KR100418293B1 - 전기기계 장치를 장착한 반전 보드 - Google Patents

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Abstract

신규한 보드 장착 전기기계 장치(103)는 릴레이 기판(122)에 장착되도록 제공되어, 낮은 외형 릴레이(100)를 형성한다. 리드(reed) 릴레이(122)는 복수개의 신호 트레이스(130) 및 복수개의 부가적인 전기적 트레이스(130)를 통하여 전기적으로 복수개의 전기적 접촉부에 접속되는 데, 이 트레이스는 상기 릴레이 기판(122)의 동일한 측면에 위치하고, 이 기판은 상기 릴레이의 신호 및 실딩에 접속한다. 리드(reed) 릴레이(103)의 신호 트레이스의 양측 상의 부가적인 복수개의 트레이스(130)는 동 평면파 가이드를 제공하여 신호 통로의 바람직한 임피던스를 유지한다. 리드(reed) 릴레이(103)는 주 회로 보드(132) 내의 컷-아웃(134)에 반전 방법으로 장착되어 리드(reed) 릴레이(103) 자체의 부분은 주 회로 보드(132) 내의 컷-아웃(134) 내에 위치하도록 한다. 결국, 리드 릴레이 소자(103)는 주 회로 보드(132)의 표면 아래로 후퇴하여, 총체적으로 낮은 외형의 회로 보드를 제조할 수 있다.

Description

전기기계 장치를 장착한 반전 보드{INVERTED BOARD MOUNTED ELECTROMECHANICAL DEVICE}
전기기계 릴레이는 수년간 전자 산업에 있어서 공지되어 있었다. 이러한 전기기계 릴레이는 리드 스위치를 삽입한 리드 릴레이를 포함한다. 리드 스위치는 전자적으로 구동되는 장치이고, 이 장치는 일반적으로 두 개의 평판 접속 첨단(tongues)인데, 이 첨단은 밀봉된 유리 관 내에서 머징되며(merged), 이 유리관은 보호용 불활성 기체로 채워져 있거나 또는 진공이다. 상기 스위치는 외부적으로 발생한 자장에 의해 작동하는데, 이 자장은 코일이나 영구 자석에 의해 발생한 것이다. 상기 외부 자장이 걸리면, 상기 복수개의 오버랩 접속 첨단은 서로를 끌어당기고 마침내 접속되어 상기 스위치가 닫힌다. 상기 자장이 제거되면, 상기 접속 첨단은 자성이 없어지고(demagnetize) 그들의 제자리로 되돌아와, 상기 스위치는 열린다.
복수개의 리드 스위치는, 자기 코일에 의해 구동되고, 일반적으로 보빈(bobbin) 또는 스풀형 부재(spool-like member)와 함께 하우징된다(housed). 와이어 코일은 상기 보빈의 외부를 감싸고, 전류의 소스(sourse)에 접속된다. 상기 코일을 통한 전류 흐름은 바람직한 자장을 발생하여, 상기 보빈 하우징 내의 리드 스위치를 구동시킨다. 리드 장치에 관한 몇몇의 적용에 있어서는 스위치를 요구하며, 이는 신호를 500Mhz를 초과하는 주파수로 전송하기 위함이다. 이러한 출원에서는, 접지 실드 컨덕터(ground shield conductor)가, 일반적으로 구리 또는 놋쇠로 만들어지고, 상기 리드 스위치의 몸체에 장착된다. 상기 접지 실드 컨덕터는 일반적으로 실린더형 구성 내에 있다. 상기 실드 컨덕터는 상기 리드 스위치와 보빈 하우징 사이에 위치하여, 동축(co-axial) 고 주파수 전송 시스템을 형성한다. 이 동축 시스템은 외부 실드 컨덕터 및 스위치를 포함하여, 상기 리드 스위치의 중심을 통하여 동축으로 신호 컨덕터를 유도한다. 상기 접지 실드 컨덕터는 상기 스위치 컨덕터를 통한 신호를 포함하도록 하는데, 이는 신호 패스의 바람직한 임피던스를 유지하게 위함이다.
일반적으로 가용한 복수개의 리드 장치가 이후에 사용자에 의해 주어진 회로 환경에 삽입된다. 고 주파수에서의 적용을 위해서는, 리드 스위치 장치가 이상적으로 상기 스위치가 장착된 회로의 바람직한 임피던스 요구에 가능한 한 가깝게 매칭되도록(match) 구성되어야 한다.
회로 환경 내에서, 동축 장치는 전 환경을 통하여 회로 집적 및 바람직한 매칭 임피던스를 유지하는 데에 좋다. 상술한 바와 같이, 리드(reed) 스위치의 몸체는 필요한 동축 환경을 포함한다. 더욱이, 사용자의 회로 보드 상의 신호 트레이스(trace)는 일반적으로 "파형 가이드(wave guide)"를 포함하는데, 여기서 두 개의 접지 리드(leads)는 신호 리드의 반대편 상 및 동일 평면 내에 위치하고, 또는 "스트립 선(strip line)"을 포함하는데, 여기서 접지 평면은 상기 신호 컨덕터의 평면 밑에 위치한다. 이러한 기술은 바람직하게는 2차원인, 동축형 환경을 제공하게 되어있는데, 이 환경은 바람직한 회로 작용을 위한 바람직한 임피던스를 유지하는 데에 적합하다.
그러나, 상기 리드(reed) 스위치 장치는 물리적으로 팩키징되고 전기적으로 회로 보드에 상호접속되어 주어진 회로 구성을 수행해야 한다. 제조 및 팩키징 등을 위하여, 복수개의 실드 및 신호단을 리드 프레임 구조(lead frame architecture)로 막고, 전체 어셈블리를 플라스틱과 같은 절연 물질로 둘러싸는 것이 일반적이다. 이들 리드(leads)는 표면 장착 능력을 위하여 굴-윙(gull-wing) 또는 "J"형으로 형성할 수 있다. 복수개의 신호 리드(leads) 또는 단말은 상기 리드(reed) 스위치의 몸체로부터 빠져나와 공기로(air) 들어가서, 상기 회로 보드로 전기적으로 상호접속된다. 플라스틱 절연체로부터 공기로의 신호 리드(leads)의 전송은 바람직하지 않은 보호용 동축 환경의 불연속을 야기하는데, 이는 스위치 그 자체의 몸체에서 발견된다. 이러한 불연속은 리드(reed) 스위치 장치의 임피던스에 있어서 부정확성 및 불확실성을 야기한다. 결국, 회로 고안자는 그들의 회로를, 보호용 동축 환경의 불연속, 및 리드(reed) 스위치 장치의 임피던스 등급의 열화(degradation)에 관한 내재적 문제를 예견하고 조정하도록, 특별히 고안함으로써이러한 문제를 보상해야 한다. 예를 들면, 회로는 기생 인덕턴스 및 커패시턴스를 부가함으로써 불연속을 보상하도록 튜닝할 수 있다. 이 불연속 보상 방법은 바람직하지 않은데, 고안 과정을 느리고 복잡하게 하며, 회로의 집적도를 저하시키기 때문이다. 상술한 회로 튜닝의(tune) 필요성을 감소하려는 요구가 있다. 종래의 기술은 세심하게 고안된 경유 구조를 이용하는데, 이는 릴레이에서 보드로의 전송 임피던스를 제어하도록 제조하기가 어렵고 고가이다.
앞서의 관점에 의하여, 회로에 상호접속된 패키지의 전 몸체를 통하여 제어된 임피던스 환경을 포함하는 리드(reed) 스위치에 관한 요구가 있다. 특히, 좁은 공간에 장착하거나 회로 보드 적층을(stacking) 위하여, 압축되고 낮은 외형을 가지는 리드(reed) 스위치 장치에 관한 요구가 있다. 더욱이, 표면 장착 구성으로 시스템의 수행 주파수를 최적화한 리드(reed) 스위치 장치에 관한 요구가 있다. 또한, 회로를 튜닝하여 제어할 수 없는 임피던스 환경을 보상할 필요성을 감소할 수 있는 리드(reed) 스위치 장치에 관한 요구가 있다. 한편, 작은 풋프린트(footprint)를 가지고, 간결화된 제조 및 장착에 알맞은 표준 형 및 구성인 리드(reed) 스위치 장치에 관한 요구가 있다.
본 발명은 일반적으로 장치를 스위칭하는(switching) 것에 관한 것이다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 리드(reed) 스위치와 같은 전자기 장치 및 리드 릴레이(relays)와 같은 전자기 장치를 위한 개선된 패키징(packaging) 및 회로 집적에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술의 리드(reed) 릴레이 구성의 투시도이다;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 리드(reed) 릴레이 장치의 투시도이다;
도 3은 도 2에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 리드(reed) 릴레이 장치의 분해 투시도이다;
도 4는 본 발명에 관한 리드(reed) 릴레이 카드의 저면 투시도이다;
도 5는 본 발명에 관한 리드(reed) 릴레이 카드의 저면도이다;
도 6은 본 발명에 관한 리드(reed) 릴레이 카드를 받기 위한 회로 보드의 투시도이다;
도 7은 도 6에 나타낸 회로 보드 내에 장착된 리드(reed) 릴레이 카드의 투시도이다;
도 8은 도 6에 나타낸 회로 보드 내에 장착된 리드(reed) 릴레이 카드의 측면도이다;
도 9는 리드(reed) 릴레이에 일반적으로 이용하는 회로의 개략도; 그리고
도 10은 도 9에 나타낸 회로의 장치도이다.
본 발명은, 리드(reed) 릴레이와 같은, 종래 기술의 전기기계 스위치 장치의 장점을 유지하고 있다. 부가적으로, 본 발명은 통상적으로 이용할 수 있는 스위치 장치에서 발견할 수 없는 신규의 장점을 제공하고, 이러한 통상적으로 이용할 수 있는 장치들의 많은 단점을 극복하고 있다.
본 발명은 일반적으로 신규하고 유일한 리드(reed) 스위치 장치에 관한 것으로, 효과적으로 리드(reed) 스위치 장치를 낮은 외형 구성 내의 회로 보드 상의 회로에 상호접속시키는 데에 특별히 적용된다. 상기 본 발명의 리드(reed) 스위치 패키지는 회로 보드로의 유효하고 효과적인 상호접속을 가능케 하고, 동시에 경제적인 구성을 갖는다.
신규의 전기기계 장치는 릴레이 기판에 장착되어 낮은 외형, 즉 보드 장착가능 리드(reed) 릴레이를 형성하도록 제공된다. 리드(reed) 릴레이의 영역은 릴레이 기판 내의 간극을 통하여 확장된다. 상기 기판은 복수개의 전기적 접촉 시리즈(series)를 포함하는데, 이는 솔더 볼 어레이(solder balls array; BGA), 랜드 그리드 어레이(land grid array; LGA), 칼럼 그리드 어레이(column grid array; CGA), 또는 핀 그리드 어레이(pin grid array; PGA)와 같은 것으로, 회로 기판의 동일 측면에 장착되고, 상기 기판에는 릴레이가 주 회로 카드에 전기적으로 접속되도록 장착되어 있다. 리드(reed) 릴레이 자체는 직접 전기적으로 신호 트레이스 및 부가적인 전기 트레이스를 경유하여 복수개의 전기 접점에 접속되어 있는데, 상기 트레이스는 릴레이 기판의 바닥에 위치하고, 상기 기판은 릴레이의 실딩(shielding)에 접속되어 있다. 이 복수개의 부가적인 트레이스는 신호 트레이스의 양면의 평행한 위치로 라우팅되어(routed), 동-평면파 가이드를 제공하고, 신호 패스의 바람직한 임피던스를 유지한다. 상기 리드(reed) 릴레이는 반전 방법으로 주 회로 보드 내에 컷-아웃(cut-out)으로 장착되어 리드(reed) 릴레이의 영역이 기판의 오목한 부분 내로 침범하지 않고 주 회로 보드 내의 컷-아웃 내에 머물도록 한다. 결국, 상기 리드(reed) 릴레이 소자는 주 회로 보드의 표면 아래로 후퇴하고, 통틀어 낮은 외형 회로 보드를 가지게 된다.
그러므로, 본 발명은 압축되고, 낮은 외형 리드(reed) 스위치 패키지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 전체 패키지를 통하여 제어된 임피던스 환경을 갖는 리드(reed) 스위치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 주어진 회로 환경의 임피던스에 용이하게 매칭되는(matched) 리드(reed) 스위치 패키지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 고 주파수 신호들을 효과적으로 전도할 수 있는 리드(reed) 스위치 패키지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 홀 경유를 통하여 평판 이용을 요구하지 아니함으로써 경제적으로 제조하는 리드(reed) 스위치 패키지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 또한 작은 풋프린트를 갖는 리드(reed) 스위치 패키지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 주 회로 보드에 용이하게 표면 장착될 수 있는 리드(reed) 스위치 패키지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 특징인 신규한 특성은 첨부한 청구항에 기재되어 있다. 그러나, 발명의 바람직한 실시예는, 다른 목적 및 수반하는 장점과 함께, 첨부된 도면과 관련되어 후술하는 상세한 설명을 참조하여 잘 이해할 수 있을 것이다:
먼저 도 1은, 종래 기술의 리드(reed) 스위치 구성(10)의 투시도를 나타낸다. 공지의 리드(reed) 스위치(11)는 리드(reed) 스위치(11) 및 코일 말단 리드(leads)(15)의 양측으로 나와있는 신호 리드(leads)(14)와 함께 유리 용기(12)를 포함한다. 리드 스위치(11)의 구조는 당업계에 공지된 바와 같으므로, 여기서상세한 것은 논하지 않는다. 실드 컨덕터(16)는, 주로 놋쇠 또는 구리로 만들어지고, 실린더형 슬리브(sleeve)의 형태로 제공되어, 상기 리드 스위치(11)를 받아들이는 하우징이다. 상기 리드(reed) 스위치(11) 및 실드(16)는 중심 보어(bore)(18) 내에 하우징된다. 보빈(20) 주위로 전도 와이어(22)를 감는다. 결국, 동축 장치는 리드(reed) 스위치(11) 장치를 보호하고 환경의 임피던스를 제어하며 신호의 총 전송을 개선하도록 형성된다. 상기 리드(reed) 스위치, 실드 컨덕터(16) 및 보빈(20)은 구성에 있어서 일반적으로 실린더형으로 나타난다. 다양한 다른 구성, 즉 단면이 타원형인 것과 같은 것이 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위 내에 있음을 이해하여야 한다.
종래 기술에 있어서 공지된 바와 같이, 와이어(22)의 코일의 자유단, 실드(16) 및 상기 리드(reed) 스위치(11)의 신호단(14)은 바라는 대로 회로에 전기적으로 상호접속된다. 상기 리드(reed) 스위치의 대표적인 소자들은 리드 프레임(lead frame) 또는 다른 전기적 상호접속에 의해 회로에 상호접속된다(도시되지 않음). 상기 리드 프레임 또는 다른 전기적 상호 접속은 바람직한 동축 환경의 불연속을 유도한다.
상술한 바와 같이, 총 리드(reed) 스위치 장치(10)는 사용자의 회로 내에서 용이하게 조정되도록 고안되어야 한다. 예를 들면, 고 주파수에서 작동하는 회로는 한정된 특성 임피던스 환경을 갖도록 고안된다. 회로 소비자의 요구사항에 대한 리드(reed) 장치(10)를 고안 및 제조할 때의 목표는 상기 장치(10)의 바람직한 임피던스를 회로 환경에 가능한 한 가깝게 매칭하는 것이다. 상기 리드(reed) 장치(10) 자체로부터 상기 장치(10)를 받을 회로의 회로 보드 트레이스까지 임피던스의 불연속이 없는 것이 바람직하다. 특성 임피던스(Z1)는 일반적으로 신호 컨덕터(14)의 외부 반경, 실드(16)의 내부 반경, 및 상기 신호 컨덕터(14)와 실드(16) 사이의 부도체(도시되지 않음)의 절연 상수의 함수이다.
또한, 도 2~8은, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸다. 도 2에 의하면, 조정된 리드(reed) 장치(103)는 필요한 자장을 유도하여 리드(reed) 스위치(111)를 구동하기 위한, 코일(109)이 감싸고 있는 외부 보빈(102)을 포함하도록 제공된다. 와이어(109)의 말단은 보빈(102)에 접속된 포스트(posts), 핀, 또는 유사한 것에 접속될 수 있고, 상기 보빈은 자장 전류의 전기적 상호접속을 위해 제공된다. 리드(reed) 스위치(111)로부터 나와있는 것은 두 개의 신호 리드(leads)(106)로서, 리드(reed) 스위치(111)의 양측에 위치한다. 또한, 보빈 몸체(102)로부터 나온 것은 보빈 몸체(102) 양측 상의 실드 또는 접지 탭(108)의 쌍으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 내부 실드 슬리브(110)의 말단에 전기적으로 상호접속된다. 도 2의 리드(reed) 스위치(111)의 분해 투시도인, 도 3에 도시된 바와 같이, 이들 접지 탭(108)은 실드 슬리브(110) 자체로부터 그 반대편 상에 확장되어 있다.
특히, 상기 리드(reed) 스위치(111)는 불활성 기체 또는 진공(128)로 둘러싸인 신호 컨덕터(106)를 유리 캡슐(126) 내에 포함한다. 접지 실드(130)는 유리 캡슐(126) 옆에 위치하고, 바람직하게는 실린더형이나 튜브형 구성이나, 타원형 단면일 수도 있으며, 이로써 어느 복수개의 리드(reed) 스위치(111) 또는 다중의 리드(reed) 스위치를 다중 채널 환경으로 조정한다. 상술한 어셈블리는 보빈(102) 내에 하우징되고, 에너지화 코일(109)을 포함한다.
도 4에 의하여, 리드(reed) 스위치 패키지(100)의 투시도가 도시된다. 이 완성된 리드(reed) 스위치 패키지(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 리드(reed) 스위치(111)를 포함하고, 릴레이 카드(122)의 표면(120)에 부착된다. 특히, 상기 릴레이 카드(122)는 간극(aperture)(124)을 포함하는데, 이 간극은 충분히 커서, 적어도 리드 스위치(111)의 보빈 또는 주 몸체(102)의 영역을 받아들이는 데, 이 영역 내에서 상기 패키지(100)의 높이를 줄인다. 예를 들면, 상기 보빈(102)의 부피의 1/3 가량은 상기 릴레이 카드(122) 내의 상부 수용창(124) 내에 위치한다.
도 4 및 5 모두에 의하면, 상기 릴레이 카드(122)는 복수개의 접촉 패드(126a~f)를 포함하는데, 이 복수개의 접촉 패드는 상기 리드 스위치(111)의 복수개의 신호 리드(106) 및 접지 리드(108)를 각각 받는다. 바람직하게는, 세 개의 접촉 패드(126a, 126b, 및 126c)가, 상기 한 개의 신호 리드(106)에 관한 상기 상부 수용창(124)의 좌측에 제공되고, 두 개의 접지 리드(leads)(108)가, 상기 리드(reed) 스위치(111)의 좌측에 제공된다. 반대편의 세 개의 접촉 패드(126d, 126e, 및 126f)가, 상기 한 개의 신호 리드(106)에 관한 상기 상부 수용창(124)의 우측에 제공되고, 두 개의 접지 리드(leads)(108)가, 상기 리드(reed) 스위치(111)의 우측에 제공된다. 복수개의 패드(126g 및 126h)는 코일 리드(leads)(115)의 말단에 제공된다.
더욱이, 복수개의 상호접속 부재(128)는, 솔더 볼과 같은 것으로, 상기 릴레이 카드(122)의 동일 표면(120)상에 또한 제공되어, 전기적으로 회로 보드와 인터페이스하며, 상기 회로 보드에는 리드 스위치(100)가 장착되어 있고, 상세하게 후술될 것이다. 상기 복수개의 전기적 상호접속 부재(128)는, 또한, 복수개의 솔더 범프(solder bumps) 및 복수개의 솔더 페이스트 닷(solder paste dots)일 수도 있고, 랜드 그리드 어레이(LGA), 칼럼 그리드 어레이(CGA) 또는 핀 그리드 어레이(PGA)와 같은 다른 형태일 수도 있다. 복수개의 전기적 상호접속 부재(128)는 전기적으로 복수개의 접촉 패드(126a~h) 중 해당하는 곳으로 접속되어 복수개의 신호 리드(leads)(106), 복수개의 접지 리드(leads) 및 복수개의 코일 리드(leads)에 전기적 연속을 제공하거나, 또는 말단(115)이 동일한 방식으로 끝나는 데, 이를 통하여 그들의 물리적 위치는 스위치 및 신호 위상에 대하여 매우 광범위하게 된다. 복수개의 회로 보드 트레이스(130)는 바람직하게는 복수개의 접촉 패드(126a~h) 및 복수개의 전기적 상호접속 부재(128) 사이에 전기적 접속을 제공하도록 한다. 다른 어떤 형태의 전기적 상호접속도 상기 복수개의 회로 보드 트레이스(130)를 대체하도록 할 수 있다.
본 발명에 관하여, 리드(reed) 스위치(111)를 통한 신호는 최적화되는데, 이는 상기 리드 스위치(111)의 동축 구성이 복수개의 상호접속 부재(128)에 대해 유지되기 때문인데, 이는 복수개의 접지 리드(leads)(108)에 접속된 복수개의 회로 보드 트레이스(130)가 있음에 기인하고, 상기 복수개의 접지 리드(leads)는 복수개의 트레이스(130)의 반대편에 있으며, 상기 트레이스는 복수개의 신호 리드(leads)(106)에 접속되는 데, 이로써 상기 릴레이 카드(122)의 이면(120)을 따라 파형 가이드를 유지하고, 완성된 제어 임피던스 환경을 보장하게 된다.
이제 도 6~8을 참조하면, 리드(reed) 스위치 패키지(100)를 주 회로 보드(132)에 장착하는 것을 도시하고 있다. 도 6은 릴리프 간극(relief aperture)(134)이 시팅(seating)을 위하여 제공된 본 발명에 관한 샘플 회로 보드(132)를 설명한다. 완성된 통 간극(134)이 제공되나; 주 회로 보드(132)의 소자-장착 표면 내의 오목부(도시되지 않음)는 또한 예상되며 본 발명의 범위이다. 주 회로 보드(132)는 복수개의 접촉 패드(136)의 어레이를 포함하는데, 이는 릴레이 카드(122)의 이면(12)상의 복수개의 전기적 상호접속 부재(128)에서는 일반적인 것이다. 복수개의 전기적 트레이스(138)는 또한 주 회로 보드(132) 상에 제공되어 상기 리드(reed) 스위치 패키지(100)를 사용하는 회로에 전기적으로 상호접속한다.
도 7 및 8에 도시된 바와 같이, 상기 리드(reed) 스위치 패키지(100)는, 릴레이 카드(122) 상에 장착된 리드(reed) 장치(111)를 갖고, 주 회로 보드(132)의 소자-장착 표면(140) 상의 간극(134)에 반전 방법으로 설치되어, 리드 장치(111)의 보빈(102)의 약 1/3이 주 회로 보드(132)의 시팅 간극(134) 내에 갖추어진다. 복수개의 전기적 상호접속 부재(128)는 주 회로 보드(132)의 표면(140)상의 복수개의 관련된 접촉 패드(136)와 짝지워지고, 고정되어, 리드 장치(111)를 회로에 전기적으로 상호접속하고, 회로 보드(132)상에 142번으로 나타낸다. 도 8에 잘 나타난 바와 같이, 낮은 외형 리드(reed) 스위치 패키지(100)는, 리드 장치(111)의 보빈 영역(102)이 릴레이 카드(122)를 통하고 일부는 회로 보드(132)내에 위치한 채로제공된다. 결국, 리드(reed) 스위치 패키지(100)의 총 높이는 크게 감소하여, 복수개의 소자를 회로 보드(132)상에 낮은 높이로 설치하는 것이 가능하고, 이로써 더 작은 환경 내에 설치하거나 시중의 다중 회로 보드(132)를 서로 가깝게 적층하는 데에 유용하다.
본 발명은 파형 가이드를 제공하여 실제 동축 환경을 가장한다. 이 단일의 파형 가이드는 리드 스위치 패키지(100)의 하부에서 리드(reed) 장치(111) 그 자체로부터 전기적 상호접속(128)까지 확장된다. 종래의 기술과는 달리, 파형 가이드 또는 가장된 동축 장치는 리드(reed) 장치(111) 그 자체로부터 전기적 상호접속(124)까지 연속되는데, 이 때 마이크로스트립(microstrip) 또는 파형 가이드가 일반적으로 회로 보드(132) 상에 존재한다. 이러한 회로 보드(132) 상의 파형 가이드는 접지 리드(leads)에 접속된 복수개의 트레이스(138)에 의해 제공된다. 결국, 신호는 제어되지 않은 불연속들로부터 보호된다. 신호 리드(leads)(106)를 위한 실딩 보호는 리드(reed) 스위치(111)의 구동 몸체로부터 회로 보드(132)를 향한 전기적인 구동 인터페이스까지 확장되고 제어된다. 본 발명에 의하면, 신호 전달 통로의 임피던스는 그것의 패키지(100) 내 총 길이를 통하여 실질적으로 일정하게 유지되고, 바람직한 총 임피던스 값과 매칭되어, 실질적 회로에 대하여 사용자가 튜닝하여야 할 필요를 없앤다.
주지할 수 있는 바와 같이, 본 발명은 리드(reed) 스위치(111)의 신호 리드(lead)(106)에 대한 더 나은 보호를 위하여 구동 또는 가장된 동축 환경을 제공한다. 이러한 릴레이 기판을 통하여 경유의 이용이 없는 연속 동축 보호는 종래 기술의 패키지들에서는 발견되지 않는다. 리드(reed) 스위치 패키지(100)상의 집적 파형 가이드는 연속 동축 환경을 가능케 하는데, 이러한 환경은 리드(reed) 스위치로부터 직접 회로 보드(132)로의 전기적 상호접속까지 제공된다. 대부분의 적용에 있어서, 상기 리드 스위치(111)에 의해 전송되는 신호의 주파수에 기인하여, 완전한 연속 접지 루프의 필요 없이 신호 리드(lead) 보호를 위한 동축 장치를 제공한다. 본 발명에서는, 복수개의 접지 컨덕터 트레이스(130)가, 복수개의 접지 리드(108)에 접속되고, 바람직하게는 서로 1.27mm 또는 1.00mm의 거리로 떨어져 위치하나; 다른 거리도 사용할 수 있다. 상기 리드(reed) 스위치(111)에 대한 일반적인 주파수는 1.0~8.0 GHz 범위 내에 있다. 이들 주파수에서, 파장은 300mm~40mm 범위 내에 있다. 파장들은 "가장된" 동축 장치의 어떤 불연속을 감지하기에도 너무 길다. 그러므로, 상기 가장된 동축 장치는 실제 전(full) 동축 장치와 비교하여 본질적으로 효과면에서 같다. 결국, 이 위상은 효과적인 실딩을 위하여 상기 파장이 너무 작아서 컨덕터 트레이스 배치가 불연속으로 보일 때까지 제공된다. 상술한 트레이스 배치에 대해서, 효과적인 실딩이 8mm 정도로 낮은 파장과 37GHz의 주파수를 갖는 본 발명에 의해 실현될 수 있다. 더 크거나 더 작은 전도 트레이스(130)가 상기 패키지 및 출원 내의 장치에 따라서 사용될 수 있다.
본 발명의 패키지(100)는 용이하게 조정되어, 한 번에 한 개의 리드 스위치(111) 이상을 조절하도록 할 수 있고, 이로써 다중 채널을 제공한다. 이 장치에서, 적합한 복수개의 전기적 접촉(128), 즉 복수개의 솔더 볼 상호접속을 주어진 채널에 관한 각 리드 스위치(111)에 대하여 사용한다. 더욱이, 많은 다른형태의 상호접속들(128)이 본 발명의 패키지(100)에 의해 사용될 수 있다. 본 발명의 패키지(100)가 광범위한 전자 장치의 어레이를 조정할 수 있음을 이해하여야 하는데, 이 전자 장치들은 제어된 임피던스 환경을 갖는 신호 리드(lead) 실딩을 요한다.
본 발명의 패키지(100)가 많은 다른 형태의 회로 장치를 수행하도록 할 수 있는데, 이 장치들은 리드 스위치(111)의 신호 리드(leads)(106)를 더욱 잘 보호하는 부가된 독자적인 능력을 갖는 복수개의 리드(reed) 스위치(111)를 이용하며, 이는 본 발명에 관한 동축 환경을 가장함으로써 가능하다.
도 9는 본 발명인 패키지의 특별한 적용 예를 설명한다. 도 9의 도식은 회로(300)를 설명하는데, 이 회로는 일반적으로 ATE(Automatic Testing Equipment) 내에, 통상적으로 313과 같은 복수개의 회로 장치를 시험할 목적으로 사용된다. 이 회로(300)는 세 개의 단말(terminal) 장치를 보이는 데, 이 장치는 적용에 따라서 말단에서 말단으로 순차적 적층가능하다. 제 1의 리드(reed) 스위치(302) 및 제 2의 리드(reed) 스위치(304)를 갖는 세 개의 단말 장치(306)가 점선으로 표시되어 도 9에 도시된다. 예를 들면, 상기 제 1의 리드(reed) 스위치(302)는 고 주파수 AC 신호를 위한 접속을 제공하는 반면, 상기 제 2의 리드(reed) 스위치(304)는 DC 신호 또는 저 주파수 AC 신호를 위한 접속을 제공한다.
더욱 상세하게는, 유도 제너레이터(308)가 상기 제 1의 리드(reed) 스위치(302)의 제 1의 단말(310)에 접속된다. 상기 제 2의 리드(reed) 스위치(304)는 제 1의 단말(312)과 제 2의 단말(314) 사이에 제공된다. 상기 제1의 리드(reed) 스위치(302)의 제 2의 단말(316)은 노드(318)에서 상기 제 2의 리드(reed) 스위치(304)의 제 2의 단말(314)에 접속한다. 이 노드(318)는 장치(306)에서 출력 단말(326)이 된다. 리드(reed) 스위치(320, 322)의 제 2의 쌍은 시험 중인 장치(DUT; 313)로부터 신호를 받아들이기 위해 사용된다. 리시버(317)는 상기 리드(reed) 스위치(320, 322)의 제 2의 쌍으로부터 출력을 받아들인다. 복수개의 스위치 쌍의 순차 특성은 회로를 동작시키는 데(enables), 이 회로는 복수개의 다른 시험 작동을 다른 수의 DUT가 하도록 고안되고, 이 DUT는 독립적으로 선택되거나 절연될 수 있다. 도 10은 도 9의 회로도를 수행하는 리드(reed) 릴레이의 쌍 중 하나의 대표도를 설명하고 있다.
종래의 기술에서는, 이러한 회로를 수행하기 위해서, 두 개의 개별적인 리드 스위치를, 상기 복수개의 스위치의 리드(leads) 및 그 사이의 회로 보드 상의 트레이스로 구성된 적당한 접속(324)을 가지고 회로 보드(도시되지 않음)에 접속한다. 그 결과, 복수개의 리드 스위치 및 회로 보드의 단말 사이에, 길고, 비보호인 동시에 취약한 접속을 초래하는 데, 이를 일반적으로 "스터브 접속(stub connection)"이라 부른다. 이러한 긴, 비보호의 스터브 접속(324)의 결과로, 주의할만한 기생 커패시턴스(C)가 접지에 대하여 존재한다. 이를 "스터브 커패시턴스"라 칭하며, 고 주파수 통로에 부담으로 작용하고, 예를 들어 회로의 주파수를 약 5.0 GHz 범위 내 값으로 제한한다. 하지만, 고속 마이크로프로세서와 같은 매우 빠른 시험 중인 장치를 바람직하게 시험하기 위해서, 시험 회로의 주파수는 7GHz에 도달하여야하고, 미래에는 더 높아야 할 것이다. 그러므로, 리드 스위치(302, 304) 및 회로 보드 상의 스터브 접속(324)을 장착한 종래의 기술로는, 이러한 회로(300)가 고속 장치들을 시험할 수 없다. 이 스터브 접속의 보호는 많은 다른 방식의 실시예로써 본 발명에 사용된다.
하지만, 본 발명에 의하면, 회로(300)가 용이하게 7GHz가 넘는 범위 내의 주파수에서 작동할 수 있어, 고속 장치들의 시험에 적합한 데, 이는 앞에서 상술한 바와 같이 고 주파수 통로가 가장된 동축 신호 보호 환경을 이용하여 보호되기 때문이다. 상기 스터브 접속은 장치 내에 위치하여, 그 길이를 줄이고, 자연적으로 커패시터의 기생 부하를 줄인다. 더욱이, 스터브가 장치 내에 있다는 사실은, 커패시턴스 제어 및 보상을 위한 다른 기술의 이용을 가능하게 한다.
본 발명의 패키지가 회로 보드(132)에 전기적 상호접속을 위하여 BGA 패키지 내의 복수개의 솔더 볼을 사용하지만, 핀 그리드, 랜드 그리드 또는 칼럼 그리드와 같은 다른 형태의 상호접속(128)도 사용될 수 있다. 더욱이, 볼 그리드 어레이 소켓 장치는 필요할 때 패키지를 제거하거나 대체할 수 있도록 이용할 수 있다. 릴레이 카드는 바람직하게는 전형적인 회로 보드 금속으로 만들어지나, 전자 장치 패키지에 적당한 다른 금속으로 제조될 수도 있다. 본 발명에 있어서 사용된 전기 장치(130, 138)는 구리, 알루미늄, 주석 및 다른 당업계에 알려진 합금과 같은 공지된 도체 금속으로 만들 수 있다.
리드(reed) 릴레이 패키지(100)는 릴레이 카드에 장착될 수도 있지만, 그 대신에 닫혀진 패키지 내에 완전히 캡슐화하여, 릴레이 카드를 매우 얇게 만들 수도있다. 얇은 릴레이 카드는 경제적인데, 이는 얇고, 단층이고, 비박판(non-laminated) 구성이 여기서 사용되기 때문이다. 또한, 패키지(100)용 기판을 제공하는 얇은 릴레이 카드에 의해, 제어된 깊이의 라우팅이 생략될 수 있고, 신호 통로를 감소할 수 있으므로, 신호 통로의 바람직한 임피던스를 더 잘 유지할 수 있다.
리드 스위치 패키지는, 본 발명에 의하면, 바람직하게는 금속 또는 비금속 쉘 내에 전체적으로 봉해져 있고, 장치의 부가적인 보호를 위하여 전체적으로 오버몰딩된다(overmolded). 또한, 리드 스위치 패키지는 부분적으로 금속 또는 비금속 쉘 내에 봉해져 있거나, 플라스틱으로 일부 오버몰딩되거나 또는 일부 다른 금속들을 이용하여 캡슐화되고, 이로써 낮은 외형 구성 내에 공기-타이트 및/또는 액체-타이트 씰(liquid-tight seal)을 제공한다.
다양한 변형 및 조정을, 상술한 실시예에 의해서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않고서, 만드는 것이 가능함을 당업자는 이해할 것이다. 모든 이러한 조정 및 변형을 첨부한 청구항에 의해 포괄하고자 한다.

Claims (9)

  1. 리드(reed) 장치 패키지에서:
    주 몸체의 반대 측에서 각각 나온 제 1 및 제 2의 전기 신호단을 갖는 주 몸체를 포함하는 리드 스위치;
    상기 리드 스위치의 주 몸체를 둘러싸는 접지 실드;
    상기 접지 실드에 접속된 제 1의 접지단;
    상기 접지 실드에 접속된 제 2의 접지단;
    표면 및 이면을 가지고, 이를 관통하는 수용창(seat aperture)이 형성된 지지 기판;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 제 1의 전기적 상호접속 부재;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 제 2의 전기적 상호접속 부재; 및
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 신호 전기적 상호접속 부재를 포함하는 리드 장치 패키지로서,
    상기 제 1의 전기적 신호단은 상기 제 1의 접지단 및 상기 제 2의 접지단의 사이에 위치하고;
    상기 리드 스위치 장치는 상기 리드 스위치의 상기 주 몸체가 적어도 일부 상기 수용창에 위치한 채, 상기 지지 기판의 상기 이면에 고정되고;
    상기 제 1의 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 1의 접지단에 접속되고;
    상기 제 2의 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 2의 접지단에 접속되고;
    상기 신호 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 1의 신호단에 접속되는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 전기적 상호접속 부재, 상기 제 2의 전기적 상호접속 부재 및 상기 신호 전기적 상호접속 부재는 복수개의 솔더 볼(solder balls)인 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1의 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 1의 접지단에 회로 보드 트레이스(circuit board trace)에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2의 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 2의 접지단에 회로 보드 트레이스에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 신호단에 회로 보드 트레이스에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  6. 리드(reed) 장치 패키지에서:
    주 몸체의 반대 측에서 각각 나온 제 1의 전기 신호단 및 제 2의 전기 신호단을 갖는 주 몸체를 포함하는 리드 스위치;
    제 1의 말단 및 제 2의 말단을 가지고, 상기 리드 스위치의 주 몸체를 둘러싸는 접지 실드;
    상기 접지 실드의 상기 제 1의 말단에 접속된 제 1의 접지단쌍;
    상기 접지 실드의 상기 제 2의 말단에 접속된 제 2의 접지단쌍;
    표면 및 이면을 가지고, 이를 관통하는 수용창이 형성된 지지 기판;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 접지 전기적 상호접속 부재의 제 1의 쌍;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 접지 전기적 상호접속 부재의 제 2의 쌍;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 제 1의 신호 전기적 상호접속 부재: 및
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 제 2의 신호 전기적 상호접속 부재를 포함하는 리드 장치 패키지로서,
    상기 제 1의 전기적 신호단은 상기 제 1의 접지단쌍 사이에 위치하고;
    상기 제 2의 전기적 신호단은 상기 제 2의 접지단쌍 사이에 위치하고;
    상기 리드 스위치 장치는 상기 리드 스위치의 상기 주 몸체가 적어도 일부 상기 수용창에 위치한 채, 상기 지지 기판의 상기 이면에 고정되고;
    상기 접지 전기적 상호접속 부재의 제 1의 쌍은 전기적으로 상기 제 1의 접지단쌍에 접속되고;
    상기 접지 전기적 상호접속 부재의 제 2의 쌍은 전기적으로 상기 제 2의 접지단쌍에 접속되고;
    상기 제 1의 신호 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 1의 신호단에 접속되고;
    상기 제 2의 신호 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 2의 신호단에 접속되는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1의 신호 전기적 상호접속 부재는 상기 접지 전기적 상호접속 부재의 제 1의 쌍 사이에 위치하고, 상기 제 2의 신호 전기적 상호접속 부재는 상기 접지 전기적 상호접속 부재의 제 2의 쌍 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 접지 전기적 상호접속 부재의 제 1의 쌍, 상기 접지 전기적 상호접속 부재의 제 2의 쌍, 상기 제 1의 신호 전기적 상호접속 부재 및 상기 제 2의 신호 전기적 상호접속 부재는 복수개의 솔더 볼인 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
  9. 리드(reed) 장치 패키지에서:
    주 몸체의 반대 측에서 각각 나온 제 1의 전기 신호단 및 제 2의 전기 신호단을 갖는 주 몸체를 포함하는 리드 스위치;
    상기 리드 스위치의 주 몸체를 둘러싸는 접지 실드;
    상기 접지 실드에 접속된 제 1의 접지단;
    상기 접지 실드에 접속된 제 2의 접지단;
    표면 및 이면을 가지고, 이를 관통하는 상부 수용창이 형성된 지지 기판;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 제 1의 전기적 상호접속 부재;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 제 2의 전기적 상호접속 부재;
    상기 지지 기판의 상기 이면 상의 신호 전기적 상호접속 부재:
    표면 및 이면을 가지고, 이를 관통하는 상부 수용창이 형성된 회로 보드;
    상기 제 1의 전기적 상호 접속 부재에 접속되는 상기 회로 보드 상의 제 1의 회로 보드 접촉부;
    상기 제 2의 전기적 상호 접속 부재에 접속되는 상기 회로 보드 상의 제 2의 회로 보드 접촉부; 및
    상기 신호 전기적 상호 접속 부재에 접속되는 상기 회로 보드 상의 제 3의 회로 보드 접촉부를 포함하는 리드 장치 패키지로서,
    상기 제 1의 전기적 신호단은 상기 제 1의 접지단과 상기 제 2의 접지단 사이에 위치하고;
    상기 리드 스위치 장치는 상기 리드 스위치의 상기 주 몸체가 적어도 일부 상기 상부 수용창에 위치한 채, 상기 지지 기판의 상기 이면에 고정되고;
    상기 제 1의 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 1의 접지단에 접속되고;
    상기 제 2의 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 2의 접지단에 접속되고;
    상기 신호 전기적 상호접속 부재는 전기적으로 상기 제 1의 신호단에 접속되는 것을 특징으로 하는 리드 장치 패키지.
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