KR20170052646A

KR20170052646A - 수직 무선 주파수 모듈

Info

Publication number: KR20170052646A
Application number: KR1020177009545A
Authority: KR
Inventors: 웨이드 파인; 제임스 에스. 윌슨; 캐리 씨. 카일; 로버트 에스. 아이솜
Original assignee: 레이던 컴퍼니
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2017-05-12
Also published as: JP2018506870A; US20160174357A1; US9402301B2; EP3231268A1; KR101972241B1; CA2961904C; IL252175B; JP6419970B2; IL252175A0; WO2016093933A1; CA2961904A1

Abstract

복수의 채널들을 구비하는 무선 주파수(RF) 모듈은, 적어도 하나의 테이퍼진 엣지를 구비하는 히트 싱크; 및 상기 히트 싱크의 테이퍼진 엣지가 기판의 경계를 지나 연장하도록 상기 히트 싱크의 표면 위에 배치된 기판을 포함한다. RF, 로직 및 전력 회로는 상기 기판 상에 배치되고, 하나 이상의 RF 신호 포트들은 상기 기판의 엣지 상에 형성되어, RF 모듈이 브릭 아키텍처를 구비하는 어레이 안테나에서 사용되도록 한다. 테이퍼진 엣지 히트 싱크는 RF 신호 컴포넌트들을 위한 접지면과 상기 기판에 배치된 열 발생 회로들을 위한 열 경로 모두를 제공한다.

Description

수직 무선 주파수 모듈{VERTICAL RADIO FREQUENCY MODULE}

수직 무선 주파수 모듈에 관한 발명이다.

당 업계에 공지된 바와 같이, 능동 전자 스캔 어레이(AESA, actively electronic scanned array) 안테나 시스템들을 포함하는 RF 시스템들에서 무선 주파수(RF, radio frequency) 모듈들의 고밀도/전력 패키징은, 열 관리 및 컴포넌트 간격에 대한 문제들을 제공한다. AESA 안테나에서 컴포넌트들의 간격은 일반적으로 어레이 안테나 요소들의 간격 에 의해 결정된다(즉, 어레이를 구성하는 개별적인 안테나 요소들 사이의 물리적 거리에 의해 결정됨). 안테나 요소 간격은 AESA 동작 주파수의 함수이다. 따라서, 안테나 요소들의 간격은 RF 동작 주파수가 증가함에 따라 일반적으로 작아진다.

보통, 비교적 높은 RF 주파수에서 동작하는 AESA 안테나들에서, RF 컴포넌트들(예를 들어, T/R 회로들)을 포함하는 RF 모듈들을 장착할 수 있는 이용 가능한 영역(또는 풋프린트(footprint))은 일반적으로 소위 패널 아키텍처(즉, RF 및 다른 회로 컴포넌트들이 AESA 안테나 구멍(aperture)에 평행한 또는 수평인 평면에 배치되는 안테나 아키텍처)를 수용하기에는 너무 작다.

AESA 안테나에서 회로 밀도를 높이기 위한 하나의 어레이 아키텍처 및 관련 구조 기술은, 소위 "브릭(brick)" 아키텍처(수직 아키텍처라고도 불림)를 사용하여 AESA 안테나 시스템을 제작하는 것이다. 브릭 아키텍처에서, AESA 안테나에 커플링된 RF 신호들, 로직 신호(logic signal)들 및 전력 신호들은 일반적으로 안테나 구멍에 일치하는 평면(또는 안테나 구멍에 의해 정의된 평면)과 실질적으로 직교하는 평면에 분포된다. 따라서, 예를 들어, AESA 안테나 시스템에서 이용되는 RF, 로직 및 전력 회로들을 수용하는 RF 모듈들은 안테나 구멍에 대하여 수직으로 지향(orient)한다고 한다(또는 안테나 구멍에 대해 직교함). 이것은 RF 모듈의 엣지가 AESA 구멍을 마주보는(face) 방향으로 장착된다는 것을 의미한다.

수직 아키텍처에서 RF 모듈의 엣지가 AESA 구멍을 마주보는 방향으로 장착되기 때문에, 일반적으로 RF 모듈로부터 폐열(waste heat)을 전도적으로(conductively) 제거하기 위해 이용 가능한 RF 모듈상의 표면적(surface area)의 양은 제한적이다. 또한, 같은 엣지의 부분은 RF 모듈 및 AESA 안테나 사이의 전기적 연결들을 위해 요구된다. 이는 모듈에서 열을 제거할 수 있는 RF 모듈의 엣지 상의 표면적의 양을 더 제한한다. 따라서 브릭 또는 수직 어레이 아키텍처에서, RF 모듈의 엣지 상의 상대적으로 적은 양의 영역을 사용하여 RF 모듈 자체로부터 열을 열전도(thermally conduct)할 수 있다. 따라서, 수직(또는 브릭) 아키텍처는 RF 모듈 상에 커넥터들을 제공하는데 어려움이 있고, 또한 RF 모듈의 열 관리하는데 어려움이 있다.

본원에 설명된 개념들, 시스템들 및 기술들의 일 양태에 따르면, 무선 주파수(RF) 모듈은 발열 컴포넌트들이 배치되는 기판과, 기판에 커플링(couple)되는 히트 싱크(heat sink)를 포함하고, 히트 싱크의 부분은 기판의 엣지를 지나 연장하고, RF, 로직 및 DC 회로는 기판 상에 배치된다. 적어도 RF 신호들을 위한 신호 경로들은 기판의 하나의 엣지까지 연장한다. 기판의 엣지는 전기 전도성 물질로 도금(plate)되어, RF 신호 경로들이 기판의 엣지 상에 배치되는 신호 패드들을 형성한다. 히트 싱크는 기판 상에 배치되는 열 발생 회로에 대한 열 컨덕터(conductor) 및 접지면(ground plane)으로서 작용한다. 다기능 커넥터는 또한 DC 및 로직 신호들에 대한 입력 및 출력 신호 경로들을 제공하기 위해 기판의 엣지 상에 배치된다.

이러한 특정 배열로, 어레이 안테나에 사용하기 위한 RF 모듈이 제공된다. RF 모듈의 엣지 상에 RF 신호 패드들을 형성함으로써, RF 신호들을 위해 감소된 커넥터 크기를 갖는 RF 모듈이 제공된다. 이는 복수 개의 그러한 RF 모듈들이 어레이 안테나에서 근접하게 이격되게(closely spaced) 하고, 그 결과 어레이 안테나를 포함하는 근접하게 이격된 안테나 요소들을 구비하는 어레이 안테나가 제공될 수 있다. 따라서, 복수 개의 이러한 수직 RF 모듈들 및/또는 그러한 모듈들의 서브 어셈블리들은 예를 들어 능동 전자 스캔 어레이(AESA, active electronic scanned array) 안테나에서의 사용을 위해 커플링될 수 있다.

또한, RF 모듈 히트 싱크 구조를 발열 컴포넌트들(예를 들어 "능동 회로 컴포넌트들(active circuit component)" 또는 보다 간단하게 "능동 회로들")이 배치된 기판의 엣지를 지나 연장 시킴으로써, 열 경로가 제공되어 열이 RF 모듈로부터 빠져나갈 수 있다. 히트 싱크의 연장된 부분은 냉각판 또는 다른 히트 싱킹 구조(RF 모듈 외부)에 임베디드(embed)되어 RF 모듈의 열 제거를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 연장되는 히트 싱킹 구조를 구비하는 RF 모듈을 제공함으로써, RF 모듈은 어레이 안테나에 대해 수직 정렬하도록 구성될 수 있다. 어레이 안테나(예를 들어, AESA 안테나)의 RF 모듈을 수직으로 향하게 함으로써, RF 모듈의 RF 회로 컴포넌트들과 위상 어레이 안테나의 신호 포드들 사이의 RF 신호 경로(즉, RF 상호 연결)의 길이를 줄이고 이상적으로 최소화하는 회로 및 기술이 제공된다. RF 신호 및 모든 접지 경로 길이들을 감소시키고, 이상적으로 최소화함으로써, RF 모듈의 입력/출력 신호 포트들과 안테나의 입력/출력 신호 포트들 사이의 삽입 손실 특성(insertion loss characteristic)들이 마찬가지로 감소되고 이상적으로 최소화된다. 채널 대 채널 커플링 또한 감소되고 절연(isolation)이 향상된다. 이러한 회로 삽입 손실 특성들의 감소 및/또는 채널 대 채널 절연 특성들의 증가는 브릭 아키텍처를 갖는 AESA 안테나를 사용하는 시스템들의 성능 특성들을 향상시킨다.

본원에 설명된 개념들, 시스템들 및 기술들의 다른 양태에 따르면, RF 시스템은 방사 표면(radiating surface) 및 신호 포트 표면을 구비하는 안테나 어셈블리와, 안테나 어셈블리의 신호 포트 표면 위에 배치되는 히트 싱크와, 복수 개의 RF 모듈들을 포함하고, 복수의 상기 RF 모듈들 각각은 안테나 어셈블리의 신호 포트 표면 위에 배치되는 히트 싱크의 표면에 임베디드된 적어도 하나의 테이퍼진 엣지를 갖는 RF 모듈 히트 싱크(heat sink)를 구비한다. RF 모듈은 RF 모듈 히트 싱크 위에 배치되는 기판을 더 포함하고, 기판은 히트 싱크 구조의 테이퍼진 부분이 기판의 엣지를 지나 연장하도록 폭을 갖는다. RF, 로직 및 DC 회로가 기판 상에 배치된다. RF 모듈 히트 싱크는 기판 상에 배치된 열 발생 회로를 위한 열 컨덕터 및 접지면으로서 작용한다. 적어도 RF 신호들에 대한 신호 경로들은 기판의 하나의 엣지까지 연장한다. 기판의 엣지는 전기 전도성 물질로 도금되어, 기판의 엣지 상의 RF 신호 경로들에 대한 RF 신호 패드들을 형성한다. 접지면은 기판의 엣지 상에 배치되고, RF 신호 패드들로부터 전기적으로 절연된다. 다기능 커넥터는 또한 DC 및 로직 신호들에 대한 입력 및 출력 신호 경로들을 제공하기 위해 기판의 엣지 상에 배치된다.

이러한 특정 배열로, 상대적으로 높은 밀도/전력 특성을 갖는 RF 시스템이 제공된다. 연장되는 히트 싱크 구조를 갖는 RF 모듈을 이용함으로써, RF 모듈은 추가적인 공간을 필요로 하지 않고 더 큰 외부 히트 싱크에 열적으로 커플링될 수 있다. 이를 통해 RF 시스템들의 열 관리 요구 사항들 및 부품 간격 요구들을 만족시킬 수 있다. 일 실시 예에서, RF 시스템은 AESA 안테나 어셈블리를 포함하는 레이더 시스템으로서 제공된다

RF 패키지 크기를 줄이기 위한 지속적인 장애 중 하나는 관련된 RF 커넥터들이다. 본원에서 설명된 개념들, 회로들 및 기술들은 기판 내의 다양한 층들 상에 배치된 전기적 트레이스들(trace)을 허용하는 적층(lamination)을 생성함으로써 폐열을 제거하는 독특한 기술과 조합하여 감소된 RF 커넥터 크기를 갖는 RF 모듈을 제공한다. 결과적으로 어셈블리는 RF 신호 연결들에 필요한 면적을 크게 줄이면서, RF 컴포넌트 열원들과 냉각판과 같은 2차 히트 싱크 구조 사이의 거리를 줄이고 이상적으로 최소화한다.

예를 들어, 냉각판과 같은 별도의 히트 싱크 구조로 연장 가능한 열적 및 전기적 전도성 히트 싱크를 구비하는 RF 모듈을 제공하는 것은, 전도성 폐열 제거에 이용 가능한 영역을 증가시키면서 RF 모듈들 사이의 간격을 감소(그리고 이상적으로 최소화)시킨다.

RF 모듈 어셈블리가 고온 동시 소성 세라믹(HTCC, high temperature co-fired ceramic)의 적층에 의해 제조되는 경우, 이는 기판 내의 다양한 층들에 전기적 트레이스(electrical trace)들이 배치되도록 한다. 이 공정을 통해 RF 신호 라인이 기판 내에 임베디드(또는 "매립")되고, (전송 라인들의 생성에 필요한) 요구되는 접지가 원하는 위치들에 배치되도록 한다. RF 신호 트레이스들은 RF 모듈의 외부 엣지들로 루트(route)되고, 패드들은 RF 모듈 기판의 엣지를 선택적으로 도금함으로써 기판의 엣지 상에 형성될 수 있다.

선택적 도금은 접지면을 신호 패드들로부터 분리시키는 비전도성 영역들이 RF 전송 라인을 위한 포트를 생성하도록 허용한다. 이 디자인에서, RF 접지면을 생성하는 도금은, RF 접지면의 파트가 되는 금속 히트 싱크와 전기적으로 접촉한다. 이 RF 접지의 지속(continuation)은, 작은 직경의 커넥터의 사용이 RF 신호 무결성(integrity)을 유지하면서 안테나 어셈블리와의 연결을 만드는 냉각판을 통과하도록 할 수 있다. 결과적으로 어셈블리는 RF 신호 연결들에 요구되는 영역을 크게 줄이면서 RF 컴포넌트 열원들과 냉각판 사이의 거리를 줄이거나 최소화한다.

본원에 기재된 개념들의 다른 양태에 따르면, 무선 주파수(RF) 모듈은 내부에 제공되는 하나 이상의 리세스들을 구비하는 기판과, 기판의 적어도 하나의 층 상에 제공된 하나 이상의 RF 신호 경로들을 포함하고, 기판의 제 1 엣지는 하나 이상의 RF 패드들을 형성하기 위해 기판 상에 배치되는 컨덕터를 구비하고, 하나 이상의 RF 패드들의 각각은 하나 이상의 RF 신호 패드들 중 하나에 대응하여 커플링되고, 접지면은 하나 이상의 RF 패드들의 각각에 대해 제 1 엣지 상에 배치된다. 열적 전도성 및 전기적 전도성 히트 싱크가 기판의 표면 상에 배치될 수 있고, 열적 전도성 및 전기적 전도성 히트 싱크의 적어도 부분이 기판의 엣지를 지나 연장한다.

RF 모듈의 특징들은 다음 중 하나 이상을 개별적으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

기판은 멀티플레이어 기판(multiplayer substrate)으로서 제공될 수 있다. 적어도 RF 회로를 포함하는 회로는, 기판의 하나 이상의 리세스들 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 전도성 리드(lid)는 회로 위에 배치될 수 있고 커넥터는 다층 기판의 제 2 엣지 상에 배치되고 회로에 전기적으로 커플링될 수 있다. 회로는 디지털 및/또는 전력 회로를 포함할 수 있고, 커넥터는 다층 기판의 엣지 상에 배치되고 RF, 디지털 및 전력 회로 각각에 커플링되는 RF, DC 및 디지털 연결들을 포함하는 다기능 커넥터로서 제공될 수 있다. RF 모듈 어셈블리는 회로 주위에 기판 상에 배치되는 프레임을 더 포함할 수 있다. 히트 싱크는 금속으로 제공될 수 있다. 히트 싱크는 비교적 낮은 전기 전도성 및 열 전도성 특성을 갖는 코어 물질로부터 제공될 수 있고, 열적 전도성 및 전기적 전도성 물질은 코어 물질의 표면 위에 배치된다.

본원에 설명된 개념들의 또 다른 양태에 따르면, RF 시스템은 안테나 어셈블리와, 안테나 어셈블리 위에 배치되는 히트 싱킹 구조와, 히트 싱킹 구조 위에 배치되는 RF 모듈 어셈블리를 포함하고, RF 모듈 어셈블리는 히트 싱킹 구조 내에 임베디드되는 연장된 섹션을 구비하는 히트 싱크와, 히트 싱크를 통해 배치되는 RF 신호 경로를 포함하고, RF 신호 경로의 제 1 단부는 RF 모듈에 전기적으로 커플링되고, RF 신호 경로의 제 2 단부는 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링된다.

RF 시스템의 특징들은 다음 중 하나 이상을 개별적으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

히트 싱킹 구조는 내부에 복수 개의 개구(opening)들을 구비하여 제공되고, RF 시스템은 유사한 복수 개의 RF 모듈들을 포함하고, RF 모듈 각각은 히트 싱크를 포함하고, 히트 싱크는, 히트 싱킹 구조에 제공되는 복수 개의 개구들의 각각에 하나에 배치되는 연장된 섹션(extended section)을 구비한다. 히트 싱킹 구조는 냉각판으로서 제공될 수 있다. RF 시스템은 복수 개의 RF 신호 경호들을 더 포함하고, RF 신호 경로들 중 적어도 일부는 히트 싱킹 구조를 통해 배치되고, 각각의 RF 신호 경로의 제 1 단부는 RF 모듈에 함께 배치되어 전기적으로 커플링되고, 함께 배치되는 RF 신호 경로들 각각의 제 2 단부는 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링된다. 일부 실시 예들에서, RF 신호 경로는 커넥터 핀으로서 제공될 수 있다. 일부 실시 예들에서, RF 모듈 어셈블리는 내부에 하나 이상의 리세스들을 구비하고 내부에 하나 이상의 RF 신호 경로들을 구비하는 다기능 기판으로서 제공되고, 기판의 제 1 엣지는 기판 상에 배치되는 컨덕터를 구비하고, 하나 이상의 RF 패드들 각각은 다기능 기판에 제공되는 하나 이상의 RF 신호 경로들 중 대응하는 하나에 커플링되고, 접지면은 하나 이상의 RF 패드들의 각각에 대해 제 1 엣지 상에 배치된다. 적어도 RF 회로를 포함하는 회로는 기판의 하나 이상의 리세스들 중 적어도 하나에 배치될 수 있다. 히트 싱크는, 열 전도성 및 전기 전도성 히트 싱크로서 제공될 수 있고, 기판 위에 배치될 수 있고, 기판의 엣지를 지나 연장하는 섹션을 적어도 구비할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전도성 리드는 RF 회로 상에 배치되고, 커넥터는 기판 상에 배치되고 RF 회로에 전기적으로 커플링된다. 일부 실시 예들에서, 히트 싱킹 구조에는 냉각판이 제공된다. 일부 실시 예들에서, RF 신호 경로는 냉각판 또는 다른 히트 싱킹 구조를 통해 배치된 스프링-로드된 전기적 RF 커넥터로서 제공된다.

일부 실시 예들에서, RF 모듈 어셈블리는 적어도 하나의 테이퍼진 엣지를 구비하는 금속 히트 싱크와, 기판 위에 노출되는 RF 신호 경로를 구비하는 적어도 하나의 엣지를 구비하는 기판과, 기판의 표면 상에 배치되는 RF 회로와, RF 회로 주위에 기판 상에 배치되는 프레임을 포함한다. 일부 실시 예들에서, 리드는 RF 회로 위쪽에서 프레임 위에 배치되고, 다기능 커넥터는 기판의 엣지 상에 배치되고, RF 회로에 전기적으로 커플링된다. 일부 실시 예들에서, 다기능 커넥터는 스프링 로드되고, 기판의 엣지 상에 노출된 RF 신호 경로와 전기적 접촉을 가능하게 하는 전기적 RF 커넥터를 포함한다.

본원에 설명된 개념들의 또 다른 양태에서, 냉각판은 내부에 제공되는 복수 개의 개구들을 구비하고, 유사한 복수 개의 RF 모듈들은 냉각판에 제공된 복수 개의 개구들 각각에 배치되는 연장된 섹션을 갖는 히트 싱크를 구비한다.

일부 실시 예들에서, 복수 개의 RF 신호 경로들은 냉각판을 통해 배치되고, 각각의 RF 신호 경로의 제 1 단부는 RF 모듈에 전기적으로 커플링되고, 각각의 RF 신호 경로의 제 2 단부는 또 다른 RF 어셈블리에 전기적으로 커플링된다.

전술한 특징들은 도면들의 다음 설명으로부터 더욱 충분히 이해될 수 있다:
도 1은 다중-채널, 수직 무선 주파수(RF) 모듈의 사시도이다.
도 1a는 도 1의 수직 RF 모듈의 분해 사시도이다.
도 1b는 수직 RF 모듈의 다른 실시 예의 분해 사시도이다.
도 2는 냉각판에 열적으로 커플링되고 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링되는 수직 RF 모듈을 포함하는 RF 시스템의 측면도이다.
도 3은 능동 전자 스캔 어레이(AESA) 안테나에 사용되는 서브 어셈블리를 제공하도록 배치된 복수 개의 수직 RF 모듈들을 포함하는 RF 시스템의 측면도이다.

도 1 및 도 1a에 도시된 바와 같이, 유사한 요소들은 유사한 참조 번호를 가지고 제공되고, 복수 개의 채널들, 여기서는 4개의 채널들(도 1 및 도 1a에서는 도시되지 않음)을 구비하는 예시적인 RF 모듈(10, RF module)은 제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면(12a, 12b)을 구비한다. 제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면(16a, 16b)를 구비하는 기판(16)은 히트 싱크(12)의 표면(12b) 위에 배치된다. 히트 싱크(12)의 표면(12a)은 전기적 및 열적으로 전도성이어서, 접지면(ground plane)뿐만 아니라 그 위에 배치되는 전기 회로 및 열 발생 회로로서 기능을 한다.

후술되는 설명으로부터 명백해지는 이유들 때문에, 히트 싱크(12)는 그 위에 배치되는 회로를 위한 전기적 및 열적 컨덕터 모두로서 작용하고, 히트 싱크의 적어도 부분(14)은 기판(16)의 엣지를 지나 연장하고 테이퍼(taper)진다. 히트 싱크(12)는 임의의 타입의 히트 싱킹 구조로서 제공될 수 있고, 예를 들어 전기적 전도성 및 열적 전도성인 임의의 물질로 제공될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 대안적으로, 히트 싱크(12)는 비전도성(예를 들어, 전기적 또는 열적으로 전도성이 아닌) 물질로 제공될 수 있고, 열적 및 전기적 전도성 물질은 (예를 들어, 첨가제 또는 감산 프로세스(subtractive process)를 통해) 히트 싱크 위에 배치될 수 있고, 히트 싱크(12)의 표면 중 적어도 부분들은 전기적 및 열적 컨덕터로서 작용한다.

일 실시 예에서, 기판(16)은 기판이 RF, 로직 및 전력 신호들과 같은 다양한 상이한 타입들의 신호들에 대한 회로들 및 신호 경로들을 포함하는, 소위 혼합 신호 다층 기판(mixed signal multilayer substrate)으로 제공된다. 기판(16)은, 예를 들어, 고온 동시 소성 세라믹(HTCC) 물질들의 적층에 의해 제공될 수 있다. 전도성 페이스트(conductive paste)는 HTCC 및 HTCC-기반 물질 상에 배치되어 신호 경로들(예를 들어, RF 전송 라인들), 접지면들 및 다른 회로를 형성한다.

이러한 전도성 페이스트는 RF 주파수에서 상대적으로 손실이 크기 때문에 (예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethene) 기반 보드(board)들에 사용되는 순수 구리 전송 라인들을 통해 전파되는 RF 신호들의 손실과 비교할 때), 기판 상의 신호 경로들의 길이를 줄이는 것이 바람직하고, 이는 기판(16) 상에 제공되는 RF 회로들의 삽입 손실 및 다른 특성들을 향상시킬 수 있다. 또한, HTCC 물질들은 (예를 들어) PTFE 기반 보드들의 유전 상수(dielectric constant)보다 높은 유전 상수를 갖는 경향이 있고, 이는 또한 HTCC로부터 제공된 멀티플레이어 기판에 효율적인 전송 라인들(예를 들어, 직선이고 짧은 라인들)을 사용 가능하게 한다.

다른 실시 예들에서, 기판(16)은 저온 동시 소성 세라믹(LTCC) 기반 물질들의 적층에 의해 제공될 수 있다. LTCC 물질들은 또한 신호 경로들(예를 들어 RF 전송 라인들) 및 접지면들을 형성하기 위해 전도성 페이스트를 사용하고, 예를 들어, PTFE 기반 보드들의 유전 상수보다 높은 유전 상수를 갖는 경향이 있고, 이는 RF 전송 라인들 및 효율적인 RF 라디에이터들 모두에 적합하지 않는다. 따라서, 적어도 상기 이유로 인해, 멀티 플레이어 HTCC 기판에서 효율적인 전송 라인들(예를 들어, 직선이고 짧은 라인들)을 사용하는 것이 바람직하다.

다른 대안적인 실시 예들에서, 기판(16)은, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 기반 물질들로부터 제공될 수 있다. 왜냐하면, PTEE 기반 물질은 HTCC 및 LTCC 물질들과 같은 세라믹 물질들과 비교하여 유리한 RF 특성들(예를 들어 바람직한 삽입 손실 특성들)을 갖기 때문이다.

기판(16)이 제공되는 특정 물질에 관계없이, 회로가 기판 상에 배치된다. 바람직한 실시 예들에서, 기판(16)은 그 위에 배치되는 하나 이상의 RF, 디지털 및 전력 회로를 구비하고, 그 안으로 전파하는 하나 이상의 RF, 디지털 및 전력 신호들을 구비하는 멀티플레이어 기판(multiplayer substrate)으로서 제공된다.

도 1 및 도 1a의 예시적인 실시 예에서, RF 모듈(10)은 송신/수신(T/R) 채널들의 수에 대응하는 복수 개의 회로들을 포함하고, 여기서 RF 모듈(10)은 4개의 T/R 채널들에 대응하는 4개의 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)를 포함한다. 회로들(18a-18d)은 집적 회로들(예를 들어, 모놀리식 마이크로파 집적 회로들(MMICs, monolithic microwave integrated circuits) 또는 소위 칩 및 본드 집적 회로들)을 포함할 수 있다. 사용되는 특정 타입의 회로는 특정 응용의 니드(need)를 충족 시키도록 선택된다. 당업자는 물론 RF 모듈(10)이 특정 응용의 니드를 충족 시키는데 필요한 임의의 수의 회로 또는 T/R 채널들을 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일부 응용들에서, 회로들(18a-18d)은 단지 수신 채널의 파트 또는 송신 채널의 파트로서 제공될 수 있다.

회로(18a-18d)는 적어도 RF 회로들 및/또는 장치들을 포함하고, 디지털 회로 및 전력 회로를 또한 포함할 수 있다. 도 1a에서 도시된 바와 같이, 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)은 각각 리세스 영역들(19a-19d) 중 각각 하나에 배치되고, 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)은 기판(16)의 표면(16b)에 의해 정의된 평면 위로 연장하지 않는다.

기판(16) 및 회로들(18a-18d)이 히트 싱크(12)의 표면 위에 배치될 때, 히트 싱크(12)는 그 위에 배치된 회로를 위한 전기적 및 열적 컨덕터로서 작용한다. 일부 실시 예들에서, 히트 싱크(12)의 표면(여기서는 기판 표면(16a))에 대해 배치된 기판(16)의 표면에는 그 위에 배치된 전기적 및 열적 전도성 물질(예를 들어, 스퍼터링(sputtering)과 같은 추가적인 프로세스를 통해 표면 위에 배치되는 전기 또는 열 그리스 또는 페이스트 또는 전도성 물질)이 제공될 수 있다.

컨덕터(20)는 회로들(18a-18d) 주위의 기판 표면(16b) 상에 배치된다. 프레임(22)은 기판 표면(16b) 상에 배치되고, 컨덕터(20)와 전기적으로 접촉한다. 리드(24)는 RF 회로 위의 프레임 위에 배치된다. 컨덕터(20), 프레임(22) 및 리드(24)는 회로들(18a-18d) 위에 전도성 쉴드(conductive shield)를 형성하고, 또한 회로들(18a-18d)이 기밀하게 밀봉되게 한다. 일부 실시 예들에서, 회로들(18a-18d)은 기밀하게 밀봉될 필요가 없고, 이 경우 프레임 및/또는 컨덕터(20)는 생략될 수 있다.

커넥터(26)는 기판(16)의 일 측면 엣지(16c, 도 1a) 상에 배치되고 RF 회로에 전기적으로 커플링된다. 커넥터(26)는 핀들(28)을 통해 회로들(18a-18d)의 각각의 부분들에 디지털 신호(예를 들어, TTL 레벨 로직 신호) 및 전력 신호(예를 들어, DC 신호)를 커플링하고, 커넥터(26)는 RF 신호들을 회로들(18a-18d)의 각각의 부분들에 커플링하고, 커넥터(30)들을 통해 신호 핀들(32, 도 1에서 가장 명확하게 볼 수 있음)을 구비한다. 따라서, RF, 디지털 및 전력 신호들이 커넥터(26)를 통과하기 때문에, 커넥터(26)는 다기능 커넥터로서 지칭될 수 있다.

기판(16)의 사이드-엣지(16d)는 그 위에 배치되는 전도성 물질(34)을 구비하여 제공된다. 전술한 바와 같이, 하나 이상의 신호 경로들은 기판(16)의 층들로 제공된다. 도 1에서 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 적어도 (RF 신호 경로들과 같은) 일부 신호 경로들의 단부들은 기판(16)의 사이드-엣지(16d)에서 끝난다. 이러한 신호 경로들을 액세스하기 위해, 패드들(36)은 신호 경로들이 끝나는 사이드-엣지의 구역들에서 사이드-엣지 상에 형성된다. 패드들의 각각은 신호 경로들의 단부들 중 대응하는 하나의 단부에 전기적으로 커플링되어, 신호 경로들로부터 RF 모듈로의 외부 회로들(예를 들어, 장치들, 모듈들, 추가적인 회로) 의 전기적 신호들(예를 들어, RF 신호들)의 커플링을 용이하게 한다.

패드들(36)을 접지면(34)으로부터 전기적으로 절연시키기 위해, 비전도성 릴리프 영역(non-conductive relief area)이 각 패드들(36) 주위에 제공된다는 점에 유의해야 한다. 또한, 접지면(34)은 컨덕터(20)에 전기적으로 접촉하고(도 1a), 기판 표면(16a) 상에 배치되는 컨덕터들에 전기적으로 접촉한다(도 1a 및 도 1b에는 보이지 않음).

따라서, RF 모듈(10)이 고온 동시 소성 세라믹(HTCC, high temperature co-fired ceramic)의 적층에 의해 제조되는 경우, 이는 기판(16) 내의 다양한 층들 상에 전기적 트레이스(electrical trace)들이 배치되도록 한다. 이 공정을 통해 RF 신호 라인이 기판(16) 내에 임베디드(또는 "매립(bury)")되고, (전송 라인들의 생성에 필요한) 요구되는 접지(grounding)가 원하는 위치들에 배치되도록 한다. RF 신호 트레이스들은 RF 모듈의 외부 엣지들(예를 들어, 사이드-엣지(16d))로 루트(route)되고, 패드들(36)은 RF 모듈 기판의 엣지(16d)를 선택적으로 도금함으로써 기판(16)의 엣지(16d) 상에 형성될 수 있다.

선택적 도금은 접지면(34)을 신호 패드들(36)로부터 분리시키는 비전도성 영역들(38)이 RF 전송 라인을 위한 포트를 생성하도록 허용한다. 이 기술과 함께, RF 접지면(34)을 생성하는 도금은, 또한 RF 접지면의 파트가 되는 히트 싱크(12)와 전기적으로 접촉한다. 도 2 및 도 3의 결합으로 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 이러한 RF 접지의 지속은 RF 신호 무결성을 유지하면서, 안테나 어셈블리와 연결을 이루는 냉각판(또는 다른 히트 싱킹 구조)을 통과하도록 (통상적인 RF 커넥터 시스템 몸체 직경들과 비교하여) 크게 감소된 커넥터 핀의 사용을 허용한다. 작은 지름들의 예들은 약 0.074인치, 약 0.021인치 및 약0.01 인치를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 그러나, 스프링 프로브 커넥터 몸체 직경(spring probe connector body diameter)은 광범위하게 변할 수 있고, 사용되는 특정 직경은 특정 응용의 요구들에 따라 선택될 것이다. RF 모듈의 엣지 상에 RF 포트들을 제공하는 이 기술은 별도의 RF 커넥터가 필요 없으므로, RF 컴포넌트 열원들(예를 들어, 회로 18a 내지 18d)과 외부 히트 싱킹 구조(예를 들어, 냉각판)과의 사이의 거리를 줄이는 (그리고 이상적으로 최소화하는) 동안, RF 신호 연결들에 요구되는 RF 모듈 상의 면적을 크게 줄일 수 있다.

RF 모듈(10)은 또한 RF 모듈(10)을 일반적으로 알려진 다른 회로 컴포넌트들(미도시)과 소위 "블라인드-메이트(blind-mate)" 정렬되게 하는 정렬 포스트들(31, alignment post)을 포함한다.

도 1 및 도 1a의 요소들과 동일한 요소들에 동일한 도면 부호들이 제공된 도 1b를 참조하면, 도시된 RF 모듈(10')의 다른 실시 예는 제 1 표면(12a) 및 맞은편의 제 2 표면(12b)을 구비하는 히트 싱크(12)를 포함한다. 제 1 표면(16a') 및 맞은편의 제 2 표면(16b')을 구비하는 기판(16')은 히트 싱크(12)의 표면(12b) 위에 배치된다. 히트 싱크(12)의 표면(12a)은, 표면(12a) 상에 배치된 전기 및 열 발생 회로를 위한 열 경로뿐만 아니라 접지면으로서 기능하도록 전기적 및 열적으로 전도성이다.

기판(16')은, 기판이 RF, 로직 및 전력 신호들과 같은 다양한 다른 타입들을 위한 신호 경로들 및 회로들을 포함한다는 것을 의미하는 혼합 신호 다층 기판(mixed signal multilayer)으로서 제공될 수 있다. 기판(16') 및 기판 위에 배치된 전도성 물질은, 예를 들어, 도 1의 기판(16) 및 관련된 컨덕터들(예를 들어, RF 전송 라인들, 접지면들 및 다른 회로를 포함하지만 이에 한정되지 않는 신호 경로를 형성하는 컨덕터들)과 관련하여 앞서 설명된 임의의 물질들 및 기술들로부터 제공될 수 있다.

도 1b의 예시적인 실시 예에서, RF 모듈(10')은 대응하는 송신/수신(T/R) 채널들의 수, 여기서는 4개의 T/R 채널들을 위한 복수 개의 회로들, 여기서는 4개의 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)를 포함할 수 있다. 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)은 도 1과 관련하여 앞서 설명한 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)과 동일하거나 유사할 수 있다. 당업자는 물론, 도 1의 RF 모듈(10)과 같은 RF 모듈(10')은 특정 응용의 요구들을 충족시키는 데 필요한 회로들 또는 T/R 채널들의 임의의 개수를 포함할 수 있다. 일부 애플리케이션들에서, 회로들(18a-18d)은 단지 송신 채널 또는 수신 채널의 일부로서 제공될 수 있다.

회로들(18a, 18b, 18c, 18d)은, 회로들(18a, 18b, 18c, 18d)의 제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면이 기판(16')의 표면들(16a', 16b')에 의해 정의되는 평면들을 지나 연장하지 않도록, 기판(16')에 제공된 개구들 또는 리세스 영역들(19a' 내지 19d') 각각에 제공된다.

기판(16') 및 회로들(18a-18d)이 히트 싱크(12)의 표면 위에 배치될 때, 히트 싱크(12)는 히트 싱크 위에 배치된 회로를 위한 전기적 및 열적 전도체 모두로서 작용한다. 일부 실시 예들에서, 히트 싱크(12)의 표면에 대해 배치된 기판(16')의 표면(여기서는 기판 표면(16a))은, 표면 위에 배치된 전기적 및 열적 전도성 물질(예를 들어, 전기적 그리스 또는 열 그리스 또는 페이스트 또는 스퍼터링과 같은 부가 공정을 통해 표면 상에 배치된 전도성 물질)을 포함할 수 있다.

전도성 프레임(25)은 회로들(18a-18d) 주위의 기판 표면(16b') 상에 배치되고, 전도성 프레임(25)은 기판(16')과 (예를 들어 적어도 일부 도체들(27)을 통해) 전기적으로 접촉하고, RF 회로 위의 프레임 위에 배치된 리드(24)와 전기적으로 접촉한다. 전도성 프레임(25)은 암들(25a-25c)을 포함하고, 프레임(25)은 회로들(18a-18d) 각각의 개별적인 외장(enclosure)들을 형성한다. 따라서, 프레임(25) 및 리드(24)는 회로들(18a-18d) 위 및 주위의 전도성 쉴드(conductive shield)를 형성한다. 일부 실시 예들에서, 회로들(18a-18d)은 기밀로 밀봉될 수 있다.

명확성을 위해, 커넥터들은 도 1b에서 생략되어 있다. 그러나, RF 모듈(10')은, 도 1과 관련되어 앞서 설명된 신호 핀들(28, 32) 및 커넥터 몸체들(26, 30)과 동일하거나 유사할 수 있는 커넥터들(다기능 커넥터들을 포함함)을 포함할 수 있다는 것을 이해된다.

도 1에 설명된 RF 모듈(10)과 유사하게, RF 모듈(10')이 고온 동시 소성 세라믹(HTCC)의 적층에 의해 제조되는 경우, 전기적 트레이스들이 기판(16') 내의 다양한 층들 상에 배치되도록 한다. 이 공정은 RF 신호 라인이 기판(16') 내에 임베디드(또는 "매립")되고, 바람직한 위치들에 배치될 필요가 있는 (전송 라인들의 생성에 필요한) 접지를 허용한다. RF 신호 트레이스들은 RF 모듈의 하나 이상의 외부 엣지들로 루트될 수 있고, RF 모듈 기판의 엣지를 선택적으로 도금함으로써 패드들은 기판(16')의 엣지 상에 형성될 수 있다.

도 2는 도 1 및 도 1a와 관련하여 앞서 설명한 RF 모듈(10)과 동일하거나 유사할 수 있는 RF 모듈(40)을 도시한다. RF 모듈(40)은 냉각판(42) 상에 배치된다. 냉각판(42)은 차례로 안테나 어셈블리(44) 상에 배치되고 안테나 어셈블리를 냉각하는 역할을 한다. 일 실시 예에서, 안테나 어셈블리(44)는 AESA 안테나에 대응한다. 물론, 냉각판(42)은 안테나 어셈블리(44)를 냉각할 수 있는 임의의 타입의 방열 또는 냉각 구조로서 제공될 수 있다. RF 모듈(40)은 적어도 냉각판(42)에 열적으로 커플링되고, 후술하는 바와 같이 적어도 안테나 어셈블리(44)에 전기적으로 커플링된다. RF 모듈(40), 냉각판(42) 및 안테나 어셈블리(44)를 서로 기계적으로 안전하게 부착하기 위해 기계적 요소들(예를 들어, 패스너(fastener)들, 프레임들, 하우징들 및 다른 기계적 구조들)이 사용될 수 있다.

전기적 커넥터(46)는 냉각판(42)을 통해 배치(예를 들어, 스프링 로드된 전기적 커넥터로 제공)되고, 전기적 커넥터(46)의 제 1 단부는 안테나 어셈블리(44)의 RF 신호 포트에 커플링되고, 전기적 커넥터(46)의 제 2 단부는 RF 모듈(40)의 사이드-엣지 상에 제공되는 RF 신호 포트(50)에 커플링된다. RF 신호 포트(50)는 도 1 및 도 1a와 관련하여 앞서 설명한 RF 신호 포트들(36)과 동일한 방식으로 RF 모듈(40) 상에 제공될 수 있다. 따라서, RF 신호들은 전기적 커넥터(46)를 통해 RF 모듈(40) 및 안테나 어셈블리(44) 사이에서 전파한다.

RF 모듈(40)은 예시적인 실시 예에서 테이퍼진 섹션(52, tapered section)으로서 제공되는 연장된 섹션(52)을 구비하는 RF 모듈 히트 싱크(50)를 포함한다(연장된 섹션(52)의 측면도 또는 단면도는 테이퍼지거나 삼각형 단면 형상을 구비한다고 말할 수 있다). 히트 싱크(50)는 RF 모듈(40)에 포함된 회로들에 전기적 전도체로서 작용하는 것 이외에, RF 모듈(40)로부터 냉각판(42)으로 열 에너지의 전달을 허용하는 열 전도체로서의 기능도 한다.

효율적인 열 전달은 냉각판(42)에 제공된 개구(54)로 히트 싱크(50)의 테이퍼진 부분(52, tapered portion)을 임베드(embed) 함으로써 달성된다. 개구(54, opening)는 바람직하게는 반드시 필요한 것은 아니지만, 연장된 영역(52)의 형상과 실질적으로 상보적인 형상을 갖는 것이 바람직하다. 실제로, 연장된 히트 싱크 섹션(52) 및 냉각판(42) 사이의 전기적 및 열적 연결을 향상 시키기 위해, 열적 및 전기적 전도성 물질(예를 들어, 페이스트 또는 그리스)가 테이퍼진 영역(52)의 표면들 및 개구(54)의 메이팅 표면(mating surface)들 사이에 배치될 수 있다. 이것은, 예를 들어, 테이퍼진 영역(52) 또는 개구(54) 중 하나 또는 모두의 표면에 열적 및 전기적 전도성 물질을 적용함으로써 달성될 수 있다.

연장된 영역(52) 및 개구(54)의 크기 및 형상은 RF 모듈이 사용되는 특정 응용의 필요성에 적합하도록 선택되고, 다음을 포함하는 다양한 인자들에 따라 선택될 수 있고, 이에 제한되지 않는다. 다양한 인자들은, RF 모듈의 작동 주파수, RF 모듈에 의해 발생되는 열량, RF 모듈 크기(예를 들어, RF 모듈 히트 싱크의 길이, 폭, 높이, 두께), 히트 싱킹 구조의 크기(예를 들어, 냉각판), 임베디드된 RF 모듈 히트 싱크의 연장된 부분(예를 들어, 히트 싱킹 구조의 길이, 폭, 높이, 두께), 및 RF 모듈 히트 싱크 및 히트 싱킹 구조가 만들어지는 물질을 포함한다.

히트 싱크(52)의 테이퍼진 부분(54)을 냉각판(42)에 임베드(embed) 하는 것은, 1)히트 싱크(52) 및 냉각판(42) 사이의 접촉 면적이 증가되어 히트 싱크(52) 및 냉각판(42) 사이에 열 전달의 증가를 수반하고, 2)히트 싱크를 냉각 판에 임베드 하는 것은 RF 모듈로부터 냉각판으로 RF 접지의 지속을 제공하고, RF 신호 무결성을 유지하는 동안 RF 모듈 및 안테나 어셈블리 사이에 전기적 연결을 제공하도록 냉각판을 통과하도록 상대적으로 작은 직경의 커넥터 핀의 사용을 허용하고, 3)RF 모듈 및 냉각판 사이에 기계적인 연결을 향상시키고, 4)히트 싱크의 연장된 부분 및 냉각판의 대응 개구의 치수들의 기계적 허용 오차들이 작은 범위로 제어될 경우 RF 모듈 및 냉각판 사이에 기계적인 정렬을 향상시키는 것과 같은 몇 가지 기능들을 제공한다

그 결과 RF 모듈-냉각판-안테나 어셈블리는 RF 신호 연결들에 요구되는 영역을 크게 줄이면서(또한 이상적으로 최소화하면서), 열 발생 RF 컴포넌트의 냉각을 향상시키도록 RF 모듈의 열 발생 회로(예를 들어, RF 컴포넌트 히트 소스들) 및 냉각판 사이의 거리가 감소된다.

히트 싱크(50)의 연장된 섹션(52)은 테이퍼진 섹션으로 도시되지만, 연장된 섹션(52)은 테이퍼진 형상 또는 테이퍼지지 않은 임의의 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 응용 예들에서는 직사각형 형상을 갖는 연장된 섹션(52)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 전술한 바와 같이, 개구(54)는 바람직하게는 반드시 필요한 것은 아니지만, 연장된 섹션(52)의 형상에 실질적으로 상보적인 형상을 갖도록 제공된다. 다른 형상이 사용될 수 있지만, 본원에 설명된 테이퍼는 위치 지정 특징을 제공하고 열 전달을 향상시키는 것을 돕는다는 것을 이해해야 한다. 열 전달은 제조 공차 제한들에 기초하여 파트 크기들의 변화로 인해 발생할 수 있는 결합 표면 사이의 갭들을 제거함으로써 향상된다. 테이퍼는 열 전달 및 파트 위치에 대한 이러한 공차의 영향을 줄이는 데(그리고 이상적으로 최소화하는 데) 도움이 된다.

리드(51)(도 1 및 도 1a와 관련하여 앞서 설명한 리드(24)와 동일하거나 유사할 수 있음)는 냉각판(42)의 표면(42a)으로부터 이격되어(spaced apart) 도시된다. 이상적으로, 리드(51)의 엣지는 RF 모듈(40)로부터 냉각판(42)으로 열 에너지 전달을 더 증가시키고 RF 모듈(40) 및 냉각판(42) 사이의 접지면 연속성(ground plane continuity)을 향상시키기 위해 표면(42a)과 접촉해야 한다. 그러나, 기계 파트들 제작과 관련된 허용 오차들의 한계로 인해 이것이 항상 가능한 것은 아니다.

도 1, 도 1a 및 도 2 와 참조 번호들을 갖는 도 3을 참조하면, (예를 들어, AESA 안테나를 포함하는 레이터 시스템의 부분일 수 있는) RF 시스템(59)은, 앞서 도 1, 도 1a 및 도 2에서 설명한 RF 모듈들(10 및 40)과 동일하거나 유사할 수 있는 4개의 RF 모듈들(60a-60d)의 서브 어셈블리를 포함하고, 4개의 RF 모듈들(60a-60d)은 임베디드되고 연장된 히트 싱크 영역들(52)을 통해 냉각판(42)에 각각 열적으로 커플링되고, RF 모듈들(60a-60d) 중 각각의 모듈들과 안테나 어셈블리(44) 상에 대응하는 RF 포트들 사이에서 연장하는 커넥터들(46a-46d)을 통해 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링된다.

히트 싱크들(50) 각각은 RF 모듈들(60a-60d)로부터 냉각판(42)으로 열을 전달하고, 앞서 설명된 바와 같이 임베디드되고 연장된 히트 싱크 섹션들(52)을 통과한다.

전술한 바와 같이, RF 신호 포트들이 RF 모듈들의 기판 상에 형성되는 방식은, RF 컴포넌트 히트 소스들 및 냉각판 사이의 거리를 최소화하면서 RF 신호 연결들에 필요한 면적을 상당히 감소시킨다.

본원에 기재된 시스템들, 회로들 및 기술들은 매우 다양한 응용들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 안테나 어셈블리는 대역폭, 링크 마진(link margin)을 지원하는 더 높은 게인(gain) 및 작은 볼륨 내에서 넓은 데이터 속도들을 지원하는 넓은 임피던스 대역폭을 요구하는 미사일 센서(missile sensor)들를 위한 능동 또는 수동 안테나 요소들을 포함할 수 있다. 또한, 본원에 기재된 시스템들, 회로들 및 기술들은 육상, 해상 또는 위성 통신들을 위한 안테나들로 사용될 수 있다. 본원에서 설명된 임베디드 연장된 히트 싱크 구성으로 인해 부피가 작은 RF 시스템들이 가능하고, 이 시스템들은 소형 미사일 에어프레임(airframe)들에 사용하기에 적합하다. 본원에서 설명된 개념들, 시스템들 및 회로들을 이용하는 RF 시스템들은 또한 예를 들어 손바닥 크기의 통신 장치들(예를 들어, 휴대폰들, 스마트 폰들 등), 상업용 항공기 통신 시스템들, 자동차 기반 통신 시스템들(예를 들어, 개인 통신들, 교통 업데이트들, 비상 대응 통신, 충돌 회피 시스템들), 위성 디지털 오디오 라디오 서비스(SDARS) 통신들, 근접식 리더들 및 다른 RFID 구조들, 레이더 시스템들, 위성 위치 확인 시스템(GPS) 통신, 및/또는 다른 것들을 포함한다. 적어도 하나의 실시 예에서, 본원에서 설명된 개념들, 시스템들 및 회로들은 의료 이미징 시스템들에서의 사용을 위해 적용될 수 있다. 본원에서 설명된 RF 시스템들은 송신 및 수신 동작들 모두에 사용될 수 있다. 많은 다른 응용들도 가능하다.

본 기술은 개시된 실시 예와 관련하여 기술되었지만, 청구 범위들의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 변형들, 대체 실시 예들, 균등물들 등이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다수의 요소들 중 임의의 요소가 위상 어레이(phased array)에서 사용될 수 있다.

또한, 본 청구 범위들은 여기에 기술된 바와 같은 요소들 및 구조들, 그리고 도면들을 참조하여 예측 가능한 다른 모든 등가물들을 포함하는 것으로 의도된다. 따라서, 본원에서 보호하고자 하는 대상은 청구 범위들 및 그 균등물들의 범위에 의해서만 제한된다.

이 특허의 주제들인 다양한 개념들, 구조들 및 기술들을 설명하는 바람직한 실시 예들을 설명하였지만, 당업자에게는 이러한 개념들, 구조들 및 기술들을 포함하는 다른 실시 예들이 사용될 수 있음이 명백할 것이다. 예를 들어, 본원에서 설명된 상이한 실시 예들의 개개의 개념들, 특징들(또는 요소들) 및 기술들은 앞서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시 예들을 형성하기 위해 결합될 수 있다는 것을 알아야 한다. 또한, 단일 실시 예의 문맥에서 설명된 다양한 개념들, 특징들(또는 요소들) 및 기술들이 개별적으로 또는 임의의 적합한 하위 조합으로 제공될 수도 있다. 따라서, 여기에 구체적으로 기술되지 않은 다른 실시 예들 또한 다음의 청구 범위들의 범위 내에 있는 것으로 기대된다.

따라서, 특허의 범위는 설명된 실시 예들에 한정되어서는 안되며 오히려 이하의 특허 청구 범위들의 사상 및 범위에 의해서만 제한되어야 한다.

본원에서 인용된 모든 공보들 및 참고 문헌들은 그 전체로서 본원에 참고로 인용된다.

Claims

제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면을 구비하는 안테나 어셈블리;
제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면을 구비하는 히트 싱킹 구조, 상기 히트 싱킹 구조의 상기 제 1 표면은 상기 안테나 어셈블리의 상기 제 2 표면 위에 배치됨;
상기 냉각 플레이트의 상기 제 2 표면 위에 배치되는 RF 모듈 어셈블리, 상기 RF 모듈 어셈블리는 상기 히트 싱킹 구조의 상기 제 2 표면으로 임베디드된 연장된 섹션을 갖는 히트 싱크를 구비함; 및
상기 히트 싱킹 구조를 통해 배치되는 RF 신호 경로, 상기 RF 신호 경로의 제 1 단부는 상기 RF 모듈에 전기적으로 커플링되고, 상기 RF 신호 경로의 제 2 단부는 상기 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링됨;
를 포함하는 무선 주파수(RF) 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 히트 싱킹 구조는 내부에 제공되는 복수 개의 개구들을 구비하여 제공되고,
상기 RF 시스템은 유사한 복수 개의 RF 모듈들을 포함하고,
상기 복수 개의 RF 모듈들의 각각은 상기 히트 싱킹 구조 내에 제공되는 상기 복수 개의 개구들 중 각각의 하나에 배치되는 연장된 섹션을 갖는 히트 싱크를 포함하는 RF 시스템.
제 2 항에 있어서,
복수 개의 RF 신호 경로들을 더 포함하고,
상기 복수 개의 RF 신호 경로들의 각각은 상기 히트 싱킹 구조를 통해 배치되고,
각각의 RF 신호 경로의 제 1 단부는 상기 RF 모듈에 전기적으로 커플링되고, 각각의 RF 신호 경로의 제 2 단부는 상기 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링되는 RF 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 신호 경로는 커넥터 핀으로서 제공되는 RF 시스템.
제 1 항에 있어서,
RF 모듈 어셈블리는,
제 1 표면과, 내부에 제공되는 하나 이상의 리세스들을 구비하는 맞은편의 제 2 표면과, 기판의 적어도 하나의 층에 제공되는 하나 이상의 RF 신호 경로들과, 하나 이상의 RF 패드들을 형성하기 위해 상기 기판 상에 배치되는 컨덕터를 구비하는 제 1 엣지와, 상기 하나 이상 RF 패드들의 각각의 주위에 상기 제 1 엣지 상에 배치되는 접지면을 구비하는 기판, 상기 하나 이상의 RF 패드들의 각각은 상기 기판 내에 제공되는 상기 하나 이상의 RF 신호 경로들 중 대응하는 하나에 커플링됨;
상기 기판의 상기 하나 이상의 리세스들 중 적어도 하나에 배치되고, 적어도 RF 회로를 포함하는 회로;
제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면과, 상기 기판의 엣지를 지나 연장하는 적어도 섹션을 구비하는 상기 기판의 상기 제 1 표면 상에 배치되는 열 전도성 및 전기 전도성 히트 싱크;
상기 RF 회로 위에 배치되는 전도성 리드; 및
상기 기판의 제 2 엣지 상에 배치되고, 상기 RF 회로에 전기적으로 커플링되는 커넥터;
를 포함하는 RF 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 히트 싱킹 구조에는 냉각 플레이트가 제공되고,
상기 RF 신호 경로는 상기 냉각 플레이트를 통해 배치되는 스프링-로드된 전기적 RF 커넥터로서 제공되는 RF 시스템.
제 6 항에 있어서,
RF 모듈 어셈블리는,
제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면과 적어도 하나의 테이퍼진 엣지를 구비하는 금속성 히트 싱크;
제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면과 복수 개의 엣지들을 구비하는 기판, 적어도 하나의 엣지는 상기 적어도 하나의 엣지 위에 노출되는 RF 신호 경로를 구비하고, 상기 제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면 중 제 1 표면은 상기 금속성 히트 싱크의 상기 제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면 중 제 1 표면 위에 배치됨;
상기 기판의 상기 제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면 중 적어도 제 2 표면 상에 배치되는 RF 회로;
상기 RF 회로의 주위에 상기 기판의 상기 제 2 표면 상에 배치되는 프레임;
상기 RF 회로의 위쪽에 상기 프레임 위에 배치되는 리드; 및
상기 RF 회로에 전기적으로 커플링되고, 상기 기판의 엣지 상에 배치되는 다기능 커넥터;
를 포함하고,
상기 스프링-로드된 전기적 RF 커넥터의 상기 제 1 단부는, 상기 기판의 엣지에 노출되는 RF 신호 경로와 전기적 접촉하는 RF 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 스프링-로드된 전기적 RF 커넥터는 작은 직경을 갖는 커넥터 핀을 포함하는 RF 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 히트 싱킹 구조는 냉각 플레이트로서 제공되고,
상기 냉각 플레이트는 내부에 제공되는 복수 개의 개구들을 구비하고,
상기 RF 시스템은 유사한 복수 개의 RF 모듈들을 포함하고,
상기 복수 개의 RF 모듈들의 각각은 상기 냉각 플레이트 내에 제공되는 상기 복수 개의 개구들 중 각각의 하나에 배치되는 연장된 섹션을 갖는 히트 싱크를 포함하는 RF 시스템.
제 9 항에 있어서,
복수 개의 RF 신호 경로들을 더 포함하고, 상기 복수 개의 RF 신호 경로들의 각각은 상기 냉각 플레이트를 통해 배치되고,
RF 신호 경로의 제 1 단부는 상기 RF 모듈에 전기적으로 커플링되고, RF 신호 경로의 제 2 단부는 상기 안테나 어셈블리에 전기적으로 커플링되는 RF 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 복수 개의 RF 신호 경로들의 각각은 스프링-로드된 전기적 RF 커넥터로서 제공되는 RF 시스템.
제 1 표면과, 내부에 제공되는 하나 이상의 리세스들을 구비하는 맞은편의 제 2 표면과, 기판의 적어도 하나의 층 상에 제공되는 하나 이상의 RF 신호 경로들과, 하나 이상의 RF 패드들을 형성하기 위해 상기 기판 상에 배치되는 컨덕터를 구비하는 제 1 엣지와, 상기 하나 이상 RF 패드들의 각각의 주위에 상기 제 1 엣지 상에 배치되는 접지면을 구비하는 기판, 상기 하나 이상의 RF 패드들은 상기 기판 내에 제공되는 상기 하나 이상의 RF 신호 경로들 중 대응하는 하나에 커플링됨;
상기 기판의 상기 하나 이상의 리세스들 중 적어도 하나에 배치되고, 적어도 RF 회로를 포함하는 회로;
제 1 표면 및 맞은편의 제 2 표면들과 상기 기판의 엣지를 지나 연장하는 적어도 섹션을 구비하는 상기 기판의 상기 제 1 표면에 배치되는 열 전도성 및 전기 전도성 히트 싱크;
상기 RF 회로 위에 배치되는 전도성 리드; 및
상기 기판의 제 2 엣지 상에 배치되고, 상기 RF 회로에 전기적으로 커플링되는 커넥터;
를 포함하는 무선 주파수(RF) 모듈.
제 12 항에 있어서,
상기 기판은 다층 기판으로서 제공되고,
상기 회로는 디지털 및 전력 회로를 포함하고,
상기 커넥터는 상기 다층 기판의 제 2 엣지에 배치되고, RF, 디지털 및 전력 회로의 각각에 커플링되는 RF, DC 및 디지털 커넥터들을 포함하는 다기능 커넥터로서 제공되는 RF 모듈 어셈블리.
제 12 항에 있어서,
상기 회로의 주위에 상기 기판의 상기 제 2 표면에 배치되는 프레임을 더 포함하는 RF 모듈 어셈블리.
제 12 항에 있어서,
상기 히트 싱크는 금속으로부터 제공되는 RF 모듈 어셈블리.
제 12 항에 있어서,
상기 히트 싱크는 상대적으로 낮은 전기 전도 및 열 전도 특성을 갖는 코어 물질로부터 제공되고, 열 전도성 및 전기 전도성 물질은 상기 코어 물질의 표면 위에 배치되는 RF 모듈 어셈블리.