KR101571345B1 - 각각 적어도 하나의 전송 라인을 포함하는 2개의 기판을 상호 연결하기 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 제 2 전송 라인(11)을 포함하는 제 2 기판(10)과 적어도 하나의 제 1 전송 라인(3)을 포함하는 제 1 기판(1)의 상호 연결 시스템에 관한 것으로, 제 2 기판에 대해 제 1 기판의 배향은 임의적이다. 제 1 기판(1)은 상기 제 1 라인의 하나의 극단에서 적어도 하나의 금속화된 구멍을 포함하고, 제 2 기판(10)은 상기 제 2 라인을 연장하는 돌출 요소, 및 접지 세이빙을 포함하며, 상기 돌출 요소는 금속화된 구멍에 삽입된다.
본 발명은 특히 마이크로파의 영역에 적용되고, 신호의 처리 회로를 수용하는 기판과 프린팅된 안테나를 포함하는 기판을 상호 연결할 수 있다.

Description

각각 적어도 하나의 전송 라인을 포함하는 2개의 기판을 상호 연결하기 위한 시스템{SYSTEM FOR INTERCONNECTING TWO SUBSTRATES EACH COMPRISING AT LEAST ONE TRANSMISSION LINE}
본 발명은 적어도 제 2 전송 라인을 포함하는 제 2 기판과 적어도 하나의 제 1 전송 라인을 포함하는 제 1 기판의 상호 연결 시스템에 관한 것으로, 제 2 기판에 대한 제 1 기판의 배향은 임의적이다.
본 발명은 더 구체적으로 전송 라인이 프린팅된 라인인 상호 연결 시스템에 관한 것으로, 상기 상호 연결 시스템은 또한 필터링 기능을 포함한다.
최소 비용의 제조 방법을 이용하는 한편 현재 시스템의 크기를 감소시키는 것에 대한 요구가 많아지고 있다. 그러므로, 본 발명은, 일단 조립이 수행되면 임의의 납땜 또는 임의의 다른 상호 연결 수단을 필요로 하지 않고도 간단한 기계적 접촉에 의해 실현된 적어도 하나의 제 2 전송 라인을 포함하는 제 2 기판과 적어도 하나의 제 1 전송 라인을 포함하는 제 1 기판의 새로운 상호 연결 시스템을 제안한다.
본 발명은, 또한 유용한 주파수 대역폭에서 성능을 저하시키지 않고도 그리고 전이의 물리적 치수에 영향을 미치지 않고도 방출되거나 수신된 기생 주파수를 제거하도록 의도된 필터링 기능의 2개의 전송 라인 사이의 전이 레벨에서의 통합(integration)에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명은 제 1 기판의 에너지를 제 2 기판에 전달할 수 있게 할 뿐 아니라 시스템의 크기 및 전체 비용을 절감할 수 있게 한다.
본 발명은, 특히 예를 들어 본 출원인의 이름으로 프랑스 특허 출원 06 55246에 기재된 바와 같이, 다른 전자 기능이 실현되는 제 2 기판과 프린팅된 안테나를 포함하는 기판의 상호 연결의 구조 내에 적용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 적어도 하나의 제 2 전송 라인을 포함하는 제 2 기판과 적어도 하나의 제 1 전송 라인을 포함하는 제 1 기판의 상호 연결 시스템에 관한 것으로, 제 2 기판에 대해 제 1 기판의 배향은 임의적이며, 상기 제 1 기판은 상기 제 1 전송 라인의 하나의 극단에 있는 적어도 하나의 금속화 구멍을 포함하고, 제 2 기판은 상기 제 2 전송 라인을 확장하는 돌출 요소를 포함하며, 상기 돌출 요소는 금속화 구멍 안에 삽입되는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 제 1 기판 상에 실현된 구멍은 비-금속화 세이빙(saving)에 의해 상기 기판의 양쪽 면상에 둘러싸여 있고, 탈금속화된(demetallized) 지역은 제 2 기판의 후면 상에 위치된다. 세이빙과 교차하는 전송 라인 부분과 연관된 제 1 기판의 접지면과 금속화된 구멍 사이 의 세이빙은 제 2 기판 상에 만들어진 세이빙과 교차하는 전송 라인 부분과 함께 필터링 요소를 형성한다. 이러한 필터링 요소는 전송 제로(zero)를 갖는 의사-타원형 저역 통과 유형의 응답을 가져서, 공진 요소의 값은 금속화된 구멍과 접지면 사이에 제 1 기판 상에 만들어진 세이빙의 치수의 함수이며, 제 1 유도 요소의 값은 이러한 세이빙 위의 전송 라인의 길이의 함수이고, 제 2 유도 요소의 값은 제 2 기판 상에 만들어진 세이빙 위에 전송 라인의 길이의 함수이다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 제 1 기판의 전송 라인은 라인 요소에 의해 금속화된 구멍을 넘어 연장한다. 이러한 라인 요소는 필터의 공진 주파수를 제어할 수 있는 전이 레벨에서 리액턴스를 공급한다.
바람직한 실시예에 따라, 제 2 기판의 돌출 요소의 부분은 제 2 공급 라인을 수용하는 면과 마주보는 면상에 비-금속화된다. 바람직하게, 제 1 및 제 2 공급 라인은 마이크로스트립 라인, 공동 평면(coplanar) 라인 또는 3중-플레이트(tri-plate) 라인이고, 제 1 및 제 2 기판은 단일-층 또는 다중-층 기판이다. 바람직한 실시예에 따라, 제 1 및 제 2 기판은 90° 각도를 형성하기 위해 일정 방식으로 서로에 대해 위치된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 상이한 실시예의 설명을 읽음으로써 나타나며, 이러한 설명은 첨부된 도면을 참조하여 이루어진다.
본 발명은 제 1 기판의 에너지를 제 2 기판에 전달할 수 있게 할 뿐 아니라 시스템의 크기 및 전체 비용을 절감할 수 있게 한다.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따라 상호 연결 시스템의 제 1 실시예에 대한 설명이 먼저 주어질 것이다. 도 1 및 도 2에서, 다중-층 기판(1a, 1b, 1c)으로부터 형성된 제 1 기판(1)이 도시된다. 본 발명이 또한 단일-층 기판에 적용될 수 있다는 것이 당업자에게 명백하다. 기판의 상부 면은 금속 층(2)을 포함한다.
본 발명에 따라, 공급 라인(3), 더 구체적으로 마이크로스트립 라인은 상기 기판을 에칭함으로써 기판(1)의 상부 면 상에서 실현된다. 이러한 전송 라인은 금속화된 구멍(4)에 주어진다. 이러한 구멍(4)은 금속 층(2)의 탈-금속화에 의해 실현된 세이빙(5)에 의해 둘러싸이게 된다.
기판(1)의 다른 면상에, 즉 도시된 실시예에서의 하부 면상에, 층(6)은 접지면을 형성한다. 이러한 층(6)은 구멍(4) 주위의 7에서 탈금속화된다. 이러한 접지면은 전송 라인(3)을 따라 그리고 접지 세이빙(5) 주위에 위치된 금속화된 구멍(도면에 미도시됨)에 의해 상부 접지면(2)에 연결된다. 금속화된 구멍(4) 주위의 2개의 탈금속화된 지역(5 및 7)은 마이크로스트립 라인과, 회로의 나머지의, 특히 접지면의 금속화된 구멍을 절연시킬 수 있다. 더욱이, 상부 세이빙은 단락을 방지할 수 있고, 아래에 도시된 바와 같이 필터링 전이를 실현하는데 사용될 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 기판(10), 다중-층 또는 단일-층은 상부 면(10a) 상에 금속화된 라인(11)을 갖는다. 기판은 또한 상기 라인(11)이 실현되는 돌출 요소(12)를 포함한다. 단락을 방지하기 위해, 접지면을 포함하는 기 판(10)의 다른 면(10b)은 세이빙(13)을 형성하는 방식으로 돌출 요소(12)의 레벨에서 그리고 상부 부분 상에서 탈금속화된다. 돌출 요소(12)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 금속화된 구멍(4) 안에 삽입되도록 하는 형태를 갖는다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 2개의 기판(1 및 2)은 서로에 대해 수직으로 상호 연결된다. 2개의 기판 사이의 90° 배향 이외의 배향이 또한 본 발명의 범주에서 벗어나지 않고도 구상될 수 있음이 당업자에게 명백하다. 도 6에 명백히 도시된 바와 같이, 2개의 세이빙(13 및 5)은 단락을 방지할 수 있다.
따라서, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 간단한 기계적 상호 연결은 기판(1) 및 기판(2)에 의해 각각 지지된 2개의 공급 라인(3 및 11) 사이에 실현된다. 이러한 조립체는 하나의 기판을 다른 기판에 간단히 삽입하는 것 이외의 임의의 납땜 또는 동작을 필요로 하지 않는다. 더욱이, 이러한 상호 연결의 기계적 특성은 임의의 납땜 또는 다른 방법을 이용하지 않고도 간단한 접촉에 의해 하나의 기판으로부터 다른 기판으로의 에너지의 전달을 제공할 수 있다.
더욱이, 아래에 설명된 바와 같이, 이에 따라 실현된 전이의 기하학적 구조는 동시에 필터링 기능을 실현할 수 있다. 이러한 필터링 기능은 도 7 내지 도 10을 참조하여 더 구체적인 방식으로 설명될 것이다.
도 1의 확대된 도면인 도 7에 도시된 바와 같이, 필터링 기능은 금속화된 구멍(4)과, 세이빙(5)을 둘러싸는 기판의 상부 금속 부분(2) 사이에 형성된 용량성 요소(Cr)에 의해 구성된다. 용량성 요소의 값은 도 9의 곡선을 참조하여 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 구멍(4)과 부분(2) 사이의 거리(C)에 의존한다. 이에 따 라 접지 구멍은 값(Lr)의 유도성 루프를 구성한다. 더욱이, 세이빙(5) 위의 공급 라인은 도 10을 참조하여 설명되는 바와 같이, 세이빙에 걸친 치수(L1)의 함수인 값을 갖는 유도성 요소(Ls1)를 형성한다. 세이빙(13) 위의 전송 라인은 또한 라인의 후면 평면상에 만들어진 접지 세이빙의 길이(L2)에 의존하는 값을 갖는 유도성 요소(Ls2)를 형성한다. 전이의 조립체는 도 8의 회로도에 의해 도시된 바와 같이 필터링 네트워크를 형성한다. 필터는 입력 포트(P1)와 출력 포트(P2) 사이에 직렬 연결된 2개의 자기-인덕턴스(Ls1 및 Ls2)와, 자기-인덕턴스의 접합점과 접지(m) 사이에 직렬 장착된 공진 요소(Lr/Cr)를 포함한다. 이에 따라 도시된 필터는 전송 제로를 갖는 3차의 저역 통과 필터이다.
도 9 및 도 10에 더 명백히 도시된 바와 같이, C의 값을 변경시킴으로써 또는 L1의 값을 변경시킴으로써, 필터의 차단(cutoff) 주파수를 이동시킬 수 있다. 따라서, 도 9는 각각 0.6mm, 1mm, 1.6mm, 2.6mm의 C 값에 대한 상이한 차단 주파수를 도시하며, L의 값은 1,9mm와 동일한 상수인 반면, 도 10은 각각 1.9mm와 동일한 C의 상수 값을 갖는 0.6mm, 1.6mm, 2.6mm의 L 값에 대해 필터링 전이의 차단 주파수를 도시한다. 길이(L2)의 값, 즉 필터링 네트워크의 등가 인덕턴스(Ls2) 값을 변경시킴으로써 차단 주파수를 변화시킬 수 있다는 것이 당업자에게 인식된다. 이와 마찬가지로, 금속화된 구멍(4)의 치수, 즉 등가 인덕턴스(Lr)의 값을 변경시킴으로써, 전송 제로의 주파수를 변경시킬 수 있다.
본 발명의 상호 연결 시스템의 성능을 강조하기 위해, 특히 IEEE 표준 802.11 a/b/g/n에 응답하고 주파수 대역이 2.4GHz 및 5.5GHz 주위에서 동작하는 무 선 통신 애플리케이션 WLAN(Wireless Local Area Networks: 무선 근거리 네트워크)의 대역에서 동작하는 구조는 ANSOFT의 HFSS 시뮬레이터를 이용함으로써 시뮬레이팅된다.
수평 기판(1)은 0.26mm만큼 각각 이격된 4개의 금속 층에 의해 구성된 FR4 유형의 기판이고, 길이 3.4mm 및 폭 1.5mm의 직사각형 금속화된 구멍(4)을 지지한다. 수평 기판의 총 두께는 0.78mm이다. 이것은 도 1에 도시된다. 도 3 및 도 4에 도시된 수직 기판은 0.01과 동일한 손실 탄젠트 및 유전율 3.4의 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)의 집단에 속하는 Pocan 유형의 플라스틱 기판에 의해 구성된다. 수평 세이빙은 동일한 형태이고, 폭 3.8mm에 대해 길이 6.3mm를 갖는다. 돌출 요소(12)는 높이 1.6mm, 깊이 1.5mm 및 폭 1.9mm의 평행 육면체 형태이다. 후면 세이빙(13)은 직사각형이고, 폭 5.9mm에 대해 2.5mm의 높이(L2)를 갖는다. 이러한 필터링 전이의 결과는 도 12에 도시되며, 이러한 도 12는 필터링 전이의 곡선(S21)을 제공한다. 전술한 경우에, 전이에 특정한 손실은 대역폭에서 0.1dB 미만이다. 곡선 상에 표시된 전송 레벨은 6GHz에서 약 -0.9dB이고, 물질에서의 유전 손실로 인한 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 유도성 또는 용량성 유형의 요소를 필터링 전이에 추가할 수 있다. 따라서, 도 11에서, 라인 요소(8)는 구멍(4)을 넘어 라인(3)을 연장한다. 기판(1)의 면(2)에서 에칭된 이러한 라인 요소(8)는, 예를 들어 길이 3mm의 요소에 대해 6.7GHz에 위치한 필터의 공진 주파수를 제어할 수 있는 길이를 갖고, 이러한 주파수 주위에 1.3GHz의 대역에서 15dB보다 큰 전송된 신호의 감쇠가 생성된다. 이러한 추가된 라인 요소는 도 12에 도시된 바와 같이 전이의 동작을 보장하는 한편 필터의 제어 파라미터이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 또한 유용한 주파수 대역폭에서 성능을 저하시키지 않고도 그리고 전이의 물리적 치수에 영향을 미치지 않고도 방출되거나 수신된 기생 주파수를 제거하도록 의도된 필터링 기능의 2개의 전송 라인 사이의 전이 레벨에서의 통합 등에 이용된다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 기판을 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 기판의 저면면.
도 3은 본 발명에 따라 제 2 기판의 정면을 도시한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 제 2 기판의 후면을 도시한 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따라 2개의 기판이 상호 연결될 때의 시스템을 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따라 상호 연결 시스템과 연관된 필터링 전이를 확대하여 도시한 평면도.
도 8은 도 7의 필터링 전이의 회로도.
도 9는 용량성 요소의 거리(C)에 따라 필터링 전이의 전송 곡선을 도시한 도면.
도 10은 예를 들어 유도 요소와 같이, 거리(L)의 상이한 값에 대한 필터링 전이의 상이한 전송 곡선을 도시한 도면.
도 11은 필터링 전이의 변형을 갖는 제 1 기판을 도시한 도면.
도 12는 주파수의 함수로서 필터링 전이의 곡선(S21)을 도시한 도면.

Claims (12)

  1. 적어도 하나의 제 1 전송 라인을 포함하는 제 1 기판과, 적어도 하나의 제 2 전송 라인을 포함하는 제 2 기판의 상호 연결 수단으로서,
    제 2 기판에 대한 제 1 기판의 방향은 임의적이고, 제 1 기판은 상기 적어도 하나의 제 1 전송 라인의 극단에 적어도 금속화 구멍을 포함하고, 금속화 구멍은 제 1 기판의 2개의 면 상에서, 비-금속화 세이빙에 의해 둘러싸이고, 제 2 기판은 상기 적어도 하나의 제 2 전송 라인으로부터 연장하는 돌출 요소와, 접지 세이빙을 포함하고, 상기 돌출 요소는 금속화 구멍에 삽입되고, 세이빙은 금속화 구멍과 제 1 기판의 접지면 사이에 형성되고, 이것은 제 2 기판 상에 위치된 적어도 하나의 제 2 전송 라인과 함께 세이빙과 교차하는 적어도 하나의 제 1 전송 라인과 연관되고, 반대 측의 접지 세이빙은 전송 제로를 갖는 저역 통과 필터링 요소를 형성하는 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  2. 제 1항에 있어서, 필터링 요소의 네트워크는 직렬 상태의 2개의 자기-인덕턴스 요소 및 병렬 공진 요소에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  3. 제 2항에 있어서, 공진 요소의 값은 금속화된 구멍과 제 1 기판의 접지면 사이에 세이빙의 치수의 함수인 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  4. 제 2항에 있어서, 제 1 기판의 자기-인덕턴스 요소의 값은 세이빙 위의 적어도 하나의 제 1 전송 라인의 길이의 함수이고, 제 2 기판의 자기-인덕턴스 요소의 값은 세이빙 위의 적어도 하나의 제 2 전송 라인의 길이의 함수인 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  5. 제 1항에 있어서, 제 1 기판의 적어도 하나의 제 1 전송 라인은 라인 요소에 의해 금속화된 구멍을 넘어 연장하는 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서, 제 2 기판의 돌출 요소의 부분은 적어도 하나의 제 2 전송 라인을 수용하는 면에 마주보는 면상에 비-금속화되는 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  11. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 전송 라인은 마이크로스트립 라인, 공동 평면 라인, 3중-플레이트(tri-plate) 라인인 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
  12. 제 1항에 있어서, 제 1 및 제 2 기판은 단일-층 또는 다중-층 기판인 것을 특징으로 하는, 상호 연결 수단.
KR1020090015298A 2008-02-27 2009-02-24 각각 적어도 하나의 전송 라인을 포함하는 2개의 기판을 상호 연결하기 위한 시스템 KR101571345B1 (ko)

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