CN101971280A - 经改进的c型继电器及使用经改进的c型继电器的封装 - Google Patents

Abstract

经改进的舌簧继电器封装(224)提供“伪”C型继电器(200)，其包括两个A型继电器(206a、206b)，其中至少一个桥接滤波器元件(202)电互连其信号输出(204a、204b)，以减小短线电容并改进RF性能。因此，所述舌簧继电器封装(224)可以非常高的频率操作，例如18GHz及更高。此外，可穿过支撑衬底(228)提供导通孔(262)以模拟经接地的共面波导且RF屏蔽物(254)经靠模加工而具有切口以在信号线的整个路径上更好地模拟50欧姆阻抗环境。

Description

经改进的C型继电器及使用经改进的C型继电器的封装

相关申请案交叉参考

本申请案与在2008年4月15日提出申请的先前申请临时专利申请案第61/045,174号有关并请求其优先权，其整体内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明一般来说涉及切换装置。更具体来说，本发明涉及用于电磁装置的经改进封装及电路集成，例如舌簧开关，且电磁装置例如舌簧继电器。

背景技术

许多年前电子行业中便知晓电磁继电器。此种电磁继电器包括并入有舌簧开关的舌簧继电器。舌簧开关通常为磁激活装置，其通常包括在填充有保护惰性气体或真空的以密封方式密封的玻璃管中合并的两个扁平接触舌片。所述开关通过外部产生的磁场操作，所述磁场来自线圈或永久性磁体。当启用所述外部磁场时，重叠的接触舌片端彼此吸引且最终接触而闭合所述开关。当移除所述磁场时，所述接触舌片消磁并弹回以返回其静止位置，因此断开所述开关。所述开关不具有玻璃封壳且不由磁力致动也是可行的。举例来说，所述封壳可由其它材料制成，例如铜，且可由其它力致动，例如向心力、离心力及加速度力。

由磁性线圈致动的舌簧开关通常装纳于线轴或似卷轴部件内。线的线圈绕线轴的外部缠绕且连接到电流源。流过所述线圈的电流形成所需磁场以致动所述线轴外壳内的舌簧开关。

图1到3显示上述此种现有技术舌簧开关装置的配置的进一步细节。首先翻到图1，其显示现有技术舌簧开关配置10的透视图。已知舌簧开关11优选地包括玻璃封壳12以及从舌簧开关11的相对端发出的两个信号引线14及线圈端接引线15。所述信号引线连接到一对金属触点13。应注意，可在由其它力(例如，向心力、离心力及其它加速度力)致动的开关中使用其它封壳，例如金属。舌簧开关11的构造在此项技术中如此为人所熟知，无需论述其细节。通常由黄铜或铜制成的屏蔽导体16以接纳并装纳舌簧开关11的圆柱形套筒的形式提供。舌簧开关11及屏蔽物16装纳于线轴或卷轴20的中心镗孔18内。绕线轴20卷绕有导线22。因此，形成共轴布置以保护舌簧开关11装置且控制环境的阻抗且改进信号的总体传输。舌簧开关11、屏蔽导体16及线轴20一般来说显示为圆柱形配置。应理解，可采用各种其它配置(例如，横截面为椭圆形的那些配置)且其仍在本发明的范围内。

如可理解且在现有技术中知晓，线22的线圈的自由端、屏蔽物16及舌簧开关11的信号端子14视需要电互连到电路。舌簧开关11配置的相应组件通过引线框架或其它电互连件(未显示)互连到电路。所述引线框架或其它电互连件引入所需共轴环境的不连续性。

如上文所描述，整个舌簧开关装置10必须被设计为易于容纳于用户的电路内。举例来说，给用于以高频率操作的电路设计经界定的特性阻抗环境。根据电路消费者的规范设计及制造舌簧装置10的目标是使装置10的所需阻抗尽可能接近地匹配于电路环境。优选地，从舌簧装置10本身到将接纳装置10的电路的电路板迹线不存在阻抗不连续性。特性阻抗Z₁通常为信号导体14的外直径、屏蔽物16的内直径及信号导体14与屏蔽物16之间的绝缘(未显示)的介电常数的函数。

图1的舌簧开关封装的进一步修改显示于图2到3中。舌簧开关装置103经提供而包括外线轴102，其中线圈109绕外线轴102缠绕以用于引入必需的磁场以致动舌簧开关111。线109的端可连接到柱、销或类似物(未显示)(其连接到线轴102)以提供磁场电流的电互连。从舌簧开关111发出的是对应于舌簧开关111的相对侧的两个信号引线106。还从线轴体102发出的是线轴体102的每一侧上的一对屏蔽物或接地小片108，其电互连到(如图6中所示)内屏蔽物套筒110的端。如图3中所示，其为图2的舌簧开关111的分解透视图，这些接地小片108为在屏蔽物套筒110的相对侧上从屏蔽物套筒110本身的延伸物。

特定来说，舌簧开关111包括玻璃壳126内的信号导体106，其中惰性气体或真空128将信号导体106包围。绕玻璃壳126定位的是接地屏蔽物130，其优选地具有圆柱形或管状配置但可具有椭圆形横截面以在多信道环境中容纳某些舌簧开关111或多个舌簧开关。前述组合件装纳于包括激励线圈109的线轴102内。

舌簧装置的一些应用需要开关来承载具有超过500MHz的频率的信号。然而，不断需要舌簧继电器传输越来越高的频率而所传输信号功率不存在显著衰减。电流舌簧继电器可以高达8到10GHz的范围操作。

然而，甚至进一步需要将这些操作带宽范围增加到18GHz及可能甚至更高。一般来说，需要舌簧继电器具有非常高的RF性能，其中RF路径经优化以最小化整个信号路径上的阻抗不连续性并减小短线电容。

在现有技术中，通常采用个别舌簧开关来形成各种类型的切换功能，以使得其可并入到电路中，例如用于自动化测试设备(ATE)的电路板。举例来说，如在图4中，可采用舌簧开关作为具有单个极52的单掷切换装置50。此称作“A型”配置。此外，C型切换环境是可行的，如图5中所示，其中单个开关54可投掷到两个不同极56、58。可理解，此种多极切换以较高成本增加装置的复杂性。为解决此问题，现有技术中通常采用“伪”C型配置以简化切换且实现以相对低成本易于获得的个别舌簧开关装置的使用。例如“伪”C型切换配置显示于图6中所见的开关布置60中。两个A型开关62、64与桥接器66一同使用以实现此配置。可理解，通过由开关的引线及电路板上的迹线组成的适当连接，可将适当的切换能力并入到电路板上的电路中，例如在自动化测试设备(ATE)中。

然而，如此项技术中所熟知，此产生舌簧开关的端子与电路板之间的长、不受保护且易受攻击的连接，其通常称为“短线连接”。作为此长不受保护短线连接的结果，将存在到接地的显著寄生电容C。此称为“短线电容”且用于加载高频率路径，因此将电路的频率限制为约5.0GHz的范围中的值(举例来说)。然而，为恰当地测试非常快的被测装置(DUT)，例如高速微处理器，测试电路的频率必须达到7GHz范围及甚至更高，例如18GHz及以上。遗憾的是，现有技术舌簧开关装置配置包括电路板上的短线连接，其使得所述装置实质上不能够测试高速装置。

在观看舌簧开关的此种C型或“伪”C型布置并入其中的实际电路之后可易于理解现有技术中的前述缺点。图7及8图解说明此种实例性电路环境。电路300为通常在ATE(自动化测试设备)中采用以用于测试电路装置(其大体标记为313)及类似物的目的的电路。此电路300摆出可端到端地串联“堆叠”的三端子装置，此取决于应用。具有第一舌簧开关302及第二舌簧开关304的三端子装置306显示于图7中，如点线大体标记。举例来说，第一舌簧开关装置302提供用于高频率AC信号的连接，而第二舌簧开关304提供用于DC信号或低频率AC信号的连接。

更具体来说，信号产生器308连接到第一舌簧开关302的第一端子310。第二舌簧开关304具备第一端子312及第二端子314。第一舌簧开关302的第二端子316在节点318处连接到第二舌簧开关304的第二端子314。此节点318成为到装置306的输出端子326。采用第二对舌簧开关320、322来从被测装置(DUT)313接收刺激。接收器317从第二对舌簧开关320、322接收输出。所述对开关的串联性质使得电路设计有对可单独选择及隔离的不同数目个DUT的多个不同测试操作。图8图解说明实施图7的电路图的舌簧继电器对中的一者的表示性示意图。

为实施此电路，通过其之间由开关的引线及电路板上的迹线组成的适当连接324将两个个别舌簧开关连接到电路板(未显示)。此产生舌簧开关的端子与电路板之间的长、不受保护且易受攻击的连接，其通常称为“短线连接”。作为此长不受保护短线连接324的结果，将存在到接地的显著寄生电容C。此称为“短线电容”且用于加载高频率路径，因此将电路的频率限制为约5.0GHz的范围中的值(举例来说)。然而，为恰当地测试非常快的被测装置(DUT)，例如高速微处理器，测试电路的频率将来必须达到7GHz范围及更高，例如18GHz。因此，在舌簧开关302、304的现有技术安装及电路板上的短线连接324的情况下，此电路300不能够测试高速装置。此短线连接的保护为采用本发明的许多不同方式的实例。

本行业中的另一问题关于开关与其所安装到其中的电路的阻抗匹配。当前可用舌簧装置由用户并入到给定电路环境中。对于较高频率(例如在18GHz范围中及更高)的应用，如此项技术中所熟知，舌簧开关理想地经配置以尽可能接近地匹配其所安装于其中的电路的所需阻抗要求，例如50欧姆。

为解决这些阻抗匹配需要，在电路环境内，在整个环境中的共轴布置为优选的以维持电路完整性及所需的匹配阻抗。如上所述，舌簧开关的体包括必需的共轴环境。另外，用户的电路板上的信号迹线通常包括“经接地的共面波导”，其中两个接地引线驻存于信号引线的相对侧上且驻存于其中接地平面驻存于信号导体的平面下方的相同平面或“条带线”中。恰当采用的这些技术提供受控制的阻抗传输线，其对于维持恰当电路功能的所需阻抗为可接受。

举例来说，此是由于以下事实，舌簧开关本身必须经物理封装且电互连到承载给定电路配置的电路板。通常将屏蔽物及信号端子端接到引线框架架构且将整个组合件包封于像塑料等电介质材料中以获得制造及封装方便性。这些引线可形成为鸥翼或“J”形状以获得表面安装能力。信号引线或端子退出舌簧开关体且进入空气以实现到电路板的电互连。信号引线从塑料电介质到空气的此转变形成在开关的体本身内发现的保护性共轴环境的不期望不连续性。此种不连续性形成舌簧开关装置的阻抗的不准确性及不确定性。

因此，电路设计者必须通过以下方式补偿此问题，具体来说将其电路设计为适应并预期与保护性共轴环境的不连续性及舌簧开关装置的额定阻抗的降级相关联的内在问题。举例来说，可调谐所述电路以通过增加寄生电感及电容来补偿所述不连续性。此不连续性补偿方法并非优选的，因为其使设计过程变复杂且变慢且可使电路的完整性降级。此对于非常高频率电路环境来说尤其成问题，例如以18GHz及更高频率操作的电路环境。

然而，此种调谐补偿方案仅在相对窄范围的频率上起作用。存在减小如上文所描述调谐电路的需要的需求。现有技术使用精心设计的导通孔结构(其制造起来昂贵且困难)，以控制从继电器到板的阻抗转变。

鉴于前文，存在对可减小寄生短线电容以实现较高频率信号(例如，在18GHz范围中及更高的那些信号)的舌簧开关装置的需求。进一步需要在此种舌簧开关装置环境中增加RF性能。还存在对包括通过封装的整个体到互连件到电路的受控制阻抗环境的舌簧开关装置的需求。存在舌簧开关装置为紧凑且具有低轮廓以安装到小空间中且用于电路板堆叠的特定需求。存在对具有表面安装配置以优化系统的性能的高频率的舌簧开关装置的进一步需求。此外，存在对可减小调谐电路以补偿不受控制的阻抗环境的需要的舌簧开关装置的需求。此外，存在对具有小占用面积且具有标准形状及配置以获得简化的制造及安装的舌簧开关装置的需求。

再进一步，存在对能够远远比现有技术舌簧开关装置快地执行(例如，在18GHz范围中及甚至更高)的舌簧开关装置的需求。需要适合于C型及A型应用的舌簧开关装置。需要过滤掉GHz范围中的高频率以获得装置在非常高的频率(例如，在18GHz范围中及更高的那些频率)下的经改进操作。特定需要减小高频率信号的衰减程度。需要使装置匹配于给定电路并将其互连到所述给定电路，例如在50欧姆范围中操作的电路。需要优化舌簧开关装置所安装到其中的电路的操作以模拟共轴环境。还需要能够将DC电压添加到高频率信号。现有技术中存在通过改变装置的屏蔽的配置来最小化阻抗不连续性的又一需要。

发明内容

本发明保留现有技术电磁开关装置(例如，舌簧继电器)的优点。另外，本发明提供当前可用切换装置中所不具有的新的优点并克服此类当前可用装置的许多缺点。

本发明一般来说针对新颖且独特的舌簧继电器装置及封装，其特定应用在于以低轮廓配置将舌簧开关装置有效地互连到电路板上的电路。本发明的舌簧开关封装实现到电路板的高效且有效互连同时为不昂贵构造。

更具体来说，一种可容易地以远高于8到10GHz范围的频率(例如，在18GHz范围中及以上)操作的新“伪”C型继电器装置，以适应使用最新的ATE对最新高速装置的测试。通过唯一地采用低通滤波器桥接器来阻挡GHz范围中的高频率显著地减小短线电容。此有效地减小高频率信号的衰减以由此减小短线电容效应。因此，通过本发明，可更好的控制并补偿短线容量以改进RF性能。通过本发明，还可能能够将DC添加到高频率信号。

此外，使用模拟共轴信号保护环境来保护高频率路径。本发明提供一种低轮廓、板可安装舌簧继电器封装。舌簧开关的一部分延伸穿过继电器衬底中的孔口。所述衬底包括一系列电触点，例如焊料球阵列(BGA)、焊盘栅格阵列(LGA)、列栅格阵列(CGA)或销栅格阵列(PGA)，其安装到所述继电器所安装到的所述衬底的同一侧，以电连接到主电路卡。一个或一个以上舌簧开关(例如，在两信道封装中)经由信号迹线及位于继电器衬底的底部上的额外电迹线直接电连接到电触点，其连接到继电器的屏蔽。这些额外迹线在信号迹线的两个侧上的平行位置中布线以提供共面波导，以维持信号路径的所需阻抗。优选地在BGA封装中提供舌簧继电器装置以容易地安装到自动化测试设备(ATE)中的电路板。

因此，本发明的目的是提供一种紧凑低轮廓舌簧开关封装。

本发明的目的是提供一种具有经改进的RF性能的舌簧开关装置。

本发明的进一步目的是提供一种更好地控制并补偿信道之间的寄生短线电容以实现较高频带宽的信号的传输的舌簧开关装置。

本发明的目的是提供一种在整个封装中具有受控制的阻抗环境的舌簧开关装置。

本发明的进一步目的是提供一种具有伪共轴环境以维持50欧姆信号路径环境的舌簧开关装置。

本发明的进一步目的是提供一种易于匹配于现有电路环境的阻抗的舌簧开关封装。

本发明的另一目的是提供一种能够高效地传导非常高频率信号的舌簧开关封装。

本发明的又一目的是提供一种具有小占用面积的舌簧开关封装。

本发明的另一目的是提供一种可容易地表面安装到主电路板(例如，用于自动化测试设备的电路板)的舌簧开关封装。

本发明的目的是提供一种能够远远比现有技术舌簧开关装置快地执行(例如，在18GHz范围中及甚至更高)的舌簧开关装置封装。

本发明的另一目的是提供一种适合于C型及A型应用的舌簧开关装置封装。

本发明的进一步目的是过滤掉GHz范围中的高频率以获得装置的改进的操作。

本发明的进一步目的是提供GHz范围中的高频率信道内隔离以获得装置的改进的操作。

另一目的是减小舌簧开关装置封装中的高频率信号的衰减程度。

本发明的另一目的是使装置匹配于给定电路并将其互连到所述给定电路，例如在50欧姆范围中操作的电路。

本发明的另一目的是优化舌簧开关装置封装所安装到其中的电路的操作以模拟共轴环境。

本发明的又一目的是能够将DC电压添加到高频率信号。

本发明的另一目的是通过改变装置的屏蔽的配置来最小化阻抗不连续性。

附图说明

所附权利要求书中陈述本发明所特有的新颖特征。然而，通过结合附图参照下述详细说明将可以最好地理解本发明的优选实施例以及进一步的目的及伴随优点，附图中：

图1是现有技术舌簧继电器配置的分解透视图；

图2是经组装现有技术舌簧继电器装置的另一实施例的透视图；

图3是图2的现有技术舌簧继电器装置的分解透视图；

图4是A型开关配置的示意图；

图5是C型开关配置的示意图；

图6是“伪”C型开关配置的示意图；

图7是通常与舌簧继电器一同使用的样本电路的示意性表示；

图8是图7中所示电路的图示实施方案；

图9是用于传统单端ATE架构中的本发明的使用的电路图；

图10是图解说明用于本发明的继电器中的低通滤波器的性能的曲线图；

图11是显示本发明的继电器的性能参数的表格；

图12是使用(举例来说)根据本发明的7mm舌簧开关的带通特性的曲线图；

图13是用于高带宽传统差分ATE架构中的本发明的使用的电路图；

图14是用于具有经简化PMU的高带宽现代差分ATE架构中的本发明的使用的电路图；

图15是用于具有集成PMU(其中信号线之间不存在链路)的高带宽现代差分ATE架构中的本发明的使用的电路图；

图16显示使用本发明的继电器制作的舌簧开关封装的透视图；

图17显示图16的舌簧开关封装将遮罩移除的透视图；

图18显示图16的舌簧开关封装将外屏蔽遮罩移除的透视图；

图19显示图16的舌簧开关封装将线轴中的一者移除的透视图；

图20显示图16的舌簧开关封装将线轴及屏蔽从舌簧开关周围移除的透视图；

图21显示图16的舌簧开关封装将基底部件囊封物移除的透视图；

图22显示图16的舌簧开关封装将基底部件及一个舌簧开关移除以显露球栅阵列的透视图；

图23显示图16的舌簧开关封装的仰视透视图以图解说明用于将所述封装电互连到电路板的球栅阵列的实例；

图24显示图16的舌簧开关封装将遮罩及基底的一部分移除以图解说明根据本发明的RF屏蔽的靠模加工的透视图；

图25是图24中所示舌簧开关封装的俯视图；及

图26是图24中所示舌簧开关封装的左侧立视图。

具体实施方式

下文结合图9到26详细显示本发明的经改进C型继电器200。本发明的继电器可容易地用于电路(例如，图7中的电路300)，以使得此电路可容易地以18GHz范围中及以上频率操作以适应高速装置的测试。本发明的继电器200可使得此类电路能够在18GHz范围中及更高操作，因为通过使用低通滤波器(大体标记为202)大大改进RF性能，同时使用模拟共轴信号保护环境保护高频率路径。此外，可在采用本发明的继电器的电路中实现双信道环境中的任一信道上的到约18GHz的DC信号(其中信号功率损失小于3dB)。本发明的继电器200是使用两个滤波器元件(例如，图9中的202a及202b)以相互隔离两个高频率路径之间的短线电容的第一者。

根据本发明，低通滤波器202a及202b(其优选地为一对)在并联“伪”C型继电器布置中互连两个舌簧开关206a及206b的信号线204a及204b，如图9中所见。在此图中且在其它图中，将低通滤波器202a及202b表示性地描绘为小黑框，例如在图9中。这些桥接低通滤波器元件202有效地将两个单极单掷A型开关206a及206b调谐为其中可将信号路由到所需的任何地方的“伪”C型开关配置。此“伪”C型配置的良好实例显示于图9的电路图中，其大体表示传统的单端ATE架构。在此实施例中，低通滤波器202a及202b分别用于每一信道(大体标记为A及B)。此布置的实际物理构造结合图16到26详细论述于下文中。如下文，可容易地采用适当电路板迹线来实现图9的电路。

低通滤波器元件202形成两个A型继电器206a与206b之间的低频率桥接器以形成“伪”C型继电器200。此提供优点，在于由于两个滤波器元件202a及202b与信号路径的接近性及元件202a及202b到所述信号路径的直角定向减小邻近信道A与B之间的磁性耦合，此改进大于10GHz的频率下的总RF性能。可用于实施本发明的合适低通滤波器元件202优选地为经设计以使GHz范围信号衰减的铁氧体磁珠滤波器。

此种优选铁氧体磁珠滤波器的实例为村田制造有限公司(Murata Manufacturing Co.，Ltd)制造并销售的型号BLM18G系列(0603大小)。此铁氧体磁珠具有以下特性：1)470欧姆±25％的阻抗(在100MHz/20℃下)；2)1800欧姆±30％的阻抗(在1GHz/20℃下)；3)200mA的额定电流；4)1.30欧姆的DC电阻(最大值)；5)-55℃到+125℃的操作温度；及6)用于一个电路。优选低通磁珠滤波器202的阻抗频率特性显示于图10中。应注意，可采用其它低通滤波器202且其仍在本发明的范围内。

仍参照图9，其显示“伪”C型继电器200到ATE环境中的互连的进一步细节。参数测量单元(PMU)208附接到装置的信道A下游的互连件212。因此，开关A的断开将具有将讹误PMU测量的泄露输出级的驱动器比较器负载(DCL)210隔离。因此，本发明的继电器200提供DCL 210与DUT(被测装置)214之间的高频率路径。图11显示来自根据本发明制作的C型继电器200的原型的测试结果的细节，其显示优于在此环境中使用“伪”C型继电器的现有技术电路的优越性能。因此，通过使用本发明的唯一继电器200可成功地实现18GHz范围中(例如16GHz)的-3dB滚降频率。此类结果进一步图解说明于图12的曲线图中，其中使用7mm舌簧开关(举例来说)。应理解，根据本发明可使用不同类型的低带通滤波器及舌簧开关以满足眼前应用的需求。可理解，修改此类滤波器及舌簧开关将产生不同的性能结果。

在ATE架构中可如何采用本发明的“伪”C型继电器200的进一步实例显示于图13到15中。在图13的实例中，环境具有传统差分架构，其中两个(伪)C型继电器200a及200b用于每一差分信道以在208处提供最佳PMU测量，同时经由互连件212′通过差分发信维持驱动器与DUT 214之间的高带宽连接。在此实例中，在每一“伪”C型继电器200a及200b中的仅一个信道上采用低通滤波器202a。举例来说，低通滤波器202a用于顶部对舌簧开关216上的信道B上及底部对舌簧开关218上的信道A上。

图14及15显示现代差分ATE架构中的目前继电器的使用的实例。图14显示具有经简化PMU 220的ATE架构的实例。此架构更好地支持较高频率发信标准。此包括集成PMU系统，其具有减小的功能性但仍提供PMU 208传统上所提供必需功能性中的一些，如上文。在此模式中，本发明的继电器200提供较低频率桥接器，大体标记为222，其用于校准目的(举例来说)。

现在翻到图15，提供具有集成PMU 220(其中两个信号线204a及204b之间不存在链接)的高带宽ATE架构。此为可使用本发明的继电器200的另一替代环境。在此实例中，存在电性能最大化且信道带宽在频带中扩展到更高的优点。

鉴于前文，本发明的继电器200可并入到许多不同类型的架构环境中以利用优于现有技术继电器的前述改进。

应注意，根据本发明也可提供双A型继电器(未显示)。除省略滤波器元件202、信号迹线及相关联接触垫外，此配置与以上优选实施例相同。

前文示意性地陈述本发明如何比现有技术继电器新且新颖。本发明还具有许多结构改进，下文详细概述。

图16到26显示并入到适合安装于ATE电路板(未显示)上的舌簧继电器封装装置中的本发明继电器。一般来说，本发明的封装(作为整体大体标记为224)优选地包括具有两个相应低通滤波器元件202a及202b的两个信道A及B，如上文。然而，根据本发明可在单个封装224中提供多于两个信道A及B。在此布置中，将适当焊料球互连件226(如在图22及23中)用于对应于给定信道的每一舌簧开关。此外，本发明的封装可采用许多不同类型的互连件。应理解，本发明的封装226可借助受控制阻抗环境容纳一宽阵列的需要信号引线屏蔽的电子装置。

为便于论述，下文详细论述一个信道的构造及配置。应理解，根据本发明可类似地构造其它一个或一个以上信道。

采用本发明的继电器的封装226显示于图16到26中，其为出于图解说明及便于论述的目的移除组件的各个阶段。在此实例中，封装226可用作图9中所示电路300的部分，其具有桥接对低通滤波器202a及202b。

完整的舌簧开关封装226包括衬底基底228连同用于接纳来自舌簧开关236的信号引线232及接地引线234的多个接触垫230。金属或非金属壳体238通过(举例来说)周界周围的环氧树脂珠(未显示)固定到衬底基底228，以提供不透液密封。可优选地以其它方式用塑料过模制整个组合件224。

衬底基底228包括凹陷中心部分或孔隙240，如在图18到22中，以用于接纳舌簧装置246的线轴部分242以提供短直信号路径并减小封装224的总大小。接触垫230提供于衬底基底228的密封部分248处以连接信号引线232及接地引线234。舌簧装置246重量相对轻以便完全由信号引线232及接地引线234支撑。然而，可采用其它基底衬底外壳(未显示)，其中线轴242搁置于其自己的座上或其中提供衬底228的额外的有特定外形的部分以支撑舌簧装置246。

低通滤波器202a及202b(例如，上文所提及的铁氧体磁珠)(例如)通过软焊固定到接触垫250，接触垫250互连到信号引线232所电连接到的垫230。此物理互连大体显示于图20到22中且最佳见于图21中。

信号引线232及接地引线234电互连到衬底基底228的相对表面上的焊料球226，以进一步电互连到电路板(未显示)(例如，承载ATE电路的电路板)上的电路。此称作BGA互连。封装224的底部显示于图23中，其图解说明用于到电路板的此种互连的实例性球栅阵列。连同保护壳体238(或固体囊封物)，提供紧凑舌簧开关封装224，其具有表面安装配置以在受控制阻抗环境中容纳高频率舌簧开关246。

特定来说，舌簧开关246包括玻璃壳252内的信号导体232，其之间具有惰性气体或真空。绕玻璃壳252定位的是基底屏蔽物254，其优选地具有圆柱形或管状配置但可具有椭圆形横截面以在多信道环境中适应某些舌簧开关246或多个舌簧开关。前述组合件装纳于其周围包括激励线圈256的线轴242内。所述激励线圈的自由端连接到柱258，柱258电连接到衬底基底228的底部表面260上的对应焊料球226。

作为本发明的部分，以导电贯通导通孔的形式提供共面波导。优选地提供这些以进一步改进本发明的继电器200的性能，例如以封装224的形式。此种配置显示于共同拥有美国专利第6052045号、第6025768号、第RE38381号及第6683518号中且可容易地适应本发明的唯一桥接滤波器202a及202b。至于贯通导通孔构造，接触垫230、250(举例来说)电互连到衬底基底228的底部表面260上的对应焊料球226，其在图22中详细可见。因此，显示信号引线232及接地引线234经由接触垫230、250到焊料球226的互连。

信号引线232及接地引线234通过穿过衬底基底228的平面的导电导通孔262电互连到衬底基底228的底部表面260上的焊料球226，如在图22中最佳可见。在此优选实施例中，针对信号引线232及接地引线234中的每一者提供导电导通孔262以维持所需的50欧姆环境。优选地穿过衬底基底228的平面提供三个或三个以上电导管或导通孔，其大体标记为262。

如上所述，当穿过舌簧开关封装224的整个体尽可能维持共轴配置时通过舌簧开关246的信号得到优化。本发明的穿过平面波导连接到衬底基底228的底部表面260上的焊料球226。举例来说，使用连接到图20中的迹线264的相应贯通导通孔262来形成绕连接到垫250的信号导通孔262的所需共面波导。尽管此配置为优选，但可使用其它配置。

穿过衬底基底228的平面的阻抗Z₂为衬底基底228的电介质材料的厚度、信号导通孔262的宽度、连接到垫250的信号导通孔与相邻接地导通孔262之间的距离及衬底基底228的电介质材料的介电常数的函数。

在衬底基底228的底部表面260处，通过提供连接到贯通导通孔262的适当焊料球226(其连接到接地迹线264)形成真实的共轴布置，如上文。此接地回路以与在绕舌簧开关246本身的圆柱形屏蔽导体254中存在的类似方式形成真实的共轴屏蔽导体。屏蔽254并非明确用于EMI屏蔽及相邻组件的保护，但含有并改进舌簧开关246的信号的保真性。在共轴接地回路处，阻抗Z₃是信号导通孔262的直径、接地回路的直径及绝缘衬底基底228的介电常数的函数。

本发明采用波导来模拟真实的共轴环境。此唯一波导延伸穿过衬底基底228的实际平面到达封装224的底部处的焊料球互连226。不同于现有技术，所述波导或所模拟共轴布置从舌簧开关246本身到焊料球互连226是连续的，其中微带或波导通常存在于电路板(未显示)上。因此，保护信号远离不受控制的不连续性。从舌簧开关246的实际体到实际电接口到电路板延伸并控制信号引线232的屏蔽保护。根据本发明，信号传输路径的总阻抗一致且匹配于所需总阻抗值，因此减轻对用户的实质电路调谐的需要。

可理解，本发明提供用于舌簧开关的信号引线的优越保护的实际或模拟共轴环境。穿过平面导电导通孔使得能够从舌簧开关246直接向下到电互连件到电路板(未显示)提供连续的共轴环境。在大多数应用中，由于舌簧开关246所传输的信号的频率，不需要完全连续的接地回路来提供用于信号引线保护的共轴布置。在本发明中，接地导体导通孔优选地在1.27mm或1.00mm栅格上。舌簧开关的常见频率在1.0到8.0GHz范围中。在这些频率下，波长在300mm到40mm范围中。所述波长太长而不能感测所述“模拟”共轴布置的任何不连续性。因此，与真实的完全共轴布置相比，所述模拟共轴布置在效用上实质相同。因此，此拓扑提供有效的屏蔽直到波长变得如此小而使得导体导通孔栅格将被看作不连续。

对于上文所论述的栅格，可通过本发明以低至8mm的波长以18GHZ及更高的频率实现有效屏蔽。可依据封装内的装置及眼前的应用采用穿过衬底基底的平面的更多或更少的导电导通孔。

尽管显示封装224(其使用本发明的继电器200)采用BGA封装中的焊料球226电互连到电路板，但可采用其它类型的互连，例如销栅格、焊盘栅格。此外，可使用球栅阵列插槽布置来促进需要时对封装的移除或替换。所述衬底基底本体优选地为电介质材料(例如，塑料)，但可由适合于电子装置封装的任一其它材料制造。举例来说，高温FR-4PCB材料优选地用于电介质材料。本发明中所采用的导通孔262可由已知导电材料制成，例如铜、铝、锡及行业中的其它已知合金。

根据本发明的舌簧开关封装224优选地完全包封于金属或非金属壳体中或可完全过模制以获得装置的额外保护。或者，舌簧开关封装224可通过金属或非金属壳体部分地包封，通过塑料部分地过模制，或使用其它材料部分地囊封，以在低轮廓配置中提供不透气及/或不透液密封。

此外，根据本发明，可靠模加工包围个别开关246中的一者或一者以上的RF屏蔽物254，其可最佳见于图24到26中。使用全波电磁建模软件优化此靠模加工以在开关玻璃252的密封在传输线中所定位的点处补偿电容差异，由此减小那两个位置处的阻抗不连续性。更具体来说，每一开关的玻璃252的密封附近的区在传输线上形成低阻抗区域。屏蔽物254的形状(即使用切口266及类似物)使此阻抗升高，以使得其为大约50欧姆，由此使其匹配于ATE电路环境。

可容易地看出，RF屏蔽物254的形状具有优选地在每一相对且纵向蔓延的槽268上包括切口266的特定配置。因此，通过RF屏蔽254的调谐与共面波导的组合(如上文)，可实现一致50欧姆的信号路径以匹配所述ATE电路环境。

鉴于前文，可将经改进“伪”C型继电器200并入到可以较高的频率(例如，在18GHz范围中及以上)操作的封装224中，以适应现代ATE电路。

所属领域的技术人员将了解，可对所图解说明的实施例做出各种改变及修改，此并不背离本发明的精神。所有此类修改及改变打算由所附权利要求书涵盖。

Claims (5)

1.一种舌簧继电器装置，其包含：

支撑衬底，其具有第一侧及第二侧；

第一舌簧开关，其具有带有信号输入及信号输出的主体；

第二舌簧开关，其具有带有信号输入及信号输出的主体；

第一接地屏蔽物，其包围所述第一舌簧开关的所述主体；

第二接地屏蔽物，其包围所述第二舌簧开关的所述主体；

多个接地端子，其在所述支撑衬底的所述第一侧上且连接到所述第一接地屏蔽物；

多个接地端子，其在所述支撑衬底的所述第一侧上且连接到所述第二接地屏蔽物；

第一信号导通孔，其经布线而穿过所述衬底且互连到所述第一舌簧开关的所述信号输出；

第二信号导通孔，其经布线而穿过所述衬底且互连到所述第二舌簧开关的所述信号输出；

第一多个接地导通孔，其经布线而穿过所述衬底且互连到所述第一接地屏蔽物；

第二多个接地导通孔，其经布线而穿过所述衬底且互连到所述第二接地屏蔽物；

多个触点，其在所述支撑衬底的所述第二侧上且分别电互连到所述第一信号导通孔、所述第二信号导通孔、所述第一多个接地导通孔及所述第二多个接地导通孔；及

至少一个滤波器元件，其电桥接所述第一舌簧开关的所述信号输出与所述第二舌簧开关的所述信号输出。

2.根据权利要求1所述的舌簧装置封装，其中所述支撑衬底具有用于分别接纳所述第一舌簧开关及所述第二舌簧开关的多个座。

3.根据权利要求1所述的舌簧装置封装，其中所述多个触点为焊料球。

4.根据权利要求2所述的舌簧装置封装，其中所述第一接地屏蔽物及所述第二接地屏蔽物经靠模加工以在所述第一舌簧开关及所述第二舌簧开关的相应玻璃密封在传输线中所定位的点处补偿电容差异以减小那两个位置处的阻抗不连续性。

5.一种舌簧继电器装置，其包含：

第一舌簧开关，其具有信号输入及信号输出；

第二舌簧开关，其具有信号输入及信号输出；

至少一个滤波器元件，其电桥接所述第一舌簧开关的所述信号输出与所述第二舌簧开关的所述信号输出；

由此减小短线电容且改进RF性能。

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