CN101288134A - 具有平面层结构的匹配式高频电阻器 - Google Patents

具有平面层结构的匹配式高频电阻器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高频电阻器，尤其是高频终端电阻器，所述电阻器包括一平面层结构，该平面层结构在衬底(16)上具有用于将高频能量转变成热量的电阻层(10)、用于馈入高频能量的输入印制导线(12)和用于电连接到接地触点上的接地印制导线(14)，其中输入印制导线(12)电连接到电阻层(10)的第一端(18)上，而接地印制导线(14)电连接到电阻层(10)的第二端(20)上，所述第二端(20)与第一端(18)相对，并且电阻层(10)在垂直于高频能量电阻层(10)上的传播方向(22)和垂直于平面层结构的法线(24)的方向上在第一端(18)和第二端(20)之间通过侧表面(26)界定，为了使波电阻与预定值匹配，电阻层(10)具有至少一个切口，所述切口至少部分地减小电阻层(10)的横截面。在此切口(28)构造成与电阻层(10)的侧表面(26)间隔一定距离。

Description

具有平面层结构的匹配式高频电阻器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序所述的高频电阻器，尤其是高频终端电阻器，具有一平面层结构，所述平面层结构在衬底上具有用于将高频能量转变成热量的电阻层、用于馈入高频能量的输入印制导线和用于与接地触点电连接的接地印制导线，其中输入印制导线电连接到电阻层的第一端上，而接地印制导线电连接到电阻层的第二端上，所述第二端与第一端相对，并且电阻层在第一端和第二端之间在垂直于高频能量在电阻层上的传播方向以及垂直于平面层结构的法线的方向上通过侧表面界定，其中为了使特征阻抗与一预定值匹配，电阻层具有至少一个切口，所述切口至少部分地减小电阻层的横截面。本发明还涉及一种如权利要求9前序所述的用于匹配高频电阻器、尤其是高频终端电阻器的特征阻抗的方法，所述电阻器具有平面层结构，所述平面层结构在衬底上具有用于将高频能量转变成热量的电阻层、用于馈入高频能量的输入印制导线和用于与接地触点电连接的接地印制导线，其中输入印制导线电连接到电阻层的第一端上，接地印制导线电连接到电阻层的第二端上，所述第二端与第一端相对，电阻层在第一端和第二端之间在垂直于高频能量在电阻层上的传播方向以及垂直于平面层结构的法线的方向上通过侧表面界定，为了使特征阻抗与预定值匹配，在电阻层中构成至少一个切口，所述切口至少部分地减小电阻层的横截面。
背景技术
为了使高频电阻器形成宽带，使电阻层的结构与同高频有关的周围条件匹配。为了匹配上述种类的高频终端电阻器，已知在电阻层边缘处通过在一个切口使一个平面的区域电不起作用或在结构的横截面上形成多个深切口。然而，带来的问题是，在切口的区域中产生高电流密度，所述高电流密度导致在电阻层中的高温。其结果是高频电阻器只适合于窄带使用，或者可能作为不适合使用的废品而必须从产品中剔除。
发明内容
本发明的目的是用这种方式改进上述种类的高频电阻器，以便当生产过程的产量尽可能高和保持极好的高频性能时，在利用增加的功耗的情况下通过匹配特征阻抗最佳地分布电阻层上的热量。
这个目的按照本发明是通过具有权利要求1特征部分的特征的上述种类高频电阻器以及具有权利要求9所规定的特征的上述种类的方法达到。本发明的一些有利的实施例在其它权利要求中说明。
在上述种类的高频电阻器中，按照本发明规定，切口构造成与电阻层的侧表面间隔开。
这具有优点是，即使在切口区域中也实现有利的热分布，避免由于增加的电流密度而产生过热点。
合乎目的的是，在上述类型的方法中，切口这样地构造，以使它在垂直于平面层结构的方向上完全中断电阻层的横截面。电阻层的区域在高频能量的传播方向上在切口的后面完全不起作用，并且不再有助于从电阻层的第一端处的输入印制导线到电阻层的第二端处的接地印制导线的电流传导，由此相应地改变在整个电阻层上的电欧姆电阻(表面电阻)。
由此，在上述类型的方法中，切口在电阻层的平面中构造成U形的，U形具有两个侧边和连接上述两个侧边的底部、并且U形切口的开口侧面向电阻层的第二端，其中U形切口的侧边构造成比U形切口的底部显著更长，在电阻层上的电流密度沿高频能量的传播方向均匀分布在电阻层的长度上，因而在电阻层上的热量形成在切口区域中分布在较大面积上。
为了特别精细调整特征阻抗，在U形切口的侧边的远离底部的自由端处分别构造成切口的延伸部分。合乎目的的是，这些延伸部分构造成相互对称的。
在优选实施例中，切口设置在电阻层的侧表面之间的中心。
在上述这种方法中，按本发明规定，切口构造成与电阻层的侧表面间隔开。
这具有优点是，即使在切口区域中也实现有利的热分布，避免由于增加的电流密度而产生过热点。
合乎目的的是，在上述类型的方法中，切口这样地构造，以使它在垂直于平面层结构的方向上完全中断电阻层的横截面。电阻层的区域在高频能量的传播方向上在切口的后面完全不起作用，并且不再有助于从电阻层的第一端处的输入印制导线到电阻层的第二端处的接地印制导线的电流传导，因此相应地改变了整个电阻层上的特征阻抗。
由此，在上述类型的方法中，切口在电阻层的平面中构造成U形的，U形具有两个侧边和连接上述两个侧边的底部、并且U形切口的开口侧面向电阻层的第二端，其中U形切口的侧边构造成比U形切口的底部显著更长，在电阻层上的电流密度沿高频能量的传播方向均匀分布在电阻层的长度上，因而在电阻层上的热量形成在切口区域中分布在较大面积上。
为了特别精细调整特征阻抗，在上述类型的方法中，在U形切口的侧边的远离底部的自由端处分别构造成切口的延伸部分。合乎目的的是，这些延伸部分构造成相互对称的。
在上述方法的优选实施例中，切口设置在电阻层的侧表面之间的中心。
附图说明
下面参照附图详细说明本发明，在附图中：
图1是按照本发明所述的高频电阻器的优选实施例的平面图。
图2是示出当未借助切口匹配时特征阻抗与图1所示的高频电阻器的频率匹配关系的曲线图。
图3是示出当借助按照本发明切口匹配时特征阻抗与图1所示的高频电阻器的频率匹配关系的曲线图。
图4是没有借助按照本发明所述的切口匹配的高频电阻器的可供选择的实施例的平面图。
图5是图4中所示的高频电阻器借助按照本发明的切口匹配时第一优选实施例的平面图。
图6是图4中所示的高频电阻器借助按照本发明的切口匹配时第二优选实施例的平面图。
具体实施方式
在图1中可以看到的按照本发明所述的高频终端电阻器的优选实施例包括电阻层10、输入印制导线12和接地印制导线14。电阻层10、输入印制导线12和接地印制导线14在衬底16上构造成相应的层，并形成平面层结构。输入印制导线12电连接到电阻层10的第一端18上，而接地印制导线14电连接到电阻层10的第二端20上，所述第二端20与第一端18相对。电阻层10用来将高频能量转换成热量，输入印制导线12用来馈入高频能量，而接地印制导线14用于与接地触点(未示出)电连接。
在第一端18和第二端20之间，在与电阻层10中高频能量的传播方向22垂直以及与平面层结构的法线24垂直的方向上，电阻层10通过侧向表面26界定。为了使特征阻抗与电阻层10中的预定值匹配，按照本发明，形成了一至少部分地减少电阻层的横截面的U形切口28，所述U形切口28在中间这样设置在侧表面26之间，以使U形切口28的开口端30面向电阻层的第二端20。U形切口28构造成具有两个平行的侧边32和底部34，所述底部34将两个侧边32连接在一起，同时两侧边32平行于高频能量在电阻层10中的传播方向22延伸，并形成比底部34显著更长。这样在两侧边32之间产生一相对较大的电无作用区，而同时在切口28的区域中电起作用的横截面仍然较大。结果，电流密度分配在大的横截面区域上，且避免了具有高电流密度的局部窄的限制点。这样所产生的热能分配在较大区域上，并因此避免了具有高温度的局部限制点。
为了使按照本发明所述的高频电阻器形成宽带的，因此与电阻层的结构与高频有关的周围条件匹配，匹配按照本发明是在纵向方向上在结构的中心在有利于热分布的点处进行，而同时保证影响用于匹配到尽可能好的匹配值上。在匹配特性阻抗的常规方法中，由于电流密度增加的结果而产生过热点，在按照本发明所述形成的切口28的情况下，电流密度是在高频能量传播方向22上均匀分布在电阻结构10的长度上。电流流过的电阻面积显著更宽。
图2和3示出按照本发明所述的切口28对电阻层10的特性阻抗的有利影响。图2和3中的值用模拟法确定。
图4-6分别示出当没有匹配(图4)时，当借助切口28的第一实施例匹配(图5)时，和当借助切口28的第二实施例匹配(图6)时，在电阻结构10的不同点处通过实验确定的温度值。在图5所示的切口28的第一实施例的情况下，切口28形成为纯粹是U形，并具有两侧边32和底部34。在图6所示的切口28的第二实施例的情况下，切口28像图5中一样形成U形，并且此外，在两侧边32的自由端处具有切口28的延伸部分36，所述延伸部分36垂直于两侧边延伸，从而这些延伸部分36垂直于高频能量的传播方向22，并掩蔽电阻结构10的另外区域防止电流的流动，亦即它们使这个另外的表面电不起作用，从而这个另外的表面分担从第一端18流动到第二端20的电流。由此，作用另外参照电阻层10的电欧姆电阻(表面电阻)。
电阻层中的温度分布随所选定的匹配槽的不同而变化的趋势可以清楚地看出。通过按照本发明所述的切口28匹配在技术方面很容易实现，并且，当匹配槽很大时，产生均匀的温度分布。与过度切口(I切口)，如现有技术中常用的相反，在按照本发明所述的切口28的情况下，当有大的匹配时，由于均匀分布的结果，温度甚至降低。由于高功耗，得到与波长相比尺寸大的电阻结构。不管怎样，为了能达到与负载的非常好的匹配，衬底16上的电阻结构10、尤其是纵向方向22上的电阻表面通过变化的结构宽度匹配。通过将用于匹配的切口28构造成较长的可能性对反射因子也有积极影响。总之，得到下列优点：恒定的热分布(无过热点)、保证在整个带宽上有很好的反射因子及由于高生产率而降低了成本。
新的匹配方法的有利的特点对电阻器衬底的使用有直接影响。根据实际使用，必须遵守边界条件。这些条件可以例如是焊接点的最大温度应力或者电阻层的最大温度适应性。由于有利的性能，本发明尤其适合于大量生产(批量生产，生产线生产)高频电阻器。
用于匹配高频电阻器和尤其是高频终端电阻器的特征阻抗的方法，具有一平面层结构，所述平面层结构在衬底上具有用于将高频能量转变成热量的电阻层、用于馈入高频能量的输入印制导线和用于与接地触点电连接的接地印制导线，输入印制导线电连接到电阻层的第一端上，接地印制导线电连接到电阻层的第二端上，所述第二端与第一端相对，并且电阻层在第一端和第二端之间在垂直于电阻层中高频能量的传播方向及垂直于平面层结构法线的方向上通过侧表面界定，为了将特征阻抗匹配到预定值上，在电阻层中形成了至少一个切口，所述切口至少部分地减小电阻层的横截面，其特征在于，切口与电阻层的侧表面间隔开地形成。
这具有的优点是即使在切口的匹配中也得到有利的热分布，所述热分布避免由于增加电流密度而产生过热点。
合乎目的的是，在上述类型的方法中，切口是如此构造，以使它在与平面层结构垂直的方向上完全中断电阻层的横截面。由此在高频能量的传播方向上，电阻层的区域在切口后面完全不起作用，并且不再有助于从电阻层的第一端处的输入印制导线到电阻层的第二端处的接地印制导线的电流传导，由此表面电阻相应地在整个电阻层上改变。
由此，在上述类型的方法中，通过在电阻层的平面中将切口形成U形，该U形具有两个侧边和连接两个侧边的底部，并且具有面向电阻层的第二端的U形切口的开口端，其中在U形切口的两侧边形成比U形切口的底部显著更长，电阻层中的电流密度沿高频能量的传播方向均匀分布在电阻层的长度上，因而在切口区域内电阻层的热量产生分布在较大面积上。
为了特别精细调整特征阻抗，在上述类型的方法中，在远离底部的自由端处，切口的两侧边分别形成了U形切口的延伸部分。合乎目的的是，这些延伸部分相互对称地形成。
在上述方法的优选实施例中，切口是在电阻层的侧表面之间的中心形成。

Claims (16)

1.高频电阻器，尤其是高频终端电阻器，具有一平面层结构，所述平面层结构在衬底(16)上具有用于将高频能量转变成热量的电阻层(10)、用于馈入高频能量的输入印制导线(12)和用于与接地触点电连接的接地印制导线(14)，其中输入印制导线(12)电连接到电阻层(10)的第一端(18)上，而接地印制导线(14)电连接到电阻层(10)的第二端(20)上，所述第二端(20)与第一端(18)相对，并且电阻层(10)在第一端(18)和第二端(20)之间，在垂直于高频能量在电阻层(10)上的传播方向(22)以及垂直于平面层结构的法线(24)的方向上通过侧表面(26)界定，其中为了使特征阻抗与一预定值匹配，电阻层(10)具有至少一个切口，所述切口至少部分地减小电阻层(10)的横截面，其特征在于，切口(28)构造成与电阻层(10)的侧表面(26)间隔开。
2.按照权利要求1所述的高频电阻器，其特征在于，切口(28)这样地构造，使得它在平面层结构的法线(24)的方向上完全中断电阻层的横截面。
3.按照权利要求1或2所述的电阻器，其特征在于，切口(28)在电阻层(10)的平面中构造成U形的，U形具有两个侧边(32)和连接所述侧边(32)的底部(34)。
4.按照权利要求3所述的高频电阻器，其特征在于，U形切口(28)的侧边(32)构造成比U形切口(28)的底部(34)显著更长。
5.按照权利要求3或4所述的高频电阻器，其特征在于，U形切口(28)的开口侧(30)面向电阻层(10)的第二端(20)。
6.按照权利要求3-5至少之一所述的高频电阻，其特征在于，在U形切口(28)侧边(32)的远离底部(34)的自由端处分别构造成U形切口(28)的延伸部分(36)。
7.按照权利要求6所述的高频电阻器，其特征在于，各延伸部分(36)构造成相互对称的。
8.按照上述权利要求中至少之一所述的高频电阻器，其特征在于，切口(28)设置在电阻层(10)的各侧表面(26)之间的中心。
9.用于匹配高频电阻器、尤其是高频终端电阻器的特征阻抗的方法，所述电阻器具有平面层结构，所述平面层结构在衬底上具有用于将高频能量转变成热量的电阻层、用于馈入高频能量的输入印制导线和用于与接地触点电连接的接地印制导线，其中输入印制导线电连接到电阻层的第一端上，接地印制导线电连接到电阻层的第二端上，所述第二端与第一端相对，电阻层在第一端和第二端之间在垂直于高频能量在电阻层上的传播方向以及垂直于平面层结构的法线的方向上通过侧表面界定，为了使特征阻抗与预定值匹配，在电阻层中构成至少一个切口，所述切口至少部分地减小电阻层的横截面，其特征在于，切口构造成与电阻层的侧表面间隔开。
这具有的优点是，即使在切口区域中也实现有利的热分布，避免由于增加的电流密度而产生过热点。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述切口如此构造成，使得它在平面层结构的法线的方向上完全中断电阻层的横截面。
合乎目的的是，在上述类型的方法中，切口这样地构造，以使它在垂直于平面层结构的方向上完全中断电阻层的横截面。电阻层的区域在高频能量的传播方向上在切口的后面完全不起作用，并且不再有助于从电阻层的第一端处的输入印制导线到电阻层的第二端处的接地印制导线的电流传导，因此相应地改变了整个电阻层上的特征阻抗。
11.按照权利要求9或10所述的方法，其特征在于，切口在电阻层的平面中构造成U形的，U形具有两个侧边和连接所述侧边的底部。
由此，在上述类型的方法中，切口在电阻层的平面中构造成U形的，U形具有两个侧边和连接上述两个侧边的底部，并且U形切口的开口侧面向电阻层的第二端，其中U形切口的侧边构造成比U形切口的底部显著更长，在电阻层上的电流密度沿高频能量的传播方向均匀分布在电阻层的长度上，因而在电阻层上的热量形成在切口区域中分布在较大面积上。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，U形切口构造成具有一个面向电阻层的第二端的U形切口的开口侧。
13.按照权利要求11或12所述的方法，其特征在于，U形切口的侧边构造成比U形切口的底部显著更大。
14.按照权利要求9-13至少之一所述的方法，其特征在于，在U形切口侧边的远离底部的自由端处分别构造成切口的延伸部分。
为了特别精细地调整特征阻抗，在上述类型的方法中，在U形切口的侧边的远离底部的自由端处分别构造成切口的延伸部分。合乎目的的是，这些延伸部分构造成相互对称的。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，这些延伸部分构造成相互对称的。
16.按照权利要求9-13的至少之一所述的方法，其特征在于，切口构造成在电阻层的侧向表面之间的中心。在上述方法的优选实施例中，切口构造成在电阻层的各侧面之间的中心。
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