JP5405851B2 - それぞれが少なくとも１つの伝送ラインを含む２つの基板を相互接続するシステム - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの第１の伝送ラインを含む第１の基板と、少なくとも１つの第２の伝送ラインを含む第２の基板の相互接続システムであって、第１の基板に対する第２の基板の方向が任意であるシステムに関する。

本発明は、特に、伝送ラインがプリント・ラインであり、フィルタ機能も含む相互接続システムに関する。

最も安価な製造方法を使用しながら、現在のシステムのサイズを減らすことを求める強い要求がある。したがって、本発明は、一旦、アセンブリが行われた場合、いかなるハンダ付けや相互接続のための他の手段も必要としない、単純な機械的接触により実現された、少なくとも１つの第１の伝送ラインを含む第１の基板と、少なくとも１つの第２の伝送ラインを含む第２の基板との新しい相互接続システムを提案する。

仏国特許第０６５５２４６号明細書

本発明は、利用する周波数帯域のパフォーマンスを悪化させることなく、かつ、遷移の物理的な大きさに影響を及ぼすことなく、放射又は受信する雑音周波数を除去するフィルタ機能の、２つの伝送ライン間の遷移での統合にも関する。したがって、本発明は、第１の基板のエネルギーを第２の基板に転送するのみならず、システムのサイズ及び全体のコストを削減することを可能にする。

例えば、本出願人による特許文献１に記載されている様に、本発明は、印刷されたアンテナを含む基板と、他の電子機能が実現されている第２の基板との相互接続のフレームワークに特に適用できる。

よって、本発明は、少なくとも１つの第１の伝送ラインを含む第１の基板と、少なくとも１つの第２の伝送ラインを含む第２の基板との相互接続システムであって、第１の基板に対する第２の基板の方向は任意である相互接続システムに関し、第１の基板は、第１のラインの一方の端に少なくとも１つの金属ホールを有し、第２の基板は、第２のラインから伸びる突出部を有し、突出部が、金属ホールに挿入される。好ましくは、第１の基板のホールは、基板の両面において、非金属化されたセービングで囲まれ、非金属化された領域は、第２の基板の後面に位置している。第１の基板の金属ホールと接地面間のセービングは、このセービングを横切る伝送ライン部と関連付けられ、第２の基板のセービングを横切る伝送ライン部と共にフィルタ素子を形成する。このフィルタ素子は、伝達零を備えた擬似楕円低域通過型応答を有し、共振素子の値は、第１の基板の接地面と金属ホール間のセービングの大きさの関数であり、第１の誘導素子の値は、このセービング上の伝送ラインの長さの関数であり、第２の誘導素子の値は、第２の基板のセービング上の伝送ラインの長さの関数である。

本発明の他の特徴によると、第１の基板の伝送ラインは、ライン素子により金属ホールを越えて延びている。このライン素子は、フィルタの共振周波数を制御可能な遷移でのリアクタンスを提供する。

好ましい実施形態によると、第２の基板の突出部の部分は、第２の供給ラインを受ける面とは反対側の面において非金属化されている。好ましくは、第１及び第２の供給ラインは、マイクロストリップ・ライン、コプラナー・ライン、又は、トリプレート・ラインであり、第１及び第２の基板は、単一層又は多層基板である。好ましい実施形態によると、第１及び第２の基板は、９０度の角度となる様に、お互いが配置されている。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図を参照して行う様々な実施形態の記述を読むことで明らかになる。

本発明による第１の基板の上面図である。 図１の基板の底面図である。 本発明による第２の基板を斜め前から見た図である。 図３に示す第２の基板を斜め後から見た図である。 ２枚の基板が本発明により相互接続されたときの、システムの斜視図である。 ２枚の基板が本発明により相互接続されたときの、システムの斜視図である。 本発明による相互接続システムに関するフィルタ遷移を示す拡大した平面図である。 図７のフィルタ遷移の回路図である。 容量性素子の距離Ｃによるフィルタ遷移の伝達曲線を示す図である。 誘導素子の距離Ｌの様々な値にたいするフィルタ遷移の様々な伝達曲線を示す図である。 フィルタ遷移が修正された第１の基板を示す図である。 フィルタ遷移曲線Ｓ２１を周波数の関数として示す図である。

本発明による相互接続システムの第１実施形態について、図１から６を参照して、まず説明を行う。図１及び２には、多層基板１ａ、１ｂ及び１ｃから形成される第１の基板１が示されている。本発明が単一層の基板にも適用できることは、当業者には明らかである。基板の上面は金属層２を含んでいる。

本発明によると、供給ライン３、より詳しくは、マイクロストリップ・ラインは、基板１をエッチングすることによって、基板１の上面に作成されている。この伝送ラインは、金属ホール４に通じている。このホール４は、金属層２の非金属化により実現されるセービング５に囲まれている。

基板１の他の表面、すなわち、図の下側の面に、層６が接地面を形成している。この層６は、ホール４周辺の７において非金属化されている。この接地面は、伝送ライン３に沿った、かつ、接地セービング５周辺に配置した金属ホール（図示せず）により、上側の接地面２に接続されている。金属ホール４の周囲にある２つの非金属領域５及び７は、回路の残りの金属ホール及びマイクロストリップ・ラインと、特に、接地面を絶縁する。さらに、上側のセービングは短絡を防止し、以下に示す様にフィルタ遷移を実現するために用いられる。

図３及び４に示す様に、多層又は単一層である第２の基板１０は、その上面１０ａに、金属ライン１１を有する。基板は、ライン１１がその上に形成された突出部１２を有している。短絡を防止するため、基板１０の接地面を含む他の表面１０ｂは、セービング１３を形成するために、突出部１２の位置とその上部で非金属化されている。図５及び６に示す様に、突出部１２は、金属ホール４に挿入可能な形状を有している。図５及び６に示す様に、２つの基板１及び２は、互いに垂直に相互接続される。２つの基板間の９０度以外の角度も本発明の範囲を逸脱することなく予期できることは、当業者には明白である。図６に明確に示す様に、２つのセービング１３及び５が短絡を防止可能である。

よって、図５及び６に示す様に、単純な機械的相互接続が、基板１及び基板２の２つの供給ライン３及び１１の間に実現される。このアセンブリは、一方の基板の他方への基板への単純な挿入以外、いかなるハンダ付け又は操作を必要としない。さらに、この相互接続の機械的特性は、いかなるハンダ付け又は他の方法を使用する必要なく、単純な接触によって、一方の基板から他方の基板にエネルギーを転送することを可能にする。

さらに、後述するように、このように実現される遷移の形状は、同時に、フィルタ機能を実現できる。このフィルタ機能について、図７から１０を参照してより詳細に説明する。

図１の拡大図である図７に示す様に、フィルタ機能は、金属ホール４と基板のセービング５を囲む上側金属部分２との間に形成される容量性素子Ｃｒにより構成される。図９の曲線に関して詳細を後述する様に、容量性素子の値は、ホール４と金属部分２との距離Ｃに依存する。接地ホールは、このように、値Ｌｒの誘導ループを構成する。図１０を用いて後述する様に、セービング５上の供給ラインは、値がセービング上の長さＬ１の関数である誘導素子Ｌｓ１を形成する。セービング１３上の伝送ラインも、値がラインの後面に形成されている接地セービングの長さＬ２に依存する誘導素子Ｌｓ２を形成する。図８の回路図に示す様に、遷移のアセンブリがフィルタ回路網を形成する。フィルタは、入力ポートＰ１及び出力ポートＰ２間に直列に接続された２つの自己インダクタンスＬｓ１及びＬｓ２と、自己インダクタンスの接合位置及び接地ｍの間に直列に実装された共振素子Ｌｒ／Ｃｒとを含んでいる。よって、フィルタは、伝達零を有する３次の低域フィルタである。

図９及び１０から明らかな様に、Ｃの値又はＬ１の値を修正することにより、フィルタの遮断周波数をシフトさせることが可能である。ここで、図９はＣの値がそれぞれ０．６ｍｍ、１ｍｍ、１．６ｍｍ、２．６ｍｍで、Ｌの値が１．９ｍｍで一定であるときの様々な遮断周波数を示し、図１０はＬの値がそれぞれ０．６ｍｍ、１．６ｍｍ、２．６ｍｍで、Ｃの値が１．９ｍｍ一定であるときのフィルタ遷移の遮断周波数を示している。当業者は、長さＬ２の値、すなわちフィルタ回路網の等価インダクタンスＬｓ２の値を修正することによって、遮断周波数を変化させることが可能であることを認識する。同様に、金属ホール４の大きさ、すなわち、等価インダクタンスＬｒの値、を修正することによって、伝達零の周波数を修正することが可能である。

本発明の相互接続システムの性能を強調するために、無線通信アプリケーションＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の周波数帯、特に、ＩＥＥＥ標準８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎの周波数帯である２．４ＧＨｚ及び５．５ＧＨｚ付近の周波数帯で動作する構造を、ＡＮＳＯＦＴ社のＨＦＳＳシミュレータを用いてシミュレーションした。

水平基板１は、各々が０．２６ｍｍ間隔の４枚の金属層により構成されたＦＲ４型の基板であり、長さ３．４ｍｍで幅１．５ｍｍの楕円形の金属ホール４をサポートする。水平基板の総厚みは０．７８ｍｍである。それは、図１に示している。図３及び４に示す様に、垂直基板は、誘電率が３．４で損失正接が０．０１に等しいポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）ファミリに属するＰｏｃａｎ型のプラスチック基板により構成されている。水平セービングは、同じ形状で、長さが６．３ｍｍで幅が３．８ｍｍである。突出部１２は、高さ１．６ｍｍ、深さ１．５ｍｍ、幅１．９ｍｍの直方体である。後部のセービング１３は、矩形で、２．５ｍｍの高さＬ２及び５．９ｍｍの幅を有する。このフィルタ遷移の結果が、フィルタ遷移曲線Ｓ２１を与える図１２に示されている。上述した場合において、遷移特有の損失は帯域内で０．１ｄＢ未満である。曲線で示される伝達レベルは、６ＧＨｚで−０．９ｄＢのオーダーであり、材料の誘電損に起因している。

図１１に示す様に、誘導又は容量形素子をフィルタ遷移に加えることが可能である。よって、図１１で、ライン部８は、ホール４を越えてライン３を延長する。基板１の表面２でエッチングされているこのライン部８は、フィルタの共振周波数を制御できる長さを有し、例えば長さ３ｍｍでこの共振周波数は６．７ＧＨｚに位置し、この周波数付近の１．３ＧＨｚの帯域で１５ｄＢより大きい伝送信号の減衰が生成される。図１２に示す様に、この追加したライン部は、遷移動作を確実にすると共に、フィルタの制御パラメータである。

１、１０ 基板
２ 金属層
３、１１ ライン
４ ホール
５、１３ セービング
６ 接地面
７ 領域
８ ライン部
１２ 突出部

Claims (9)

1. 少なくとも１つの第１の伝送ラインを含む第１の基板と、少なくとも１つの第２の伝送ラインを含む第２の基板との相互接続システムであって、前記第２の基板に対する前記第１の基板の向きはほぼ垂直であり、前記第１の基板は、前記第１のラインの一つの先端に少なくとも金属ホールを含み、前記金属ホールは、前記第１の基板の２つの面上で非金属化されたセービングにより囲まれ、前記第２の基板は、前記少なくとも１つの第２の伝送ラインから延設する突出部と、接地セービングとを含み、前記突出部は、前記金属ホールに挿入され、前記セービングは、前記金属ホールと、前記第２の基板上に設置された前記少なくとも１つの第２の伝送ラインとともに前記セービングを横切る前記少なくとも１つの第１の伝送ラインに関連付けられる前記第１の基板の接地面との間に形成され、かつ、その反対側の接地セービングは、零の伝達を有する低域通過フィルタ素子を形成する、
   前記相互接続システム。
2. 前記フィルタ素子は、直列の２つの自己インダクタンス素子、および、並列の共振素子により構成される、請求項１に記載の相互接続システム。
3. 前記共振素子の値は、前記金属ホールと前記第１の基板の前記接地面との間の前記セービングの大きさの関数である、請求項２に記載の相互接続システム。
4. 前記第１の基板の前記自己インダクタンスの値は、前記セービング上の前記第１の伝送ラインの長さの関数である、請求項２に記載の相互接続システム。
5. 前記第２の基板の前記自己インダクタンスの値は、前記セービング上の前記少なくとも１つの第２の伝送ラインの長さの関数である、請求項２に記載の相互接続システム。
6. 前記第１の基板の前記少なくとも１つの第１の伝送ラインは、ライン素子により前記金属ホールを越えて延びている、請求項１に記載の相互接続システム。
7. 前記第２の基板の前記突出部の部分は、前記少なくとも１つの第２の伝送ラインを受け入れる面の反対側の面上で非金属化される、請求項１に記載の相互接続システム。
8. 前記第１および第２の伝送ラインは、マイクロストリップ・ライン、コプラナー・ライン、または、プレート・ラインである、請求項１に記載の相互接続システム。
9. 前記第１および第２の基板は、単一層または多層基板である、請求項１に記載の相互接続システム。

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