JPH06140090A - マイクロ波回路の接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】複合マイクロ波回路モジュールを装置に組み込
む場合に適した接続・実装方式を提供する。小型で、安
定で、組み立ての容易なマイクロ波回路の接続・実装構
造を提案する。 【構成】複合マイクロ波回路モジュールの表面に形成し
たマイクロ波端子に弾性接触するシールドされたマイク
ロ波回路接続子を押し当てることにより、複合マイクロ
波回路モジュールと他の同様のモジュールを接続する。
また、複合マイクロ波回路モジュールと導波管、あるい
は同軸コネクタと接続を行う。前記、マイクロ波接続子
の配置は複合マイクロ波回路モジュールの上面側、及び
下面側、いずれの側にも自由に選択可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波回路の接続構
造に関し、特に複数のマイクロ波回路モジュール及びコ
ンポーネントを含む大規模回路の実装に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｎｏｌ
ｉｔｈｉｃ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ（以
後ＭＭＩＣ）も漸く実用化の時期を迎えている。しかし
ながら、ＭＭＩＣと言えども万能ではなく、その適する
応用領域には制限がある。ＭＭＩＣは一般的にＳｉ（シ
リコン）やＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）のウェーハ上にフ
ォト・リソグラフィの技術をベースとする半導体製造技
術を用いて形成される。能動素子であるトランジスタや
ダイオードなど集中定数素子については要素が小さい
が、受動素子である方向性結合器やフィルタなどの分布
定数回路素子には、要素が大きいためこれをＭＭＩＣ内
に一体に組み込もうとする場合、問題になる。大型のチ
ップは製造歩留やコスト上不利であり、当面ＭＭＩＣの
チップには上記の大きな受動回路素子を含めないように
なっていた。

【０００３】従来のマイクロ波回路は上記のようにＭＭ
ＩＣが受動的回路素子の組み込みに不向きなことから、
能動素子を小型の気密封入ケース（これは一般にヘッダ
と称される）に収容し、残りの接続線路や受動回路素子
をマイクロストリップ線路によって構成し、それらのコ
ンポーネント間を半田付などで接続するというものであ
った。図１３にその具体例を示す。コンポーネントや接
続線路を外部回路から遮断するために複数の小部屋に仕
切られた複雑で高価なシールド・ケースを必要とした。

【０００４】具体的には、メインプレート１００上に回
路素子１０３とマイクロ波リード１０２とバイアス供給
端子１０７を内部に備えたＭＩＣモジュール１０１を配
置した。このときマイクロ波リード１０２とバイアス供
給端子１０７はメインプレート１００に形成された孔１
０９を通して、その裏面に挿通している。そしてバイア
ス供給端子１０７はプリント板などを介して半田付さ
れ、マイクロ波リード１０２はプリント板１０４を介し
て半田付けよって他のモジュールやアイソレータ１０８
と電気的に接続される。そしてこのマイクロ波リード１
０２の接続部分はカバー１０６で外部から遮断された、
シールドが施される。

【０００５】以上説明したように従来の接続構造は、能
動素子のみを配置しリード端子の突出したタイプのモジ
ュールに適用可能に構成されていた。

【０００６】しかし受動素子をもモジュール内に配置し
て構成し、コンパクトにまとめた複合マイクロ波回路モ
ジュールが必要となってきている。そして受動素子をも
モジュール内に配置すると、素子が大きいためモジュー
ルの面積が大きくなってしまい、コストが上昇してしま
う。そのためリード端子の構造などを工夫して極力コス
ト上昇を抑えるタイプの複合マイクロ波回路モジュール
が開発された。

【０００７】この構成を図１４に示す。基板１１０上に
複数の素子１１１が配置され、ヘコミ１ｆ内に素子と電
気的に接続されている端子１ｃが配置されている。この
１ｃが従来のマイクロ波リード端子１０２に対応してお
り、この端子１ｃを電気的に接続する必要がある。この
接続構造として従来は、この端子１ｃにリードを半田付
けし、半田付けしたリード同士を例えば弾性板（導体）
で接続していた。（なおこの図において説明の便宜上素
子１１１は基板１１０のヘコミ１ｆと同一面に形成され
ているが本来はヘコミ１ｆとは反対の面に形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記複合マイクロ波回
路モジュール同士を接続する従来の半田付を用いてた構
造では、半田付による作業工数の増加や、高周波接続性
能の安定性の向上が望めなかった。

【０００９】特にコストを抑える為の端子構造（端子１
ｃ部分）を備えているのに、それを接続するのにコスト
がかかってしまうので、これが大きな問題となってい
た。そのためコストをかけずに複合マイクロ波回路モジ
ュール同士を接続するという課題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願では、第１の発明として、ベース上に配置した素
子と電気的に接続された接続端子を前記ベース表面から
内部でかつ外部から接続可能に配置した複数のマイクロ
波回路モジュール同士を前記接続端子を介して接続する
マイクロ波回路接続構造において、前記複数のマイクロ
波回路モジュールのうち一方のモジュールの接続端子に
当接する第１のピンと、前記複数のマイクロ波回路モジ
ュールのうち他方のモジュールの接続端子に当接する第
２のピンと、この第１のピンと第２のピンを電気的に接
続すると同時に、これらピンを前記端子方向に弾性的に
応圧する導体板ばねを備え、前記複数のマイクロ波回路
モジュール同士は第１のピンと導体板ばねと第２のピン
によって電気的に接続されることを特徴とするマイクロ
波回路の接続構造を提供する。

【００１１】第２の発明としては、上記導体板ばねと第
１のピンと第２のピンとを１つのシールドケース内に実
装し、前記マイクロ波回路モジュールの前記接続端子の
配置された部分には、前記シールドケースの第１のピン
或は第２のピンの実装された端面部分がはまりこむ凹部
を備えたことを特徴とするマイクロ波回路の接続構造を
提供する。

【００１２】第３の発明は、第１のベース上に配置した
素子と電気的に接続された第１の接続端子を前記第１の
ベース表面から内部でかつ外部から接続可能に配置した
マイクロ波回路モジュールの前記第１の接続端子と、素
子を第２のベース上に実装してこの素子と電気的に接続
された第２の接続端子を前記第２のベースから突出する
ように配置した電気素子の第２の接続端子とを接続する
マイクロ波回路接続構造において、前記第１の接続端子
に当接するピンと、一端をこのピンに電気的に接続して
このピンを前記第１の端子方向に弾性的に応圧すると同
時に、他端を前記第２の端子に電気的に接続して応圧す
る導体板ばねを備え、前記マイクロ波回路モジュールと
電気素子とはピンと導体板ばねとによって電気的に接続
されることを特徴とするマイクロ波回路の接続構造を提
供する。

【００１３】第４の発明は、上記導体板ばねとピンとを
１つのシールドケース内に実装し、前記マイクロ波回路
モジュールの前記接続端子の配置された部分には、前記
シールドケース内のピンの実装された端面部分がはまり
こむ凹部を備えたことを特徴とするマイクロ波回路の接
続構造を提供する。

【００１４】

【実施例】本発明において複合マイクロ波回路モジュー
ルには突出したピンやリードを取付けず、単に端子とな
る電極を基板表面に導出するだけとする。この表面に導
出した端子にマイクロ波回路接続子を弾性接触せしめる
ことにより、外部回路との接続を実現しようとするもの
である。こうすれば突出ピンのない平板状の複合マイク
ロ波回路モジュールの、生産プロセス中に於ける取扱い
は非常に扱い易いものになる。複合マイクロ波回路モジ
ュールはマイクロ波信号を多層のセラミック基板内に閉
じ込めたことが特徴であり、外部との接続部以外の電気
的な開口部分はない。従ってこの外部と遮断された基板
を同じく外部と遮断された線路構造を有するマイクロ波
回路接続子によって接続することにより、シールド・ケ
ース不要の極めて簡素な、かつ小型のマイクロ波回路の
接続・実装構造が実現できる。シールド・ケースという
ものはサイズは大きい上に、組立を繁雑にする大きな原
因となっているので、これなしでマイクロ波回路が構成
できればその意義は大きい。 次に具体的に本発明の詳
細を図面を参照して説明する。

【００１５】図１，図２は本発明の代表的な例の断面図
であって、複合マイクロ波回路モジュール１と外部回路
との接続構造を示している。図１と図２とは複合マイク
ロ波回路モジュールに金属ベースプレート１ｂが接合さ
れているか否かの違いのみである。２はマイクロ波回路
接続子で構造はあとで詳しく述べる。３はマイクロ波回
路全体を取付ける板であり、金属である場合もあるし、
非金属である場合もある。図１，図２の右側では複合マ
イクロ波回路モジュール１のマイクロ波信号端子の一端
が導波管４に接続されている例を示している。導波管フ
ランジ５でさらに外部との接続がなされる。６は導波管
接続子であって弾性接触で導波管４と接続される。

【００１６】さて複合マイクロ波回路モジュールは従来
の気密封止形ヘッダに収容されたＭＩＣ（マイクロ波Ｉ
Ｃ）モジュールやＭＭＩＣモジュールと併用される場合
もある。そこで図１，図２にはその場合の接続も盛り込
んである。５１が従来のヘッダ収容形ＭＩＣであり、Ｒ
Ｆピンには固定接点５２を取付けてあり、この固定接点
５２とマイクロ波回路接続子内部の接触板ばね１１（兼
中心導体）が接触する。５３はＤＣ及び低周波信号ピン
であり、プリント配線板とソケットコンタクトで接続さ
れる。５４は従来構造の半田付けを用いるマイクロ波回
路接続子であり、５５は同軸コネクタである。

【００１７】次に図３と図４により複合マイクロ波回路
モジュール１とマイクロ波回路接続子の接続構造をより
詳しく説明する。図３と図４の違いは前と同様に複合マ
イクロ波回路モジュール１が多層セラミック基板１ａの
みであるか、金属ベースプレート１ｂが接合されている
か否かの違いである。１ｄはストリップラインの中心導
体で、基板表面に設けた円形の薄い膜状の端子１ｃとの
間は導体が充填されているスルーホール１ｅでつながっ
ている。

【００１８】多層セラミック基板の底面は全面的に接地
導体膜で覆われているが前記の外部接続端子１ｃの周辺
のみは導体が除去されている。マイクロ波回路接続子２
はシールド・ケース１２内に、接触板バネ（兼中心導
体）１１とこれを支持する支持絶縁体１５と１６があ
り、さらにシールドケース１２の口をシールドすると同
時に伝送線路の外導体の接触接続の働きもするシールド
・カバー１３によって、中心導体は外界から遮断されて
いる。接触板バネ１１と基板表面の端子１ｃとの間に
は、支持絶縁体１５に設けられたガイドスリーブ１５ａ
によって軸方向に摺動自在にピストン状コンタクト１０
が挿入され導通を得ている。接触板バネ１２の曲げ変位
による力によって、ピストン状コンタクトの両端に接触
圧を生じ、端子１ｃに接触し中心導体の接続がなされ
る。このとき端子１ｃの形状は、ドーナツ形状で大き目
に構成されているのでより良好な接触となる。

【００１９】図５と図６は複合マイクロ波回路モジュー
ル１の基板のマイクロ波端子と導波管との接続構造を説
明する拡大断面であり、前例と同様、図５の場合は基板
単独使用、図６の場合には基板に金属ベースプレートを
接合してあることが違いである。

【００２０】図３，図４で基板１ａ中のストリップライ
ンの中心導体１ｄから基板表面の端子１ｃとの間がスル
ーホール１ｅでつながっていることを説明したが、導波
管回路に接続する場合も全く同一構造を用いる。変わる
ところは、導波管接続子６を用いることである。

【００２１】以下、この導波管接続子の構造を説明す
る。２０は誘電体で、中心導体は外側スリーブ２１と内
側スリーブ２２とから成り、両スリーブは互いに摺動自
在に挿入されている。両スリーブの内部にはコイルバネ
２３が組み込まれており、両スリーブを互いに軸方向に
引き離すような力を発生する。中心導体は摺動自在では
あるが電気的に一体でなければならないので、図７に示
すようにスリーブ２１にスリ割リを設け、両スリーブが
電気的に良好な接触をするような構造としている。この
ような構造にすることにより複合マイクロ波回路モジュ
ール１と導波管とは、極めて簡単に接続される。

【００２２】以上、複合マイクロ波回路モジュール１を
外部回路や別の複合マイクロ波回路モジュール、さらに
従来構造の気密ヘッダ入りＭＩＣ及びＭＭＩＣと接続す
る構造に関して、代表例について説明した。

【００２３】図８は本発明をより詳しく、わかり易く説
明するための分解斜視図であって、相互関係を明確に表
わしている。

【００２４】以上、本発明のマイクロ波回路の接続構造
について実施例について説明をした。本発明には種々の
変形や発展形が考えられる。まず考えられるのはマイク
ロ波回路接続子２の変形である。中心導体の端子への弾
性接触と電気的にシールドされた中心導体という条件を
満足する範囲でかなり大きな自由度がある。例えば図９
はコンタクト２０を一体成形された板バネの中心導体１
１を採用した例で先の実施例より部品点数が少ない上に
伝送路の電気的不連続も小さい。図１０は接触部をより
詳細に説明する図で図９の断面Ｃ−Ｃを示している。板
バネ状の一体の中心導体１１の先端部１１ａが複合マイ
クロ波回路モジュール１のマイクロ波端子１ｃに弾性接
触している。

【００２５】次に考えられるのはマイクロ波回路接続子
の配置方法の変形である。今まで説明した実施例ではマ
イクロ波回路接続子は回路取付け板３の中に埋め込んで
あった。しかしながら取付板３には加工したくない場合
もある。例えば取付板３の内部に導波管回路などが埋め
込まれる場合である。この場合の提案を図１１によって
説明する。複合マイクロ波回路モジュール１はマイクロ
波信号を多層セラミック基板中に閉じ込めているが、外
部接続端子部のみ開口している。図１１の実施例では基
板中の中心導体からスルーホールで上面のマイクロ波端
子へと導出する。マイクロ波回路接続子２は基板上面の
マイクロ波端子へと押し付けることにより、複数の複合
マイクロ波回路モジュール間の接続が達成される。

【００２６】図１２は上面接続方式の斜視図である。基
板上面のマイクロ波端子を中心に設けられた位置決め用
の浅いヘコミ１ｆにマイクロ波回路接続子２を挿入し圧
力を加えるようにして固定する。今述べたようにヘコミ
１ｆは接触接続を正確に行い、伝送路の不連続を小さく
するための位置決め手段であり、ヘコミ以外に種々の手
段が考えられる。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳しく説明したように本発明は、
複合マイクロ波回路モジュールを、より大規模なマイク
ロ波回路へと組み上げる手段において、半田付けという
特性バラツキの大きい接続を用いず接触接続により安定
で、特性の良い（つまり不連続の小さい）信号の接続が
可能である。

【００２８】また、本発明のマイクロ波回路の接続構造
は以上述べた高性能で安定な接続以外に、大きく、かさ
ばるシールド・ケースを不要にしたこと、またケーブル
・コネクタを用いないこと等に著しい回路の小型化を実
現する。これは複合マイクロ波回路モジュールの小型化
への寄与と相まって装置の著しい小型化を実現する。こ
れは電子走査アンテナのトランスミッタ・レシーバ・モ
ジュールやマイクロ波やミリ波の通信機器の大幅な小型
化をはかるものである。

【００２９】さらに本発明には別の大きな効果がある。
本発明の接続・実装方式は複合回路モジュールに異常を
生じた場合に交換が極めて簡単という特徴がある。これ
は生産ラインの中での交換、フィールドやサービス・セ
ンタでの修理の場合に大きな効果をもたらす。接続性能
のバラツキが小さいため、機械的にモジュールを交換す
るだけで良く、調整を必要としない。

【００３０】本発明のマイクロ波回路の接続・実装構造
は今まで説明したように複合マイクロ波回路モジュール
に用いたときに最大の効果を発揮するが、実際の応用は
これに限らずに同様の接続・実装構造を適用できるもの
全てに及ぶ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロ波回路の接続・実装構造の一
実施例の断面図

【図２】複合マイクロ波回路モジュールがベースプレー
ト付きの場合の本発明の一実施例の断面図

【図３】複合マイクロ波回路モジュールとマイクロ波回
路接続子の接続状態を示す拡大図（図１の拡大図）

【図４】同じく図２の部分拡大図である。

【図５】図１の部分拡大図で複合マイクロ波回路モジュ
ールと導波管との接続部を示す

【図６】図５と同様の部分拡大図で図２に対応してい
る。

【図７】図５の導波管接続部の中心導体の構造を示す分
解斜視図

【図８】本発明の一実施例（図１）の分解斜視図

【図９】本発明のマイクロ波回路接続子部の一変形を示
す図

【図１０】図９にＣ−Ｃと記した部分の断面図

【図１１】本発明の別の実施例で、複合マイクロ波回路
モジュールとマイクロ波回路接続子の別の接続構造を示
す図

【図１２】図１１と同じ実施例の斜視図

【図１３】従来の代表的なマイクロ波回路の実装構造を
示す図

【図１４】複合マイクロ波回路モジュールの構造

【符号の説明】

１ マイクロ波回路モジュール ２ マイクロ波回路接続子 １ｃ 接続端子 １０ ピン １１ 導体板ばね

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース上に配置した素子と電気的に接続
   された接続端子を前記ベース表面から内部でかつ外部か
   ら接続可能に配置した複数のマイクロ波回路モジュール
   同士を前記接続端子を介して接続するマイクロ波回路接
   続構造において、 前記複数のマイクロ波回路モジュールのうち一方のモジ
   ュールの接続端子に当接する第１のピンと、 前記複数のマイクロ波回路モジュールのうち他方のモジ
   ュールの接続端子に当接する第２のピンと、 この第１のピンと第２のピンを電気的に接続すると同時
   に、これらピンを前記端子方向に弾性的に応圧する導体
   板ばねを備え、 前記複数のマイクロ波回路モジュール同士は第１のピン
   と導体板ばねと第２のピンによって電気的に接続される
   ことを特徴とするマイクロ波回路の接続構造。
2. 【請求項２】 上記導体板ばねと第１のピンと第２のピ
   ンとを１つのシールドケース内に実装し、前記マイクロ
   波回路モジュールの前記接続端子の配置された部分に
   は、前記シールドケースの第１のピン或は第２のピンの
   実装された端面部分がはまりこむ凹部を備えたことを特
   徴とする請求項１記載のマイクロ波回路の接続構造。
3. 【請求項３】 第１のベース上に配置した素子と電気的
   に接続された第１の接続端子を前記第１のベース表面か
   ら内部でかつ外部から接続可能に配置したマイクロ波回
   路モジュールの前記第１の接続端子と、素子を第２のベ
   ース上に実装してこの素子と電気的に接続された第２の
   接続端子を前記第２のベースから突出するように配置し
   た電気素子の第２の接続端子とを接続するマイクロ波回
   路接続構造において、 前記第１の接続端子に当接するピンと、 一端をこのピンに電気的に接続してこのピンを前記第１
   の端子方向に弾性的に応圧すると同時に、他端を前記第
   ２の端子に電気的に接続して応圧する導体板ばねを備
   え、 前記マイクロ波回路モジュールと電気素子とはピンと導
   体板ばねとによって電気的に接続されることを特徴とす
   るマイクロ波回路の接続構造。
4. 【請求項４】 上記導体板ばねとピンとを１つのシール
   ドケース内に実装し、前記マイクロ波回路モジュールの
   前記接続端子の配置された部分には、前記シールドケー
   ス内のピンの実装された端面部分がはまりこむ凹部を備
   えたことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波回路の
   接続構造。