(57)【要約】同軸ケーブルを多層パッケージに接続する同軸コネクタを含む同軸変換機構は、インピーダンス整合を実現して広帯域性能を向上させる改良された同軸コネクタを有している。インピーダンス整合は、同軸コネクタの中心導体ピンに取付けられた複数の金属ディスクを含む金属ディスク構造により得られる。これらのディスクは、中心導体ピンに間隔を空けて取付けられていて、中心導体ピンの基部からの距離が遠いほど減少する異なる半径を有する。同軸コネクタは、多層パッケージの一部を形成する接地ビアのリングと同じく、金属ディスク構造を内部に収容すべく構成されたシュラウドを有する。
2010519707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュラウドにより囲まれた中心導体ピンを有する同軸コネクタであって、インピーダンス整合が得られるよう前記中心導体ピンに間隔を空けて取付けられた、大きさが異なる複数の導体ディスクを有する同軸コネクタ。
【請求項２】
前記複数の導体ディスクが、半径が異なる比較的薄い金属ディスクを含む、請求項１に記載の同軸コネクタ。
【請求項３】
前記同軸コネクタが上部に取付けられた多層パッケージを更に含んでいる、請求項１に記載の同軸コネクタ。
【請求項４】
前記多層パッケージが、積層されたセラミック層を含んでいて、前記中心導体ピンが自身の基部において前記積層されたセラミック層にロウ付けされた真鍮パッドを有する、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項５】
前記中心導体ピンが、前記多層パッケージに取付けられた基部を有し、前記複数の導体ディスクが、前記多層パッケージからの距離が遠いほど直径が小さい３枚の金属ディスクを含んでいる、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項６】
前記多層パッケージが、前記中心導体ピンを受容する開口を内部に有する接地ビアのリングを含んでいる、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項７】
前記同軸コネクタに接続された同軸ケーブルを更に含んでいる、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項８】
多層パッケージと、
同軸ケーブルと、
前記多層パッケージを前記同軸ケーブルに結合させる同軸コネクタとの組み合わせを含んでいて、前記同軸導体が、上部に金属ディスク構造を有する中心導体ピンを含んでいて、前記金属ディスク構造がインピーダンス整合をもたらす同軸変換機構。
【請求項９】
前記金属ディスク構造が、前記中心導体ピンに沿って間隔を空けて取付けられた、大きさが異なる複数の金属ディスクを含んでいる、請求項８に記載の同軸変換機構。
【請求項１０】
前記中心導体ピンが、前記多層パッケージに結合された基部を有し、前記複数の金属ディスクの直径が、前記多層パッケージからの距離が遠いほど減少する、請求項９に記載の同軸変換機構。
【請求項１１】
前記同軸コネクタが、前記多層パッケージに取付けられていて中心導体ピンおよびその上部の金属ディスク構造を囲み、前記同軸ケーブルを内部へ受容するシュラウドを含んでいる、請求項８に記載の同軸変換機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多層電子パッケージ用広帯域ＲＦコネクタの相互接続に関し、より具体的には、ロウ付けされたコネクタを必要とするセラミック多層パッケージの広帯域性能を向上させるインピーダンス整合に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層電子パッケージ用広帯域ＲＦコネクタの相互接続を含む同軸変換機構を提供する技術が知られている。そのような機構は例えば、送受信モジュールおよび送信機のアンテナ給電網を備えた電子パッケージを有するレーダーシステムに共通に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３，７４５，４８８号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０２８，４９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そのような機構において、多層パッケージ内の同軸コネクタ変換機構から伝送線構造への広帯域高周波ＲＦ性能を実現することは困難である。また、パッケージ内のインピーダンス整合構造だけを用いてコネクタ内のインピーダンス不整合を補償することは不可能である。ピン接続用の真鍮パッドを減らすことによりコネクタ変換を補償しようとする試みは、製造工程およびコネクタの信頼性に高いリスクをもたらす恐れがある。
【０００５】
同軸変換機構にインピーダンス整合およびこれによる広帯域性能が得られるよう様々な異なる構成が試みられてきた。そのような構成がロジャーズ（Ｒｏｇｅｒｓ）による米国特許第３，７４５，４８８号に開示されている。同特許はインピーダンス整合を実現すべく同軸構造内で移動可能なディスク７６およびリング７８を記述している。しかし、その構造は比較的複雑であって、最小限の変更によりインピーダンス整合が実現されるように、同軸ケーブルを多層パッケージに結合する同軸変換機構に簡単には適用できない。ピンの幅と形状およびシュラウド（ｓｈｒｏｕｄ）のワッシャ形端部の内径を調整することにより同軸変換線のインピーダンスを調整するアレン（Ａｌｌｅｎ）による米国特許第６，０２８，４９７号にも同様の事柄が指摘できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、従来の構造を大幅に変更する必要なく、多層電子パッケージ用広帯域ＲＦコネクタの相互接続によりインピーダンス整合および広帯域性能の向上を実現する。同軸変換機構は、多層パッケージ内の伝送線構造と、同軸ケーブルと、多層パッケージを同軸ケーブルに結合する同軸コネクタとを含んでいる。同軸導体は、金属ディスク構造を上に有する中心導体ピンを含んでいる。金属ディスク構造によりインピーダンス整合が得られる。
【０００７】
本発明によれば、金属ディスク構造は、中心導体ピンに沿って間隔を空けて取付けられた、大きさが異なる複数の金属ディスクを含んでいる。中心導体ピンは多層パッケージに結合された基部を有し、これら複数の金属ディスクの直径は多層パッケージからの距離が遠いほど小さくなる。同軸コネクタには、多層パッケージにロウ付けされたシュラウドが含まれ、中心導体ピンおよびその上の金属ディスク構造を囲み、且つ同軸ケーブルを内部に受容する。
【０００８】
本発明の好適な実施態様において、多層パッケージは、積層されたセラミック層を含んでいて、その内部に同軸ビア構造が存在する。広帯域ＲＦコネクタの中心導体ピンは自身の基部に、積層されたセラミック層にロウ付けされた真鍮パッドを有している。セラミック層内では、同軸構造の中心ビアが真鍮パッドに接続されている。多層パッケージは、同軸ビア構造を形成すべく接地ビアのリングを含んでいてよい。
【０００９】
本発明によればインピーダンス整合は、従来の同軸構造に比較的僅かな変更を加えるだけで実現される。より具体的には、複数の薄い金属ディスクが中心導体ピンに、当該ピンの基部にある真鍮パッドに隣接して取付けられている。また、中心導体ピンを囲むシュラウドの大きさと形状は、薄い導体ディスクを収容すべく調整されている。
【００１０】
好適な実施態様において、３枚の導体ディスクが中心導体ピンに、当該ピンの真鍮パッドに隣接して間隔を空けて取付けられている。各ディスクの直径は、他の２枚のディスクの直径と異なっていて、且つこれらのディスクは真鍮パッドからの距離が遠いほど直径が小さくなるように取付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従いインピーダンス整合を実現すべく複数の導体ディスクが中心コネクタピンに取付けられる態様を示す、同軸コネクタの中心導体ピンの分解斜視図である。
【図２】本発明に従い、図１の中心導体ピンの上部にディスクが取付けられた状態を示す側面図である。
【図３】図１、２の中心導体ピンが周囲のシュラウド内に取付けられた同軸コネクタの側面断面図である。
【図４】図３の同軸コネクタが多層パッケージに結合される態様および、同軸変換機構を提供すべく同軸ケーブルを受容する態様を示す側面断面図である。
【図５】多層パッケージ内の同軸構造がアイリスおよび接地されたビアのリングを含んでいる、図４に示すものと同様の同軸変換機構の側面の断面図である。
【図６】図５の接地リングおよびアイリスの平面図である。
【図７】接地リングに同軸コネクタが結合される態様を示す、図５と同様の側面の断面図である。
【図８】導体ディスクに合致するインピーダンスが無い従来型同軸変換機構について、Ｓパラメータの大きさ（ｄＢ）を周波数（ＧＨｚ）の関数としてプロットし、反射損失またはリターン損失、および挿入損失を示すプロット図である。
【図９】図８と同様であるが、本発明に従いインピーダンス整合が得られるよう中心導体ピンに導体ディスクが取付けられている点が異なるプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明に従いインピーダンス整合が得られるようピン１０に取付けられた金属ディスク構造１４を有する同軸コネクタ１２の中心導体ピン１０の分解斜視図である。金属ディスク構造１４は、３枚の異なるディスク１６、１８および２０を含んでいて、各々の半径は他の２枚のディスクと異なる。ディスク１６の半径はディスク１８よりも大きい。ディスク１８の半径はディスク２０よりも大きい。
【００１３】
中心導体ピン１０は従来の設計によるものであり、先端２４で終端する概ね円筒形の部分２２を有する。中心導体ピン１０は、円筒形部分２２の直径よりも直径が大きい第２の円筒形部分２６を有する。第２の円筒形部分２６の長さは、第１の円筒形部分２２と、真鍮パッド３０が取付けられた中心導体ピンの基部２８との間にわたる。
【００１４】
図２の側面図に示すように、ディスク１６、１８および２０は中心導体ピン１０の第２の円筒形部分２６に沿って、真鍮パッド３０に隣接して間隔を空けて取付けられている。ディスク１６、１８および２０は半径が異なっており、ディスク１６が真鍮パッド３０の最も近くに配置され、ディスク１６よりも直径が僅かに小さいディスク１８は真鍮パッド３０に対してディスク１６とは反対側に取付けられていて、ディスク１８より直径が僅かに小さいディスク２０はディスク１６に対してディスク１８とは反対側に取付けられている。
【００１５】
上に金属ディスク構造１４が取付けられた中心導体ピン１０は、図３に示す同軸コネクタ１２の一部を形成する。中心導体ピン１０は、同心的に配置されてシュラウド３２に囲まれている。シュラウド３２は、必要に応じて中心導体ピン１０上の金属ディスク構造１４を収容すべく拡大されている点を除いて従来の設計によるものである。
【００１６】
図４に、多層パッケージ３４に取付けられ、多層パッケージ３４と同軸ケーブル３６との間に同軸変換機構３８を提供すべく同軸ケーブル３６を受容する、図８の同軸コネクタ１２を示す。同軸コネクタ１２の中心導体ピン１０は、その基部において真鍮パッド３０を介して多層パッケージに結合されている。真鍮パッド８０は多層パッケージ３４にロウ付けされている。シュラウド３２はまた、図４に示すように多層パッケージ３４に結合されている。多層パッケージ３４は、積層されたセラミック層を含んでいてよい。
【００１７】
シュラウド３２は、同軸コネクタ１２を介して同軸ケーブル３６を多層パッケージ３４に結合すべく同軸ケーブル３６を受容する開口部４０を内部に有する。
【００１８】
多層パッケージ３４内の伝送線構造は、本例の場合のように同軸ビア構造を含んでいても、あるいはスラブライン構造またはストリップライン構造を含んでいてよい。図５に、接地されたビア４４の環状構造に接続された接地リング４２を含む多層パッケージ３４に取付けられた同軸コネクタ１２に結合された同軸ケーブル３６を示す。図６、および図５、７に示す接地リング４２は、多層パッケージ内の同軸構造の中心導体を収容するアイリス開口部４６を内部に有する。
【００１９】
上述のように、中心導体ピン１０上のディスク１６、１８および２０からなる金属ディスク構造１４によりインピーダンス整合が得られる結果、広帯域性能が向上する。これを図８、９のプロット図に示す。図８は、従来の同軸コネクタの場合における、周波数／ＧＨｚの関数としてＳパラメータの大きさをｄＢ単位でプロットしたものである。上側の曲線５０は挿入損失であり、下側の曲線５２は反射損失またはリターン損失である。図８に示すように、挿入損失を表わす上側の曲線５０は周波数約２０ＧＨＺでゼロから逸脱し、従来の同軸コネクタの性能が理想よりかなり低いことを示している。
【００２０】
図９は、図８と同様のプロット図あるが、本発明に従い金属ディスク１４を有する同軸コネクタ１２により得られる性能を表している。上側の曲線５４は挿入損失を表し、下側の曲線５６は反射損失またはリターン損失を表す。図９からわかるように、本発明による同軸コネクタ１２の場合、曲線５４が表す挿入損失は、約３２ＧＨｚの周波数までゼロのままであり、図８のプロット図で示す従来の同軸コネクタの場合よりもはるかに良い性能を示す。性能の向上は、金属ディスク構造１４がもたらすインピーダンス整合に起因する。
【図１】
2010519707.tif 000003
【図２】
2010519707.tif 000004
【図３】
2010519707.tif 000005
【図４】
2010519707.tif 000006
【図５】
2010519707.tif 000007
【図６】
2010519707.tif 000008
【図７】
2010519707.tif 000009
【図８】
2010519707.tif 000010
【図９】
2010519707.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月18日(2008.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シュラウドにより囲まれた中心導体ピンを有する同軸コネクタであって、インピーダンス整合が得られるよう前記中心導体ピンに間隔を空けて取付けられた、半径が異なる複数の導体ディスクを有する同軸コネクタ。
【請求項２】
前記複数の導体ディスクが、半径が異なる比較的薄い金属ディスクを含む、請求項１に記載の同軸コネクタ。
【請求項３】
前記同軸コネクタが上部に取付けられた多層パッケージを更に含んでいる、請求項１に記載の同軸コネクタ。
【請求項４】
前記多層パッケージが、積層されたセラミック層を含んでいて、前記中心導体ピンが自身の基部において前記積層されたセラミック層にロウ付けされた真鍮パッドを有する、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項５】
前記中心導体ピンが、前記多層パッケージに取付けられた基部を有し、前記複数の導体ディスクが、前記多層パッケージからの距離が遠いほど直径が小さい３枚の金属ディスクを含んでいる、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項６】
前記多層パッケージが、前記中心導体ピンを受容する開口を内部に有する接地ビアのリングを含んでいる、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項７】
前記同軸コネクタに接続された同軸ケーブルを更に含んでいる、請求項３に記載の同軸コネクタ。
【請求項８】
多層パッケージと、
同軸ケーブルと、
前記多層パッケージを前記同軸ケーブルに結合させる同軸コネクタとの組み合わせを含んでいて、前記同軸導体が、半径の異なる複数の金属ディスクを含む金属ディスク構造を上部に有する中心導体ピンを含んでいて、前記金属ディスク構造がインピーダンス整合をもたらす同軸変換機構。
【請求項９】
前記金属ディスク構造が、前記中心導体ピンに沿って間隔を空けて取付けられた、大きさが異なる複数の金属ディスクを含んでいる、請求項８に記載の同軸変換機構。
【請求項１０】
前記中心導体ピンが、前記多層パッケージに結合された基部を有し、前記複数の金属ディスクの直径が、前記多層パッケージからの距離が遠いほど減少する、請求項９に記載の同軸変換機構。
【請求項１１】
前記同軸コネクタが、前記多層パッケージに取付けられていて中心導体ピンおよびその上部の金属ディスク構造を囲み、前記同軸ケーブルを内部へ受容するシュラウドを含んでいる、請求項８に記載の同軸変換機構。
【国際調査報告】
2010519707.tif 000012