CN101521313B - 用于互连每个包括至少一条传输线的两基板的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及第一基板(1)和第二基板(10)的互连系统，该第一基板(1)包括至少一条第一传输线(3)，第二基板(10)包括至少一条第二传输线(11)，第一基板关于第二基板的方向是任意的。第一基板(1)包括在所述第一线路一端的至少一个金属化孔，第二基板(10)包括延伸所述第二线路和接地保留部的突起元件，所述突起元件插入到金属化孔中。本发明显然可以应用到微波领域，并可以互连包括印刷天线的基板和接收信号的处理电路的基板。

Description

用于互连每个包括至少一条传输线的两基板的系统
技术领域
本发明涉及第一基板与第二基板的互连系统，该第一基板包括至少一条第一传输线，该第二基板包括至少一条第二传输线，第一基板关于第二基板的方向是任意的。
更具体地，本发明涉及其中传输线是印刷线路的互连系统，该互连系统还包括滤波功能。
背景技术
对于使用最便宜的制造方法减小现有系统的尺寸存在强烈的需求。
发明内容
因此，本发明提出一种新式的第一基板与第二基板的互连系统，所述第一基板包括至少一条第一传输线，所述第二基板包括至少一条第二传输线，一旦进行组装，该互连系统通过简单的机械接触实现，而无需任何焊接或者任何其它互连方式。
本发明还涉及两条传输线之间的过渡水平处的滤波功能的集成，所述滤波功能意在去除发出或接收到的寄生频率，而不会降低在有效频带宽度中的性能和影响过渡处(transition)的物理尺度。因此，本发明使得不仅可以传递第一基板的能量到第二基板，而且还可以节省尺寸以及系统的总体成本。
本发明显然可以在包括印刷天线的基板与在其上实现其它电子功能的第二基板的互连范围内应用，例如以申请人名义的法国申请No.0655246所述的。
这样，本发明涉及第一基板与第二基板的互连系统，第一基板包括至少一条第一传输线，第二基板包括至少一条第二传输线，第一基板关于第二基板的方向是任意的，其特征在于，第一基板包括至少一个在所述第一传输线的一端的金属化孔，第二基板包括延伸所述第二传输线的突起元件，所述突起元件插入到金属化孔中。优选地，在第一基板上实现的孔在所述基板的两面上由非金属化保留部(saving)围绕，并且去金属化带位于第二基板的背面上。与跨过该保留部的传输线部分相关联的第一基板的金属化孔和接地面之间的保留部与跨过形成在第二基板上的保留部的传输线部分一起形成滤波元件。该滤波元件具有伪椭圆低通类型的响应，其具有传输零点，以使得谐振元件的值是在金属化孔和接地面之间的形成在第一基板上的保留部的尺度的函数，并且第一电感元件的值是在该保留部上的传输线的长度的函数，第二电感元件的值是在形成在第二基板上的保留部上的传输线的长度的函数。
根据本发明的另一特征，第一基板的传输线通过线路元件延伸超过金属化孔。该线路元件提供在过渡水平处的电抗，其能够控制滤波器的谐振频率。
根据优选的实施例，第二基板的突起元件部分在与接受第二馈送线的面相反的面上是非金属化的。优选地，第一和第二馈送线是微带线、共面线或者三层(tri-plate)线，并且第一和第二基板是单层或者多层基板。根据优选的实施例，第一和第二基板以形成90°角的方式关于彼此定位。
附图说明
通过理解不同实施例的描述，本发明的其它特征和优点将显现出来，该描述参照附图进行，其中：
图1是根据本发明的第一基板的顶部视图。
图2是图1的基板的底部视图。
图3是根据本发明的第二基板的透视前视图。
图4是图3所示的第二基板的透视后视图。
图5和6是根据本发明的两基板互连时系统的透视图。
图7是示出根据本发明的与互连系统相关联的滤波过渡的放大顶部视图。
图8是图7的滤波过渡的电路图。
图9示出根据电容元件的距离C的滤波过渡的传输曲线。
图10示出对于不同的距离L也就是电感元件值的滤波过渡的不同传输曲线。
图11示出具有滤波过渡的变体的第一基板的视图。
图12给出作为频率函数的滤波过渡的曲线S21。
具体实施方式
首先，参照图1-6，描述根据本发明的互连系统的第一实施例。在图1和2中，示出由多层基板1a、1b、1c形成的第一基板1。对于本领域技术人员来说，显然，本发明也可以应用到单层基板。基板的上表面包括金属层2。
根据本发明，馈送线3，更具体地微带线，通过蚀刻所述基板形成在基板1的上表面上。该传输线给定到金属化孔4上。该孔4被通过将金属层2去金属化而实现的保留部(saving)5围绕。
在基板1的另一表面上，也就是在所示实施例的下表面，层6形成接地面。该层6在孔4周围在7处被去金属化。该接地面通过沿着传输线3并围绕接地保留部5布置的金属化孔(在此未示出)连接到上接地面2。在金属化孔4周围的二个去金属化带5和7可以隔离微带线和金属化孔与电路剩余部分以及显然地接地面。而且，上保留部可以防止短路，并将用于实现如下所示的滤波过渡。
如图3和4所示，第二基板10，多层或者单层，在其上表面10a上具有金属化线路11。基板还包括突起元件12，所述线路11实现在该突起元件12上。为了防止短路，基板10的另一包括接地面的表面10b在突起元件12的水平处并在其上部去金属化以用这种方式形成保留部13。突起元件12具有能够使其插入到金属化孔4中的形状，如图5和6所示。如图5和6所示，两基板1和2关于彼此垂直地互连。对于本领域技术人员来说，显然，两基板之间除了90°方向之外的方向也是可以的，其不脱离本发明的范围。如图6所清楚地示出，两保留部13和5可以防止短路。
这样，如图5和6所示，在分别通过基板1和2承载的两馈送线3和11之间实现简单的机械互连。这种组装除了一个基板简单地插入到另一基板外不需要任何焊接或操作。而且，该互连的机械特性可以通过简单的接触提供从一个基板到另一基板的能量转移，而无需使用任何焊接或其它方法。
而且，如下面解释的，这样实现的过渡处的几何尺寸可以同时实现滤波功能。将参照图7-10更详细地解释该滤波功能。
如图7所示，其是图1的放大视图，滤波功能由形成在围绕保留部5的基板的上金属部分2和金属化孔4之间的电容元件Cr组成。电容元件的值取决于孔4和部分2之间的距离C，如将参照图9的曲线更详细解释的。这样，接地孔组成值Lr的电感回路。而且，在保留部5上的馈送线形成电感元件Ls1，其值是保留部上的尺度L1的函数，如将参照图10解释的。保留部13上的传输线还形成电感元件Ls2，其值取决于在线路的背面上形成的接地保留部的长度L2。过渡处的组件形成滤波网络，如通过图8的电路图所示。滤波器包括两个串联连接在输入端口P1和输出端口P2之间的自感Ls1和Ls2和串联安装在自感的接合点和地m之间的谐振元件Lr/Cr。这样，所示滤波器是具有传输零点的3阶低通滤波器。
如图9和10更清楚地示出，通过修改C值或者通过修改L1值，可能改变滤波器的截止频率。因此，图9示出对于C值分别为0.6毫米、1毫米、1.6毫米、2.6毫米，L值为常数并等于1.9毫米的不同截止频率，而图10示出对于L值分别为0.6毫米、1.6毫米、2.6毫米，C值为等于1.9毫米的常数的滤波过渡的截止频率。本领域技术人员知道，还可能通过改变长度L2的值，也就是滤波网络的等效电感Ls2的值来改变截止频率。同样地，通过修改金属化孔4的尺度也就是等效电感Lr的值，能够修改传输零点的频率。
为了突显本发明的互连系统的性能，在无线通信应用WLAN(用于无线局域网)的频带中操作的结构特别地响应IEEE标准802.11 a/b/g/n，并且其频带在大约2.4GHz和5.5GHz操作，通过利用ANSOFT的HFSS模拟器进行模拟。
水平基板1是由每层间隔0.26毫米的四层金属层组成的FR4类型的基板并支撑长3.4毫米且宽1.5毫米的长方形金属化孔4。水平基板的总厚度为0.78毫米。其在图1中示出。如图3和4所示的竖直基板由属于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)族的介电常数3.4且损耗角正切等于0.01的Pocan类型的塑料基板组成。水平保留部是相同形状的，并且对于3.8毫米的宽度具有6.3毫米长度。突起元件12是平行六面体形式的，高1.6毫米，深1.5毫米且宽1.9毫米。后部保留部13是矩形的并且对于5.9毫米宽度具有2.5毫米高度L2。该滤波过渡的结果示出在图12中，其给出滤波过渡曲线S21。在上述情形中，过渡特定的损耗在带宽中小于0.1dB。曲线上表明的传输水平在6GHz处为-0.9dB数量级，并且是由于材料中的介电损耗。
如图11所示，有可能增加电感或者电容类型的元件到滤波过渡。因此，在图11中，线路元件8延伸线路3超过孔4。该线路元件蚀刻在基板1的表面2中，具有一定长度，其可控制滤波器的谐振频率，该频率对于长度3毫米的元件为例如6.7GHz，在该频率周围在1.3GHz的频带中产生超过15dB的传输信号衰减。该增加的线路元件是滤波器的控制参数，同时保证过渡的操作，如图12所示。

Claims (9)

1.第一基板(1)和第二基板(10)的互连系统，该第一基板(1)包括至少一条第一传输线(3)，该第二基板(10)包括至少一条第二传输线(11)，所述第一基板关于所述第二基板的方向是任意的，其特征在于，所述第一基板(1)包括位于所述至少一条第一传输线的一端的至少一个金属化孔(4)，所述孔在所述第一基板的两个表面上由非金属化保留部(5，7)围绕，并且所述第二基板(10)包括从所述至少一条第二传输线和接地保留部延伸的突起元件(12)，该接地保留部由对所述第二基板去金属化而形成，所述突起元件插入到所述金属化孔中，其中形成在所述金属化孔和所述第一基板的接地面之间的所述非金属化保留部、所述至少一条第一传输线的跨过所述非金属化保留部的部分与位于所述第二基板上的所述至少一条第二传输线和接地保留部一起形成具有传输零点的低通滤波元件，其中所述接地保留部与所述至少一条第二传输线相对。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述滤波元件的网络是由两串联的自感元件和并联的谐振元件组成，其中所述两自感元件中的一个由所述至少一条第一传输线的跨过所述非金属化保留部的部分形成，所述两自感元件中的另一个由位于所述第二基板上的所述至少一条第二传输线和接地保留部形成，所述谐振元件由所述金属化孔和所述第一基板的接地面之间的所述非金属化保留部形成。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述谐振元件的值是所述第一基板的接地面和所述金属化孔之间的所述非金属化保留部的尺度的函数。
4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第一基板的所述自感元件的值是在所述非金属化保留部上的所述至少一条第一传输线的长度的函数。
5.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二基板的所述自感元件的值是所述接地保留部上的所述至少一条第二传输线的长度的函数。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一基板的所述至少一条第一传输线通过线路元件延伸超过所述金属化孔。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二基板的所述突起元件部分在与接收所述至少一条第二传输线的表面相对的表面上被非金属化。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少一条第一传输线和所述至少一条第二传输线是微带线、共面线、三层线。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一和第二基板是单层或者多层基板。
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