表面の各々に設けられた複数の皿穴と、
前記第１表面に設けられた前記皿穴と、前記第２表面に設けられた前記皿穴との間に配置され、前記保持キャップの前記上方部分の複数の孔に対応している複数の孔とを備え、
前記複数のばねピンは、前記シムの前記複数の孔を通って設けられている請求項４９記載の信号モジュール。
【請求項５１】
前記皿穴は、前記導体の前記軸に対して前記ベベル角をなし、
前記ベベル角は、前記皿穴において前記電磁波の反射が実質的に存在しない角度である請求項４９記載の信号モジュール。
【請求項５２】
前記ベベル角は、前記複数のばねピンと前記保持キャップの間の境界に、電磁インピーダンス整合を提供するようにした請求項５１記載の信号モジュール。
【請求項５３】
前記ベベル角は、前記信号モジュールと接続される電子デバイスの特性インピーダンスと実質的に整合する特性インピーダンスを提供するようにした請求項５１記載の信号モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子インターフェイス接続に関し、特に、信号インターフェイスモジュール
での電磁反射をほぼ低減するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路（ＩＣ）および他の電子デバイスの製造において、プロセス全体の１つ又はそれ以上の段階で、自動検査設備（ＡＴＥ）を用いた検査が行われる。ＩＣ検査システムは、典型的には、検査ヘッドと、プローブカードとを含む。パッケージ部品検査システムは、典型的には、検査ヘッドと、被検査デバイス（ＤＵＴ）ボードとを含む。
【０００３】
プローブカードまたはＤＵＴボードは、集積回路の部分を電気的に探査したり接続するためのコンタクトパターンを含む。検査ヘッドは、プローブカードまたはＤＵＴボードの種々のコンタクトを駆動して、ＩＣ内部で特定の検査手順を実行するように構成される。検査手順の際、検査ヘッドは、プローブカードまたはＤＵＴボードのコンタクトを経由して、ＩＣからの出力信号を受け取る。出力信号は、被検査ＩＣの電気的特性を示す。
【０００４】
プローブカードまたはＤＵＴボード、および検査ヘッドは、特定のＩＣおよび、ある場合には特定の検査手順のために、独自に構成される。従って、プローブカードまたはＤＵＴボード及び／又は検査ヘッドは、別個のＩＣおよび検査手順については変化させる必要がある。
【０００５】
検査ヘッドは、インターフェイス装置を備えたプローブカードまたはＤＵＴボードと電気的に接続される。インターフェイス装置は、例えば、ＺＩＦ(Zero Insertion Force)ソケットまたは「ｐｏｇｏ」ユニットとしてもよい。ｐｏｇｏユニットは、検査ヘッドまたは検査ヘッドに関連した幾つかの中間連結構造と、プローブカードまたはＤＵＴボードと係合する。
【０００６】
ｐｏｇｏユニットは、「Ｐｏｇｏ  Ｐｉｎｓ（登録商標）」と称されるばね式コンタクトピンのアレイを含む。ばねピンは、信号およびグランドの導体として機能し、プローブカードまたはＤＵＴボード上のコンタクトを、検査ヘッド上の対応したコンタクトと電気接続させるように配置されている。
【０００７】
ばねピンのばね力は、プローブカードまたはＤＵＴボードと検査ヘッドの間の種々のコンタクト間の電気的接触の均一性を維持するのに役立つ。検査ヘッドおよびプローブカードまたはＤＵＴボードが、ばねピンに対して圧力を作用するｐｏｇｏユニットと係合した場合、ばねピンは、連結力を増強するばね力に応答する。ピンの弾性は、検査手順の際の検査ヘッド、プローブカードまたはＤＵＴボードの面内変形に拘わらず、一般に、充分な連結力を確保する。
【０００８】
多くの応用では、導体は、近い将来では数百ＭＨｚから１０ＧＨｚまで、遠い将来では数十ＧＨｚまで、極めて高い周波数成分を有する信号を伝える必要がある。従って、プローブカードまたはＤＵＴボードと検査ヘッドの間の信号経路の伝送ライン特性インピーダンスは、最も興味があるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
検査電子回路と非検査デバイスとの間の最適な信号伝送にとって、信号経路中の全ての要素の特性インピーダンスは、きちんと整合されるべきである。通常、全ての信号経路は、例えば、２８，５０または７５オームなど、同じインピーダンスを有することが望ましいが、幾つかの異なる特性インピーダンス値を同じインターフェイスに用意することが必要であるかもしれない。
【００１０】
ＡＴＥインターフェイス信号モジュールは、典型的には、電気伝送ラインを構造的に支えるために誘電体材料を採用している。これらの誘電体材料は、隣接した伝送ライン要素間で電気絶縁性の境界を提供しているが、伝送ライン経路に沿った特性インピーダンスにおいて不連続性を生じさせる。特性インピーダンスでの不連続性は、増加した反射係数レベル、その結果、減少した透過係数レベル（両方とも周波数に依存する）などを含む望ましくない影響を生じさせ、信号モジュールの信号完全性およびＡＴＥ信号の特徴付けを行う能力に有害である不均等のチャネル性能を生じさせる。
【００１１】
多くの応用において、電磁界が、相違する誘電率によって生ずるインピーダンス不連続性を通って伝搬する際、電磁界の反射を除去することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電子デバイスとの電気的インターフェイス接続のための信号モジュールとして具体化される。信号モジュールは、誘電体と、誘電体の表面を通って延びる導体とを含む。誘電体の表面は、導体の軸に対する垂直面から遠ざかるように配置され、導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置されている。
【００１３】
本発明はまた、電磁信号を伝送する方法として具体化される。該方法は、信号モジュールを用意するステップを含む。信号モジュールは、誘電体と、誘電体の表面を通って延びる導体とを含む。誘電体の表面は、導体の軸に対する垂直面から遠ざかるように配置され、導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置されている。該方法は、さらに、電磁信号を信号モジュール内の導体の一端に供給するステップと、該信号を、導体を通じて伝送するステップとを含む。
【００１４】
本発明は、さらに信号コネクタとして具体化される。信号コネクタは、第１表面および、第１表面に対向した第２表面の各々に設けられた皿穴(countersink)を有する誘電体を含む。信号コネクタはまた、誘電体の第１表面の皿穴および誘電体の第２表面の皿穴を通って延びる導体を含む。誘電体は、導体に機械的支持を提供している。皿穴は、導体の軸に対するベベル(bevel)角で設けられ、導体を通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて配置される。
【００１５】
本発明は、さらに信号モジュールとして具体化される。信号モジュールは、複数のばねピンと、第１および第２の保持キャップとを含む。各保持キャップは、誘電体材料からなる。各保持キャップは、第１表面および第１表面に対向した第２表面の各々に設けられた複数の皿穴と、第１表面および第２表面に設けられた複数の皿穴の間に延びる複数の孔とを有する上方部分を含む。
【００１６】
各保持キャップはまた、上方部分と連結した側方部分を含む。側方部分は、複数のばねピンを包囲している。複数のピンは、複数の孔の中にそれぞれ配置される。皿穴は、導体の軸に対して、あるベベル角で設けられ、複数のばねピンを通過する複数の信号の結果として生成される電磁界に基づいてそれぞれ配置される。
【００１７】
本発明は、添付図面に関連して読んだとき下記の詳細な説明からよく理解される。普通の手法に従って、図面の種々の特徴物は倍率調整していないことに留意する。一方、種々の特徴の寸法は、明瞭のため任意に拡大または縮小される。図面に含まれているのは下記の図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、従来のＡＴＥインターフェイス信号モジュール１００を示す。ＡＴＥインターフェイス電磁信号１０６は、ばねピン１０４に沿って信号モジュール１００を通過する。電磁信号は、ばねピン（図示していない複数のばねピン）の表面を取り囲む領域１０８を伝搬し、信号モジュール内の誘電体シム(shim)１１６およびモジュール端で誘電体キャップ１０２と出会う。
【００１９】
従来のＡＴＥインターフェイス信号モジュールにおいて、電磁信号が、ばねピン１０４を取り囲む媒体と誘電体キャップ１０２との間の境界面と出会うときに、電磁信号の反射１１２が発生する。
【００２０】
ばねピンを取り囲む媒体は、典型的には空気である。典型的なＡＴＥインターフェイス信号モジュールは誘電体キャップを採用しており、その誘電率は空気より大きい。これは、特性インピーダンスの不整合を生じさせ、その結果、電磁反射１１２をもたらす。
【００２１】
誘電体キャップの誘電率が増加するにつれて、電磁反射の大きさが増加する。さらに、前方透過係数は損失を受けて、信号モジュールによる透過を減少させる。
【００２２】
誘電体キャップ１０２を通過する複数のばねピン（図１では不図示）は、それぞれ電磁反射１１２を有することがある。生じた反射は、隣接したばねピンの間で、望ましくないクロストークを生じさせることがある。こうして、従来の信号モジュールを通じて伝送される最終的な電磁信号１１０は、伝送損失および隣接したばねピンからのクロストークを含むことがある。
【００２３】
誘電体のインピーダンスを、ばねピンを取り囲む媒体と一致させることを試みた。極めて低い誘電率の材料、例えば、キュミングマイクロウエーブ社(Cuming Microwave Corporation)のＲＨ−１０材料、を用いて誘電体キャップを製造する試みは、これらの材料の機械的張力がばねピンを堅く拘束するのに充分でないことが判明した。
【００２４】
ＡＴＥインターフェイス信号モジュールでの電磁反射を低減する努力は、誘電体キャップの容量性影響を補償することを試みた。例えば、誘電体キャップの一部におけるばねピン直径は、インピーダンス整合を達成するために調整した。
【００２５】
文献「"Calculation of an Optimum Transmission Line Taper," IEEE Microwave Theory & Techniques, November 1972, pages 734-739」では、プランジャー直径を徐々に変化させて、誘電体キャップの容量性影響を補償した。
【００２６】
テーパー状伝送ラインの必要な長さを計算するように構築されたコンピュータシミュレーションモデルは、合理的なＡＴＥ信号モジュールの制約された寸法内に適合不可能な、許容できないほど長い伝送ラインが必要になった。
【００２７】
本発明は、信号モジュールの軸に沿って伝搬する電磁波の入射ＴＭ（横磁場）波の面が、誘電体の境界表面に平行である条件を実現することによって、電磁インピーダンス整合を生成する。誘電体の境界表面の角度は、信号モジュールを通過する信号の結果として生成される電磁界に基づいて決定される。
【００２８】
ＡＴＥ信号モジュールにおいて、これは、望ましくは、ばねピンと誘電体キャップの間にある媒体の境界においてベベル角を作成することによって達成される。適切なベベル角を設けることによって、誘電体の境界間では、本質的にゼロ反射になる。
【００２９】
本発明の例示的実施形態は、導体と低損失誘電体を含む信号モジュールを備える。例示的実施形態では、誘電体２０２，２０４および導体２０８を図２に示している。
【００３０】
図２は、本発明の例示的実施形態に係る信号モジュール２００を示す。導体は、信号モジュール２００内の誘電体２０２，２０４を通過できる。誘電体２１６などの追加の誘電体が導体の長さに沿って位置決めされ、導体の更なる支持を提供することができる。
【００３１】
電磁信号２１０は、例示の信号モジュールの一端へ送り込むことができる。電磁信号は、導体２０８の軸に沿って伝搬する電磁波である。電磁信号は、望ましくは、誘電体２０２，２０４の間の領域２１２で反射を生成することなく、誘電体２０２，２０４を通過する。信号モジュール２００から伝送された信号２１４は、望ましくは、誘電体２０２，２０４の通過による透過損失が無い。
【００３２】
ＡＴＥインターフェイス信号は、典型的には、ＧＨｚ領域のバンド幅を有する。信号モジュール２００は、望ましくは、ＤＣと少なくとも３０ＧＨｚの間、そしてそれ以上の周波数領域で動作する。例示の信号モジュール２００は、実質的により高いバンド幅またはより制限されたバンド幅内で動作してもよい。例示の信号モジュールは、ＡＴＥインターフェイス信号に限定されず、他の応用、例えば、電気導体をコネクタ内部に機械的に支持しつつ、これらを通過する電磁信号の伝搬を遮断するようにした内部誘電体挿入体を含むコネクタなどに使用してもよい。
【００３３】
ここで示した信号モジュール２００は、誘電体２０４を、１つの角度２０６を有するものとして表現している。これは、例示目的で示したに過ぎない。図２において、誘電体２０２，２０４は同じベベル角２０６である。誘電体２０２，２０４は、ベベル角２０６を持つ１つの表面だけを示しているが、例示的実施形態では、全ての表面が特定のベベル角であることが望ましい。さらに、誘電体２０２，２０４は、特定のベベル角の一部分だけを示している。実際には、ベベル角は、図３の円錐形状の皿穴３０２であり、これは製造のために好都合である。
【００３４】
図３に示すように、誘電体２０４は、第１表面２０４ａおよび第２表面２０４ｂを有する。導体２０８は、皿穴３０２を有する第１表面２０４ａを通過する。皿穴３０２は、望ましくは、導体２０８の長さに沿った中心軸に対する角度２０６である。導体２０８は、さらに、皿穴３０２を有する第２表面２０４ｂを通過する。表面２０４ａ，２０４ｂは、ベベル角２０６の皿穴３０２をそれぞれ有することが望ましい。
【００３５】
例示の導体２０８は、複数の導体で構成される疑似同軸伝送ライン中に含んでもよい。疑似同軸伝送ラインは、当業者にとって周知である。
【００３６】
図４は、５つの平行ばねピン４０２，４０４で構成された、公知の疑似同軸伝送ライン４００を示す。この例では、中心ピン４０４が電磁信号を伝え、中心ピン４０４を取り囲むように配置された他の４つのばねピン４０２は、電気的に接地されている。これは、疑似同軸伝送ラインの１つの配置に過ぎない。この構成と他の可能性ある有用な構成は、例えば、文献「Reference Data for Radio Engineers, 4th Edition. New York: International Telephone & Telegraph Corp., 1957」に示されている。本発明は、ばねピン配置４００または疑似同軸伝送ラインに限定されない。
【００３７】
例示の信号モジュール２００で用いられる伝送ラインは、典型的には、５０オームの特性インピーダンスを達成するようにしている。この特性インピーダンスは、典型的な同軸ケーブルのインピーダンス、印刷回路基板のマイクロストリップ伝送ライン、あるいは例示の信号モジュールに取り付け可能な他の電気デバイスと整合する。信号モジュール２００は、他の特性インピーダンス値を達成するように設計することも可能である。
【００３８】
伝送ラインの特性インピーダンスは、ばねピンの幾何学的配置、ばねピンの直径、ばねピン間の間隔、ピン間の媒体の誘電率によって決定される。ばねピン、即ち、領域２１２での導体２０８を取り囲む媒体は、典型的には空気である。他の媒体は、低い損失正接と、安定した周波数非依存の誘電率を備えた他の誘電媒体を含んでもよい。
【００３９】
導体２０８を備えた例示の信号モジュール２００は、電磁信号からの平面電界ベクトルで動作可能であり、例えば、これに限定されないが、伝送ラインを形成する導体の円形幾何配置に関するＴＭ０１波またはＴＥ１１波のモード、あるいは伝送ラインを形成する導体の矩形幾何に関するＴＥ１０波またはＴＭ１１波のモードで動作可能である。
【００４０】
例示の信号モジュールは、望ましくは、歪んだ電界ベクトルを有する電磁信号でも動作する。歪んだＴＭ波ベクトルは、導体２０８が疑似同軸伝送ラインまたは他の構成である場合に発生し得る。
【００４１】
誘電体２０２，２０４は、ＤＣから少なくとも３０ＧＨｚの周波数範囲およびそれ以上に渡って１〜５の誘電率を有する誘電体材料を含んでもよい。誘電率が望ましくは１〜５である周波数範囲は、実質的により高くても構わない。誘電率は、望ましくは、好ましいバンド幅について一定である。誘電率の値および周波数範囲は、望ましくは、例示の信号モジュールの応用に依存する。所望の誘電率の値および周波数範囲は、入力信号のタイプとともに変更してもよく、本発明の範囲に影響を及ぼすことはない。
【００４２】
誘電体２０２，２０４の誘電率条件に加えて、誘電体材料は、望ましくは、ＤＣから少なくとも３０ＧＨｚの周波数範囲およびそれ以上に渡って、０．１未満の損失正接の性質を有する。損失正接が望ましくは０．１未満である周波数範囲は、実質的により高くても構わない。必要とされる損失正接は、モジュールの応用に依存する。ＡＴＥインターフェイス信号は、他の応用よりも低い損失正接を必要とするであろう。
【００４３】
例示の信号モジュール２００で用いられる普通の誘電体材料は、ポリテトラフルオロエチレン、ＦＲ４、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）１０００、Ｒｅｘｏｌｉｔｅ（登録商標）、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、空気を含む。低い損失正接（例えば、０．１未満）および応用の条件に適した誘電率を有していれば、他の材料も使用できる。ここで列挙したものを含む全ての誘電体材料は、無視できる程度の小さな損失ではあるが、何らかの損失を示す。
【００４４】
本発明によれば、異なる誘電率を持つ２つの媒体の境界での電磁インピーダンス整合は、信号モジュールの軸に沿って伝搬する電磁波の入射ＴＭ波の面が、誘電体の境界の表面と平行であって、境界が特定のベベル角である場合に達成される。このベベル角は、電磁反射がゼロ値に接近する角度から決定される。
【００４５】
例示的実施形態の誘電体の表面は、望ましくは、滑らかであり、横切って電磁波が直線軸に沿って伝搬する場合、ＴＭ波面に平行な直線ラインを含む。誘電体の表面は、望ましくは、他の電磁波条件に関するＴＭ波の等表面(isosurface)と一致する。
【００４６】
電磁反射が最小値に接近する角度は、ブルースター角の原理を用いて計算できる。ブルースター角は、光学系および準光学系の分野で知られている。
【００４７】
平行な偏光に関して、非磁性で無損失の材料についてＴＭフレネル反射が消えるような誘電体への入射角がある場合、ブルースター角θＢは存在する。初期条件は、式（１）に示すように、スネル法則によって定義される。
【００４８】
【数１】
2008523411.tif 000003
【００４９】
ここで、ε１，ε２は領域１，２の誘電率であり、θＴは領域２の屈折角である。
【００５０】
簡単な幾何から、θＴ＝９０°−θＢが示され、次のようになる。
【００５１】
【数２】
2008523411.tif 000004
【００５２】
これは、ブルースター法則として知られ、典型的には次のように表される。
【００５３】
【数３】
2008523411.tif 000005
【００５４】
信号モジュールの例示的実施形態に関して、ベベル角は、誘電体の誘電率、導体を取り囲む媒体の誘電率、および導体に沿って伝搬する電磁信号からのＴＭ波ベクトルの角度、に依存している。
【００５５】
上記式（２）によって計算されるブルースター角は、誘電媒体が無損失、即ち、ゼロの導電率を示し、非磁性であると想定している。ブルースター角は、領域２での誘電体材料が複素数の誘電率を示し、損失がある場合、その意味を失う。ブルースター角は、複素誘電率の実数部と虚数部を特定することによって変更されることがある。式（２）を次のように書き換えれば、電磁反射は最小値に接近できる。
【００５６】
【数４】
2008523411.tif 000006
【００５７】
この手法は、入射媒体が無損失、例えば、空気であって、媒体ε１である場合、ゼネック(Zenneck)表面波として知られている。
【００５８】
特定の応用に関して適切なベベル角および表面、誘電体の損失正接に拘らない実際の材料の構成、種々の構成から生ずるＴＭベクトルの歪みを決定するために、３次元の能力を持つ有限差分時間領域法などの、商業的に入手可能なモデル化およびシミュレーションのツールが使用できる。
【００５９】
歪んだ電界を受け入れるために、ベベル角は、望ましくは、歪みを考慮するように、より修正される。従って、ベベル角は、古典的なブルースター角ではなく、導体のタイプ、例えば、疑似同軸伝送ライン、によって生ずる電界の歪みを考慮した角度である。
【００６０】
電磁インピーダンス整合についての指標は、式（２）に定義されたものであるが、これらの指標を受け入れるために、その実施は、望ましくは、電界の歪みを考慮するように修正が必要になる。
【００６１】
特定のベベル角の数値では、電磁反射がゼロに接近する。よって、信号モジュールの伝送出力は、エネルギー保存から判るように、高い値に改善される。
【００６２】
伝送の改善は、広帯域なものであり、信号周波数に依存しない。周波数依存性は、誘電体材料の誘電率の周波数依存性によって制限される。導体が伝送ラインである例示的実施形態については、周波数依存性は、伝送ライン設計者に周知である電磁モードカットオフ周波数によっても制限される。
【００６３】
本発明は、図５に示すように、複数の導体を備えた信号モジュールに拡張できる。図５は、誘電体キャップ５００の一端の断面部分を示す。複数の導体５０２，５０４，５０６は、誘電体キャップ５００を通じて本発明の例示的実施形態に係る信号モジュールから延出している。
【００６４】
図５は、導体５０２，５０４，５０６に対応したベベル角５０８，５１０，５１２を示す。ここで図示したベベル角は、誘電体の表面でのベベル角の実施をより正確に描写している。ベベル角は、望ましくは、誘電体上にある皿穴である。複数の皿穴は、望ましくは、相互に近接したり交差している。
【００６５】
図５の実施形態で示した導体は、例えば、図４に示したような５線式疑似同軸伝送ラインや他の伝送ラインあるいは信号伝送コネクタの個々の導体をそれぞれ表している。例示的実施形態は、３本導体デバイスに限定されるものでない。例示の信号モジュールは、平面状または他の適切な配置で、任意の数の導体を含んでもよい。導体は、間隔があいていてもよく、その接続するデバイスに対して適切な特性インピーダンス整合を提供するように配置される。
【００６６】
個々の導体に関して誘電体の表面に適用されるベベル角は、各導体に沿った電磁反射を最小値に接近させる。クロストークに関与する反射機構が存在していないため、隣接チャネルのクロストーク、即ち、偶モードと奇モードの両方が減少する。
【００６７】
双方向信号伝送を行う、任意の多重度の信号を同時に伝える複数導体伝送ラインにおいて、偶モードは、平行な方向に伝搬する同時信号として定義され、一方、奇モードは、同時信号が反平行な方向に伝搬する。例示的実施形態は、偶モードおよび奇モードの伝搬条件の何れの組合せも同時に含んでも構わない。
【００６８】
本発明は、複数の導体に沿って同じ方向にそれぞれ伝搬する多重電磁信号に限定されないと理解される。例えば、第１の電磁信号は、導体５０２の端部の中に入り、一方、第２の電磁信号は、導体５０４の端部から出るようにしてもよい。第２の電磁信号は、第１の電磁信号とは反対の方向に伝搬する。
【００６９】
異なる電界ベクトルを持つ別個の電磁信号が、導体５０２，５０４，５０６を通じてそれぞれ伝搬してもよい。個々のベベル角５０８，５１０，５１２は、特定の電磁信号について設計してもよく、特定の電磁信号に関する反射を除去するように異なる角度でも構わない。このことは、特定の応用に適した信号モジュールの製造を可能にする。得られる信号モジュールは、最小のチャネルクロストークおよび最大の個別信号伝送を有することになる。
【００７０】
次に、多くの実施例を参照して本発明について説明する。実施例は、本発明の全般的な性質をより明確に説明するためにある。これらの実施例は、例示であり、本発明を限定するものでない。
【００７１】
（実施例１）
図６は、５つの誘電体６０６が、疑似同軸伝送ライン６００に沿って相互に間隔をあけている例示の疑似同軸伝送ライン６００を示す。各誘電体６０６は、誘電体６０６の両側に、上述したようなベベル角の皿穴（不図示）を有する。疑似同軸伝送ライン６００は、５つのばねピン６０２，６０４を有する。中心のばねピン６０４は電磁信号を伝え、他の４つのばねピン６０２は、中心ピン６０４を取り囲んでおり、電気的に接地される。
【００７２】
図７を参照して、例示の疑似同軸伝送ライン６００に関するインピーダンス・モデルシミュレーションの結果を説明する。インピーダンス・モデルシミュレーション結果７０２は、例示の疑似同軸伝送ライン６００を伝搬する電磁信号のインピーダンス（オーム）対時間（ｎｓ）を示している。電磁信号が例示の疑似同軸伝送ライン６００を伝搬する場合、領域７０４で図示しているように、インピーダンスは約５０オームである。例示的実施形態６００は、電磁信号が１０個の境界条件変化（各誘電体６０６につき２個）と遭遇しているが、各誘電体の上にあるベベル角の皿穴はインピーダンス不整合を低減して、インピーダンスを約５０オームに維持することを示している。
【００７３】
（実施例２）
図８ａを参照して、複数のばねピン８１６を備えた、例示のＡＴＥ信号インターフェイスモジュール８００を説明する。誘電体材料の保持キャップ８０２は、ばねピン８１６を覆って支持している。
【００７４】
保持キャップ８０２の部分は、さらに図８ｂで示している。保持キャップ８０２は、上方部分８０４と側方部分８１２を含む。上方部分８０４の第１表面は、複数のベベル角の皿穴８０６を含む。複数の開口８０８は、ベベル角の皿穴８０６と上方部分８０４の第２表面との間に延びている。上方部分８０４の第２表面８１０は、平坦な表面であり、加工の制約により、ベベル角の皿穴を有していない。
【００７５】
ベベル角のシム８１４は、平坦である第１表面と、ベベル角の皿穴を持つ第２表面とを有する誘電体材料からなる。ベベル角のシムは、さらに、保持キャップ８０２の開口に対応した開口と、ベベル角のシム８１４の皿穴とを含む。ベベル角のシム８１４の第１表面は、保持キャップ８０２の上方部分８０４の第２表面８１０に近接して配置される。誘電体の保持キャップ８０２とベベル角のシム８１４の組合せは、両方の表面がベベル角の皿穴を有する１つの保持部として機能する。
【００７６】
組み立てシム８１８は、第１の保持キャップ８０２の側方部分８１２と、第２の保持キャップ８０２の側方部分８１２との間に配置される。組み立てシム８１８は、第１の保持キャップ８０２の開口に対応した開口を有する。組み立てシム８１８は、望ましくは、ベベル角の皿穴が、開口に対応した両側に加工されている誘電体材料からなる。組み立てシム８１８は、ばねピン８１６への支持部を提供してもよい。
【００７７】
上述したような第２の保持キャップ８０２およびベベル角のシム８１４は、共に連結して、両方の表面がベベル角の皿穴を有する１つの保持部として機能する。第２の保持キャップ８０２および第２のベベル角のシム８１４は、さらに、第１の保持キャップ８０２での開口に対応した開口を含む。
【００７８】
複数のばねピン８１６は、第１の保持キャップ８０２の上方部分８０４、第１のベベル角のシム８１４、組み立てシム８１８、第２のベベル角のシム８１４、および第２の保持キャップ８０２の上方部分８０４の間の開口を通って延びて支持されている。第１および第２の保持キャップ８０２の側方部分８１２は、ばねピン８１６を、例示のＡＴＥ信号インターフェイスモジュール８００内に取り囲んでいる。
【００７９】
例示のＡＴＥ信号インターフェイスモジュール８００において、全ての誘電体境界には、本発明の例示的方法に従って上述のように設計された皿穴のベベル角が設けられる。こうして例示のモジュール８００は、インピーダンス不整合に悩まされることはない。
【００８０】
本発明について、具体的な実施形態を参照し図示し説明したが、本発明は、説明した詳細に限定されるものでない。むしろ、本発明から逸脱することなく、請求項の均等の範囲内で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】従来の信号モジュールの側面図であり、従来の信号モジュールを通る電磁信号伝搬および反射を示す。
【図２】本発明の例示的実施形態に係る例示の信号モジュールの側面図であり、例示の信号モジュールを通る電磁信号伝搬を示す。
【図３】本発明の例示的実施形態に係る例示の誘電体境界の側面図であり、導体近傍での誘電体境界における皿穴を示す。
【図４】従来の疑似同軸伝送ラインの斜視図であり、疑似同軸伝送ラインの終端を通る導体の配置を示す。
【図５】本発明の例示の信号モジュールの側方断面図であり、個々の導体についてベベル角を有する誘電体を通る導体の配置を示す。
【図６】本発明の例示的実施形態に係る例示の疑似同軸伝送ラインの斜視図であり、疑似同軸伝送ラインに沿って配置された、ベベルおよび皿穴を持つ５つの誘電体を示す。
【図７】本発明の例示的実施形態に係る例示の疑似同軸伝送ラインを通して伝搬する電磁信号のインピーダンスのシミュレーション結果である。
【図８ａ】本発明の例示的実施形態に係る例示のＡＴＥインターフェイス信号モジュールの斜視図である。
【図８ｂ】本発明の例示的実施形態に係る例示のＡＴＥインターフェイス内の保持キャップの部分図である。
【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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【図７】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【国際調査報告】
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