JP6580263B2 - エッグクレート高周波インターポーザ - Google Patents

Description

当該技術分野において知られるように、フェーズドアレイアンテナ（phased array antenna）は、送信機または受信機のいずれか又は両方に対して複数の位相シフト回路を通じて結合され、既知の距離だけ相互に離れて置かれた複数のアンテナ素子（antenna element）を含んでいる。いくつかの事例において、位相シフト回路は、送信機及び／又は受信機の一部であると考えられる。フェーズドアレイアンテナシステムは、高周波（radio frequency、RF）エネルギのビームを生成し、そして、送信機または受信機とアンテナ素子のアレイとの間を通過するRFエネルギの位相を制御することによって、選択された方向に沿ってそうしたビームを方向付けるように適合されている。電子走査（electronically scanned）フェーズドアレイにおいて、位相シフト回路の位相、および、従ってビーム方向は、位相シフトセクションそれぞれに制御信号を送ることによって選択することができる。制御信号は、典型的には、所望の位相シフト、ならびに所望の減衰レベル（attenuation level）および他の制御データを表すデジタル信号である。

フェーズドアレイアンテナは、しばしば、防衛および商業用電子システムの両方において使用されている。例えば、アクティブ電子走査アレイ（Active Electronically Scanned Arrays、AESA）は、レーダー監視、地上および衛星通信、モバイル電話、ナビゲーション、識別、および電子カウンタ手段、といった広範な防衛および商業用電子システムについて需要がある。AESAは、パッシブスキャンアレイ、並びに機械的に操作されるアパーチャ（apertures）に比べて、多くのパフォーマンス上の利点を提供する。しかしながら、AESAの配備に関連するコストは、その使用を制限し得るものである。アレイコストにおける一桁の削減により、レーダー、通信、および電子戦（electronic warfare、EW）アプリケーションのための軍用および商業用システムの中へ広く普及させることができるだろう。

帯域幅、偏波ダイバーシティ（polarization diversity）、および信頼性の要求を満たしながら、フェーズドアレイの取得およびライフサイクルに係るより低いコストが望まれている。RFシステム（RF system）を作り上げる際のコストを削減する１つの方法は、プリント配線板（printed wiring boards、PWB）−ときどきプリント回路基板（PCB）として参照されるもの−を利用することであり、いわゆる「混合信号回路（"mixed-signal circuits"）」を使用できる。混合信号回路は、典型的には、同じ回路基板上に２つまたはそれ以上の異なるタイプの回路、例えば単一の回路基板上に集積されたアナログ回路とデジタル回路の両方、を有するあらゆる回路を参照している。

フェーズドアレイアンテナに使用されるアーキテクチャの１つのタイプは、いわゆる「パネル（"panel"）」または「タイル（"tile"）」アーキテクチャである。パネルアーキテクチャでは、RF回路と信号は、アンテナアパーチャ（antenna aperture）によって画定される平面に対して平行な平面内に配置される。タイルアーキテクチャは、タイルの形式で基本ビルディングブロック（basic building blocks）を使用し、そこで各タイルは、アンテナ素子とそれに関連するRF回路を含む多層構造で形成され得る。製造および組立コストを低減するためには、単一層のコンポーネント（または比較的少数の層）を有するPWBを使用し、かつ、パネルを形成するように２つまたはそれ以上のそうしたPWBを相互接続することが望ましいであろう。２つまたはそれ以上の大面積PWBを相互接続（または「嵌合（"mating"）」）することはチャレンジングであり得る。

１つの既存のアプローチは、２つまたはそれ以上のPWBを半田付けし、そして、それらの間に「弾丸（"bullet"）」タイプの接続を追加することである。しかしながら、このアプローチはコストと時間の点で高価になり得るものである。このことは、多数のコネクタが必要な場合に特に当てはまる。さらに、既存のアプローチは、PWBの「ブラインド嵌合（"blind mating"）」が可能でない。別の既存の方法は、いわゆる「ファズボタン（"fuzz buttons"）」を使用することである。しかしながら、ファズボタンは操作が難しく、結果として難しい組立てと低い歩留まりを生じ得る。さらに別の既知の手法は、導電性エラストマーパッド（conductive elastomeric pads）を使用することである。しかし、エラストマーパッドは、一般に高出力アプリケーションに適していない。

２つまたはそれ以上のプリント配線板（PWB）アセンブリ、特には多数のRFポート（RF ports）を有する大面積PWBアセンブリ、間における信頼性の高いRF相互接続を提供するための改善された（例えば、低コスト及び／又は高性能な）構造および技術に対する必要性が存在していることが、ここにおいて正しく理解される。

本開示の一つの態様に従って、高周波（RF）インターポーザは、第１プレーナ表面（first planar surface）と該第１プレーナ表面に対向する第２プレーナ表面（second planar surface）とを有するキャリア構造体と、キャリア構造体によって支持されている複数のRFポートであり、該RFポートそれぞれがキャリア構造体の第１プレーナ表面からキャリア構造体の第２プレーナ表面まで延びている中心導体と誘電性絶縁体によって該中心導体から電気的に分離されている外部導体とを含むコアキシャル伝送線路構造体を有する複数のRFポートと、複数のスプリングフィンガを有している第１導電性シムと、複数のスプリングフィンガを有している第２導電性シムとを含む。ここで、第１導電性シムがキャリア構造体の第１プレーナ表面の上に配置され、かつ、第２導電性シムがキャリア構造体の第２プレーナ表面の上に配置される場合に、第１導電性シムと、複数のRFポートの外部導体と、第２導電性シムとの間で電気的経路が確立される。

この特定的なコンフィグレーションにおいて、金属（または金属化）キャリア構造体の中にエンベッドされた複数のコアキシャル伝送線接続を有する高周波インターポーザ構造は、２つの大面積PWBアセンブリ間で複数のRFポートにわたる「ブラインド嵌合（"blind-mate"）」RF相互接続を可能にし、そして、単一の、大面積多層PWBアセンブリの必要性を排除しながら、広い動作範囲にわたり高いピーク及び／又は高い平均RF電力アプリケーションを提供する。高周波インターポーザは、PWBのRFグラウンドプレーンと高周波インターポーザのグラウンドプレーンとの間のエアギャップにわたる電気的コンタクトを形成するために、RFコネクタと弾丸をスプリングフィンガを有するグラウンドプレーンに置き換えることによってコストを削減している。スプリングフィンガのグラウンドプレーンは、また、PWBグラウンドプレーンと高周波インターポーザとの間のコンタクトを提供するためにエアギャップをブリッジしながら、RFポート間の低損失で、良好に分離されたRF伝送ライン接続を提供するようにも機能する。高周波インターポーザは、パネルベースのアクティブ電子走査アンテナ（AESA）アプリケーションにおける使用に良好に適していることが正しく理解されよう。

いくつかの実施形態において、第１導電性シムおよび第２導電性シムは、第１導電性シムがキャリア構造体の第１プレーナ表面の上に配置され、かつ、第２導電性シムがキャリア構造体の第２プレーナ表面の上に配置される場合に、RFポートの中心導体を露出するような大きさで位置決めされている複数の開口部を含む。第１導電性シムのスプリングフィンガは、１つまたはそれ以上の開口部の周りに配置されている。

所定の実施形態において、キャリア構造体は、RFインターポーザに対して嵌合されるプリント配線板（PWB）のコンポーネントに対してクリアランスを提供するような大きさで位置決めされている複数のキャビティを含む。いくつかの実施形態において、複数のRFポートの中心導体は、リトラクト可能なピンとして備えられている。様々な実施形態において、キャリア構造体は、導電性材料（例えば、アルミニウム）として、または、導電性コーティング有する非導電性材料として備えられている。特定的な実施形態において、第１導電性シムおよび第２導電性シムは、銅製シートを含む。

いくつかの実施形態において、RFインターポーザは複数の周期的に配置されたユニットセルを含み、ここで、ユニットセルそれぞれは固定数量のRFポートを含む。ユニットセルは、グリッド状、三角格子状、または、任意の他の適切なコンフィグレーションで配置されてよい。所定の実施形態において、ユニットセルそれぞれはRFポートを２つ含む。キャリア構造体は、高周波インターポーザに対して嵌合されるプリント配線板（PWB）のコンポーネントに対してクリアランスを提供するような大きさで位置決めされている複数のキャビティを含んでよく、ここで、ユニットセルそれぞれは複数のキャビティのうち１つを含む。

様々な実施形態において、高周波インターポーザは、また、第１プレーナ表面に対して垂直に延びている複数のアライメントピンも含む。

ここにおいて保護されることが求められる概念、構造、および技術は、図面に係る以降の詳細な説明からより完全に理解することができる。
図１は、例示的な高周波インターポーザの分解図である。 図１Ａは、図１の高周波インターポーザの等角図である。 図２は、プリント配線板（PWB）アセンブリと嵌合する例示的な高周波インターポーザの分解図である。 図３は、高周波インターポーザの一部を形成し得る例示的なRFポートの等角図である。 図３Ａは、図３の高周波インターポーザの分解図である。 図４は、高周波インターポーザ内における使用のための例示的なRFポートの透視的な分解図である。 図４Ａは、図４の高周波インターポーザの透視的な等角図である 図５は、高周波インターポーザ内における使用のための例示的なRFポートの断面図である。 図５Ａは、高周波インターポーザ内における使用のための例示的なRFポートの断面図である。 図６は、高周波インターポーザの一部を形成し得る例示的なスプリングフィンガ構成の等角図である。 図６Ａは、高周波インターポーザキャリア構造体に押し付けられた例示的なスプリングフィンガ構成の等角図である。 図７は、高周波インターポーザの一部を形成し得る使用のための例示的なスプリングフィンガ構成の側面図である。 図７Ａは、高周波インターポーザの一部を形成し得る使用のための例示的なスプリングフィンガ構成の側面図である。

図面は必ずしも縮尺通りではなく、または、システムの全てのエレメントを必ずしも含むものではない。代わりに、ここにおいて保護されることが求められる概念、構造、および技術について一般的に重点が置かれている。

図１を参照すると、例示的な高周波インターポーザ100は、キャリア構造体102、第１導電性シム104、第２導電性シム106、および、キャリア構造体102によって支持される複数のRFポート108を含む。いくつかの図面における明確性を促進するために、類似するパーツのうち個々のもの（必ずしも全てではないが）は、参照指示子を用いて示されてよい。例えば、複数のRFポート108のうちの１つだけが図１においてラベル付けされている。

高周波インターポーザ100は、２つまたはそれ以上のプリント配線板（PWB）アセンブリ（図１には図示されていない）間のRF相互接続を提供することができる。特に、第１PWBアセンブリが高周波インターポーザの第１側面100aに結合（または「嵌合（"mated"）」）され、かつ、第２PWBアセンブリが高周波インターポーザの第２側面100bに結合されている場合に、高周波インターポーザ100は、第１PWBアセンブリ上に配置されたRFポートと第２PWBアセンブリ上に配置された対応するRFポートとの間の接続性（すなわち、RF信号を伝送するのに適した電気的経路）を提供することができる。

所与のPWBアセンブリは、任意の数のコンポーネント（例えば、パッシブRF伝送線路、アンテナ素子、及び／又は、アクティブRFエレクトロニクス）、および、あらゆる望ましい方法で配置された対応するRFポートを含んでよい。従って、インターポーザRFポート108の数およびキャリア構造体102内のそれらのポートの位置は、PWBアセンブリ上の対応するRFポートの数および位置に基づいて選択することができる。例えば、PWBアセンブリが周期的に離間して置かれたRFポートを有する場合に、インターポーザ100は、同様に離間して置かれたRFポート108を有し得る。

示されている特定の実施形態において、例示的な高周波インターポーザ100は、行と列に（in rows and columns）周期的に配置された３２個のRFポート108を含んでいる。この構成は、１６個のコンポーネントとコンポーネントごとに２個のRFポートをそれぞれ有しているPWBアセンブリ間にRF相互接続を提供するのに適している。しかしながら、RFポート108は、非周期的な方法で配置することもできる。

インターポーザRFポート108を支持することに加えて、キャリア構造体102は、また、PWBアセンブリからのRFリターンパス（return path）としても動作する。例えば、PWBアセンブリが高周波インターポーザ100に結合されるときに、PWBアセンブリ上のグラウンドプレーン（ground plane）とキャリア構造体102の導電面との間に電気的コンタクトが形成され得る。従って、キャリア構造体102は、必要なRFグラウンドプレーンの導電性を提供するあらゆる適切な材料から提供され得る。

いくつかの実施形態において、キャリア構造体102は、機械加工されたアルミニウムまたは他の金属といった、導電性（すなわち、低インピーダンス）材料から提供され得る。例えば、キャリア構造体102は、３価クロメート化成皮膜（Trivalent Chromate Conversion coating）（MIL-DTL-5541、Type II、Class 3）といった、仕上げ塗り（finishing coat）内の機械加工されたアルミニウムで構成されてよい。代替的に、キャリア構造体102は、導電性仕上げ（すなわち、金属化）でコーティングされた非導電性（または、低導電性の）材料から提供されてよい。例えば、キャリア構造体102は、機械加工されたFR-4材料、別のエポキシ系材料、成形プラスチック、等を含み、銅メッキといった導電性材料でコーティングされている。

PWBのRFグラウンドプレーンとキャリア構造体102との間の電気的コンタクトは、導電性シム104、106を使用して促進することができる（すなわち、導電性シムはPWBグラウンドプレーンからキャリア構造体102へのRFリターンパスの一部であり得る）。導電性シム104、106は、導電性材料のシートとして提供されてよく、限定的でない実施例は、銅、銅メッキ材料、無電解ニッケルメッキ材料、および錫−鉛メッキ材料を含む。特定の実施形態において、導電性シム104、106は、０．００２インチと０．００５インチの間の厚さを有するベリリウム銅のシートとして提供されている。

様々な実施形態において、導電性シム104、106は、高周波インターポーザ100に結合されたPWBアセンブリ間のエアギャップにわたり電気的コンタクトを形成するために、複数のスプリングフィンガ構成110を含む。それにより低損失（low-loss）を促進しており、大面積PWBアセンブリの良好に隔離された（well-isolated）RF相互接続は不完全な平面（imperfect planar surface）を有している。スプリングフィンガ構成110は、PWBのRFグラウンドプレーンと高周波インターポーザのRFグラウンドとの間に主要な（primary）RFコアキシャルグラウンド接続を提供することができる。一つの例において、スプリングフィンガを有する導電性シム104、106は、PWBアセンブリと高周波インターポーザ100との間で５ミル（5 mils）までのエアギャップをブリッジすることができる。スプリングフィンガ構成110は、導電性シム材料自体（例えば、連続的なRFグラウンド層シートの一部としてのもの）から形成されてよい。従って、導電性シム104、106は、ベリリウム銅といった、良好な「リバウンド（"rebound"）」特性を有する材料を含んでよい。例示的なスプリングフィンガ構成が図６および図７に示されており、そして、併せて以下に説明される。

導電性シム104、106は、任意の適切な手段を使用してキャリア構造体102に接合されてよい。例えば、シム104、106は、半田または導電性エポキシを使用してキャリア構造体102にしっかり取り付けることができる。別の例として、導電性シム104、106は、PWBアセンブリとキャリア構造体102との間で単純に押し付けられてよい（例えば、PWBアセンブリがキャリア構造体102にネジ止めされる場合）。

様々な実施形態において、RFポート108は、キャリア構造体102にエンベッドされた（例えば、プレスされた）コアキシャル伝送線として提供されている。従って、所与のRFポート108は、キャリア構造体102の主平面を横断して方向付けられた中心導体（center conductor）、中心導体を取り囲む誘電性絶縁体（dielectric insulator）、および、誘電性絶縁体を取り囲む外部導体（または「シールド（"shield"）」）を含んでいる。キャリア構造体102が導電性材料（または導電性仕上げでコーティングされた非導電性材料）として提供される実施形態においては、キャリア構造体自体が、複数のコアキシャルRFポート108の外部導体として機能し得る。この構成は、２つのPWBアセンブリを相互接続するために必要とされるRFコネクタの総数を削減することができ、それによって、コストを削減し、かつ、信頼性を向上させている。さらに、この構成において、導電性シム104、106は、さらに、RFポート間で、低損失、良好に隔離されたRF伝送線接続を提供するよう機能する。例示的なコアキシャルRFポート108が図３−図５に示されており、そして、併せて以下に説明される。

いくつかの実施形態において（および、図１に示されるように）、キャリア構造体102は、高周波インターポーザ100に結合されたPWBアセンブリのコンポーネントに対してクリアランスを提供するための１つまたはそれ以上のキャビティ（または開口部）112を含んでよい。いくつかの実施形態において、いくつか又は全ての開口部112は、キャリア構造体102を完全に貫通して延在してよいが、一方で、他の実施形態において、開口部112は、キャリア構造体102を完全に貫通していなくてよい。

キャビティ112によって、両面性（double-sided）PWBアセンブリ（すなわち、第１プレーナ表面（first planar surface）および対向する第２プレーナ表面（second planar surface）上に置かれたコンポーネントを有するPWBアセンブリ）がインターポーザ100に対して嵌合することができる。キャビティ112の数、並びに各キャビティの位置および寸法は、所与のPWBアセンブリのレイアウトに一致するように選択され得る。図示された、実施例において、キャビティ112は、実質的に正方形であり、そして、キャリア構造体102から機械加工されてよい。導電性シム104、106は、コンポーネントキャビティ112へのアクセスを提供するために、対応する開口部114を含んでよい。示される実施形態において、第１導電性シム104はキャビティ開口部114を含むが、一方で、第２導電性シム106はそうではない。このコンフィグレーションは、両面性PWBアセンブリをインターポーザの第１側面100aに対して嵌合し、そして、片面性（single-sided）PWBアセンブリをインターポーザの第２側面100bに嵌合するのに適している。

他の実施形態において、キャリア構造体102は、コンポーネントキャビティ112を含まず、そして、従って、固形体の（または実質的に固体の）構造体として提供されてよい。この構成において、高周波インターポーザ100は、２つの片面性PWBアセンブリを相互接続するために使用されてよい。

良好なRF性能は、インターポーザRFポート108とPWBのRFポートとの適切なアライメント（alignment）を必要とすることが正しく理解されよう。例えば、RFポートが横方向の平面において５ミル未満の公差内に整列されることが要求され得る。位置ずれ（misalignment）を低減するために、キャリア構造体102は、１つまたはそれ以上のアライメントホール116を含んでよく、アライメントピンがその中へ嵌め込まれ得る（例えば、圧入）。アライメントホール116の数、位置、およびサイズは、PWBアセンブリ内に配置された対応するアライメントホールに基づいて選択されてよい。同様に、アライメントピン118の長さは、高周波インターポーザ100の寸法、及び／又は、PWBアセンブリの寸法に基づいて選択されてよい。104、106は、アライメントピン118が通過し得る、対応する開口部120を含んでよい。

図１Ａは、高周波インターポーザ100の別のビューであり、キャリア構造体102に押し付けられた（または、そうでなければ接合された）導電性シム104、106を示している。図示されるように、導電性シム104、106は、キャリア構造体に対して押し付けられたときに、各スプリングフィンガ構成110が、RFポート108のうち対応する１つを囲むように置かれたシムの上に配置されるように、サイズ化され、かつ、構成されている。図１Ａは、また、導電性シム（この例ではシム104）において開口部120を通って延在し、そこに嵌合されるPWBアセンブリとコンタクトするアライメントピン118も示している。２つのアライメント118が図１および図１Ａに示されているが、あらゆる適切な数のアライメントピンが使用され得る。

いくつかの実施形態において、高周波インターポーザ100は、それぞれが複数のコンポーネントと各コンポーネントに関連付けられた固定数のRFポートとを有している、２つのPWBアセンブリ間で相互接続を提供する。例えば、フェーズドアレイレーダーアプリケーション（radar application）において、各PWBコンポーネントは２つのRFポートと関連付けられてよい。ビーム形成ポートおよびアンテナポートである。いくつかのアプリケーションにおいて、各コンポーネントは、送信ポートおよび受信ポートと関連付けられてよい。従って、図示されるように、高周波インターポーザ100は、周期的に離間して置かれたポート108のペア、および、いくつかの実施形態においては、それに隣接して配置されたコンポーネントキャビティ114を含んでよい。エレメントのこの組み合わせは、ここにおいて「ユニットセル（"unit cell"）」として参照され、そして、１つの例示的なユニットが、図１Ａにおいて140とラベル付けされている。

高周波インターポーザ100は、周期的に離間して置かれたユニットセルを有し得る。例えば、図１および図１Ａの例示的な高周波インターポーザ100は、４×４グリッドのユニットセルを含むと言うことができ、ユニットセル毎に２つのRFポートを有している。他の実施形態において、高周波インターポーザ100は、三角格子パターンといった、グリッド以外のパターンで配置されたユニットセルを有してよい。

図２は、別の高周波インターポーザ200（図１のインターポーザ100と同一でも、または、類似のものであってもよい）、および、これに嵌合され得るPWBアセンブリ220を示している。例示的な高周波インターポーザ200は、キャリア構造体202、第１導電性シム204、および、第２導電性シム206を含む。この例において、キャリア構造体は、PWBアセンブリ220の上に置かれた対応するコンポーネント222を受け容れるためのキャビティ212を含み、そして、第１導電性シム（しかし第２導電性シムではない）、対応するコンポーネント開口部214を含む。このコンフィグレーションは、両面性PWBアセンブリ220をインターポーザの第１側面200aに、そして、片面性PWBアセンブリ（図示せず）を第２側面200bに対して嵌合するために適している。他の実施形態において、高周波インターポーザ200は、２つの両面性PWBアセンブリを（例えば、キャリア構造体202の厚さを増加させ、かつ、第２導電性シム206にコンポーネント開口部214を設けることによって）相互接続するように構成され得る。

図２で分かるように、キャリア構造体202の中へ押し込まれたアライメント構造体218（ここではアライメントピンとして示されている）は、第１シム204の開口部220を通り、そして、PWBアセンブリ220の対応するアライメントホール224の中へ延在し得る。同一（または異なる）アライメントピン218が、第２シム204の開口部220を通り、そして、第２PWBアセンブリの対応するアライメントホール（図示せず）の中へ延在し得る。

PWBアセンブリ220は、キャリア構造体202に対してしっかり取り付けられてよい。いくつかの実施形態において、PWBアセンブリ220は、キャリア構造体202に対してネジ止めされてよい。機械的な組み立てを促進するために、スレッド付きネジ穴がキャリア構造体202の中にタップされてよい。代替的に、スクリューインサート（screw insert）が使用されてよい。特定の実施形態においては、少なくとも６個のネジ穴（またはインサート）がキャリア構造体202の中に備えられる。

PWBアセンブリ220は、複数のRFポート226およびRFグラウンドプレーン228を含んでいる。PWBアセンブリ220が高周波インターポーザ200に対して嵌合されると、キャリア構造体202の中にエンベッドされたRFポート208は、PWBアセンブリ上に配置された対応するRFポート226と電気的にコンタクトする。RFポート208のようなコアキシャル伝送の場合には、RFポート208それぞれの中の中心導体が、PWBアセンブリ220上に配置された対応するRFパッド226とコンタクトし得る。コアキシャル中心導体に対するクリアランスを備えるために、導電性シムは、図示のように開口部210を含み得る。加えて、PWBグラウンドプレーン228は、導電性シム204を介して、キャリア構造体208（導電性材料または導電性コーティングを伴う非導電性材料から提供されるもの）と電気的にコンタクトし、それによって、グラウンドリターンパスを提供している。第２PWBアセンブリ（図示せず）が、同様に、インターポーザの第２側面200bに対して嵌合されて、電気的に接続され、それによって、２つのPWBアセンブリのRF相互接続を提供している。

PWBアセンブリ220と高周波インターポーザ200との間のエアギャップをブリッジするために、インターポーザRFポート208は、中心導体としてリトラクト可能（retractable）／圧縮可能なピンを利用することができる。さらに、導電性シム204、206は、１つまたはそれ以上のスプリングフィンガ構成を含んでよい。いくつかの実施形態において、スプリングフィンガ構成は、ピン開口部210それぞれの周りに配置されているが、必須のものではない。いくつかの実施形態において、PWBアセンブリ220上に配置されたRFパッド226は、中心導体ピンよりも大きく、それによって、PWBアセンブリ220とインターポーザ200との間の横方向の位置ずれに対する許容範囲（tolerance）を増加している。

ここにおいて保護されるべき高周波インターポーザの概念および構造は、あらゆる特定のタイプのPWBアセンブリに限定されるものではないが、フェーズドアレイレーダーアプリケーション（例えば、大きなスキャンボリューム視野、及び／又は、広く調整可能な動作周波数を必要とするレーダーアプリケーション）における使用のために特定のタイプのPWBアセンブリが考えられている。特定的に、PWBアセンブリ220は、両面性であってよく、第１側面上のコンポーネント222は、ユニットセル領域に取り付けられたアクティブMMICコンポーネントに対応し、そして、PWBの第２側面上のコンポーネント222は、ユニットセル領域に取り付けられたサーキュレータ及び／又はキャパシタに対応している。サーキュレータの近接性（close proximity）が、アクティブRFエレクトロニクスとサーキュレータとの間のRF損失を低減することができ、そして、電圧波定在波比（voltage wave standing wave ratio）に起因するパワーアンプにおけるロードプル（load pull）を低減することにより、アクティブ電子走査アレイにおいて改善されたRF性能を提供することが、正しく理解される。さらに、エネルギ蓄積キャパシタンスの近接性は、より低い直列インダクタンスにおいて（at lower series inductance）パワーアンプに対して電荷を供給することができ、それによって、RFパルスの立ち上がり／立ち下がりエッジにおけるパルス「リンギング（"ringing"）」を低減している。

図３および図３Ａは、高周波インターポーザ（例えば、図１のインターポーザ100）の一部を形成し得る単一のRFポート300の拡大図を示している。例示的なRFポート300は、キャリア構造体300の第１プレーナ表面302aからキャリア構造体300の第２プレーナ表面302bまで延びている外部導体304（ときどき「外部シールド（"outer shield"）」として参照されるもの）、外部導体302の内側に置かれた中心導体306、および、外部導体302の内側に置かれて、中心導体306を取り囲んでいる誘電性絶縁体308、から構成されている。例示的なRFポート300は、RFコアキシャル伝送線路構造体であることが正しく理解されよう。

様々な実施形態において、外部導体304は、キャリア構造体302自体によって提供されてよい。例えば、外部導体304は、キャリア構造体300を通して穴を開けることによって形成されてよい。キャリア構造体が非導電性である場合（例えば、金属でない）、穴は導電性材料を用いてメッキされ得る。

中心導体306は、１つまたはそれ以上のリトラクト可能な端部を有する金属ピンとして提供されてよい。ピン306の長さは、リトラクト可能な端部がキャリア構造体の表面302a、302bを越えて延びるように、選択されてよい。このコンフィグレーションにおいて、ピン306は、高周波インターポーザとこれに嵌合するPWBアセンブリとの間のエアギャップをブリッジするように機能し得る。

誘電性絶縁体308（または「スリーブ（"sleeve"）」）は、任意の適切なマイクロ波誘電体材料から提供されてよい。様々な実施形態において、中心導体ピン306は、誘電性絶縁体308の中へ圧入される。それは、次に、外部導体開口部304の中へ圧入されて、ピン構造体をキャリア構造体302の中へ固定している。いくつかの実施例において（そして、図３Ａで最良に見えるように）、誘電性絶縁体308は、中心導体ピン306の対向する端部の上に嵌め込まれて、ピン306を取り囲むように共にプレスされ得る２つの別個のスリーブ308a、308bとして提供されてよい。２つの別個のスリーブ308a、308bを使用することは、RFポート300の組み立てを促進し得る。他の実施形態において、誘電性絶縁体308は、誘電体材料の単一ピースとして提供されてよい。

図３および図３Ａは、中心導体306と誘電性絶縁体308を別々の構造体であるとして示しているが、それらは単一の構造体として提供され得ることが正しく理解されるべきである。例えば、ビア（via）が誘電性絶縁体308の中心を通って穴開けされて、導電性材料を用いてメッキされ、中心導体306を形成することができる。導電性エラストマーピンが、次に、メッキされたビアの端部に取り付けられて、中心導体306を完成させる。

図４および図４Ａは、高周波インターポーザ（例えば、図１のインターポーザ100）の一部を形成し得る単一のRFポート400の拡大図を示している。これらの図においてより明確に分かるように、上部および底部の導電性シム402、404は、開口部406を含んでよく、嵌合するPWBアセンブリ（図示せず）上に配置されたRFポートとコンタクトするように、そこを通って中心導体408が延びてよい。シム穴406は、対応するスプリングフィンガ構成410の中心において形成されてもよいが、これは必須ではない。いくつかの実施形態においては、余分に剛性と耐久性を提供するように、スプリングフィンガ構成410とシム穴406との間に支持リング412が備えられている。

図５および図５Ａは、高周波インターポーザの一部を形成し得る単一のRFポート500の断面図である。この例において、中心導体502は、ポゴピン（pogo pin）として備えられており、１つまたはそれ以上のリトラクト可能な端部504および内部ばね負荷メカニズム（internal spring-loaded mechanism）506を有している。２つの図を比較すると、図５は、伸長したピンの端部を示しており、一方で、図５Ａは、リトラクトしたピンを示している。断面図は、また、誘電性絶縁体が２つの別個のスリーブ508a、508bとして提供され得ることを説明するためにも役に立つ。誘電体スリーブ508a、508bは、中心導体ピン502を定位置に固定するために、キャリア構造体510の中へ圧入され得る。

図６および図６Ａは、図１の高周波インターポーザ100といった、高周波インターポーザの一部を形成し得る例示的なスプリングフィンガ構成600を示している。スプリングフィンガ構成600は、複数のスプリングフィンガ602から構成されている。スプリングフィンガ602は、任意の適切な技術（例えば、スタンピング（stamping）プロセス）を使用して、導電性シム604の一部として形成され得る。いくつかの実施形態において、スプリングフィンガ602は、ベリリウム銅といった、良好な「リバウンド（"rebound"）」特性を有する導電性シム604から形成されている。

図６は、圧縮されていない位置におけるスプリングフィンガ602を示しており、一方、図６Ａは、圧縮された位置におけるスプリングフィンガ602を示している。スプリングフィンガは、PWBアセンブリがキャリア構造体608に対して嵌合されるときに圧縮された位置（図６Ａ）にあってよい。そのように、スプリングフィンガ602は、PWBアセンブリのグラウンドプレーンとキャリア構造体608との間のエアギャップをブリッジするよう機能する。−より特定的には、PWBグラウンドプレーンと導電性シム604との間、及び／又は、導電性シム604とキャリア構造体608との間である。

圧縮されていない位置（図６Ａ）において、スプリングフィンガ602は、導電性シム604の面から所定の角度／ピッチ606で離れて（図６においてθで示される）延在している。使用されるスプリングフィンガ602の数及びそれらのピッチθは、製造公差および意図される動作周波数を含む、様々な要因に基づいて選択されてよい。図示された例において、スプリングフィンガ構成600は１６個のスプリングフィンガ602を含んでいる。しかし、他の数のスプリングフィンガ（例えば、８、１４、または３２個）が考えられる。いくつかの実施形態では、RFグラウンド接続性をさらに高めるためにスプリングフィンガ602の複数の行が追加され得る。

図７および図７Ａは、例示的なスプリングフィンガ構成700を示す側面図であり、図６のスプリングフィンガ構成600と同一または類似であってよい。図７に示されるように、スプリングフィンガ702は、導電性シム706とキャリア構造体708との間のエアギャップ704をブリッジするように機能し得る。いくつかの実施形態において、スプリングフィンガ702は、３ミルより小さいか等しいエアギャップをブリッジすることができる。

スプリングフィンガ702がキャリア構造体708に向けて（そして、従って、嵌合されるPWBアセンブリから離れて）延在するように示されているが、スプリングフィンガ702は、代替的に、PWBアセンブリに向かって延びてよいことが正しく理解されるべきである（すなわち、導電性シム706がインターポーザキャリア構造体708に対して直接的に押し付けられてよい）。さらに別の可能性において、スプリングフィンガアセンブリ700は、両方向に延びているスプリングフィンガ702を含んでよい。そこでは、スプリングフィンガ702のいくつかが、導電性シム706とキャリア構造体708との間のエアギャップをブリッジするために第１方向において延在し、かつ、スプリングフィンガ702が、導電性シム706と、嵌合されるPWBアセンブリとの間のエアギャップをブリッジするための反対の第２方向に延びている。

ここにおいて引用された全ての参考文献は、その全体が参照によりここに包含されている。

ここにおいて保護されることを求める様々な概念、構造、および技術を例示するのに役立つ、所定の実施形態を説明してきたが、当業者にとっては、これらの概念、構造、および技術を取り込んだ他の実施形態が使用され得ることが明らかであろう。ここにおける上述の異なる実施形態の要素は、特定的には上記で明らかにされていない他の実施形態を形成するように組み合わされ得る。そして、さらに、単一の実施形態のコンテクストにおいて説明された要素は、個別に又は任意の適切なサブコンビネーションにおいて提供され得る。従って、ここにおいて求められる保護の範囲は、説明された実施形態に限定されるべきではなく、むしろ、添付の請求項の精神および範囲によってだけ限定されるべきであることが提示されている。

Claims (14)

1. 高周波（ＲＦ）インターポーザであって、
   第１プレーナ表面と、該第１プレーナ表面に対向する第２プレーナ表面とを有するキャリア構造体と、
   前記キャリア構造体によって支持されている複数のＲＦポートであり、該ＲＦポートそれぞれが、前記キャリア構造体の前記第１プレーナ表面から前記キャリア構造体の前記第２プレーナ表面まで延びている中心導体と、誘電性絶縁体によって該中心導体から電気的に分離されている外部導体とを含む、コアキシャル伝送線路構造体を有する、複数のＲＦポートと、
   複数のスプリングフィンガを有している第１導電性シムと、
   複数のスプリングフィンガを有している第２導電性シムと、
   を含み、
   前記第１導電性シムが前記キャリア構造体の前記第１プレーナ表面の上に配置され、かつ、前記第２導電性シムが前記キャリア構造体の前記第２プレーナ表面の上に配置される場合に、前記第１導電性シムと、前記複数のＲＦポートの外部導体と、前記第２導電性シムとの間で電気的経路が確立される、
   ＲＦインターポーザ。
2. 前記第１導電性シムおよび前記第２導電性シムは、
   前記第１導電性シムが前記キャリア構造体の前記第１プレーナ表面の上に配置され、かつ、前記第２導電性シムが前記キャリア構造体の前記第２プレーナ表面の上に配置される場合に、
   前記ＲＦポートの中心導体を露出するような大きさで位置決めされている複数の開口部を含む、
   請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
3. 前記第１導電性シムのスプリングフィンガは、１つまたはそれ以上の前記開口部の周りに配置されている、
   請求項２に記載のＲＦインターポーザ。
4. 前記キャリア構造体は、前記ＲＦインターポーザに対して嵌合されるプリント配線板（ＰＷＢ）のコンポーネントに対してクリアランスを提供するような大きさで位置決めされている複数のキャビティを含む、
   請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
5. 前記複数のＲＦポートの中心導体は、リトラクト可能なピンとして備えられている、
   請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
6. 前記キャリア構造体は、導電性材料として、または、導電性コーティングを有する非導電性材料として備えられている、
   請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
7. 前記キャリア構造体は、アルミニウムを含む、
   請求項６に記載のＲＦインターポーザ。
8. 前記第１導電性シムおよび前記第２導電性シムは、銅製シートを含む、
   請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
9. 前記ＲＦインターポーザは、複数の周期的に配置されたユニットセルを含み、
   前記ユニットセルそれぞれは、固定数量のＲＦポートを含む、
   請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
10. 前記ユニットセルは、グリッド状に配置されている、
    請求項９に記載のＲＦインターポーザ。
11. 前記ユニットセルは、三角格子状に配置されている、
    請求項９に記載のＲＦインターポーザ。
12. 前記ユニットセルそれぞれは、前記ＲＦポートを２つ含む、
    請求項９に記載のＲＦインターポーザ。
13. 前記キャリア構造体は、前記ＲＦインターポーザに対して嵌合されるプリント配線板（ＰＷＢ）のコンポーネントに対してクリアランスを提供するような大きさで位置決めされている複数のキャビティを含み、
    前記ユニットセルそれぞれは、前記複数のキャビティのうち１つを含む、
    請求項９に記載のＲＦインターポーザ。
14. 前記ＲＦインターポーザは、さらに、
    前記第１プレーナ表面に対して垂直に延びている複数のアライメントピンを含む、
    請求項１に記載のＲＦインターポーザ。
    

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