(57)【要約】  統合ゲッター構造体ならびに、その形成及び回路モジュールエンクロージャ（２４）に据え付けるための方法。本発明の統合構造体は、水素ゲッター構造体（１０）と、パーティクルゲッター機能とRFアブソーバー機能の両方を提供するように考案されている選択された量の構成要素（２０）を含む。一態様において、構成要素（２０）は水素ゲッター構造体（１０）上に不連続量(discrete  quantities)で配置される。別の態様では、水素ゲッター構造体（１０）は、構成要素（２０）のシート上に形成されて、この構成要素（２０）を露出するようにアパーチャ（３０）を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジオ周波数(RF)回路モジュールに据え付けるのに好適な統合多目的ゲッター構造体であって、前記ゲッター構造体は、パーティクルゲッター機能とRFアブソーバー機能を提供するための所定量の構成要素を含み、前記所定量の構成要素は、RF回路モジュールに据え付けるのに好適なサイズ及び形状部分に形成可能である、前記ゲッター構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記所定量の構成要素の一部と統合させた水素ゲッター構造体をさらに含み、前記多目的ゲッター構造体は、パーティクルゲッター、水素ゲッター及びRFアブソーバーの結合機能を提供する、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項３】
請求項２に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、
前記水素ゲッター構造体は、RF回路モジュールのエンクロージャ表面上に形成される；及び
前記所定量の構成要素の一部は、前記水素ゲッター構造体の上に形成される、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項４】
請求項２に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、
前記所定量の構成要素は、前記RF回路モジュールのエンクロージャ表面上の一般的に連続層として形成される；及び
前記水素ゲッター構造体は、所定量の前記構成要素の上に形成されて、複数のアパーチャを含み、これを通って所定量の構成要素が暴露されてパーティクルゲッター及びRFアブソーバー機能を提供する、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項５】
請求項１に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記構成要素はRFアブソーバー機能を提供するために粉末金属を含む材料と混合されたパーティクルゲッター機能を提供するためのシリコーン懸濁液ベースを含む、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項６】
請求項５に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記粉末金属を含む材料が、スカンジウム、タンタル、バナジウムと組み合わせて、鉄、コバルト及びロジウムからなる遷移群と、金属原子が炭素鎖構造に結合している金属-有機化合物から選択される材料のひとつである、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項７】
前記粉末金属を含む材料が極性へリックスポリマーである、請求項５に記載の統合多目的ゲッター構造体。
【請求項８】
前記粉末金属を含む材料が鉄である、請求項６に記載の統合多目的ゲッター構造体。
【請求項９】
請求項８に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記粉末鉄が約６〜１０ミクロンのサイズであり、前記材料の約６０〜７０重量パーセントが鉄であるようにシリコーン懸濁液と混合された、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１０】
請求項２に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記構成要素が、RFアブソーバー機能を提供するために粉末金属を含む材料と混合されたパーティクルゲッター機能を提供するためにシリコーン懸濁液を含む、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１１】
請求項１０に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記粉末金属を含む材料が、スカンジウム、タンタル、バナジウムと組み合わせて、鉄、コバルト及びロジウムからなる群と、金属原子が炭素鎖構造に結合している金属-有機化合物から選択される材料のひとつである、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記粉末金属を含む材料が鉄である、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１３】
請求項１２に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記粉末鉄が約６〜１０ミクロンのサイズであり、前記材料の約６０〜７０重量パーセントが鉄であるようにシリコーン懸濁液と混合された、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１４】
請求項２に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記水素ゲッター構造体は、
水素−吸収金属層；及び
水素を前記金属層へ一方通行で通し、金属層が酸化しないようにする保護オーバーレイヤを含む、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１５】
請求項１４に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、
前記水素−吸収層がチタンを含む；及び
前記保護オーバーレイヤがパラジウムを含む、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１６】
請求項１５に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、その上にチタン金属層が形成されている金属接触層をさらに含む、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項１７】
ラジオ周波数(RF)回路モジュール内に統合多目的ゲッター構造体を形成する方法であって、
シリコーン分散材料を入手する(take)；
前記シリコーン分散構成要素中で金属を含む粉末材料を混合する；
混合した前記シリコーン分散材料をRF回路モジュールエンクロージャに設置する；及び
混合したシリコーン分散材料を硬化させて、結合パーティクルゲッター機能とRFアブソーバー機能を提供する、各段階を含む、前記方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、
RF回路モジュールエンクロージャで水素ゲッター構造体と混合シリコーン分散材料を統合して、結合水素ゲッター、パーティクルゲッター及びRFアブソーバー機能を同一構造体に提供することをさらに含む、前記方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記統合段階が、
最初にRF回路モジュールエンクロージャに水素ゲッター構造体を据え付ける；
ここで混合シリコーン分散材料を設置する前記段階は、水素ゲッター構造体の上に混合シリコーン分散材料の不連続部分を設置することを含む、前記方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、
混合した前記シリコーン分散材料を設置する段階が、RF回路モジュールエンクロージャの内部表面に前記材料層を形成することを含む；及び
前記統合段階が、混合したシリコーン分散材料の層の上に水素ゲッター構造体を形成し、パーティクルゲッターとRFアブソーバー機能の混合シリコーン分散材料への入口を提供するために水素ゲッター構造体にアパーチャを形成することを含む、前記方法。
【請求項２１】
請求項１７に記載の方法であって、前記混合段階で使用する前記粉末金属を含む材料が、スカンジウム、タンタル、バナジウムと組み合わせて、鉄、コバルト及びロジウムからなる群と、金属原子が炭素鎖構造に結合している金属-有機化合物から選択される材料のひとつである、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項２２】
請求項１７に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記混合段階で使用される前記粉末金属を含む材料が鉄である、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項２３】
請求項２２に記載の統合多目的ゲッター構造体であって、前記粉末鉄が約６〜１０ミクロンのサイズであり、前記混合段階では、前記混合物中に約６０〜７０重量パーセントの鉄を使用する、前記統合多目的ゲッター構造体。
【請求項２４】
請求項１７に記載の方法であって、
前記混合シリコーン分散材料を設置する段階が、RF同調のためのRF導波管エンクロージャの内部表面上に構成要素の層を形成することを含む、前記方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、一般にラジオ周波数(RF)回路モジュールに関し、特に回路モジュールまたはパッケージ内の不都合な物質及び放射線の作用を軽減するための構造体に関する。化学プロセスまたは冶金学プロセスにおいて、「ゲッター」とは、不純物を吸収するためのプロセスの間に少量で加える構成要素である。本明細書において、「ゲッター：getter」なる用語は、吸収、散乱、分散または他のプロセスによって不都合な物質または放射線(radiation)の作用を軽減するための全ての物質または構造体を包含するために使用する。
【０００２】
電子機器パッケージング業界において、水素は電気的に悪影響を与えるものとして公知であるが、水素はニッケルめっき層などの電子機器パッケージモジュール中で避けることができない成分である。時間が経過するにつれて、特に宇宙空間または低圧空間では、水素はもともとそれが含まれている物質から拡散して電子機器モジュールの電気性能に回復不能な損傷や悪影響を与える可能性がある。水素ゲッター(hydrogen  getter)は、Dean  Tranらの米国特許第6,423,575号及びYoshio  Saitoらの米国特許第6,369,442号に記載のように、この問題を解決するために開発されてきた。より完全性をもとめるために、これらの開示またはこれらの特許は、本明細書中、参照として含まれる。水素ゲッター構造体は通常、チタンなどの化学反応によって水素を吸収することが公知の物質の層と、パラジウムなどの物質のオーバーレイ層を含み、このオーバーレイ層は、チタン層に水素を取り込み易くするが、チタンの酸化を阻害する。このチタンの下には、銀や金などの接触金属(contact  metal)層があってもよい。この種の水素ゲッターのひとつは、好適なサイズ及び形状に成形されて、モジュールエンクロージャ表面に固定するなどして、RFモジュールに組み込まれる。
【０００３】
RF回路モジュール中の他の潜在的な、不都合な汚染物質は、粒子の形状をとる。遊離(loose)粒子は、製造および組み立てプロセスの間に多くの供給源から発生して、封止パッケージ内にとどまることがある。封止電子機器、超伝導または光通信モジュール内の粒子汚染物質を解決する必要性から、封止前にモジュールパッケージ内に内蔵もしておかなければならないパーティクルゲッター構造体の開発が発生してきている。これらは、接着剤として一部作用して、これらの接着剤を使用しなければ、封止パッケージ内を自由に動き回ってしまう全ての遊離粒子を捕獲するシリコーン材料の形を取ることができる。従来のパーティクルゲッター構造体は、エンクロージャ内、またはパッケージ内のどこかほかの場所に別個に形成且つ据え付けられてきた。
【０００４】
電子機器モジュール内のラジオ周波数(RF)放射線を吸収する必要性も公知である。特に非常に高周波において、不都合な共鳴がモジュールキャビティ内で発生することがあり、特定の周波数では操作を実質的にできなくしたり、悪影響を及ぼす。RFアブソーバー構造体は当業界でも公知であり、従来でもモジュールパッケージ内に別個に形成し据え付けられてきた。たとえば、市販の物質の、Emerson＆Cuming  Microwave  Produces，Randolph，マサチューセッツ州製のECCOSORB(登録商標)RFは、RFパッケージハウジング内に包含させるために好適な形状に機械加工し得るRFアブソーバーである。
【０００５】
本発明以前には、水素ゲッター構造体、パーティクルゲッター構造体及びRFアブソーバー構造体は個別形成されて、RF用途の電子機器モジュール内に据え付けられていた。したがって、この三つのタイプのゲッター／アブソーバーを製造し組み立てる費用は、個々の回路モジュールの全製品コストのかなりの割合を占めている。さらに各タイプのゲッターが加わることでモジュールの総重量が増える。宇宙船などの用途によっては、モジュール重量が宇宙船の発射コストに影響を与えるのでこの重量は非常に重要である。
【０００６】
したがって、ゲッター／アブソーバーのそれぞれのタイプを別個に形成且つ据え付けるための要件を強要することなく、水素ゲッター、パーティクルゲッター及びRFアブソーバーの機能を果たす構造体及び関連する方法に対する需要がいまだにあると考えられる。これによって、より安価で、よりコンパクトで且つ軽量のRF回路モジュールができるだろう。本発明はこの要求に応えるものである。
【０００７】
発明の概要
本発明は、電子機器モジュール内で三つの主なゲッター機能のうちの少なくとも二つを合わせもつゲッター構造体に属する。本発明の構造体は、電子機器モジュール、特にRFパッケージに据え付けるのに適した統合多目的ゲッター構造体(integrated  multi-purpose  getter  structure)として定義することができる。手短に、そして一般的な用語で言えば、このゲッター構造体はパーティクルゲッター機能とRFアブソーバー機能を提供する所定量の構成要素を含む。この所定量の構成要素(a  quantity  of  material)は、RF回路モジュール内に据え付けるための好適なサイズ及び形状の一部に形成可能である。
【０００８】
より具体的には、本発明の統合多目的ゲッター構造体はさらに、所定量の構成要素の一部と統合した水素ゲッター構造体を含む。これによってこの多目的ゲッター構造体は、パーティクルゲッター、水素ゲッター及びRFアブソーバーの複合機能を発揮する。
【０００９】
本発明の一態様で一例として開示するように、本発明の水素ゲッター構造体は、RF回路モジュールのエンクロージャ表面上に形成され、所定量の構成要素の一部は、水素ゲッター構造体上に形成される。本発明の別の態様では、所定量の構成要素は、RF回路モジュールのエンクロージャ表面上に一般的に連続層として形成され；水素ゲッター構造体は、この連続層の上に形成され、複数のアパーチャを含み、このアパーチャを通して所定量の構成要素が暴露されて、パーティクルゲッターとRFアブソーバー機能を提供する。
【００１０】
より具体的には、パーティクルゲッターとRFアブソーバーの機能を組み合わせる構成要素は、パーティクルゲッター機能を提供するためにシリコーン懸濁液を含み、RFアブソーバー機能を提供するために粉末金属を含む材料と混合される。この粉末金属を含む材料は、スカンジウム、タンタル、バナジウムと組み合わせて、鉄、コバルト及びロジウムなどの遷移金属、または金属原子が炭素鎖若しくは炭素分岐構造または極性へリックス構造を有するポリマーに結合している有機金属化合物(metal-organo  compound)などの組み合わせまたは任意の好適な選択物であってもよい。好ましくは粉末金属は鉄である。本発明の具体的な態様において、約６〜１０ミクロンのサイズの粉末鉄を、得られた構成要素の約６０〜７０重量パーセントが鉄であるように、シリコーン懸濁液と混合する。
【００１１】
統合ゲッター中の水素ゲッター構造体は、通常、水素吸収性金属層と、水素を吸収性の下部層に一方向に通過させて、吸収性金属を酸化から保護する促進性オーバーレイヤ(facilitating  layer)とを含む。具体的には、この水素吸収層は、チタンであってもよく、この保護オーバーレイヤはパラジウムまたはロジウムであってもよい。水素ゲッター構造体はさらに、その上にチタン金属層を形成する金属接触層を含むことができる。
【００１２】
本発明は、ラジオ周波数(RF)回路モジュールに統合多目的ゲッター構造体を形成する方法に関しても定義することができる。手短に言えば、本方法は、シリコーン分散材料を入手する(take)；前記金属を含む材料をシリコーン分散材料中で混合する；この混合したシリコーン分散材料をRF回路モジュールエンクロージャに設置する；及び混合したシリコーン分散材料を硬化させて、複合パーティクルゲッター機能とRFアブソーバー機能を提供する、各段階を含む。追加の水素ゲッター機能を提供するために、本方法はさらに、RF回路モジュールエンクロージャ内で水素ゲッター構造体を備えた混合シリコーン分散材料を合体させて、同一構造体の中に複合水素ゲッター、パーティクルゲッターとRFアブソーバー機能を提供する、各段階を含む。
【００１３】
上記概要から、本発明は、RF回路モジュールの製造及びパッケージング分野で飛躍的進歩を提供する。特に本発明は、水素ゲッター、パーティクルゲッターとRFアブソーバーの少なくとも二つの機能を組み合わせる。本発明のほかの側面及び有利な点は、付記図面と組み合わせて、以下の詳細な記載から明らかになるだろう。
図面の簡単な説明
【００１４】
図１は、従来技術の水素ゲッターの断面図である。
【００１５】
図２A及び２Bは、本発明に従った統合ゲッター構造体のそれぞれ断面及び平面図である。
【００１６】
図３A及び３Bは、本発明の別の態様を示す、それぞれ図２A及び２Bと同様の図面である。
【００１７】
図４A及び４Bは、本発明のさらに別の態様を示す、それぞれ図２A及び２Bと同様の図面である。
【００１８】
図５は、別のアセンブリスキームを示す、図４Aと同様の断面図である。
【００１９】
図６は、図５で使用される別のアセンブリスキームを示す、図２Aと同様の断面図である。
【００２０】
発明の詳細な説明
説明の目的のために図面に示したように、本発明は、ラジオ周波数(RF)回路モジュール中で、水素ゲッター、パーティクルゲッター及びRFアブソーバーの機能を果たす新規アプローチに関連する。上記のごとく、エンクロージャ内に封止されたRF回路パッケージは、エンクロージャ内にトラップされた遊離粒子により及び水素によって汚染され、パッケージ内に伝播し、空洞共振作用及び不都合なRF損失を生じるRF信号の作用も受ける。従来、このような三種類の汚染物質はそれぞれ、RFパッケージ内に特別な構造体、すなわち水素ゲッター構造体、パーティクルゲッター構造体及びRFアブソーバー構造体を据え付けることによって解決してきた。
【００２１】
本発明に従って、これらの三つの構造体のうち少なくとも二つをひとつの統合構造体で組み合わせて、製造及び組み立てを簡素化し、コスト軽減し、モジュール重量を軽くする。図１は、一例として、従来法の水素ゲッター構造体１０を示す。この構造体は、化学反応によって水素を吸収する、チタンなどの金属の層１２と、水素は入るが、酸化からチタン層１２を保護する、パラジウムなどの保護物質のオーバーレイヤ１４を含む。このチタン層１２は、銀または金などの接触金属の下部層１６も含むことができ、この層は水素ゲッター機能を発揮しないが、RFモジュールエンクロージャ内部で構造体１０を取り付けやすくするために使用することができる。
【００２２】
本発明の重要な側面は、ひとつの構成要素内にパーティクルゲッターとRFアブソーバーの機能が組み合わされているということである。より具体的には、図２A、２B、３A、３B、４及び５に２０で示されている構成要素は、パーティクルゲッターとして機能するベースシリコーン材料で出発し、たとえばローラーミキサーを使用してシリコーン内に粉末金属を含む材料を混合して、その材料内に確実に均一分散させることによって形成する。ベース材料としてシリコーン分散液、特にNuSil  Technology、Carpinteria、カリフォルニア州製、MED1356なるシリコーン分散液を使用すると良い結果が得られた。この粉末金属を含む材料は、スカンジウム、タンタル、バナジウムと組み合わせて、鉄、コバルト及びロジウムなどのアブソーバーとして機能する任意の好適な遷移金属または、金属原子が炭素鎖構造若しくは極性へリックスポリマーに結合している多くの金属-有機化合物のいずれかであってもよい。６〜１０ミクロン粒径と９９．５％純度の鉄粉末を使用すると良好な結果が得られた。この鉄粒子は、鉄が得られた混合物の６０〜７０重量パーセントであるように、シリコーン材料と混合し、ついで好適な型またはモジュールエンクロージャ若しくはその蓋に配置することができる。ついでこの混合物を周囲温度で放置して硬化させる。
【００２３】
図２A及び２Bに示されているように、本発明の一態様において、鉄を含浸させたシリコーン材料２０を、水素ゲッター１０のパラジウム上部表面１４上に、通常、複数の丸い「ボタン」として形成する。説明の目的のために、この水素ゲッター１０は、エンクロージャ蓋２４の上に据え付けられているものとして示される。
【００２４】
図３A及び３Bの態様において、１０’として表される水素ゲッターは、曲がりくねった波状構造で形成される。すなわち、チタン１２’、パラジウム１４’と接触金属１６’の層は平坦ではないが、断面では波状になっている。上記から考えると、図３Bに示されているようにパラジウム層は平行な尾根と溝に波形がつけられている。鉄を含浸させたシリコーン材料２０は、下の水素ゲッター構造体１０’に波形の山頂に沿って長さ方向の縞２８として形成される。
【００２５】
図４A及び４Bの態様は、複合パーティクルゲッターとRFアブソーバー材料２０が最初に蓋２４上に形成され、ついで水素ゲッター構造体１０”が前記材料２０の上に形成されるが、構造体１０”のアパーチャが材料２０の領域３０を露出させる。
【００２６】
図２A〜２B、３A〜３B及び４A〜４Bの態様において、水素ゲッター構造体１０、１０’及び１０”はそれぞれ、はんだ３２の周囲ビードによって蓋２４に固定されている。図５及び６に示されている別の組み立てスキームにおいて、浸漬された(dipped)はんだ外被３４は水素ゲッター構造体１０”または１０の周辺縁に沿って伸張する。
【００２７】
鉄を含浸させたシリコーン材料２０の種々の厚さを試験する実験において、RF吸収性能は、従来のECCOSORB(登録商標)材料の層と同等であるかまたはそれ以上であることが知見された。もちろん、この従来の材料層は、パーティクル吸収能はもたない。より具体的には、材料２０をRFモジュールパッケージ蓋の中に種々の厚さで形成する。試験で使用した厚さは、１８５ミル(4.7mm)、２０５ミル(5.3mm)、２２５ミル(5.7mm)であった。厚さ225ミル(5.7mm)のECCOSORB(登録商標)材料の層を使用しての測定も実施し、比較のために同じRF測定をRFアブソーバーなしで実施した。どの種類のRFアブソーバーなしでは、試験パッケージは、特定の二つの周波数において大きな共鳴を示した。鉄を含浸させたシリコーン材料２０は、これらの共鳴作用をECCOSORB（登録商標）材料と丁度同程度に軽減した。さらなる試験において、鉄を含浸させた材料２０は、(鉄を含まない)同じシリコーン材料の追加コーティングでコーティングした。このコーティングは、構造体のRF吸収性能に有意に影響を与えなかった。したがって、任意選択として鉄を含浸させた材料２０を追加のシリコーンでコーティングすることができ、それによってRF性能には影響を与えないが、パーティクルゲッター機能を高めることができる。
【００２８】
要約すると、本発明は、RFアブソーバーとパーティクルゲッターの両方として機能する構成要素を提供する。この構成要素は、従来の水素ゲッター構造体と種々の方法で組み合わせて、統合水素ゲッター、パーティクルゲッター及びRFアブソーバーを提供することができる。得られたRF回路モジュールは、もっとコンパクトなパッケージに封入することができる。何故なら統合ゲッター／アブソーバーは、エンクロージャ容積をより効率的に使用するからである。また、本発明の使用により、製造コストも大きく減少し、且つモジュール重量も減少する。
【００２９】
上記より、本発明は、RF回路モジュールまたはパッケージの分野で大きな技術的前進を示すものと考えられよう。特に本発明は、水素ゲッター、パーティクルゲッターとRFアブソーバーの機能をひとつの構造体に組み合わせることによって、低コスト、低重量及び低容積のRFモジュールを提供する。本発明の具体的な態様について一例として説明し記載してきたが、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく種々の変形が可能であることは理解されよう。したがって、本発明は、付記請求の範囲以外には制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、従来技術の水素ゲッターの断面図である。
【図２】図２A及び２Bは、本発明に従った統合ゲッター構造体のそれぞれ断面及び平面図である。
【図３】図３A及び３Bは、本発明の別の態様を示す、それぞれ図２A及び２Bと同様の図面である。
【図４】図４A及び４Bは、本発明のさらに別の態様を示す、それぞれ図２A及び２Bと同様の図面である。
【図５】図５は、別のアセンブリスキームを示す、図４Aと同様の断面図である。
【図６】図６は、図５で使用される別のアセンブリスキームを示す、図２Aと同様の断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2008522407.tif 000012
2008522407.tif 000013
2008522407.tif 000014