KR20210151967A - 플랫-와이어 구리 수직 발사 마이크로파 상호접속 방법 - Google Patents

플랫-와이어 구리 수직 발사 마이크로파 상호접속 방법 Download PDF

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KR20210151967A
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제임스 이. 베네딕트
폴 에이. 다넬로
매리 케이. 헤른던
토마스 브이. 시키나
앤드류 알. 사우스워스
케빈 와일더
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레이던 컴퍼니
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Abstract

회로 구조는 신호 트레이스가 그 위에 형성된 신호 기판, 및 마이크로스트립 트레이스가 그 위에 형성되고 이를 통과하는 홀을 포함하는 신호 기판 위에 배치된 마이크로스트립 기판을 포함한다. 회로 구조는 또한 마이크로스트립 기판을 통과하는 홀을 통과하고 실질적으로 채우며 신호 기판 상의 신호 트레이스와 전기적으로 접촉하는 도체 및 마이크로스트립 트레이스를 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 플랫 와이어 커넥터를 포함하며, 플랫 와이어 커넥터는 플랫 와이어 커넥터와 마이크로스트립 기판의 상부 표면 사이에 갭이 형성되도록 배열된다.

Description

플랫-와이어 구리 수직 발사 마이크로파 상호접속 방법
본 개시는 무선 주파수 인쇄 회로 기판 회로에 관한 것으로, 특히 무선 주파수 회로에 사용될 수 있는 다층 회로 구조를 형성하기 위해 플랫 와이어 구리 수직 발사 방법을 활용하는 것에 관한 것이다.
이러한 노력의 일환으로 기존의 인쇄 회로 기판(PCB) 공정을 사용하여 무선 주파수(RF) 및 전자기 회로를 보다 컴팩트하게 제조할 수 있다. 일부 RF 및 전자기 회로는 여러 레이어를 포함할 수 있으므로, 서로 다른 레이어에 배치된 도체 간의 전기적 연결이 필요하다. 이러한 층간 연결을 설명하는 데 일반적으로 사용되는 용어는 "비아"이다.
종래의 PCB 제조 공정은 층 사이에 전기 전도를 제공하기 위해 비아를 형성할 수 있다. 이러한 공정에는 유해 물질의 수조를 포함하여 여러 단계가 포함될 수 있으며, 여러 번의 반복, 광범위한 노동 등이 필요할 수 있으므로 모두 비용이 증가하고 처리 시간이 느려진다.
또한, 비아가 형성될 수 있는 종래의 방식은 크기에 의해 제한된다. 즉, 종래의 방법은 작은 형상을 형성하는 데 능숙하지 않다. 이 낮은 크기 제한은 이러한 장치에 의해 지원될 수 있는 최고 주파수 신호의 범위를 제한할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 트레이스가 그 위에 형성된 신호 기판, 및 마이크로스트립 트레이스가 그 위에 형성되고 이를 통과하는 홀을 포함하는 신호 기판 위에 배치된 마이크로스트립 기판을 포함하는 회로 구조가 개시된다. 회로는 또한 신호 기판 상의 신호 트레이스와 전기적으로 접촉하고 마이크로스트립 기판을 통과하는 홀을 실질적으로 채우고 통과하는 도체 및 마이크로스트립 트레이스를 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 플랫 와이어 커넥터를 포함하며, 플랫 와이어 커넥터는 플랫 와이어 커넥터와 마이크로스트립 기판의 상부 표면 사이에 갭이 형성되도록 배열된다.
회로 구조의 임의의 이전 실시예에 따르면, 플랫 와이어 커넥터는 마이크로스트립 트레이스와 도체의 상부에 납땜된다.
회로 구조의 임의의 이전 실시예에 따르면, 도체는 단선(solid wire)이다.
회로 구조의 임의의 이전 실시예에 따르면, 도체의 제2 단부는 신호 트레이스에 납땜된다.
회로 구조의 임의의 이전 실시예에 따르면, 도체의 상부는 마이크로스트립 기판의 상부 표면 위로 연장된다.
회로 구조의 임의의 이전 실시예에 따르면, 회로는 내부에 형성된 홀을 포함하고 마이크로스트립 기판을 통과하는 홀과 정렬되는 마이크로스트립 기판과 신호 기판 사이에 위치된 중간 기판을 더 포함한다.
회로 구조의 임의의 이전 실시예에 따르면, 도체는 마이크로스트립 기판을 통과하는 홀과 중간 기판에 형성된 홀 모두를 통과한다.
또한, 회로 구조를 제조하는 방법이 개시되며, 이 방법은 신호 기판 상에 신호 트레이스를 형성하는 단계; 신호 기판 위에 직접 또는 간접적으로 마이크로스트립 기판을 접합하는 단계; 마이크로스트립 기판에 홀을 형성하는 단계; 신호 기판 상의 신호 트레이스와 전기적으로 접촉하도록 마이크로스트립 기판을 통과하는 홀을 실질적으로 채우기 위해 홀을 통해 도체를 통과시키는 단계; 및 플랫 와이어 커넥터와 마이크로스트립 기판의 상부 표면 사이에 갭이 형성되도록 플랫 와이어 커넥터를 마이크로스트립 및 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 단계;를 포함한다.
임의의 이전 방법에 따르면, 방법은 홀을 통해 도체를 통과시키기 전에 신호 트레이스 상에 솔더 볼을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
임의의 이전 방법에 따르면, 방법은 솔더 볼을 리플로우하기 위해 도체에 열을 가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
임의의 이전 방법에 따르면, 이 방법은 도체를 홀을 통해 통과시키기 전에 도체의 제2 단부 상에 솔더 볼을 형성하는 단계; 및 도체가 홀을 통과한 후 솔더 볼을 리플로우하도록 도체에 열을 가하는 단계;를 더 포함한다.
임의의 이전 방법에 따르면, 플랫 와이어 커넥터를 마이크로스트립 및 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 단계는 플랫 와이어 커넥터를 마이크로스트립에 납땜하는 단계 및 플랫 와이어 커넥터를 도체의 제1 단부에 납땜하는 단계를 포함한다.
임의의 이전 방법에 따르면, 도체는 단선이다.
임의의 이전 방법에 따르면, 상기 방법은 신호 기판 위에 마이크로스트립 기판을 접합하기 전에, 중간 기판을 신호 기판을 접합하는 단계; 및 중간 기판을 통해 홀을 형성하는 단계;를 더 포함한다.
임의의 이전 방법에 따르면, 마이크로스트립 기판의 홀을 통해 도체를 통과시키는 단계는 중간 기판에 형성된 홀을 통해 도체를 통과시키는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 공면 도파관 회로 구조가 개시된다. 공면 도파관 회로 구조는 상부 표면 상에 형성된 제1 및 제2 마이크로스트립 접지 트레이스를 포함하는 기판으로서, 상부 표면 상에 그리고 제1 및 제2 마이크로스트립 접지 트레이스 사이에 형성된 신호 마이크로스트립을 또한 포함하는 기판 및 기판의 하부 표면 상에 배치된 접지면을 포함한다. 공면 도파관 회로 구조는 또한 접지면과 전기적으로 접촉하고 기판을 통과하는 제1 홀을 실질적으로 채우고 통과하는 제1 도체 및 제1 마이크로스트립 접지 트레이스를 제1 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 제1 플랫 와이어 커넥터를 포함한다. 제1 플랫 와이어 커넥터는 제1 플랫 와이어 커넥터와 기판의 상부 표면 사이에 제1 갭이 형성되도록 배열된다.
공면 도파관 회로 구조는 또한 포함할 수 있다: 접지면과 전기적으로 접촉하고 기판을 통과하는 제2 홀을 실질적으로 채우고 통과하는 제2 도체; 및 제2 마이크로스트립 접지 트레이스를 제2 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 제2 플랫 와이어 커넥터로서, 제2 플랫 와이어 커넥터와 기판의 상부 표면 사이에 제2 갭이 형성되도록 배열되는 제2 플랫 와이어 커넥터.
추가적인 특징 및 이점은 본 발명의 기술을 통해 실현된다. 본 발명의 다른 실시예 및 양태는 본 명세서에 상세히 설명되어 있으며 청구된 발명의 일부로 간주된다.
본 개시의 보다 완전한 이해를 위해, 유사한 참조 번호가 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면 및 상세한 설명과 관련하여 취해진 다음의 간략한 설명을 이제 참조한다:
도 1은 일 실시예에 따른 회로 구조를 도시한다.
도 2a- 2e는 도 1의 회로 구조를 형성하기 위해 사용될 수 있는 다양한 공정 단계를 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 도 1의 도체에 플랫 와이어 커넥터가 마이크로스트립을 연결하는 방법의 상세한 묘사를 도시한다. 그리고
도 4는 2개의 수직 발사 구조를 포함하는 공면 도파관의 예를 도시한다.
도 1은 일 실시예에 따라 형성된 전자기 회로 구조(100)를 예시하는 개략도의 단면도이다. 회로는 예를 들어 RF 주파수 송신기 또는 수신기일 수 있다. 일 실시예에서, 회로(100)는 본 명세서에서 나중에 개시되는 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 명세서에 설명된 이러한 제조 공정은 적절한 절삭(subtractive)(예: 밀링, 드릴링) 및 첨삭(additive)(예: 3-D 프린팅, 충전) 제조 장비를 사용하여 예를 들어 8 내지 75 GHz 또는 그 이상 및 최대 300 GHz 또는 그 이상의 범위에서 전자기 신호를 지원할 수 있는 작은 회로 특징을 갖는 이러한 회로 구조의 제조에 특히 적합할 수 있다. 본 명세서에 설명된 시스템 및 방법에 따른 전자기 회로는 밀리미터파 통신, 감지, 범위 지정 등을 포함하는 28 내지 70GHz 시스템에 적용하기에 특히 적합할 수 있다. 설명된 양태 및 실시예는 또한 S-대역(2-4 GHz), X-대역(8-12 GHz) 또는 기타와 같은 더 낮은 주파수 적용에 적합할 수 있다.
본 명세서에 설명된 것에 따른 전자기 회로 및 제조 방법은 종래의 회로 및 방법보다 더 낮은 프로파일 및 감소된 비용, 사이클 시간 및 설계 위험으로 더 높은 주파수를 처리할 수 있는 전자기 회로 및 부품을 생산하기 위해 다양한 첨삭 및 절삭 제조 기술을 포함한다. 기술의 예에는 종래의 PCB 공정에서 허용되는 것보다 훨씬 작은 치수일 수 있는 신호 트레이스(signal trace)(예: 신호 도체, 스트립라인) 또는 개구를 형성하기 위해 기판 표면에서 전도성 물질을 기계가공(예: 밀링)하는 것, 트렌치를 형성하기 위해 하나 이상의 기판을 기계가공하는 것, 연속적인 전기 장벽(예: 패러데이 벽)(예: 최소 간격이 필요한 일련의 접지 비아와 반대로)을 형성하기 위해 인쇄된 전도성 잉크를 트렌치에 증착하도록 3차원 인쇄 기술을 사용하는 것, 기판의 일부를 통해 홀을 기계가공(밀링, 드릴링 또는 펀칭)하여 형성되며 기판(또는 대향 기판)의 표면에 배치되는 신호 트레이스에 대한 전기적 접촉을 만들기 위해 와이어가 배치되는(및/또는 전도성 잉크가 인쇄됨) “수직 발사" 신호 경로, 및 저항성 구성요소를 형성하기 위해 인쇄된 저항성 잉크를 증착하도록 3차원 인쇄 기술을 사용하는 것이 포함된다.
위의 예시적인 기술 및/또는 다른 기술(예를 들어, 납땜(soldering) 및/또는 솔더 리플로우(solder reflow)) 중 임의의 것이 조합되어 다양한 전자기 구성요소 및/또는 회로를 만들 수 있다. 이러한 기술의 양태 및 예는 한 차원에서 전자기 회로의 층을 따라 다른 차원에서 회로의 다른 층으로 수직으로 통과하여 전자기 신호를 포함하고 전달하기 위해 무선 주파수 상호접속에 대해 본 명세서에 설명되고 예시된다. 본 명세서에 설명된 기술은 다양한 전자기 구성요소, 커넥터, 회로, 어셈블리 및 시스템을 형성하는 데 사용될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 회로(100)는 송신 라인 또는 안테나 구조와 같은 마이크로스트립 트레이스(microstrip trace, 102)를 포함한다. 마이크로스트립 트레이스(102)는 도체(112)에 의해 피드 또는 신호 라인과 같은 내부 신호 트레이스(또는 스트립라인 트레이스)(110)에 전기적으로 연결된다. 도체(112)는 본 명세서에서 수직 발사 구조로 지칭될 수 있다.
하나 이상의 기판 층은 마이크로스트립 트레이스(102) 및 내부 신호 트레이스(110) 사이에 배치된다. 도시된 바와 같이, 2개의 기판 층(130, 140)은 마이크로스트립 트레이스(102) 및 내부 신호 트레이스(110) 사이에 형성된다. 이는 제한을 의미하는 것이 아니라, 예시로서 제공된다. 기판 층의 수는 1만큼 적거나 2보다 큰, 예를 들어 3, 4, ....100일 수 있다.
마이크로스트립 트레이스(102)는 내부 신호 트레이스(110)에 의해 제공된 신호와 함께 도체(112)에 의해 공급될 수 있다. 대안적으로, 마이크로스트립 트레이스(102)는 다른 소스로부터 신호를 수신하고 그 신호를 도체(112)를 통해 내부 신호 트레이스(110)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 도체(112)는 마이크로스트립 트레이스(102) 및 내부 신호 트레이스(110)를 동시에 모든 방향(즉, 양방향)으로 하나 이상의 신호를 전달할 수 있다.
도체(112)를 포함하는 회로의 다른 예에서, 마이크로스트립 트레이스(102)는 도체(112)의 상부에 직접 연결된다. 그러나, 도체가 기판(예를 들어, 기판(120, 130, 140)과 다른 열팽창 계수를 가질 수 있기 때문에, 이러한 구성은 마이크로스트립 트레이스(102)가 도체로부터 분리되도록 할 수 있다. 본 명세서의 실시예에서, 플랫 와이어 수직 발사(flat wire vertical launch)의 개념이 도입된다. 이러한 실시예에서, 마이크로스트립 트레이스(102)와 도체(112) 사이의 연결은 마이크로스트립 트레이스(102)가 형성된 또는 위치된 기판으로부터 변위되고, 그 길이의 적어도 일부 동안 기판과 접촉하지 않는 플랫 와이어 커넥터(flat wire connector, 150)에 의해 이루어진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 갭(g)은 플랫 와이어 커넥터(150)와 기판(140)의 상면 사이에 존재한다. 이러한 경우, 기판(140)은 "상부" 또는 "마이크로" 기판으로서 지칭될 수 있다. 커넥터와 기판이 열에 노출되고 다른 속도로 팽창하는 경우, 플랫 와이어 커넥터(150)에 의해 제조하여, 도체(112)에 마이크로스트립 트레이스(102)를 연결하는 것은 도체(112) 및 마이크로스트립 트레이스(102) 사이의 전기적 연결을 파괴하지 않고 상대적 이동을 허용할 것이다. 달리 말하면, 플랫 와이어 커넥터(150)를 제공함으로써, 긴 수직 발사 상호접속을 위한 변형 완화가 달성된다. 이는 예를 들어 0.090 in 이상의 수직 발사 연결(예를 들어, 기판(120 및 140)의 상부 사이의 거리)을 허용할 수 있다.
다양한 실시예에서, 도체(112)는 회로(100)의 하나 이상의 기판 및/또는 층의 개구 내로 삽입되고, 제조 공정 중 어떤 지점에서 솔더 리플로우 작업이 뒤따르는 하나 이상의 위치 또는 표면에서 내부 신호 트레이스(110) 상의 솔더 범프의 적용과 같은 솔더 조인트에 의해 마이크로스트립 트레이스(102)에 물리적으로 및 전기적으로 고정될 수 있다. 따라서, 도체(112)는 개구(홀) 내부에 압축 또는 강제 끼워맞춤될 필요가 없고, 개구의 벽(들)에 대해 느슨한 끼워맞춤을 가질 수 있다.
도체(112)를 수용하기 위한 기판(120, 130, 140)의 개구는 도체(112)를 수용하기에 적절한 크기의 홀을 밀링 또는 드릴링함으로써 형성될 수 있다. 도체(112)는 구리 또는 다른 전도성 와이어와 같은 와이어일 수 있으며, 중실, 중공, 단일 가닥 또는 다중 가닥일 수 있다. 다양한 실시예에서, 밀링된 홀(들) 및/또는 도체(112)의 직경은 직경이 약 5밀(0.005인치)만큼 작을 수 있거나, 적절한 기계가공 장비로 약 2 또는 3밀만큼 작을 수도 있다.
도 1에서 회로는 상부 또는 마이크로스트립 기판(140)과 예시된 중간 또는 중간 기판(intermediate substrate, 130) 사이의 접지면(114)과 같은 다른 선택적인 요소를 포함한다. 도 1에 도시된 예시는 내부 신호 트레이스(110)에 한 쌍의 접지면(114, 116)이 제공되도록 하부 또는 신호 전달 기판(120)의 대향면에 형성된 제2 접지면(116)을 더 포함한다. 접지면(160, 170)은 각각의 기판의 하나 이상의 표면 상에 배치된 구리와 같은 전기도금된 재료에 의해 형성될 수 있다.
도 2a-2e는 플랫 와이어 수직 발사를 포함하는 도 1에 도시된 회로와 같은 회로를 형성하는 빌드업 공정을 도시한다. 초기에, 하부 또는 신호 운반 기판(120)이 제공된다. 전기 전도성 재료는 상부(내부 신호 트레이스(110))에 증착되고 선택적으로 신호 운반 기판(120)의 하부(제2 접지면(116))에도 제공될 수 있다. 내부 신호 트레이스(110)는 내부 신호 트레이스(110)를 형성하기 위해 초과 전도성 재료를 밀링 제거함으로써 전도성 재료의 면들 중 적어도 하나로부터 형성될 수 있다.
내부 신호 트레이스(110)(도 1의 마이크로스트립(102) 뿐만 아니라) 또는 기판 상에 형성되거나 달리 전달되는 임의의 다른 전기적 연결은 특정 신호 유형에 대해 적절한 폭으로 밀링될 수 있으며, 이는 부분적으로 추적하거나 사용될 수 있는 주파수 범위에 기반할 수 있다. 신호 기판(120)의 두께 및 재료는 또한 선택적인 제2 접지면(116)과 조합하여 내부 신호 트레이스(110)에 의해 전달되는 신호에 대해 특성 임피던스가 유지될 수 있도록 선택될 수 있다.
솔더 또는 다른 금속 범프(솔더 범프(202))는 내부 신호 트레이스(110)에 적용된다. 도시된 바와 같이, 솔더 범프(202)는 신호 트레이스의 단부에 또는 근처에 있지만 다른 위치에 있을 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 다른 기판(중간 기판(130))은 다양한 유형 및 접합(bonding) 방법의 접합 필름(210)(예를 들어, 접착제)을 통해 신호 또는 하부 기판(120)에 선택적으로 접합될 수 있다. 그러나, 이러한 중간 층(130)이 없는 실시예는 본 발명의 범위 내에 있고 신호 기판(120) 및 마이크로스트립 기판(140)(도 1)만을 포함한다. 또한, 접합 필름 층은 도 2b-e에 도시되어 있지만 레이어를 결합하는 다른 방법도 적용할 수 있으므로 필요하지 않다.
중간 기판(130)은 신호 트레이스(120)(및 솔더 범프(202))의 말단부에 대한 액세스를 제공하기 위해 내부에 형성된 홀(204)을 포함한다. 홀(142)은 중간 기판(130)이 신호 또는 하부 기판(120)에 접합되기 전 또는 후에 밀링될 수 있다. 그러나, 그 후에 접합 동안 홀(204)에서 솔더 범프가 리플로우될 수 있도록 홀이 접합 필름(210)을 통과해야 할 필요가 있을 것이다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 다른 기판 마이크로스트립 기판(140)은 다양한 유형 및 접합 방법의 접합 필름(230)(예를 들어, 접착제)을 통해 중간 기판(130)에 접합될 수 있다. 중간 기판(130)과 유사하게, 마이크로스트립 기판은 솔더 범프(202)에 대한 액세스를 제공하기 위해 내부에 형성된 홀(220)을 포함한다. 홀(220)은 마이크로스트립 기판(140)이 중간 기판에 접합되기 전 또는 후에 밀링될 수 있다. 그러나, 그 후에, 홀이 접합 필름(230)을 통과해야 할 필요가 있을 것이다. 마이크로스트립 기판의 홀(220)은 중간 기판의 홀(204)과 정렬되어 도체(112)가 둘 모두를 통과하고 솔더 범프(202)와 접촉할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로스트립 트레이스(102)는 중간 기판(130)에 결합되기 전에 마이크로스트립 기판(140) 상에 형성된다. 예를 들어, 마이크로스트립은 적절한 신호가 공급될 때 전자기 에너지를 방출하도록 구성된 선형 또는 나선형 신호 트레이스와 같은 마이크로스트립 기판(140)의 표면 상에 배치된 다양한 형상 중 임의의 것을 갖는 방사체일 수 있다.
이 예에서, 임의의 수의 중간 기판이 포함될 수 있고 이들 중 일부 또는 전부는 그 위에 형성된 접지면 또는 트레이스를 포함할 수 있다.
마이크로스트립 기판(140)이 중간 기판(130)에 접합된 후, 드릴 또는 다른 도구가 홀(204/220)에 삽입되어 홀로 흘러들어갔을 수 있는 접합 접합 필름(bonding bond film)을 제거할 수 있다. 드릴링 공정은 적어도 솔더 범프(202)가 접촉될 때까지 아래쪽으로 계속된다. 홀(204, 220)은 기판(140, 150)을 통해 실질적으로 연속적인 개구를 형성하여 솔더 범프(202) 및 이에 따라 내부 신호 트레이스(110)에 대한 액세스를 제공할 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 도체(112)는 솔더 범프(202)와 접촉하도록 홀(204/220)(명확성을 위해 도시되지 않음)을 통해 삽입될 수 있다. 위에 주어진 예에 더하여, 도체(112)는 일 실시예에서 5mil 직경을 갖는 중실 구리 실린더임을 또한 유의해야 한다. 도체(112)는 일 실시예에서 홀(204/220)을 실질적으로 채운다.
솔더링 건 또는 열원은 솔더 범프(202)가 리플로우되어 도체(112)의 일단과 내부 신호 트레이스(110) 사이에 안전한 전기적 연결을 형성하도록 도체의 일 단부에 적용될 수 있다.
그러나, 일 실시예에서, 솔더 볼(solder ball)은 위에 도시된 바와 같이 내부 신호 트레이스(110)에 적용되지 않을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 경우에, 볼은 홀(204/220)에 삽입되는 도체(112)의 단부에 위치할 수 있다. 그런 다음 도체를 가열하여 솔더 볼을 리플로우할 수 있다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 플랫 와이어 커넥터(150)는 두 요소를 함께 전기적으로 결합하기 위해 마이크로스트립 트레이스(102) 및 도체(112)에 전기적으로 결합될 수 있다.
도 3은 플랫 와이어 커넥터(150)가 마이크로스트립 트레이스(102) 및 도체(112)에 전기적으로 결합될 수 있는 한 방식을 도시한다. 특히, 제1 솔더 범프(305)는 플랫 와이어 커넥터(150) 위의 상부 표면 상에 리플로우되어 이를 마이크로스트립 트레이스(102)에 물리적으로 접합하고 전기적으로 결합할 수 있다. 유사하게, 플랫 와이어 커넥터(150)는 도체(112)의 상부에 제2 솔더 범프(335)를 리플로우함으로써 도체(112)에 물리적 및 전기적으로 결합된다.
도시된 바와 같이, 도체는 높이(h)로 표시된 만큼 마이크로스트립 기판의 상부 표면 위로 연장된다. 이 높이는 일 실시예에서 2mils보다 크다. 높이(h)는 플랫 와이어 커넥터(150)와 마이크로스트립 기판(140)의 상면(320) 사이에 갭(g)이 형성되는 것을 보장한다.
위의 예에서, 도체(112)는 마이크로스트립 트레이스를 내부 신호 트레이스(예를 들어, 스트립라인 트레이스)에 연결하였다. 본 명세서의 교시는 공면 도파관의 접지면에 마이크로스트립 접지 트레이스를 연결하기 위해 적용될 수 있음을 이해해야 한다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 도체(112a, 112b)는 제1 및 제2(또는 그 이상) 마이크로스트립 접지 트레이스(402a, 402b)를 기판(408)을 통해 접지면(406)에 연결할 수 있다. 신호 마이크로스트립 트레이스(420)는 마이크로스트립 접지 트레이스(402a, 402b) 사이에 배열된다.
보다 상세하게, 마이크로스트립 접지 트레이스(402a, 402b)는 기판(408)의 상부 표면(430) 상에 있고 접지면은 기판(408)의 하부 표면(432) 상에 있다. 기판(408)은 기판(408)을 통과하는 제1 홀(440a) 및 기판(408)을 또한 통과하는 제2 홀(440b)을 포함한다. 제1 도체(112a)는 접지면(406)에 전기적으로 접촉하고 제1 홀(440a)을 실질적으로 채우고 통과한다. 제1 도체(112a)와 제1 도체 사이의 연결은 제1 솔더 범프(442a)에 의해 제조될 수 있다.
상기와 유사하게, 제1 플랫 와이어 커넥터(150a)는 제1 마이크로스트립 접지 트레이스(402a)를 제1 도체(112a)의 제1 단부에 전기적으로 연결한다. 이에 의해, 제1 도체(112a)는 제1 마이크로스트립 접지 트레이스(402a)를 접지면(406)에 전기적으로 연결한다. 제1 플랫 와이어 커넥터(150a)는 제1 플랫 와이어(150a) 및 기판(408)의 상부 표면(430) 사이에 갭(g1)이 형성되도록 배열된다.
제2 플랫 와이어 커넥터(150b)는 제2 마이크로스트립 접지 트레이스(402b)를 제2 도체(112b)의 제1 단부에 전기적으로 연결한다. 이에 의해, 제2 도체(112a)는 제2 마이크로스트립 접지 트레이스(402b)를 접지면(406)에 전기적으로 연결한다. 상기와 유사하게, 제2 플랫 와이어 커넥터(150b)는 제2 플랫 와이어(150a)와 기판(408)의 상부 표면(430) 사이에 갭(g2)이 형성되도록 배열된다.
공간적으로 상대적인 용어, 예를 들어 "아래", "아래", "하부", "위", "상부" 등은 한 요소 또는 다른 요소(들)에 대한 피쳐의 관계 또는 도면에 예시된 바와 같은 피쳐(들)을 설명하기 위한 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 방향에 추가하여 사용 또는 작동 중인 장치의 다른 방향을 포함하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 도면의 장치가 뒤집힌 경우, 다른 요소 또는 피쳐 "아래" 또는 "아래"로 설명된 요소는 다른 요소 또는 피쳐 "위"를 향하게 된다. 따라서 "아래"라는 용어는 위와 아래의 방향을 모두 포함할 수 있다. 장치는 그렇지 않으면 배향(90도 회전되거나 다른 배향으로)될 수 있고 본 명세서에 사용된 공간적으로 상대적인 설명자는 그에 따라 해석된다.
아래 청구범위에 있는 모든 수단 또는 스텝 플러스 기능 요소의 상응하는 구조, 재료, 작용 및 등가물은 구체적으로 청구된 다른 청구된 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 작용을 포함하도록 의도된다. 본 발명의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 개시된 형태의 본 발명을 완전하게 하거나 제한하려는 의도는 아니다. 많은 수정 및 변형이 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 당업자에게 명백할 것이다. 실시예는 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시예에 대해 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해 선택되고 설명되었다.
본 발명에 대한 바람직한 실시예가 설명되었지만, 당업계의 숙련자는 현재 및 미래에 다음 청구범위의 범위 내에 속하는 다양한 개선 및 향상을 수행할 수 있음이 이해될 것이다. 이러한 청구범위는 처음에 기술된 발명에 대한 적절한 보호를 유지하는 것으로 해석되어야한다.

Claims (17)

  1. 신호 트레이스가 그 위에 형성된 신호 기판;
    마이크로스트립 트레이스가 그 위에 형성되고 이를 통과하는 홀을 포함하는 상기 신호 기판 위에 배치된 마이크로스트립 기판;
    상기 신호 기판 상의 상기 신호 트레이스와 전기적으로 접촉하고 상기 마이크로스트립 기판을 통과하는 상기 홀을 실질적으로 채우고 통과하는 도체; 및
    상기 마이크로스트립 트레이스를 상기 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 플랫 와이어 커넥터로서, 상기 플랫 와이어 커넥터와 상기 마이크로스트립 기판의 상부 표면 사이에 갭이 형성되도록 배열되는 플랫 와이어 커넥터;
    를 포함하는, 회로 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플랫 와이어 커넥터는 상기 마이크로스트립 트레이스와 상기 도체의 상부에 납땜되는, 회로 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도체는 단선인, 회로 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도체의 제2 단부는 신호 트레이스에 납땜되는, 회로 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 도체의 상부는 상기 마이크로스트립 기판의 상부 표면 위로 연장되는, 회로.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 신호 기판과 상기 마이크로스트립 기판 사이에 위치하며, 내부에 형성된 홀을 포함하고 상기 마이크로스트립 기판을 통과하는 상기 홀과 정렬되는 중간 기판을 더 포함하는, 회로 구조.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도체는 상기 마이크로스트립 기판을 통과하는 상기 홀과 상기 중간 기판에 형성된 홀을 모두 통과하는, 회로 구조.
  8. 회로 구조를 제조하는 방법에 있어서,
    신호 기판 상에 신호 트레이스를 형성하는 단계;
    상기 신호 기판 위에 직접 또는 간접적으로 마이크로스트립 기판을 접합하는 단계;
    마이크로스트립 기판에 홀을 형성하는 단계;
    상기 신호 기판 상의 상기 신호 트레이스와 전기적으로 접촉하도록 상기 마이크로스트립 기판을 통과하는 상기 홀을 실질적으로 채우기 위해 상기 홀을 통해 도체를 통과시키는 단계; 및
    플랫 와이어 커넥터와 상기 마이크로스트립 기판의 상부 표면 사이에 갭이 형성되도록 플랫 와이어 커넥터를 상기 마이크로스트립 및 상기 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 단계;
    를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 홀을 통해 상기 도체를 통과시키기 전에 상기 신호 트레이스에 솔더 볼을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 솔더 볼을 리플로우하기 위해 상기 도체에 열을 가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    도체를 상기 홀을 통해 통과시키기 전에 상기 도체의 제2 단부 상에 솔더 볼을 형성하는 단계; 및
    상기 도체가 상기 홀을 통과한 후 상기 솔더 볼을 리플로우하기 위해 상기 도체에 열을 가하는 단계;
    를 더 포함하는 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 플랫 와이어 커넥터를 상기 마이크로스트립 및 상기 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 단계는 상기 플랫 와이어 커넥터를 상기 마이크로스트립에 납땜하는 단계 및 상기 플랫 와이어 커넥터를 상기 도체의 제1 단부에 납땜하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 도체는 단선인, 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 신호 기판 위에 상기 마이크로스트립 기판을 접합하기 전에, 중간 기판을 상기 신호 기판을 접합하는 단계; 및
    상기 중간 기판을 통해 홀을 형성하는 단계;
    를 더 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로스트립 기판의 상기 홀을 통해 도체를 통과시키는 단계는 상기 중간 기판에 형성된 상기 홀을 통해 상기 도체를 통과시키는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 상부 표면 상에 형성된 제1 및 제2 마이크로스트립 접지 트레이스를 포함하는 기판으로서, 상기 상부 표면 상에 그리고 상기 제1 및 제2 마이크로스트립 접지 트레이스 사이에 형성된 신호 마이크로스트립을 또한 포함하는 기판;
    상기 기판의 하부 표면 상에 배치된 접지면;
    상기 접지면과 전기적으로 접촉하고 상기 기판을 통과하는 제1 홀을 실질적으로 채우고 통과하는 제1 도체; 및
    상기 제1 마이크로스트립 접지 트레이스를 상기 제1 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 제1 플랫 와이어 커넥터로서, 상기 제1 플랫 와이어 커넥터와 상기 기판의 상부 표면 사이에 제1 갭이 형성되도록 배열되는 제1 플랫 와이어 커넥터;
    를 포함하는, 공면 도파관 회로 구조.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 접지면과 전기적으로 접촉하고 상기 기판을 통과하는 제2 홀을 실질적으로 채우고 통과하는 제2 도체; 및
    상기 제2 마이크로스트립 접지 트레이스를 상기 제2 도체의 제1 단부에 전기적으로 연결하는 제2 플랫 와이어 커넥터로서, 상기 제2 플랫 와이어 커넥터와 상기 기판의 상부 표면 사이에 제2 갭이 형성되도록 배열되는 제2 플랫 와이어 커넥터;
    를 더 포함하는, 공면 도파관 회로 구조.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11089673B2 (en) * 2019-07-19 2021-08-10 Raytheon Company Wall for isolation enhancement
US11171101B2 (en) * 2020-03-31 2021-11-09 Raytheon Company Process for removing bond film from cavities in printed circuit boards
WO2022214483A1 (en) * 2021-04-08 2022-10-13 Mikael Hammer A via component and a method for manufacturing such a via component

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3093805A (en) * 1957-07-26 1963-06-11 Osifchin Nicholas Coaxial transmission line
JPS54138544U (ko) * 1978-03-20 1979-09-26
JPH01115307U (ko) * 1988-01-29 1989-08-03
US5797765A (en) * 1996-11-01 1998-08-25 Hewlett-Packard Company Coaxial connector for mounting on a circuit substrate
JP3487283B2 (ja) * 2000-10-31 2004-01-13 三菱電機株式会社 差動ストリップ線路垂直変換器および光モジュール
US6863548B1 (en) * 2003-06-04 2005-03-08 Inphi Corporation Method and apparatus for improving the performance of edge launch adapters
CN102595778B (zh) * 2012-03-13 2015-12-16 华为技术有限公司 一种多层印制电路板及其制造方法
JP2015128100A (ja) * 2013-12-27 2015-07-09 富士通株式会社 配線基板及びその製造方法
US20190150296A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-16 Raytheon Company Additive manufacturing technology microwave vertical launch

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