KR100679609B1 - 평면 회로용 하우징 - Google Patents

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가부시키가이샤 엔티티 도코모
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Abstract

본 발명은 하우징 내부의 공동(cavity)이 예를 들면 직육면체 형상과 같은 단순한 형상으로 되는 하우징에 관한 것이다. 본 발명에 따른 평면 회로를 수용하기 위한 평면 회로용 하우징은, 평면 회로 기판에 실질적으로 수직인 하우징 내면 중 적어도 일부에 평면 회로 기판의 단부를 지지하기 위한 지지부를 가지고, 평면 회로 기판의 위쪽 공동과 아래쪽 공동이, 평면 회로 기판에 평행인 방향에 있어서 실질적으로 같은 치수인 것을 특징으로 한다.

Description

평면 회로용 하우징{A PLANAR CIRCUIT HOUSING}
도1은 종래의 평면 회로용 하우징(100)의 정면 단면도.
도2는 본 발명의 실시에1에 따른 하우징의 정면 단면도.
도3A는 본 발명의 실시예2에 따른 하우징의 정면 단면도.
도3B는 본 발명의 실시예2에 따른 하우징의 정면 단면도.
도4A는 본 발명의 실시예3에 따른 하우징 하부의 평면도와 하우징의 정면 단면도.
도4B는 본 발명의 실시예3에 따른 하우징 하부의 평면도와 하우징의 정면 단면도.
도5A는 본 발명의 실시예4에 따른 하우징 하부의 평면도와 하우징의 정면 단면도.
도5B는 본 발명의 실시예4에 따른 하우징 하부의 평면도와 하우징의 정면 단면도.
도6은 본 발명의 실시예5에 따른 하우징의 정면 단면도.
도7은 본 발명의 실시예1의 변형예에 따른 하우징의 정면 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
240, 340: 하우징 280, 282: 공동(cavity)
241, 341: 홈 241': 돌기부
120: 평면 회로 기판 242, 642: 받침부
342, 362: 하우징 하부 350, 370: 하우징 상부
480, 490: 고정구 560: 도통(continuity) 수단
532: 격벽
본 발명은, 주로 마이크로 파대·밀리미터 파대의 평면 회로용 하우징에 관한 것이며, 특히 평면 회로 기판의 위쪽 공동과 아래쪽 공동이, 평면 회로 기판에 평행한 방향에 있어서 실질적으로 같은 치수인 평면 회로용 하우징에 관한 것이다.
도1에, 종래의 평면 회로의 하우징(100)의 정면 단면도를 나타낸다. 하우징(100)의 내부에는, 도1에 나타내는 바와 같이 회로 기판(120)이 놓여 있다. 회로 기판(120)은, 유리 에폭시, 세라믹 등의 유전체로 형성된다. 회로 기판(120)의 평면 형상은, 통상적으로는 직사각형 형상이지만, 원 형상인 경우도 있다.
회로 기판(120)의 윗면, 아랫면 또는 양면에는, 평면 회로가 마련되어 있다(미도시). 회로 기판(120)상에 마련되는 평면 회로에는, 마이크로 파대나, 밀리미터 파대 등에서 사용 가능한, 예를 들면 고주파 필터 등의 평면 회로가 포함된다. 평면 회로는, 통상 도체 박막을 이용해서 형성하지만, 고온 초전도 재료로 형성한 박막 등을 이용해서, 평면 회로를 구성하는 것도 가능하다.
하우징(100)은, 통상, 구리 등의 금속 도체로 형성되고, 내부에 공간 또는 공동(캐버티)(180, 182)을 갖는 박스 형태의 부재이며 외부 표면을 금의 박막으로 덮는 경우도 있다. 하우징(100)의 내벽에는, 도시한 바와 같이, 2단의 단차부(141)가 마련되어 있다. 하우징(100)의 하부는 받침부(142)로 되어 있고, 받침부(142)의 아랫면을 냉각 스테이지(미도시)에 접촉시켜서, 기판을 포함하는 하우징(100) 전체를 냉각할 수 있다.
하우징(100)의 상부에는, 덮개부(144)가 씌워져 있다. 덮개부(144)를 제거함으로써, 회로 기판(120)을 하우징(100) 내벽의 단차부(141)상에 설치한 후에, 덮개부(144)를 장착해서 패키징할 수 있다.
도1에 나타내는 바와 같이, 그라운드 도체(ground conductor)(126)와 어스로서의 금속 하우징(100)의 단차부(141)와의 사이를 본딩(160)으로 도통시키고 있다. 본딩(160)은, 예를 들면 금선(Au 와이어) 등과 같은 양도체로 형성할 수 있다.
이와 같은 구조를 가짐으로써, 평면 회로를 외부로부터 전자 차폐(Electromagnetic Shielding)할 수 있다. 이와 같은 구조를 갖는 종래 기술의 일례로서는, 예를 들면, 특개평10-13105(특허문헌 1)에 기재되어 있는 것을 들 수 있다.
(특허 문헌 1) 일본국 특개평10-13105호 공보
상기와 같은 종래의 평면 회로의 하우징(100)에 있어서 회로 기판(140)의 특 성을 취득하고자 할 경우, 기판 상부(180)와 기판 하부(182)에서 공동의 폭이나 길이가 다르기 때문에, 불필요한 도파관 전파 모드의 생성을 예측하는 것이 곤란하게 된다는 문제가 있다.
본 발명은, 이와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여, 하우징 내부의 공동이 예를 들면 직육면체 형상과 같은 단순한 형상으로 되는 평면 회로용 하우징을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
그리고, 평면 회로 디바이스의 특성을 안정되게 고정밀도로 측정 또는 이용할 수 있도록 하기 위한, 평면 회로용 하우징을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
또한, 극저온하에 있어서의 평면 회로의 측정 또는 이용을 상정한 경우에, 평면 회로 기판과 하우징의 열팽창율의 차이(difference)에 의한 평면 회로 기판의 파손에 대한 대책 및 온도 변화시에 있어서의 기판 그라운드 도체·하우징간의 도통 수단의 확보를 목적으로 하는 것이다.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 따른, 평면 회로를 수용하기 위한 평면 회로용 하우징은, 평면 회로 기판에 실질적으로 수직인 하우징 내면 중 적어도 일부에 평면 회로 기판의 단부를 지지하기 위한 지지부를 가지고, 평면 회로 기판의 위쪽 공동과 아래쪽 공동이, 평면 회로 기판에 평행한 방향에 있어서 실질적으로 같은 치수인 것을 특징으로 한다.
상기 평면 회로용 하우징은, 당해 하우징이 2개 이상으로 분할되고, 그들의 접합면이 곡면 또는 복수의 평면으로 구성할 수 있다.
상기 평면 회로용 하우징은, 당해 하우징내에 수납되는 평면 회로 기판을 탄성적으로 고정하는 고정구를 더 구비할 수 있다.
상기 평면 회로용 하우징은, 당해 하우징내에 수납되는 평면 회로 기판에 마련한 도체 부분을 당해 하우징에 전기적으로 접속하는 도통(CONTINUITY) 수단을 구비할 수 있다.
상기 평면 회로용 하우징은, 상기 고정구가, 도통 수단으로서 기능하도록 구성해도 된다.
상기 평면 회로용 하우징은, 상기 도통 수단을 설치하는 부위를 상기 공동으로부터 격리하기 위한 격벽을 더 구비해도 된다.
상기 평면 회로용 하우징은, 당해 하우징의 하부 부분이 열전도량을 향상시키기 위한 받침부로 되도록 구성해도 된다.
상기 지지부는 평면 회로 기판을 수용하기 위해서 하우징 내면에 마련한 홈으로서 구성해도 된다.
(실시예)
이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 평면 회로용 하우징의 실시예에 대해서 설명한다.
(실시예 1)
도2에, 본 발명의 실시예1에 따른 하우징의 정면 단면도를 나타낸다.
도2에 나타내는 하우징(240)은, 종래 기술과 마찬가지로, 통상, 은 등의 금 속 도체로 형성되고, 내부에 공간 또는 공동(캐버티)(280, 282)을 갖는 박스 형태의 부재이며 외부 표면을 금의 박막으로 덮어도 된다. 도시한 바와 같이, 하우징(240)의 내벽은 단차 등의 요철이 없고, 홈(241)을 제외하고 단순한 평면 형상으로 되어 있다. 공동의 형상은, 일반적으로는 직육면체 형상이지만, 원주 형상이나 다각 기둥 형상이어도 되며, 어떠한 형상이어도 된다. 평면 회로 기판을 지지하기 위한 지지부의 일례로서, 하우징 내면에 마련한 홈(241)을 나타낸다. 홈(241)은, 평면 회로 기판(120)의 단부를 수용해서 지지할 수 있다. 지지부로서의 홈 대신에 하우징 내면으로부터 돌기한 돌기부(241')(도7)로서 구성하고, 돌기부에 의해 평면 회로 기판의 단부를 지지해도 된다. 돌기부(241')는, 필요한 길이, 폭, 개수가 있으면 된다. 하우징(240)의 하부는 받침부(242)로 되어 있고, 이 부분을 통해서 하우징(240) 전체를 냉각할 수 있다.
회로 기판(120)을 하우징(240) 내벽에 설치한 홈(241)에 삽입 부착함으로써, 회로 기판(120)을 고정할 수 있다. 홈(241)이 회로 기판(120)에 밀착됨으로써, 기판상 그라운드 도체(미도시)와 하우징(240) 사이의 도통이 확보된다.
회로 기판(120)은, 유리 에폭시, 세라믹 등의 유전체로 형성해도 된다. 회로 기판(120)의 평면 형상은, 통상은 직사각형 형상이지만, 원 형상이어도 된다. 회로 기판(120)의 윗면, 아랫면 또는 양면에는, 평면 회로가 마련되어 있다(미도시). 회로 기판(120)상에 마련되는 평면 회로에는, 마이크로 파대나, 밀리미터 파대 등에서 사용 가능한, 예를 들면 고주파 필터 등의 평면 회로가 포함된다. 평면 회로는, 통상, 도체 박막을 이용해서 형성하지만, 고온 초전도 재료로 형성한 박막 등을 이용해서, 평면 회로를 구성할 수도 있다.
본 실시예에 있어서는, 회로 기판 상부의 공동(280)과 회로 기판 하부의 공동(282)은, 폭(도면에 있어서의 수평 방향의 길이)이 같다. 또한, 회로 기판 상부의 공동(280)과 회로 기판 하부의 공동(282)은, 길이(도면에 있어서의 깊이 방향의 길이)가 같다. 이와 같이, 평면 회로 기판의 위쪽 공동과 아래쪽 공동을, 평면 회로 기판에 평행한 방향에 있어서 같은 치수로 함으로써, 캐비티의 해석 영역이 단순한 직육면체로 되고, 해석이 용이하게 되고, 아울러, 해석의 조건이 실제의 측정 조건에 거의 대등하게 된다는 효과를 얻을 수 있다.
(실시예2)
실시예1의 하우징(240)은, 패키징하기 위해서, 종래 기술과 동일한 단순한 구조의 덮개부를 이용해도 된다. 그러나, 덮개부와 하우징 본체의 접촉면이, 도1에 나타내는 바와 같이, 단순한 평면(143)이면, 전자파의 침입이 비교적 용이하다는 문제점이 있다. 그래서 이와 같은 문제점을 해결한 실시예2를 도3A 및 도3B에 나타낸다.
도3A 및 도3B는, 본 발명의 실시예2에 따른 하우징의 정면 단면도이다.
도3A에 나타내는 하우징(340)은 도2에 나타낸 하우징(240)과 거의 동일하기 때문에, 하우징(340)의 상이점에 대해서만 설명한다. 하우징(340)은, 하우징 하부(342)와 하우징 상부(350)의 2개 이상의 부품을 이용해서 하우징을 완성하고 있다. 하우징 하부(342)와 하우징 상부(350)의 접합 부분은 평면 회로 기판 삽입 부착용 홈(341)의 장소에 있어, 도시하는 바와 같이, 단면 크랭크 형상의 1단의 계단 형상 의 접합면(복수의 평면 합성)으로 되어 있다. 본 발명은 1단에 한하지 않고, 단의 개수는 몇 개여도 된다. 단의 개수가 많아지면, 구조는 복잡해지지만, 전자파 침입 방지 효과가 높아진다.
또한, 도3B에 나타내는 하우징(340)은 도2에 나타낸 하우징(240)과 거의 동일하기 때문에, 도3B의 하우징(340)의 상이점에 대해서만 설명한다. 하우징(340)은, 하우징 하부(362)와 하우징 상부(370)의 2개 이상의 부품을 이용해서 하우징을 완성하고 있다. 하우징 하부(362)와 하우징 상부(370)의 접합 부분은 평면 회로 기판 삽입 부착용 홈(341)의 장소에 있어, 도시하는 바와 같이, 곡면 형상의 접합면으로 되어 있다.
이러한 래비린스(labyrinth)적인 구조에 의해, 외계로부터의 불필요한 전자파의 침입을 효과적으로 방지하고, 아울러, 하우징 내부로부터의 에너지 누설을 없애는 것이 가능하다.
여기에서, 접합면은 하우징의 어느 위치에 해도 된다. 또한, 접합면의 형생에 대해서도 그 면이 곡면 또는 복수의 평면인 것은 모두 본 발명의 범위에 포함된다.
(실시예3)
실시예1, 2의 하우징(240, 340)은, 온도 일정의 조건하에서 이용할 때에는 적합하다. 그러나, 평면 회로를 극저온하에 있어서 측정 또는 이용하는 경우에는, 평면 회로 기판을 포함한 하우징 전체를 냉각할 필요가 있으며, 평면 회로 기판과 하우징 재료 사이에 열팽창율의 차이가 있는 경우에 문제가 있다. 즉, 하우징 내 부의 홈(241, 341)과 회로 기판(120)은, 상온에 있어서 간격이 없이 밀착되어 있기 때문에, 하우징을 냉각해 가면, 회로 기판(120)보다도 하우징이 수축이 크고, 결국에는 평면 회로 기판을 눌러서 파손시켜 버리는 경우가 있다. 그래서 이와 같은 문제점을 해결한 실시예3을 도4A 및 도4B에 나타낸다.
도4A 및 도4B는, 본 발명의 실시예3에 따른 하우징 하부의 평면도와 하우징의 정면 단면도이다.
도4A 및 도4B에 나타내는 하우징(440)은 도3A에 나타낸 하우징(340)과 거의 동일하기 때문에, 하우징(440)의 상이점에 대해서만 설명한다. 평면 회로용 하우징(440)은, 하우징 상부(450, 470)와 하우징 하부(442, 462)의 접합면을 평면 회로 기판이 삽입되는 홈(441) 부분에 마련하고 있다. 홈(441)의 수평 방향의 깊이는, 상온에 있어서 회로 기판(120)의 단부와의 사이에 간격이 생기도록 설계하고 있으며, 냉각시에 회로 기판(120)을 파손하지 않도록 여유를 두고 있다. 평면 회로 기판이 삽입되는 홈의 높이는, 극저온하에서 평면 회로 기판의 치수와 일치하는 치수로 설계한다. 그렇게 하면, 홈의 높이는, 상온에 있어서는 평면 회로 기판보다도 큰 치수이기 때문에, 하우징내에 수납되는 평면 회로 기판을 확실하게 고정할 수 없다.
그래서, 원하는 저온으로 내려갈 때까지, 평면 회로 기판을 탄성적으로 고정하는 부재를, 하우징 내부에 마련하고 있다. 도4A에 나타내는 실시예에서는, 평면 회로 기판(120)을 윗면에서 탄성적으로 가압하여 고정하는 고정구(480)를 구비하고 있다. 도4B에 나타내는 실시예에서는, 평면 회로 기판(120)을 측면에서 탄성적으 로 가압하여 고정하는 고정구(490)를 구비하고 있다. 고정구인 480과 490은 모두 복수개 마련되고, 도4의 실시예에서는 각각 4개 구비되어 있다. 고정구는, 예를 들면 판 스프링(leaf spring) 등의 탄성체여도 되고, 스프링 등을 이용해서 바이어스를 인가하는 타입의 것이어도 된다. 고정구는, 도전체여도 되고, 그 경우에는, 본딩의 기능을 겸할 수 있다. 420은, 평면 회로에 접속하기 위한 접속 단자이다.
이와 같은 구조에 의해, 하우징 전체의 온도가 크게 변화해서 하우징이 팽창, 수축한 경우에도, 평면 회로 기판(120)을 파손시키는 일 없이 평면 회로를 측정 또는 이용하는 것이 가능하다.
여기에서, 하우징을 구성하는 부품의 수는 2개로는 한정하지 않는다. 또한, 접합면은 하우징의 어느 부위에 있어도 되고, 평면 회로를 고정하는 부품의 수, 장소, 방향에 대해서도 어떻게 취한 것에 대해서도 모두 본 발명의 범위에 포함된다.
(실시예 4)
도5A 및 도5B에, 본 발명의 실시예4에 따른 하우징 하부의 평면도와 하우징의 정면 단면도를 나타낸다.
평면 회로를 극저온하에 있어서 측정 또는 이용하는 경우, 평면 회로 기판(120)을 포함한 하우징 전체를 냉각해서 이용 또는 측정할 필요가 있고, 온도를 변화시켰을 때에 열팽창·열수축에 의해 하우징(540)에 대한 평면 회로 기판(120)의 위치 관계가 변화하는 것을 고려할 수 있다. 이와 같은 경우에 있어서도 항상 하우징(540)과 평면 회로 기판(120)상의 도체 부분인 그라운드 도체의 도통을 확실히 하기 위해서, 실시예4에 따른 평면 회로용 하우징(540)에서는, 하우징(540)과 평면 회로 기판(120)상의 그라운드 도체와의 사이에, 예를 들면 본딩 와이어 등의 도통 수단(560)을 마련하고 있다.
또한, 도통 수단(560)을 설치한 부위(530)가 차단 도파관의 형상에 영향을 끼치기 힘들도록 부위(530)를 공동(580)으로부터 격리하기 위해서, 공동(580)과 부위(530) 사이에 하우징 재료로 형성한 격벽(532)을 마련하고 있다. 도5A에서는, 도통 수단(560)을 수용한 부위(530)는 복수개의 슬롯(오목부)으로 되어 있다. 도5B에서는, 도통 수단(560)을 수용한 부위(530)는, 회로 기판(120)의 전체 둘레를 감싸는 연속적인 홈(오목부)으로 되어 있다.
이와 같은 구조에 의해, 하우징 전체의 온도가 크게 변화한 경우에 있어서도, 하우징과 평면 회로 기판상의 그라운드 도체를 같은 전위로 유지해서 측정을 수행하는 것이 가능하며, 아울러, 공동의 직육면체 형상을 유지할 수 있다. 520은, 평면 회로에 접속하기 위한 접속 단자이다. 여기에서, 도통 수단(560)을 마련하는 장소나 개수는 도5에 나타낸 것으로는 한정되지 않는다.
(실시예5)
도6에, 본 발명의 실시예5에 따른 하우징의 정면 단면도를 나타낸다.
실시예5는, 실시예2, 실시예3 및 실시예4의 구조를 모두 구비한 것이다. 또한, 평면 회로 기판을 극저온하에서 측정 또는 이용하는 경우를 고려해서, 받침부와 냉각 스테이지의 접촉면에 있어서의 열전도 저항의 문제를 해결한 것이다. 하우징 받침부(642)를 냉각 스테이지와 일체 형성해서 냉각 스테이지와 하우징 받침부 사이의 접촉면을 없애는 것에 의해, 열전도량을 향상시키고 있다.
이에 의해, 도2 내지 도5에 나타낸 박스 형태의 하우징보다도 냉각 스테이지의 온도 변화에 대해서 보다 리니어하게 하우징이나 회로 기판의 온도를 추종시키는 것이 가능하다.
상술한 실시예에 있어서는, 평면 회로 기판의 지지부로서 홈을 이용해서 설명했지만, 본 발명은 홈에 한정되지 않고, 예를 들면 도7에 나타내는 바와 같이 하우징 내면으로부터의 돌기부에 의해 평면 회로 기판을 지지하는 듯한 구성이어도 되고, 기타 어떠한 형상의 지지부여도 된다.
(산업상 이용 가능성)
본 발명에 따른 평면 회로용 하우징은, 마이크로 파대·밀리미터 파대 평면 회로의 패키징에 이용할 수 있고, 그 패키지된 평면 회로는 통신 설비내에 있어서 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 평면 회로용 하우징에 의하면, 하우징의 내면에 평면 회로 기판의 단부를 수용시키고, 하우징 내면을 단순한 평면으로 함으로써, 불필요한 도파관 전파 모드의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 본딩 등의 복잡한 가공을 필요로 하지 않고 평면 회로상의 그라운드 도체와 하우징을 도통시킴과 동시에 평면 회로 기판을 하우징내에 고정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 평면 회로용 하우징에 의하면, 하우징을 2개 이상의 부품을 이용해서 완성할 경우의 접합부를 곡면 또는 복수의 평면으로 구성함으로써, 외계로부터의 전자계의 영향을 차단할 수 있으며 아울러 하우징 내부의 에너지가 외계로 노출되지 않는다는 효과를 가져올 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 평면 회로용 하우징에 의하면, 하우징 및 평면 회로 기판의 열팽창율의 차분으로부터 미리 목적하는 극저온하에서 치수가 맞도록 설계되는 경우에 있어서, 원하는 온도에 도달하는 동안, 평면 회로 기판을 하우징내의 원하는 위치에 고정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 평면 회로용 하우징에 의하면, 평면 회로를 극저온하에서 측정 또는 이용하는 경우에 있어서, 어떠한 온도에 있어서도 하우징·평면 회로 기판상 그라운드 도체간의 전위차를 0으로 하는 도통 수단을 구비하고, 그 도통 수단이 열팽창에 의한 위치·형상의 변화를 흡수할 수 있다.

Claims (8)

  1. 평면 회로를 수용하기 위한 평면 회로용 하우징으로서,
    상기 평면 회로의 에지(edge)들을 지지하기 위한 지지부로서, 상기 평면 회로 기판에 실질적으로 수직인 적어도 하나의 하우징 내면에 제공되는 상기 지지부;
    상기 평면 회로 위쪽 하우징 내의 위쪽 공동; 및
    상기 평면 회로 아래쪽 하우징 내의 아래쪽 공동으로서, 상기 평면 회로 기판에 평행 방향들로 상기 위쪽 공동과 동일한 치수들을 갖는 상기 아래쪽 공동을 포함하며,
    상기 하우징은 적어도 두 부분들로 분리되고, 그들의 접합면들은 굽어지거나 복수의 평면들을 포함하는 평면 회로용 하우징.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내에 수용되는 상기 평면 회로 기판을 탄성적으로 고정하기 위한 고정 부재;를 더 포함하는 평면 회로용 하우징.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징 내에 수용되는 상기 평면 회로 기판 위의 도체 부분들과 상기 하우징으로의 전기적인 연결을 위한 도통 부재들;을 더 포함하는 평면 회로용 하우징.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고정 부재 역시 상기 하우징 내에 수용되는 상기 평면 회로 기판 위의 도체 부분과 상기 하우징으로의 전기적인 연결을 위한 도통 부재로서 기능하는 평면 회로용 하우징.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 공동들로부터 상기 도통 부재들을 분리시키기 위한 분리 격벽들;을 더 포함하는 평면 회로용 하우징.
  7. 제1항에 있어서,
    하부 절반은 열전도량을 향상시키기 위한 받침부인 평면 회로용 하우징.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 평면 회로 기판의 에지들을 수용하기 위한 홈(groove)인 평면 회로용 하우징.
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