密封された高周波フロントエンド
本発明は、電子部品（３，４）を含むマルチレイヤ構造における高周波フロントエンド（例えば、送信／受信モジュール）であって、マルチレイヤ構造は、上下に重ねられ、且つ、部品（３，４）を支持する、複数の基板（１，２）を備え、基板（１，２）には、溝（７）が形成され、基板（１，２）間には、密封素子（５，８）が設けられ、密封素子は、溝（７）に係合し、且つ、基板（１，２）に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１記載のマルチレイヤ構造における高周波（ＨＦ）フロントエンドに関する。この高周波（ＨＦ）フロントエンドは、送信／受信モジュール、送信モジュール、又は受信モジュールに、用いられるように構成される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に、レーダシステムのアクティブ電子操縦アンテナ（ＡＥＳＡ：ａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｓｔｅｅｒａｂｌｅ ａｎｔｅｎｎａｓ）、合成開口レーダ（ＳＡＲ：ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄｅｒ）、電子兵器（ＥＷ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｗａｒｆａｒｅ）、又はオペレーションコマンドシステムだけでなく、ナビゲーションシステム及び通信システムにも、使用可能である。考えられるプラットフォームは、陸上システム及び海上システム、航空機、衛星、無人機、及びミサイルに加えて、建築システム又は自動車システムである。これらのモジュールのマルチレイヤ構造は、モジュールの高度な小型化だけでなく、モジュールの等角配置、及び／又は、構造的に集積されたアンテナアレイにとって、必要条件である。
【０００３】
レーダシステム用送信／受信モジュールが、欧州特許ＥＰ１３２８０４２Ｂ１号から公知になっており、このレーダシステム用送信／受信モジュールは、上下に積み重ねられた複数の基板層から構成され、この複数の基板層は、半田ボールによって接合されている。半田ボールは有限であるため、ギャップが、隣接する基板層の間に残る。水分及び他の混入物が、これらのギャップを通して、モジュールの内部に浸透することができ、このことが、モジュール内の個別部品（例えば、電気部品）の電気的機能に影響を及ぼし得るか、又は、個別部品にダメージを与えて、全体の欠陥を助長させる。ＥＰ１３２８０４２Ｂ１号に記載された各層間のソルダー接続にもかかわらず、モジュールの内部を密封することは、保証されていない。しかしながら、この密封は、宇宙旅行アプリケーション用モジュール及び厳しい環境下のプラットフォーム用モジュールを使用するために、必要である。
【０００４】
厳しい影響からの保護は、外部の手段（例えば、追加の溶接された保護ケース）によって、可能になるが、この外部の手段は、送信／受信モジュールの断面の寸法を増加させる。また、機械的な力が、溶接中の上記保護ケースの変形に起因して、マルチレイヤ構造に加わり、このことが、モジュールの長期間の安定性に影響を及ぼすか、又は、モジュール層間の半田接合を破壊し得る。また、上記保護ケース（例えば、プラスティック（例えば、ポリマー）製のケース）は、限定的な密封のみを可能にするが、それは、完全な密封ではない。また、上記プラスティックは、規定時間を超えてガス抜きをするので、部品と、基板に対する部品の接合と、にダメージを与えることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、密封された内部空間を有する包括的なＨＦフロントエンド（例えば、集積されたラジエータ素子を有する送信／受信モジュール）を提供することである。
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴に従うＨＦフロントエンドによって、達成される。好適な本発明の実施形態は、従属項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＨＦフロントエンドは、マルチレイヤ構造において実施形態され、且つ、電子部品を含み、マルチレイヤ構造は、上下に重ねられ、且つ、当該部品を支持する、複数の基板を備えている。当該モジュールは、溝（７）が、（各レイヤ構造の端部領域で）基板（１，２）に形成され、且つ、密封素子（例えば、金属フレーム又は金属カバー）は、基板間に設けられ、この密封素子は、溝内に配置され、且つ、隣接する基板に接合される。
【０００８】
本発明の第１実施形態では、密封素子は、オープンフレーム素子であって、２つの隣接する構造の溝に係合する。本発明の第２実施形態では、密封素子は、クローズドカバー素子であって、各個別の構造（モジュール層）の密封を保証する。
【０００９】
本発明は、添付の図面を用いて、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】内部領域において連続する溝を有する第１実施形態の発明に係るＨＦフロントエンドの概略的側面図。
【図１ｂ】図１ａにおける領域Ａからの溝の拡大図。
【図１ｃ】第１実施形態の発明に係るフレーム素子の概略図。
【図２】外部領域において連続する溝を有する第１実施形態の発明に係るＨＦフロントエンドの概略図。
【図３】第２実施形態の発明に係るＨＦフロントエンドの概略的側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るＨＦフロントエンドの第１実施形態が、図１ａに示されている。図１ａは、上下に重ねられた２つの基板１，２を示しており、各基板１，２は、（少なくとも）１つの部品３，４（例えば、増幅器、位相シフタ、振幅制御器、送信受信切換器（サーキュレータ）、制御装置（例えば、特定用途回路ＡＳＩＣ若しくはＦＰＧＡ）、又はアンテナ素子）を支持する。各基板１，２は、基板の周辺に沿って適切に連続する溝７を含んでいる。フレーム密封素子５（好ましくは、金属、又は外部硬化を有するプラスティック）は、この溝７に挿入される（図１ｃ）。このフレーム素子５は、２つの隣接する基板１，２の溝７に係合する。フレーム素子５は、溝に対して、適切に、半田付け又は接着される（図１ｂのコンタクト領域９を参照）。
【００１２】
フレーム素子５の高さＨは、２つの基板１，２間のギャップＳができるように、適切に選択される。フレーム素子５の高さＨは、ギャップＳの大きさに適合されるが、これは、隣接する基板１，２間の電気的接続及び熱的接続を形成するために、半田ボールを溶解することによるものである。半田ボール６とフレーム素子５との間の電気的接続は、回避されるべきであり、回避できなければ、電気的にショートした回路をもたらす場合があるので、ＨＦフロントエンドの欠陥となる。
【００１３】
図１ｂは、２つのモジュール基板１，２の内部領域におけるコンタクト領域９に接合されたフレーム素子５を有する配置を示している。この配置は、隣接するモジュール層１，２の内部領域のために、密封を実施する。
【００１４】
図１ａは、また、オープンな内部空間Ｉが、使用されるフレーム素子５を有する隣接基板１，２の２つの部品３，４間に形成されることを、示している。半田ボール６が、外部領域に配置されることで、（例えば、個別のモジュール層の電気的機能をテストするためのモジュールを準備した後に）電気的手段に対してアクセス可能にすることが好ましい。この接続領域におけるファウリングの可能性が、この配置の欠点であり、電気的動作の劣化又は欠陥をもたらし得る。このことは、適切な環境技術制約（例えば、エアフィルタ）によって、防止することができる。
【００１５】
図２は、図１ａにおける領域Ａに対応する、本発明に係るＨＦフロントエンドの断面を示しており、溝７が、基板の外部領域に連続する（即ち、内部領域Ｉから外側を向く）点が、異なっている。次いで、フレーム素子５は、２つのモジュール基板１，２の外部領域において図示されたコンタクト領域９に、接合される。この配置は、隣接する基板１，２（モジュール層）の内部領域Ｉのための密封をもたらす。半田ボール６は、保護された内部領域に位置するので、その後の電気的手段に対しては、アクセス不可能である。完全なモジュール設計及び集積された部品が好ましいが、これは、十分な密封が得られるためである。追加の環境制約は、必要ない。
【００１６】
本発明に係るＨＦフロントエンドの第２実施形態が、図３に示されている。同一の部品には、それぞれ、図１において同一の参照符号が付されている。図３の実施形態は、オープンフレーム素子が用いられていない代わりに、クローズド素子８（例えば、金属カバー）が用いられているという点において、図１及び２に示される実施形態と異なる。
【００１７】
カバー素子８は、本質的には、モジュール基板の各内部空間が、個別に閉じられることにより、密封されることを特徴とする。また、隣接する基板１，２の隣接内部空間Ｉは、互いに分断されるので、様々なモジュール基板上の部品の電磁結合が防止される。カバー素子８は、例えば、薄い金属帯板であっても良く、これにより、従来の製造方法（例えば、コンタクト領域９に対する、半田付け又は接着）を用いて、基板１，２の溝７に対して接合することができる。本発明の第２実施形態は、個々の基板の密封に加えて、追加の利点を提供するものであり、例えば、
− 半田ボールを用いた個々の基板の電気的接続の前の、閉じられた基板を用いた予備的な電気的テスト、
− 半田ボールの半田をはずした後の、個々の基板を取り替えることによる修理オプション、
− 改善された集積部品（例えば、集積部品内で新しい技術の結果として得られる回路）を個々の基板と取り替えることによる、個々の基板の単純なモダニゼーション、
− 標準化されたモジュール基板とアプリケーション依存のモジュール基板との組合せによる、モジュール式のアンテナ構造、
− 適切なモジュール基板を組み合わせることによって、送信／受信モジュール、送信モジュール、又は受信モジュールを実現する、モジュール式のモジュール構造。また、集積された放熱素子を有する最上級のモジュール基板は、アプリケーションに応じて、全体モジュール内に集積されても良いし、省略されても良い。
【図１ａ−１ｂ】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の請求項１記載のマルチレイヤ構造における高周波（ＨＦ）フロントエンドに関する。この高周波（ＨＦ）フロントエンドは、送信／受信モジュール、送信モジュール、又は受信モジュールに、用いられるように構成される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に、レーダシステムのアクティブ電子操縦アンテナ（ＡＥＳＡ：ａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｓｔｅｅｒａｂｌｅ ａｎｔｅｎｎａｓ）、合成開口レーダ（ＳＡＲ：ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄｅｒ）、電子兵器（ＥＷ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｗａｒｆａｒｅ）、又はオペレーションコマンドシステムだけでなく、ナビゲーションシステム及び通信システムにも、使用可能である。考えられるプラットフォームは、陸上システム及び海上システム、航空機、衛星、無人機、及びミサイルに加えて、建築システム又は自動車システムである。これらのモジュールのマルチレイヤ構造は、モジュールの高度な小型化だけでなく、モジュールの等角配置、及び／又は、構造的に集積されたアンテナアレイにとって、必要条件である。
【０００３】
レーダシステム用送信／受信モジュールが、欧州特許ＥＰ１３２８０４２Ｂ１号から公知になっており、このレーダシステム用送信／受信モジュールは、上下に積み重ねられた複数の基板層から構成され、この複数の基板層は、半田ボールによって接合されている。半田ボールは有限であるため、ギャップが、隣接する基板層の間に残る。水分及び他の混入物が、これらのギャップを通して、モジュールの内部に浸透することができ、このことが、モジュール内の個別部品（例えば、電気部品）の電気的機能に影響を及ぼし得るか、又は、個別部品にダメージを与えて、全体の欠陥を助長させる。ＥＰ１３２８０４２Ｂ１号に記載された各層間のソルダー接続にもかかわらず、モジュールの内部を密封することは、保証されていない。しかしながら、この密封は、宇宙旅行アプリケーション用モジュール及び厳しい環境下のプラットフォーム用モジュールを使用するために、必要である。
【０００４】
厳しい影響からの保護は、外部の手段（例えば、追加の溶接された保護ケース）によって、可能になるが、この外部の手段は、送信／受信モジュールの断面の寸法を増加させる。また、機械的な力が、溶接中の上記保護ケースの変形に起因して、マルチレイヤ構造に加わり、このことが、モジュールの長期間の安定性に影響を及ぼすか、又は、モジュール層間の半田接合を破壊し得る。また、上記保護ケース（例えば、プラスティック（例えば、ポリマー）製のケース）は、限定的な密封のみを可能にするが、それは、完全な密封ではない。また、上記プラスティックは、規定時間を超えてガス抜きをするので、部品と、基板に対する部品の接合と、にダメージを与えることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、密封された内部空間を有する包括的なＨＦフロントエンド（例えば、集積されたラジエータ素子を有する送信／受信モジュール）を提供することである。
【０００６】
この目的は、請求項１の特徴に従うＨＦフロントエンドによって、達成される。好適な本発明の実施形態は、従属項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＨＦフロントエンドは、マルチレイヤ構造において実施形態され、且つ、電子部品を含み、マルチレイヤ構造は、上下に重ねられ、且つ、当該部品を支持する、複数の基板を備えている。当該モジュールは、溝（７）が、（各レイヤ構造の端部領域で）基板（１，２）に形成され、且つ、密封素子（例えば、金属フレーム又は金属カバー）は、基板間に設けられ、この密封素子は、溝内に配置され、且つ、隣接する基板に接合される。
【０００８】
本発明の第１実施形態では、密封素子は、オープンフレーム素子であって、２つの隣接する構造の溝に係合する。本発明の第２実施形態では、密封素子は、クローズドカバー素子であって、各個別の構造（モジュール層）の密封を保証する。
【０００９】
本発明は、添付の図面を用いて、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１ａ】内部領域において連続する溝を有する第１実施形態の発明に係るＨＦフロントエンドの概略的側面図。
【図１ｂ】図１ａにおける領域Ａからの溝の拡大図。
【図１ｃ】第１実施形態の発明に係るフレーム素子の概略図。
【図２】外部領域において連続する溝を有する第１実施形態の発明に係るＨＦフロントエンドの概略図。
【図３】第２実施形態の発明に係るＨＦフロントエンドの概略的側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係るＨＦフロントエンドの第１実施形態が、図１ａに示されている。図１ａは、上下に重ねられた２つの基板１，２を示しており、各基板１，２は、（少なくとも）１つの部品３，４（例えば、増幅器、位相シフタ、振幅制御器、送信受信切換器（サーキュレータ）、制御装置（例えば、特定用途回路ＡＳＩＣ若しくはＦＰＧＡ）、又はアンテナ素子）を支持する。各基板１，２は、基板の周辺に沿って適切に連続する溝７を含んでいる。フレーム密封素子５（好ましくは、金属、又は外部硬化を有するプラスティック）は、この溝７に挿入される（図１ｃ）。このフレーム素子５は、２つの隣接する基板１，２の溝７に係合する。フレーム素子５は、溝に対して、適切に、半田付け又は接着される（図１ｂのコンタクト領域９を参照）。
【００１２】
フレーム素子５の高さＨは、２つの基板１，２間のギャップＳができるように、適切に選択される。フレーム素子５の高さＨは、ギャップＳの大きさに適合されるが、これは、隣接する基板１，２間の電気的接続及び熱的接続を形成するために、半田ボールを溶解することによるものである。半田ボール６とフレーム素子５との間の電気的接続は、回避されるべきであり、回避できなければ、電気的にショートした回路をもたらす場合があるので、ＨＦフロントエンドの欠陥となる。
【００１３】
図１ｂは、２つのモジュール基板１，２の内部領域におけるコンタクト領域９に接合されたフレーム素子５を有する配置を示している。この配置は、隣接するモジュール層１，２の内部領域のために、密封を実施する。
【００１４】
図１ａは、また、オープンな内部空間Ｉが、使用されるフレーム素子５を有する隣接基板１，２の２つの部品３，４間に形成されることを、示している。半田ボール６が、外部領域に配置されることで、（例えば、個別のモジュール層の電気的機能をテストするためのモジュールを準備した後に）電気的手段に対してアクセス可能にすることが好ましい。この接続領域におけるファウリングの可能性が、この配置の欠点であり、電気的動作の劣化又は欠陥をもたらし得る。このことは、適切な環境技術制約（例えば、エアフィルタ）によって、防止することができる。
【００１５】
図２は、図１ａにおける領域Ａに対応する、本発明に係るＨＦフロントエンドの断面を示しており、溝７が、基板の外部領域に連続する（即ち、内部領域Ｉから外側を向く）点が、異なっている。次いで、フレーム素子５は、２つのモジュール基板１，２の外部領域において図示されたコンタクト領域９に、接合される。この配置は、隣接する基板１，２（モジュール層）の内部領域Ｉのための密封をもたらす。半田ボール６は、保護された内部領域に位置するので、その後の電気的手段に対しては、アクセス不可能である。完全なモジュール設計及び集積された部品が好ましいが、これは、十分な密封が得られるためである。追加の環境制約は、必要ない。
【００１６】
本発明に係るＨＦフロントエンドの第２実施形態が、図３に示されている。同一の部品には、それぞれ、図１において同一の参照符号が付されている。図３の実施形態は、オープンフレーム素子が用いられていない代わりに、クローズド素子８（例えば、金属カバー）が用いられているという点において、図１及び２に示される実施形態と異なる。
【００１７】
カバー素子８は、本質的には、モジュール基板の各内部空間が、個別に閉じられることにより、密封されることを特徴とする。また、隣接する基板１，２の隣接内部空間Ｉは、互いに分断されるので、様々なモジュール基板上の部品の電磁結合が防止される。カバー素子８は、例えば、薄い金属帯板であっても良く、これにより、従来の製造方法（例えば、コンタクト領域９に対する、半田付け又は接着）を用いて、基板１，２の溝７に対して接合することができる。本発明の第２実施形態は、個々の基板の密封に加えて、追加の利点を提供するものであり、例えば、
− 半田ボールを用いた個々の基板の電気的接続の前の、閉じられた基板を用いた予備的な電気的テスト、
− 半田ボールの半田をはずした後の、個々の基板を取り替えることによる修理オプション、
− 改善された集積部品（例えば、集積部品内で新しい技術の結果として得られる回路）を個々の基板と取り替えることによる、個々の基板の単純なモダニゼーション、
− 標準化されたモジュール基板とアプリケーション依存のモジュール基板との組合せによる、モジュール式のアンテナ構造、
− 適切なモジュール基板を組み合わせることによって、送信／受信モジュール、送信モジュール、又は受信モジュールを実現する、モジュール式のモジュール構造。また、集積された放熱素子を有する最上級のモジュール基板は、アプリケーションに応じて、全体モジュール内に集積されても良いし、省略されても良い。
【図１ａ−１ｂ】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品（３，４）を含むマルチレイヤ構造における高周波フロントエンドであって、
前記マルチレイヤ構造は、上下に重ねられ、且つ、前記部品（３，４）を支持する、複数の基板（１，２）を備え、
前記基板（１，２）には、溝（７）が形成され、前記基板（１，２）間には、密封素子（５，８）が設けられ、前記密封素子は、前記溝（７）に係合し、且つ、前記基板（１，２）に接合される、ことを特徴とする高周波フロントエンド。
【請求項２】
前記密封素子（５，８）の高さ（Ｈ）は、前記基板（１，２）間にギャップ（Ｓ）ができるように、選択され、前記ギャップ（Ｓ）は、半田を挿入するために形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の高周波フロントエンド。
【請求項３】
半田ボール（６）が、前記ギャップ（Ｓ）に挿入される、ことを特徴とする請求項２に記載の送信／受信モジュール。
【請求項４】
前記溝（７）は、前記基板（１，２）の円周に形成される、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項５】
前記密封素子（５，８）は、前記溝（７）に対して、半田付けされる、又は、接着される、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項６】
前記密封素子（５）は、オープンフレーム素子であり、前記オープンフレーム素子は、隣接する各基板（１，２）の溝（７）に係合するか、又は、前記密封素子（８）は、金属カバーであり、前記金属カバーは、各基板（１又は２）の溝（７）に係合する、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項７】
前記密封素子（８）は、クローズドカバー素子である、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項１】
電子部品（３，４）を含むマルチレイヤ構造における高周波フロントエンドであって、
前記マルチレイヤ構造は、上下に重ねられ、且つ、前記部品（３，４）を支持する、複数の基板（１，２）を備え、
前記基板（１，２）には、溝（７）が形成され、前記基板（１，２）間には、密封素子（５，８）が設けられ、前記密封素子は、前記溝（７）に係合し、且つ、前記基板（１，２）に接合される、ことを特徴とする高周波フロントエンド。
【請求項２】
前記密封素子（５，８）の高さ（Ｈ）は、前記基板（１，２）間にギャップ（Ｓ）ができるように、選択され、前記ギャップ（Ｓ）は、半田を挿入するために形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の高周波フロントエンド。
【請求項３】
半田ボール（６）が、前記ギャップ（Ｓ）に挿入される、ことを特徴とする請求項２に記載の送信／受信モジュール。
【請求項４】
前記溝（７）は、前記基板（１，２）の円周に形成される、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項５】
前記密封素子（５，８）は、前記溝（７）に対して、半田付けされる、又は、接着される、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項６】
前記密封素子（５）は、オープンフレーム素子であり、前記オープンフレーム素子は、隣接する各基板（１，２）の溝（７）に係合するか、又は、前記密封素子（８）は、金属カバーであり、前記金属カバーは、各基板（１又は２）の溝（７）に係合する、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【請求項７】
前記密封素子（８）は、クローズドカバー素子である、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の送信／受信モジュール。
【図１ｃ】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２０１３−５０７６０２（Ｐ２０１３−５０７６０２Ａ）
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３２４５３（Ｐ２０１２−５３２４５３）
【出願日】平成２２年９月１８日（２０１０．９．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２０１０／００１１０５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４２０００
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０１４７７８６４）イーエイーディーエス、ドイチュラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング (10)
【氏名又は名称原語表記】ＥＡＤＳ ＤＥＵＴＳＣＨＬＡＮＤ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１８日（２０１０．９．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＤＥ２０１０／００１１０５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４２０００
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０１４７７８６４）イーエイーディーエス、ドイチュラント、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング (10)
【氏名又は名称原語表記】ＥＡＤＳ ＤＥＵＴＳＣＨＬＡＮＤ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
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