特許 6880039 高速センサモジュール用のリジッド−フレックスアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6880039

(24)【登録日】2021年5月7日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】高速センサモジュール用のリジッド−フレックスアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20210524BHJP

   H01R 12/72 20110101ALI20210524BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/46 L

   H01R12/72

   H05K1/02 P

【請求項の数】22

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2018-535402(P2018-535402)

(86)(22)【出願日】2016年11月11日

(65)【公表番号】特表2019-511110(P2019-511110A)

(43)【公表日】2019年4月18日

(86)【国際出願番号】US2016061629

(87)【国際公開番号】WO2017123319

(87)【国際公開日】20170720

【審査請求日】2018年7月6日

(31)【優先権主張番号】62/277,431

(32)【優先日】2016年1月11日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】15/194,427

(32)【優先日】2016年6月27日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】503455363

【氏名又は名称】レイセオン カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(72)【発明者】

【氏名】ノイマン，ジェイ アール．

(72)【発明者】

【氏名】マクワン，トーマス エフ．

(72)【発明者】

【氏名】シグルズソン，デイヴィッド イー．

(72)【発明者】

【氏名】ペレス，アルベルト

(72)【発明者】

【氏名】ラムベ，ジャニン エフ．

(72)【発明者】

【氏名】トレイシー，グレゴリー ディー．

【審査官】 鹿野 博司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１１５４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２９６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１０２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０４５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５４２４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２８０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／００４１４００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３０４７６３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０３７６８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０１Ｒ １２／７２

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高速データ転送用のリジッド−フレックスアセンブリであって、
第１端及び第２端を持つフレキシブル配線セクションであり、前記第１端は、センサによって集められたデータを転送するために電気コンポーネントに電気的に結合可能であり、当該フレキシブル配線セクションは、第１のフレキシブルストリップ及び第２のフレキシブルストリップを有し、該第１のフレキシブルストリップ及び該第２のフレキシブルストリップは、これらの間に、ギャップ距離を有する制御された分離空間を形成するように、積み重ねて共に取り付けられている、フレキシブル配線セクションと、
前記第１のフレキシブルストリップ上に形成された第１の電気配線セットと、
前記第２のフレキシブルストリップ上に形成された第２の電気配線セットであり、前記制御された分離空間の周りで前記第１の電気配線セットが当該第２の電気配線セットと対向するように形成された第２の電気配線セットと、
前記フレキシブル配線セクションの前記第２端付近で前記第１のフレキシブルストリップに取り付けられた第１のリジッド基板、及び前記フレキシブル配線セクションの前記第２端付近で前記第２のフレキシブルストリップに取り付けられた第２のリジッド基板であり、当該第１のリジッド基板と当該第２のリジッド基板とが空間的に互いに離隔されてスタックを形成するようにされた第１のリジッド基板及び第２のリジッド基板と、
前記第１及び第２のリジッド基板に電気的に結合され、前記データを処理するコンピュータシステムに取り付け可能な、コネクタと、
を有するアセンブリ。

【請求項2】

前記制御された分離空間の前記ギャップ距離は、前記フレキシブル配線セクションの前記第１のフレキシブルストリップと前記第２のフレキシブルストリップとの部分間の距離によって規定される、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項3】

前記第１及び第２のフレキシブルストリップの各々が、前記制御された分離空間の形状を少なくとも部分的に画成する側縁部を有する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項4】

前記第１の電気配線セットは、前記第２の電気配線セットからオフセットされている、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項5】

当該アセンブリは、前記電気コンポーネントに結合された１つのみのフレキシブル配線セクションを有し、前記電気コンポーネント、前記第１及び第２のリジッド基板、及び前記コネクタが、エンドランチ・インプレーン接続構成を提供する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項6】

当該アセンブリは更に、前記コネクタに取り付けられて前記第１及び第２のリジッド基板を少なくとも部分的に支持するコネクタバックシェルを有し、当該アセンブリは更に、前記第１及び第２のリジッド基板の互いからの離隔を支援するように前記第１及び第２のリジッド基板の各々に結合された少なくとも１つのブッシングを有する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項7】

前記電気コンポーネントは、集積回路ボードアセンブリであり、前記センサは、焦点面アレイモジュールを有する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項8】

前記第１及び第２のリジッド基板は、空間的に互いに離隔されるとともに、互いに対して概して平行である、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項9】

当該アセンブリは更に、前記第２のフレキシブルストリップに積み重ねて取り付けられた第３のフレキシブルストリップを有し、前記第１、第２及び第３のフレキシブルストリップの各々の少なくとも一セクションが、共にラミネートされており、当該アセンブリは更に、第３のフレキシブルストリップに取り付けられた第３のリジッド基板を有する、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項10】

前記フレキシブル配線セクションは、信号インテグリティを維持しながら熱負荷を更に低減させる低放射率材料で包まれ又は覆われている、請求項１に記載のアセンブリ。

【請求項11】

データをキャプチャして転送するセンサモジュールであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内のセンサと、
前記センサに電気的に結合された集積回路ボードアセンブリと、
前記センサによって集められたデータを転送するために前記集積回路ボードアセンブリに電気的に結合されたフレキシブル配線セクションであり、当該フレキシブル配線セクションは、第１のフレキシブルストリップ及び第２のフレキシブルストリップを有し、該第１のフレキシブルストリップ及び該第２のフレキシブルストリップは、これらの間に、ギャップ距離を有する制御された分離空間を形成するように、積み重ねて共に取り付けられている、フレキシブル配線セクションと、
前記フレキシブル配線セクションに電気的に結合されたリジッドセクションであり、当該リジッドセクションは、前記第１のフレキシブルストリップに取り付けられた第１のリジッド基板、及び前記第２のフレキシブルストリップに取り付けられた第２のリジッド基板を有し、前記第１のリジッド基板及び前記第２のリジッド基板が空間的に互いに離隔されてスタックを形成している、リジッドセクションと、
前記リジッドセクションに電気的に結合され、前記センサから集められたデータを処理するコンピュータシステムに取り付け可能な、コネクタであり、前記フレキシブル配線セクションは、高速データ転送が可能である、コネクタと、
を有するセンサモジュール。

【請求項12】

前記フレキシブル配線セクションは、前記ハウジング内で曲げられる、請求項１１に記載のセンサモジュール。

【請求項13】

前記第１のフレキシブルストリップは、第１の電気ワイヤセットを有し、前記第２のフレキシブルストリップは、第２の電気ワイヤセットを有し、前記第１及び第２の電気ワイヤセットは、前記制御された前記分離空間にて互いに対向している、請求項１１に記載のセンサモジュール。

【請求項14】

前記コネクタは、前記リジッドセクションに電気的に結合されたエッジコネクタであり、前記集積回路ボードアセンブリ、前記リジッドセクション、及び前記コネクタは、エンドランチ・インプレーン接続構成を提供する、請求項１１に記載のセンサモジュール。

【請求項15】

前記センサは焦点面アレイである、請求項１１に記載のセンサモジュール。

【請求項16】

前記コネクタは更に、複数のコンタクトフレクシャを有し、前記第１及び第２のリジッド基板は、互いに離隔させての前記コンタクトフレクシャの導入及び位置決めをガイドするための、前記第１及び第２のリジッド基板に形成されて前記複数のコンタクトフレクシャに電気的に結合される複数のＶ字パッドを有する、請求項１１に記載のセンサモジュール。

【請求項17】

高速センサモジュールを製造する方法であって、
ハウジングを用意し、
前記ハウジング内にセンサを取り付け、
前記センサにリジッド−フレックスアセンブリを電気的に取り付ける、
ことを有し、
前記リジッド−フレックスアセンブリは、
前記センサに電気的に結合された集積回路ボードと、
前記センサによって集められたデータを転送するために前記集積回路ボードに電気的に結合されたフレキシブル配線セクションであり、当該フレキシブル配線セクションは、第１のフレキシブルストリップ及び第２のフレキシブルストリップを有し、該第１のフレキシブルストリップ及び該第２のフレキシブルストリップは、これらの間に、ギャップ距離を有する制御された分離空間を形成するように、積み重ねて共に取り付けられている、フレキシブル配線セクションと、
前記フレキシブル配線セクションに電気的に結合されたリジッドセクションであり、当該リジッドセクションは、前記第１のフレキシブルストリップに取り付けられた第１のリジッド基板、及び前記第２のフレキシブルストリップに取り付けられた第２のリジッド基板を有し、前記第１のリジッド基板及び前記第２のリジッド基板が空間的に互いに離隔されてスタックを形成している、リジッドセクションと、
前記リジッドセクションに電気的に結合され、前記センサによって集められたデータを処理するコンピュータシステムに取り付け可能な、コネクタであり、前記フレキシブル配線セクションは、高速データ転送が可能である、コネクタと、
を有する、
方法。

【請求項18】

当該方法は更に、前記フレキシブル配線セクションを前記ハウジング内で曲げることを有する、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

当該方法は更に、前記第１のフレキシブルストリップを、前記第１のフレキシブルストリップに対向して位置付けられた前記第２のフレキシブルストリップに結合することによって、前記フレキシブル配線セクションを作製することを有し、各フレキシブルストリップが、データを転送するための電気配線を有し、前記第１及び第２のフレキシブルストリップの一セクションが、前記制御された分離空間を画成する、請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

当該方法は更に、前記集積回路ボード、前記リジッドセクション、及び前記コネクタを、エンドランチ・インプレーン接続構成へと構成することを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項21】

当該方法は更に、前記第１及び第２のリジッド基板の各々の上面及び下面に配置されたＶ字パッドに電気的に接続された複数のコンタクトフレクシャを用いて、前記第１及び第２のリジッド基板を前記コネクタに電気的に取り付けることを有する、請求項１７に記載の方法。

【請求項22】

信号インテグリティを維持しながら熱負荷を更に低減させるよう、前記フレキシブル配線セクションを低放射率材料で覆う又は包む、ことを更に有する請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

高速センサモジュールは典型的に、物体の画像／動画に関するデータをキャプチャして転送するために、高速デジタル読み出し集積回路（readout integrated circuit；ＲＯＩＣ）に取り付けられたセンサ（例えば焦点面アレイモジュールなど）を有する（例えば可視・赤外フォーカルプレーンモジュール（Visible and Infrared Focal Plane Modules）とともに使用されるものなど）。典型的なＲＯＩＣは、１つ、２つ、又は多数のワイヤストリップセクションを有することができ、それらは、配線ストリップによって転送されたデータを処理するために、一連のコネクタ（例えば９０度コネクタ又はエッジコネクタ）を介してそこから延在してコンピュータシステムに取り付けられる。また、近年のＲＯＩＣは、信号インテグリティを維持しながら、及び、例えば何百回もの熱サイクルにわたって４０Ｋ以下で動作するセンサモジュールの熱絶縁を提供しながら、１桁の大きさで上昇された出力レート（２．７Ｇｐｓ超）で動作することが要求されている。信号挿入損失も、７ｄｂ未満であることが要求され得る。さらに、ＮＡＳＡのＡＳＴＭ５９５は、これらのセンサモジュールが、少なくとも５年間、真空下で継続的に動作することを要求している。上記の厳しい要求は、センサモジュールと、例えば配線ストリップ、ＲＯＩＣ、並びに接続デバイス及び接続方式などのそのコンポーネントの設計及び動作に、数多くの難題を課している。これらの難題の一部は、最適な信号インテグリティ（例えば、接続、継ぎ手、及びワイヤボンドの量）と熱損失アイソレーション（例えば、使用される銅線の体積及びそれらの構成）との間の繊細な設計トレードオフを含む。より高いデータレートは、必要とされる出力ケーブルを削減し、それ故に熱性能を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0002】

一緒になって本発明の特徴を例として示す添付図面とともに以下の詳細な説明を検討することで、本発明の特徴及び利点が明らかになる。

【図1】本開示の一例に従った、センサチップアセンブリに取り付け可能なリジッド−フレックスアセンブリ（ＲＦＡ）の等角図を示している。

【図2】本開示の一例に従った、ＲＦＡを有するセンサモジュール（焦点面アレイモジュール−ＦＰＡＭ）の概略図を示している。

【図3A】図１のＲＦＡの断面図を示している。

【図3B】本開示の一例に従った、図１及び３ＡのＲＦＡのフレキシブル配線セクションの等角断面図を示している。

【図4A】本開示の一例に従った、ＲＦＡのスタックの概略図を示している。

【図4B】本開示の一例に従った、ＲＦＡのスタックの一部の概略図を示している。

【図4C】本開示の一例に従った、ＲＦＡのスタックの一部の概略図を示している。

【図5】本開示の一例に従った、ＲＦＡのエッジコネクタの分解図を示している。

【図6A】本開示の一例に従った、切り離されている図５のエッジコネクタの一部の上面図を示している。

【図6B】本開示の一例に従った、エッジコネクタのピンに基板が接続された図６Ａの上面図を示している。

【図7】本開示の一例に従った、ＲＦＡのエッジコネクタに接続される基板の側断面図を示している。

【図8】本開示の一例に従った、コネクタに結合されたＲＦＡのリジッドセクションの概略断面図を示している。

【図9】本開示の一例に従った、センサモジュール用のＲＦＡを製造する方法のフローチャートを示している。 以下、図示した例を参照するとともに、ここでは特定の言葉を用いてそれを記述する。そうとはいえ、理解されるように、それによる本発明の範囲の限定は意図していない。

【発明を実施するための形態】

【0003】

ここで使用されるとき、用語“実質的に”は、完全又は略完全な範囲又は程度の動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果を表す。例えば、“実質的に”包囲されている物体は、その物体が完全に包囲されているか、あるいは略完全に包囲されているかの何れかを意味する。絶対的な完全性からの逸脱の正確な許容可能な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。しかしながら、一般的に言えば、完全に近いことは、あたかも絶対的且つ総合的な完全さが得られるかのように全体として同じ結果を有するようなものである。“実質的に”の用法は、動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果の完全又は略完全な欠如を表す否定的な含意で使用されるときにも等しく当てはまる。

【0004】

ここで使用されるとき、“隣接”は、２つの構造又は要素の近接を表す。特に、“隣接”しているとして特定される要素は、接しているか接続されているかの何れかであり得る。そのような要素はまた、必ずしも互いに接触しなくてもよく、互いに近いか接近するかであってもよい。近接性の正確な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。

【0005】

以下では、最初に技術例の概説を提供し、その後に具体的な技術例を更に詳細に説明する。この最初の概要は、より迅速に技術を理解する上で読者を助けることを意図したものであり、技術の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求に係る事項の範囲を限定することを意図したものでもない。

【0006】

一例に従った高速データ転送用のリジッド−フレックスアセンブリ（rigid-flex assembly；ＲＦＡ）が開示される。このアセンブリは、センサ（例えば、焦点面アレイなど）に取り付け可能な電気コンポーネント（例えば、回路ボード）を含むことができる。センサチップアセンブリによって集められたデータを転送するために、フレキシブル配線セクションが、一端で電気コンポーネントに電気的に結合され得る。フレキシブル配線セクションは、熱輸送を最小化することができるとともに、フレキシブル配線セクション（並びにＲＯＩＣ及びセンサ）から熱を運び去るための熱伝達を容易にすることができる（すなわち、熱伝達手段を有することができる）。一態様において、熱伝達は、フレキシブル配線セクションの第１のフレキシブルストリップと第２のフレキシブルストリップとの間の領域によって画成される制御された分離ボリューム（容積部）又は隙間を介して遂行され得る。フレキシブル配線セクションの他端には、複数のリジッド基板（例えば、３つの基板）が電気的に結合され得る。エッジコネクタが、リジッド基板に電気的に結合され、センサチップアセンブリによって集められたデータを処理するコンピュータシステムに取り付け可能にされる。

【0007】

フレキシブル配線セクションは、第１の電気ワイヤ又はトレースのセットを含む第１のフレキシブルストリップと、気体中又は真空中の制御された分離ボリュームにて第１の電気ワイヤのセットに対向した、第２の電気ワイヤ又はトレースのセットを含む第２のフレキシブルストリップとを有することができる。電気コンポーネントは、例えば、焦点面アレイセンサのｐｎ接合から集められたデータを転送するためのＲＯＩＣアセンブリとすることができる。

【0008】

一例に従った、高速データ転送用のＲＦＡを有するセンサモジュールが開示される。このモジュールは、ハウジングと、ハウジング内のセンサモジュールとを含むことができる。ＲＦＡは、センサチップアセンブリに電気的に結合されて例えばＲＯＩＣを介してデータを転送する電気回路ボード又は電気伝送基板を含むことができる。センサチップアセンブリからのデータを転送するために、回路ボードにフレキシブル配線セクションが電気的に結合され得る。フレキシブル配線セクションにリジッドセクションが電気的に結合され得る。コネクタが、リジッドセクションに電気的に結合され又は一体化され、センサチップアセンブリによって集められたデータを処理するコンピュータシステムに取り付け可能にされる。フレキシブル配線セクションは、最適な信号インテグリティのための高速データ転送が可能であり得るとともに、低熱伝導／放射経路を提供することが可能であり得る。

【0009】

フレキシブル配線セクションは、制御された分離ボリュームを有することができるとともに、コンパクトなセンサモジュールを提供するよう、ハウジング内で屈曲（例えば、蛇行）されることができる。コネクタは、リジッドセクションに電気的に結合されたエッジコネクタとすることができ、回路ボード、リジッドセクション、及びコネクタが、最適化された信号インテグリティと熱損失アイソレーション又は熱負荷低減とのためのエンドランチ（end-launch）インプレーン（in-plane）接続構成を提供するようにし得る。

【0010】

センサチップアセンブリ（例えば、焦点面アレイ）の出力データ速度は、１ｂｐｓから２．７Ｇｂｐｓ超とすることができる。センサチップアセンブリ及びＲＦＡは、何百回という熱サイクルで、少なくとも４０ケルビンの温度、又は３７３Ｋから４０Ｋ未満の温度で動作するように構成されることができる。

【0011】

一例に従った、最適な信号インテグリティ及びアイソレートされた熱損失のための高速センサモジュールを製造する方法が開示される。この方法は、ハウジングを用意し、ハウジング内にセンサモジュールを取り付けることを含むことができる。この方法は、センサチップアセンブリにリジッド−フレックスアセンブリ（ＲＦＡ）を電気的に取り付けることを含むことができる。ＲＦＡは、センサ（ＳＣＡ）に電気的に結合された集積回路と、センサチップアセンブリからのデータを転送するために回路ボードに電気的に結合されたフレキシブル配線セクションとを含むことができる。ＲＦＡは更に、フレキシブル配線セクションに電気的に結合されたリジッドセクションと、リジッドセクションに電気的に結合されるとともに、センサによって集められたデータを処理するコンピュータシステムに取り付け可能なコネクタとを含むことができる。

【0012】

この方法は、信号インテグリティのため及び動作中に低熱伝導経路を提供するために、第１のフレキシブル電気ストリップを、対向する第２のフレキシブルストリップに結合して、これらのフレキシブルストリップ間に制御された分離ボリュームを画成することによって、フレキシブル配線セクションを製造することを含むことができる。この方法は、ハウジング内でフレキシブル配線セクションを曲げることを含むことができる。この方法は、例えば、センサの出力データ速度が少なくとも２．７Ｇｂｐｓであり、且つ４０ケルビン未満の動作温度を有することができるように、回路ボード、リジッドセクション、及びコネクタを、エンドランチ・インプレーン接続構成へと構成することを含むことができる。

【0013】

センサモジュールを動作させる方法は、物体に関するデジタル撮像データをキャプチャし、センサチップアセンブリに取り付けられたＲＦＡを介してそのようなデータを転送することを含むことができる。

【0014】

図１は、一例に従った、高速データ転送用のセンサモジュール（焦点面アレイモジュール）１０の等角図を示している。アセンブリ１０は、センサチップアセンブリ１４（例えば、ｐｎ接合及びＲＯＩＣを有する赤外又は可視焦点面アレイなど）に取り付け可能な電気コンポーネント１２（破線）を含むことができる。電気コンポーネント１２は、例えばペデスタル１７によってセンサモジュール（例えば、図２）に取り付け可能なセンサカバー１６に収容された回路ボードアセンブリとすることができる。センサチップアセンブリ１４によって集められたデータを転送するため、及びＳＣＡに電力を供給するために、フレキシブル配線セクション１８が、一端２０で、電気コンポーネント１２に電気的に結合され得る。フレキシブル配線セクション１８は、フレキシブル配線セクション１８に沿った熱伝導を低減するための抵抗性の熱経路を作り出す（すなわち、熱輸送を最小化することができる）一方で（この温度又は熱の輸送については、図３A及び３Ｂを参照して更に説明することになる）、電気的な接続を容易にすることができる。フレキシブル配線セクション１８の第２端２４に、コネクタ２２（例えば、図１）が電気的に結合され得る。コネクタは、センサによって集められたデータを処理するコンピュータシステム５０（例えば、図２）に取り付け可能とし得る。

【0015】

図２は、一例に従った、センサモジュールシステム３０の概略図を示している。システム３０は、例えば、物体３４の画像／動画をキャプチャするための集積焦点面ハウジングアセンブリ３２（Integrated Focal Plane Housing Assembly；ＩＦＰＨＡ）を含むことができる。ＩＦＰＨＡ３２は、ハウジング３６と、ハウジング３６内のセンサチップアセンブリ３８とを含むことができる。ＩＦＰＨＡ３２は、センサチップアセンブリ３８が物体の画像をキャプチャすることを可能にする透明な層４０（例えば、電力供給される又は電力供給されないガラス素子）を含むことができる。例えば回路ボード又はＲＦＡなどの電気コンポーネント４２が、センサ３８に電気的に結合され得る。ハウジング３６への取り付けのために、電気コンポーネント４２にペデスタル１７が取り付けられている。オプションとして、層４０とセンサ３８との間にフィルタ４１が位置付けられ得る。センサチップアセンブリ３８によって集められたデータを転送するために、電気コンポーネント４２にフレキシブル配線セクション４４が電気的に結合され得る。フレキシブル配線セクション４４は、信号インテグリティを維持しながら熱負荷を更に低減し得るものである低放射率材料、例えばカプトン（登録商標）（又は当業者によって認識されるその他のもの）上に真空蒸着されたアルミニウムなど、で覆われる又は包まれることができる。フレキシブル配線セクションに、リジッド又はフレキシブルなセクション４６が電気的に結合され得る（例えば、図３Ａ及び５参照）。例えばハーメチックコネクタなどのコネクタ４８が、リジッド又はフレキシブルなセクション４６に電気的に結合され、センサ３８によって集められたデータを処理するコンピュータシステム５０に取り付け可能にされる。一部の態様において、ハウジングアセンブリ３２は、環境条件から信号チェーンを保護するように構成された密閉ユニットを提供するために、１つ以上のシール又は封止手段を有することができる。

【0016】

フレキシブル配線セクション４４は、最適な信号インテグリティのため及び低熱伝導経路を提供するための高速データ転送が可能である。図２に示すように、フレキシブル配線セクション４４は、ハウジング３６内で曲げられることができる（例えば、蛇行することができる）。なお、フレキシブル配線セクション４４は、コネクタ４８から電気コンポーネント４２へのエンドランチを提供する単一又は複数のフレキシブル配線セクションである（図３Ａの例を参照）。故に、電気コンポーネント４２、フレキシブル配線セクション４４、リジッドセクション４６、及びコネクタ４８は、単一又は複数のフレキシブルセクションに関する最適化された信号インテグリティのためのエンドランチ・インプレーン接続構成を提供する。１つの構成例において、センサチップアセンブリ３８の出力データ速度は少なくとも２．７Ｇｂｐｓであり、２００回を上回る熱サイクルで、４０ケルビン未満の温度で動作することができる。

【0017】

図３Ａ及び３Ｂは、図１のリジッド−フレックスアセンブリの、異なる領域に沿ってとられた異なる断面図である。図３Ａは、図１のＲＦＡの直線Ａ−Ａ付近の断面図を示しており、図３Ｂは、図１のフレキシブル配線セクションの直線Ｂ−Ｂ付近の等角断面図を示している。一例において、図３Ａは、センサチップアセンブリ（ここには図示せず）に取り付け可能な電気コンポーネント５２を有するＲＦＡ５０を開示する。電気コンポーネント５２は、センサモジュール（例えば図２のセンサモジュールなど）に取り付け可能なペデスタル５６内に収容された電力フィルタリングを有する回路ボードとすることができる。センサによって集められたデータを転送するために、フレキシブル配線セクション５８が、第１端６０で、電気コンポーネント５２に電気的に結合され得る。フレキシブル配線セクション５８は、ペデスタルからハウジングセクション５８への熱エネルギー輸送を抑制又は最小化するように構成されることができる。フレキシブル配線セクション５８の第２端６４に、コネクタ６１が電気的に結合され得る。コネクタバックシェル６２を有するコネクタ６１は、センサによって集められたデータを処理するコンピュータシステム（例えば、図２）に取り付け可能とし得る。

【0018】

一例において、フレキシブル配線セクション５８は、第１の電気ワイヤ又はトレースのセットを含んだ第１のフレキシブルストリップ７０と、第１の電気ワイヤのセットから分離されてオフセットされた第２の電気ワイヤ又はトレースのセットを含んだ第２のフレキシブルストリップ７２とを有することができる。図３Ｂに示すように、第１のフレキシブルストリップ７０及び第２の電気ストリップ７２は、これらのストリップ間に、信号インテグリティを維持して電気的クロストークを最小化するために、熱損失を低減するように作用する制御された分離ボリューム７３を画成するような形状にされる（例えば、図４Ａ及び４Ｂ参照）。従って、図３Ｂに示すように、第１のフレキシブルストリップ７０の及び第２の電気ストリップ７２の左側及び右側は、各ストリップの薄めの中央部と比較して、断面に示される厚めのエッジを有し、それが、対向するストリップの厚めのエッジ部に結合又はラミネートされるときに、制御された分離ボリューム７３を画成する。第３のフレキシブルストリップ７４が、第２のフレキシブルストリップ７２に隣接して位置付けられて、例えば、電源からＲＦＡを介してセンサモジュールに電力を伝送することができる。フレキシブル配線セクション５８は、マイクロストリップ構成（例えば、図４Ａ）又はストリップライン構成を有することができる。

【0019】

一部の例において、ＲＦＡは、フレキシブル配線セクション５８の第２端６４に電気的に結合された複数のリジッド基板７６（例えば、図３Ａ、５、及び７）を含むことができる。一例において、リジッド基板７６は、上側基板７８、中央基板８０、及び下側基板８２を含むことができる（例えば、図５参照）。上側基板７８は、第１のフレキシブルストリップ７０に電気的に取り付けられることができ、中央基板８０は、第２のフレキシブルストリップ７２に電気的に取り付けられることができ、そして、下側基板８２は、第３のフレキシブルストリップ７４に電気的に取り付けられることができる。

【0020】

一部の例において、コネクタ６１は、ストラドルマウント型コネクタを有することができる。コネクタ６１は、基板７６を例えばコンピュータシステムに電気的に結合する複数の電気ピン（図６Ａ、６Ｂ、及び７）を含むことができる。一部の例において、コネクタ６１及び基板７６及びＲＦＡは、接続ワイヤを有しておらず、それが、例えばワイヤボンド接続システム又はスルーホールコネクタと比較して信号インテグリティを改善する。上述のように、このタイプのコネクタ６１及びコネクタバックシェル６２を組み込むことは、フレキシブル配線セクション５８及び電気コンポーネント５２へのエンドランチ接続を提供する（すなわち、ＲＦＡ及びコネクタは例えば９０度ターン及び接続ワイヤを有しておらず、それが、信号インテグリティを最適化する）。図３Ａの切り出し部分Ｃによって示されるように、コネクタバックシェル６２は、例えばＥＭＩガスケットなどの導電性／半導電性ガスケット８８を受け入れる大きさのスロット部８６を有した上側コネクタバックシェルハウジング８４を含むことができる。誘電ガスケット８８は、上側基板７８に当てて圧縮可能である。同様に、コネクタ６２の（上側ハウジング８４とは反対側の）下側コネクタバックシェルハウジングは、下側基板８２に当てて圧縮可能な導電性／半導電性ガスケットを受け入れる同様のスロット部を含むことができ、それにより、必要に応じて、コネクタ６２の両側のハウジングが、上側及び下側基板に当たって、並びにそれら間で、挟み込む又は圧縮するようにし得る（図５及び７を参照）。上側及び下側ハウジング内のＥＭＩガスケットは、振動を低減すること及び／又は電磁干渉を最小化若しくは排除することを支援する。

【0021】

図４Ａは、一例に従ったマイクロストリップスタック１００を示している。スタック１００は、複数のエッチングされたプリントフレキシブルボードを含むことができ、また、本出願で説明されるフレキシブル配線セクションの部分として組み込まれることができる。例えば、ストリップセクションＡは第１のフレキシブルストリップ１０２とすることができ、ストリップセクションＢは第２のフレキシブルストリップ１０４とすることができ、そして、ストリップセクションＣは第３のフレキシブルストリップ１０６とすることができる。従って、セクションＸは、本出願にて説明される電気コンポーネント（例えば、集積回路ボード）のスタックセクションの一例である。セクションＹは、本出願にて説明されるフレキシブル配線セクションのスタックセクションとすることができる。セクションＺは、本出願にて説明される３つのリジッド基板（例えば、リジッドセクション）のスタックセクションとすることができる。各ストリップセクションＡ、Ｂ、Ｃは、別々に製造され、次いで、複数のビア１０７（ブラインドビア及びスルービア）によって共に電気的に結合される及び接地されることができ、空間的に互いに別々のセクションを、スタックセクションＸ、Ｙ、Ｚを形成するように維持することができる。この構成は、例えば、フレキシブル配線セクションが、ワイヤ間の電気的接触を回避しながらセンサモジュール内で屈曲すること、及び、制御された分離を画成してハウジングへの熱損失を低減することを可能にする。この目的のため、図４Ａのスタック構成は、第１のフレキシブルストリップ１０２と第２のフレキシブルストリップ１０４との間に制御された分離距離／ボリュームＧを提供する（例として図３Ｂ及び４Ｂも参照）。フレキシブル配線セクション間の制御された分離は、信号インテグリティと熱負荷低減との間で最適化されることができる。

【0022】

図４Ａのスタック１００を特に詳細に示すように、コネクタはんだパッドに信号を戦略的に送ることを可能にするビア１０７に取り付け可能なように、複数の誘電体コア１０８及びカバーレイ１１０が含められている。これらの材料について詳細には説明しないが、それらは、例えばポリイミド、Ｐｙｒａｌｕｘ（登録商標）、又は低い誘電正接を持つその他の好適材料などの、あるタイプの利用可能な層から選択されることができる。コア１１６上に、例えば、ＲＦＡ及びセンサのコンポーネントを電気的に結合する複数の銅トレース１１２がある。（特に、制御された分離距離／ボリュームＧに隣接する）これらのトレースの特定の構成については、図４Ｂ及び４Ｃを参照して更に説明される。図４Ａに示すように、複数のはんだマスク１１４が設けられ得る。さらに、図示のように、スタックの複数のセクションに複数のグランドプレート１１６が設けられ得る。特に、各フレックス配線セクションのこのマイクロストリップ構成は、全てがフレキシビリティを維持しながら、信号インテグリティを最小限の又は最適化された熱負荷とバランスさせる片面グラウンド構造を提供する。

【0023】

図４Ｂ及び４Ｃは、一例に従ったフレキシブル配線セクションの一部について、制御されたインピーダンストレース構造の幾何学構成を例示する概略図を示している。図４Ｂは、第１のフレキシブルセクション１２２が、第２のフレキシブルセクション１２４に対向して、（図４Ａにおいてのような）気体（１つ以上）の又は真空のギャップＧを画成することを示している。第１のフレキシブルセクション１２２は、グランドプレーン１２６と、トレース１３０ｐ及び１３０ｎ並びにトレース１３２ｐ及び１３２ｎを有するコア１２８とを含んでいる。同様に、第２のフレキシブルセクション１２４は、グランドプレーン１３６と、トレース１４０ｐ及び１４０ｎ並びにトレース１４２ｐ及び１４２ｎを有するコア１３８とを含んでいる。“ｐ”なる添字及び“ｎ”なる添字を持つトレースは、それぞれ、差動トレースペアの“正”成分及び“負”成分を表し得る。一例において、これらのトレースは、本出願の図を参照して説明されるものなどのセンサチップアセンブリのＲＯＩＣからのデータを転送する。

【0024】

一部の例において、図４Ｂを参照するに、距離Ｄ１は、トレース１３０ｎと１３２ｐとの間の距離であり、少なくとも０．０３２インチ（）とし得る。距離Ｄ２は、一対のトレースの中心線と、対向する隣接するトレースとの間の距離である。例えば、トレース１３０ｐ及び１３０ｎの中心線Ｃは、１４０ｎ又は１４２ｐのどちらからも距離Ｄ２にあり、それは、少なくとも０．０１６インチとし得る。故に、一対のトレースの中心線Ｃと隣接するトレース対のトレース（Ｄ２）との間の距離比は、２：１の比とし得る。制御された分離ボリューム又はギャップＧは通常、０．０３２インチ（０．８１ミリメートル）とし得る。故に、隣接するトレース対（Ｄ１）とギャップＧとの間の距離比は、少なくとも１：１の比とし得る。同様に、Ｄ２とギャップＧとの間の距離比は、少なくとも２：１の比とし得る。差動ペア間の電気的クロストークの望ましくない影響を最小化するため、図示したマイクロストリップ差動ペアの実装では、最小距離Ｇ及びインプレーン対の最小離隔距離Ｄ１は、距離Ｄ５の少なくとも４倍であるべきである。マイクロストリップ構成は、ストリップラインでの各フレキシブルセクションの第２の対向する信号グランド層を排除し、それ故に、熱伝導負荷を低減する。ストリップライン差動ペア実装では、インプレーン対の最小離隔距離Ｄ１を更に小さくして、差動ペア間の電気的クロストークの望ましくない影響を最小化することができる。この分離及び信号トレース間隔は、熱負荷を低減又は最小化するように作用しながら、信号インテグリティを最適化し、信号クロストークを最小化することができる。マイクロストリップ又はストリップラインの何れの差動ペア伝送線路実装でも、信号トレースの幅及び間隔、インプレーンでのペア間分離が、信号インテグリティと熱負荷低減との間で最適化されることができる。

【0025】

引き続き図４Ｃを参照するに、フレキシブル配線セクション１４４は、グランドプレーン１４６及びコア１４８を含む。フレキシブル配線セクション１４４は、トレース１５０ｐ及び１５０ｎを含む。トレース１５０ｐと１５０ｎとの間の離隔距離Ｄ３は、少なくとも４ミル（０．１ミリメートル）とすることができる。トレース１５０ｐ又は１５０ｎの何れかの幅距離Ｄ４は、少なくとも３ミルとすることができる。コア１４８の高さ距離Ｄ５（及びグランド１４６とトレース１５０ｐ及び１５０ｎとの間の距離）は、少なくとも３ミルとすることができる。故に、Ｄ４とＤ５との間の距離比は、１００オーム差動インピーダンス実装で、少なくとも１：１の比とし得る。しかしながら、その他の好適な比及び差動インピーダンスも可能である。

【0026】

図５は、本開示の一例に従った、ＲＦＡのエッジコネクタアセンブリ１６０の分解図を示している。図３Ａと同様に、コネクタアセンブリ１６０は、複数の締結具１６６によって下側ハウジング１６４に結合される上側ハウジング１６２を有し得る。ハウジング１６２及び１６４は、一対の締結具１７０によって（及びその他のインタフェース機構によって）コネクタフレーム部材１６８に結合され得る。３つの基板１７２、１７４、及び１７６が、ハウジング１６２、１６４内で互いに空間的に分離され得る。各基板１７２、１７４、及び１７６は、フレーム部材１６８に結合されたコンタクトを受ける複数のＶ字パッド１７８を有し得る。Ｖ字パッド１７８は、各基板の上面及び下面に形成され得る（図７）。

【0027】

図６Ａは、本開示の一例に従った、図５のエッジコネクタの一部の上面図を示している。コネクタフレーム部材１６８は、それから延在する複数のコンタクトフレクシャ１８０を含んでいる（図７も参照）。例えば、基板１７２が、コンタクトフレクシャ１８０を受け入れて各ピンを当該基板上の各Ｖ字パッドのトレースに電気的に結合する複数のＶ字パッド１７８を含む。図６Ａは、Ｖ字パッド１７８から離脱されたコンタクトフレクシャ１８０を示しており、図６Ｂは、Ｖ字パッド１７８に係合されて基板１７２を例えばコンピュータシステムに電気的に結合しているコンタクトフレクシャ１８０を示している。図６Ａ及び６Ｂは、基板１７２の上面上の単一列のコンタクトフレクシャ及び単一列のＶ字パッドのみを示している（３つの基板上の全列のピン及びＶ字パッドの図については図７を参照）。図６Ｂに示すように、コンタクトフレクシャ１８０は、それぞれのＶ字パッド１７８内に位置付けられることから、互いに空間的に離隔されている。前述のように、基板は、これらのコンタクトフレクシャによってのみフレーム部材に電気的に接続され、それ故に、接続ワイヤ（例えば、ジャンパワイヤ）を有していない。

【0028】

図７は、本開示の一例に従った、ＲＦＡのエッジコネクタのコネクタフレーム部材１６８に接続された基板１７２、１７４、及び１７６の側断面図を示している。各基板１７２、１７４、及び１７６が、それぞれのＶ字パッド１７８の中へと各基板のそれぞれの表面に結合された複数の上側ピン１８６ａ及び複数の下側ピン１８６ｂを介して、フレーム部材１６８のポート１８４に電気的に結合される。故に、各基板が、該基板の上面及び下面に形成されたＶ字パッド１７８を有しており、これらのＶ字パッドが、例えば、アライメントを維持しながら、それぞれのコンタクトフレクシャ１８６ａ、１８６ｂを電気的に受けるとともに、ピン間の望ましくない接触を避けるようにピンを空間的に離隔させ、それにより、ジャンパーワイヤボンドが排除される。

【0029】

図８は、一例に従った、コネクタアセンブリ１９１に取り付けられたリジッドセクション１９０の概略断面図である。リジッドセクション１９０及びコネクタアセンブリ１９１は、図１−４Ａを参照して説明した例で使用されることができる。リジッドセクション１９０は、例えば第１の上側基板１９２ａ、第２の中央基板１９２ｂ、及び第３の下側基板１９２ｃなどの複数の基板を含む。上述のように、基板１９２ａは、フレキシブル配線セクションの第１のフレキシブルストリップに電気的に結合されることができ、基板１９２ｂは、フレキシブル配線セクションの第２のフレキシブルストリップに電気的に結合されることができる（例えば、図３Ａ及び４Ａ）。基板１９２ｃは、例えば、回路ボード及びセンサに接続されたフレキシブル電力ストリップセクションに電気的に結合されることができる。基板１９２ａ、１９２ｂ、及び１９２ｃは、基板の端部上の一対のピン／ブッシング１９６ａ及び１９６ｂによって空間的に離隔されることができる。ピン／ブッシング１９６ａ及び１９６ｂは各々、一対の誘電体Ｏリング又はエラストマ１９８ａ及び１９８ｂをそれぞれ有することができる。ピン／ブッシング１９６ａ及び１９６ｂは、基板間の相互接続の張力緩和（例えば、はんだ）を提供すること、及び振動アイソレーションを提供することを支援し、それにより、構造的及び電気的な完全性を向上させる。コネクタアセンブリ１９１内で基板１９２ａ、１９２ｂ、及び１９２ｃを位置決めし且つ絶縁するために、ピン／ブッシング１９６ａ及び１９６ｂの端部とコネクタバックシェル１９１との間にエラストマ（図示せず）を配置することができる。フレキシブルセクションが基板に結合されてコネクタハウジングに入る位置で基板間にエラストマ（例えば、導電性）バッファ材料（図３Ａのバッファ１６３）を配置することができ、それにより、安定性と、ＥＭＩの影響を受けにくくする共通グランドとが提供される。

【0030】

図９は、一例に従った、ＲＦＡを有する高速センサモジュールを製造する方法２００のフローチャートである。この方法は、ハウジングを用意し、ハウジング内にセンサチップアセンブリを取り付けるステップ２０２を含むことができる。この方法は、センサチップアセンブリにＲＦＡを電気的に取り付けるステップ２０６を含むことができる。リジッドフレックスアセンブリは、センサに電気的に結合された集積回路ボードと、センサによって集められたデータを転送するために回路ボードに電気的に結合されたフレキシブル配線セクションとを含むことができる。ＲＦＡは更に、フレキシブル配線セクションに電気的に結合されたリジッドセクションと、リジッドセクションに電気的に結合され、センサから集められたデータを処理するコンピュータシステムに取り付け可能なコネクタとを含むことができる。フレキシブル配線セクションは、低熱伝導経路を提供しながら、最適な信号完全性のための高速データ転送が可能である。

【0031】

この方法は、ワイヤ間に制御された分離ボリュームを画成するように第１のフレキシブル電気ストリップを対向する第２のフレキシブルストリップに結合することによって、フレキシブル配線セクションを作製するステップ２０８を含むことができる。この方法は、例えばフレキシブル配線セクションを回路ボードに組み合わせる又はラミネートすることなどによって、フレキシブル配線セクションを回路ボードに取り付けるステップ２１０を含むことができる。この方法は、例えばフレキシブル配線セクションをリジッド基板に組み合わせる又はラミネートするなど、フレキシブル配線セクションをリジッド基板に取り付けるステップ２１２を含むことができる。この方法は、誘電体ブッシングを用いて複数のリジッド基板を互いに空間的に分離するステップ２１４を含むことができる。この方法は、複数のリジッド基板をコネクタに電気的に取り付けるステップ２１６を含むことができる。ブッシングは制御された隔たりを提供し、コネクタインタフェースとバックシェルとの間のＣＴＥ変化を許容する。さらに、信号に対するＥＭＩ減衰を提供するために、離隔されたセクションの各々とコネクタバックシェルとの間にＥＭＩガスケットを固定することができる。

【0032】

ＲＦＡを作製した後、この方法は、フレキシブル配線セクションをハウジング内で曲げるステップ２１８を含むことができる。この方法は、回路ボード、リジッドセクション、及びコネクタを、センサハウジング内でエンドランチ・インプレーン接続構成へと構成するステップ２２０を含むことができる。この方法は、例えば、本開示にて更に説明される導電性Ｏリング、ブッシング、及び／又はガスケットを結合するなど、信号遮蔽及び／又はＥＭＩ遮蔽を結合又は組み込むステップ２２１を含むことができる。

【0033】

組み立てられると、方法ステップ２２２は、画像及び／又はデータをキャプチャすることによってセンサモジュールを使用し、そのような情報を例えばコンピュータシステムにＲＦＡを介して転送することを含むことができる。

【0034】

当業者によって理解されることには、これらの方法ステップは、センサモジュールとともに曲げられる単一のフレキシブル配線セクションを持つエンドランチリジッド−フレックスアセンブリを有するセンサモジュールを作製するために、任意の特定の順序で達成され得る。

【0035】

理解されるべきことには、開示された本発明の例は、ここに開示された特定の構造、処理工程、又は材料に限定されず、当業者によって認識されるその均等範囲に拡張される。やはり理解されるべきことには、ここで使用されている用語は、単に特定の例を説明する目的で使用されており、限定の意図はない。

【0036】

本明細書の全体を通じての“１つの例”又は“一例”の参照は、その例に関連して記載される特定の機構、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの例に含まれることを意味する。故に、本明細書の全体の様々な箇所で“１つの例において”又は“一例において”という言い回しが現れることは、必ずしも全てが同じ例に言及しているわけではない。

【0037】

ここで使用されるとき、複数の品目、構造要素、組成要素、及び／又は材料が、便宜上、共通のリストにて提示され得る。しかしながら、それらのリストは、そのリストの各メンバーが別個の独特のメンバーとして個々に特定されているかのように解釈されるべきである。故に、そのようなリストの何れの個々メンバーも、反することの示唆がない限り、単に共通のグループにて提示されていることに基づいて、同じリスト内のその他のメンバーの事実上の等価物として解釈されるべきでない。さらに、ここでは、本発明の様々な例が、その様々な構成要素に関する代替とともに言及されることがある。理解されるように、それらの例、及び代替は、互いに事実上の等価物と見なされるべきでなく、本発明の別個の自立した表現と見なされるべきである。

【0038】

また、記載された機構、構造、又は特性は、１つ以上の例において好適に組み合わされ得る。説明においては、本発明の例の十分な理解を提供するため、例えば長さ、幅、形状の例など、数多くの具体的詳細事項が提供されている。しかしながら、当業者が認識するように、本発明は、これらの具体的詳細事項のうちの１つ以上を用いずに実施されてもよいし、あるいは、他の方法、構成要素、材料などを用いて実施されてもよい。また、周知の構造、材料、又は処理については、本発明の態様を不明瞭にすることがないよう、詳細に示したり説明したりしていない。

【0039】

以上の例は、１つ以上の特定の用途において本発明の原理を例示したものであり、当業者には明らかなように、発明能力の発揮なしで、本発明の原理及び概念を逸脱することなく、実装の形態、用法、及び細部における数多くの変更が為され得る。従って、以下に記載される請求項によるものを除いて、本発明を限定する意図はない。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】