CS253962B1 - Tmelené feritodielektrioké substráty pro širokopásmové mikrovlnné mikropáskové obvody - Google Patents

Abstract

Řešení se týká oboru mikrovlnné techniky se zaměřením na prvky mikrovlnných mikropáskových obvodu a řeší problém výrobní aplikace širokopásmových mikrovlnných mikropáskových obvodu na tmelených feritodielektrických substrátech. Podstata řešení spočívá v tom, že tmelený spoj, kterým je feritový disk upevněn v otvoru dielektrického substrátu, obsahuje i definovaně tvarovanou část tmelu, která vytváří plynulejší, funkčně lépe vyhovující přechod v nerovné struktuře feritodielektrického substrátu v oblasti tmeleného spoje. Předmětné řešení je možno využít téměř ve všech oborech mikrovlnné techniky, kde se jedná o realizaci mikrovlnných, širokopásmových obvodů a systémů s cijdculátory v mikropásmovém provedení, především vsak v oblasti radiolokace a ve směrových spojích.

Description

Vynález se týká tmelených feritodielektrických substrátů s nestejnou tloušťkou feritového disku a dielektrického substrátu pro širokopásmové mikrovlnné mikropáskové obvody

Je známo, že jedním z důležitých prvků mikrovlnných mikropáskových obvodů je i feritový mikropáskový cirkulátor. Jeho provedení na feritoďielektrickém substrátu, což je dielektrický substrát s otvorem v příslušném místě, do něhož je uložen a upevněn feritový disk, je všeobecně považováno za jedno z nejvýhodnějších.

Jedním z hlavních problémů realizace mikrovlnného mikropáskového obvodu, s mikropáskevým cirkulátorem, na feritodielektrickém substrátu je realizace samotného feritodielektrického substrátu. Jedná se předevěím o vhodný způsob uložení a upevnění feritového disku v otvoru dielektrického substrátu, neboť tento celek musí být velmi kompaktní a musí být schopen snášet všechny operace spojené a vytvářením mikrovlnného mikropéskového obvodu na tomto substrátu.

Obecně užívaným způsobem ukládání a upevňování feritového disku do otvoru v dielektrickém substrátu je jeho tmelení - nejčastěji epoxidovými tmely.

Pro realizaci většiny mikrovlnných mikropáskových obvodů na tmelených feritodielektrických substrátech lze použít takových subetrátů, ve kterých je tloušťka feritového disku přizpůe sobena (rovna) tloušťce obvykle komerčně vyráběného dielektrického substrátu. Tyto plošně hladké tmelené feritodielektrické sub253 982 stráty, se stejnou tlouštkou feritového disku a dielektrického substrátu, mívají dobré.funkční vlastnosti a dají se zhotovovat s dobrou výtěžností.

Přizpůsobení tlouštky feritového ďisku tlouštee dielektric™ kéh© substrátu je možné tehdy, kdy se nejedná o zvláštní nároky na širokopásmovou činnost mikrovlnného mikropáskového obvodu, resp. mikropáskového cirkulátoru nebo v takovém speciálním případě, kdy se přizpůsobení zmíněných tlouštěk ukazuje jako zvlášl výhodné pro širokopásmovou činnost nárokovaného mikropáskového obvodu, resp. cirkulátoru, v pažadovaném frekvenčním pásmu»

Z hlediska návrhu širokopásmového mikrovlnného mikropáskového obvodu, s mikropáskovým cirkulátorem, na tmeleném feritodielektrickém substrátu se obecně požadavek na širokopásmovou činnost obvodu (speciálně cirkulátoru) odrazí ve většině případů - mimo jiné - i ve zpřísněných nárocích, na tlouštku feritového disku, což v konečném důsledku směřuje k nutnosti užití plošně nehladkého tmeleného feritodielektrického substrátu o nestejné tlouštee feritového disku a dielektrického substrátu.

Zásadní nevýhoda stávajících tmelených feritodielektrických substrátů 8 nestejnou tlouštkou feritového disku a dielektrického substrátu má svůj původ v pravoúhlé struktuře feritodielektrického substrátu v oblasti tmeleného spoje, kde feritový disk přečnívá nad úroveň dielektrického substrátu nebo je do něj zapuštěn.

Při vytvářeni funkčních vodivých vrstev mikropáskového cirkulátoru na takovém substrátu, dochází v zmíněné kritické oblasti k jejich častému a značnému narušení, což v konečném důsledku vede k narušení či dokonce k zamezení požadované funkční činnosti zhotoveného mikropáskového cirkulátoru, resp. celého mikropáskového obvodu obsahujícího cirkulátor.

K narušení funkčních vodivých vrstev mikropáskového cirkulátoru ve zmíněné kritické oblasti dochází jednak proto, že ve tmelených spojích tohoto typu (s nehladkou pravoúhlou strukturou) dochází při jejich vytváření k častému vzniku nežádoucích poruch (mikroskopických trhlin a lunkrů), a také z toho důvodu, že při realizaci základních adhezních a vodivých vrstev, napři253 962

- 3 klad vakuovým napařením nebo naprášením, je kritické oblast částečně zastíněna vystouplým feritovým diskem resp, přesahujícím dielektrickým substrátem, a v důsledku toho nemají zde tyto vrstvy dostatečnou kvalitu_o

Výše uvedené nedostatky odstraňují tmelené feritodielektrické substráty 8 nestejnou tloušlkou feritového disku a dielektrického substrátu podle vynélezťf, určené pro širokopásmové mikrovlnné mikropáskové obvody. Podstata vynálezu spočívá v tom, že tmelený spoj, kterým je feritový disk zatmelen v otvoru dielektrického substrátu, obsahuje definovaně tvarovanou část tmelu, která se nachází v prostoru vymezeném rovinnými plochami dielektrického substrátu, válcovou plochou otvoru v tomto dielektrickém substrátu, rovinnými plochami feritového disku a jeho válcovou plochou,,

Definovaně tvarovaná část tmelu pro případ feritového disku zapuštěného do dielektrického substrátu pod alespoň jednu jeho rovinnou plochu, se nachází vně prostoru určeného rovinnými plochami feritového disku a vyplňuje oblast geometrického průseku alespoň jedné rovinné plochy feritového disku 8 válcovou plochou otvoru v dielektrickém substrátu®

V případě feritového disku přečnívajícího nad alespoň jednou rovinnou plochou dielektrického substrátu, se definovaně tvarovaná část tmelu nachází vně prostoru vymezeného rovinnými plochami dielektrického substrátu a vyplňuje oblast geometrického průseku alespoň jedné rovinné plochy dielektrického substrátu s válcovou plochou feritového disku®

Definovaně tvarovaná část tmelu je rotačně symetrická k ose feritového disku a odkrytý povrch této definovaně tvarované části tmelu má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu.

Otvor v dielektrickém substrátu pro feritový disk je zhotoven β alespoň jednou sraženou hranou, která má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu®

- 4 253 962

Feritový disk má alespoň jednu sraženou hranu, která má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého ěi vyššího řádu·

Způsob výroby tmelených feritodielektrických substrátů je založen na známé praxi, že po upevnění feritového disku tmelem v otvoru dielektrického substrátu se nanese do oblasti tmeleného spoje z obou stran substrátu přebytek tmelu, který se po vytvrzení na jedná straně substrátu zcela odstraní· Podstata způsobu výroby spočívá v tom, že na druhé straně dielektrického substrátu? na které je zatmelený feritový disk buň zapuštěn do dielektrického substrátu, nebo jej přesahuje, se přebytek tmelu opracuje na definovaně tvarovanou část tmelu, jejíž odkrytý povrch má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého, či vyššího řádu.

Výhody řešení podle vynálezu spočívají v odstranění dosavadní nerovné, pravoúhlé struktury feritodielektrických substrátů v oblasti tmeleného spoje_e Toto uspořádání umožňuje realizaci feritodielektrických substrátů, u nichž nedochází k narušení funkčních vodivých vrstev mikropáskového cirkulátoru v kritické oblasti, v důsledku čehož realizované cirkulátorý vykazují požadované funkční vlastnosti, mají dobrou reprodukovatelnost a jejich celková výtěžnost je ve srovnání s dosavadním stavem výrazně vyšší.

Tmelené feritodielektrické substráty s nestejnou tloušťkou feritového disku a feritového substrátu pro širokopásmové mikrovlnné mikropáskové obvody a způsob jejich výroby, podle vynálezuj bude -následovně blíže popsán v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr_e 1 znázorňuje půdorys části feritodielektrického substrátu, s vyznačením dielektrického substrátu s otvorem, feritového disku a tmeleného spoje, •obro 2a znázorňuje příčný řez feritodielektrickým substrátem, ve kterém je feritový disk zapuštěn do dielektrického substrátu pod jednu jeho rovinnou plochu, s vyznačením definovaně tvarované části tmelu tmeleného spoje?

- 5 253 962 obr, 2b znázorňuje provedení identické s obr, 2a, s vyznačením přebytku tmele po jehož opracování se vytvoří tmelený spoj v konečném tvaru, obr. 3a znázorňuje příčný řez feritodielektrickým substrátem, ve kterém feritový disk přečnívá nad jednou rovinnou plochou dielektrického substrátu, s vyznačením definovaně tvarované části tmelu tmeleného spoje, a obr. 3b znázorňuje provedení identické s obr. 3a, s vyznačením přebytku tmele při jehož opracování se vytvoří tmelený spoj v konečném tvaru.

Na obr. 1 je znázorněn půdorys části tmeleného feritodielektrického substrátu s nestejnou tlouštkou feritového disku 2 a dielektrického substrátu 1 s otvorem, do něhož je uložen a pomocí tmeleného spoje 3 upevněn feritový disk 2.

Jak je zřejmé z obr. 2a a 3a, které znázorňují příčný řez uspořádáním feritodielektrického substrátu s nestejnou tloušlkou feritového disku 2a nebo 2b, a dielektrického substrátu 1·, obsahuje tmelený spoj £ i definovaně tvarovanou část tmelu 4a nebo 4b která vytváří plynulejší, funkčně lépe vyhovující přechod v nerov né struktuře feritodielektrického substrátu v oblasti tmeleného spoje 2·

V důsledku existence uvedené definovaně tvarované části tmelu 4a nebo 4b. která vytváří plynulejší, funkčně lépe vyhovující přechod v nerovné struktuře feritodielektrického substrátu, mají tyto substráty takové vlastnosti, že mikropáskové cirkulátory, případně mikropáskové obvody s cirkulátory, na nich zhotovené, vykazují požadovanou funkční činnost. Pro vytvoření uvedené definovaně tvarované části tmelu 4a nebo 4b, případně tmeleného spoje 3, je ovšem nutno užít tmelu, například na bázi epoxidových pryskyřic s požadovanými funkčními vlastnostmi, mimo jiné i a dostatečnou teplotní odolností, vyplývající z požadavků technologického procesu realizace funkčních vodivých vrstev mikropáskových obvodů na těchto substrátech.

253 962

Pro případ feritového disku 2a zapuštěného do dielektrického substrátu 1 pod jednu, případně alespoň jednu jeho rovinnou plochu, jak je znázorněno na obr» 2a, se definovaně tvarovaná část tmelu 4a nachází vně prostoru určeného rovinnými plochami feritového disku 2a a vyplňuje oblast geometrického průseku jedné, případně alespoň jedné rovinné plochy feritového disku 2a s válcovou plochou otvoru v dielektrickém substrátu 1«

Přečnívá-li feritový disk 2b nad jednu, případně alespoň jednu, rovinnou plochu dielektrického substrátu 1, jak je znázorněno na obr» 3a. nachází se definovaně tvarovaná část tmelu 4b vně prostoru vymezeného rovinnými plochami dielektrického substrátu 1 a vyplňuje oblast geometrického průseku jedné, případně alespoň jedné rovinné plochy dielektrického substrátu 1 s válcovou plochou feritového disku 2b.

Z hlediska funkce feritodielektrického substrátu je mimo jiné žádoucí, aby jeho provedení bylo rotačně symetrické k oee feritového disku 2a nebo 2b, a proto i definovaně tvarované část tmelu 4a nebo 4b je také rotačně symetrická k této ose, jak je znázorněno na obr. 2a, 2b. Přechod v nerovné struktuře dielektrického substrátu v oblasti tmeleného spoje J má být pokud možno plynulý a proto odkrytý povrch 5a nebo 5b definovaně tvarované části 4a nebo 4b, mé v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu, jak je znázorněno ne obr_o 2a, 2b«

Ze stejných důvodů je vhodné, když otvor v dielektrickém substrátu 1 je proveden s jednou, případně alespoň s jednou sraženou hranou lc. případně když feritový disk 2b má sraženu jednu, případně alespoň jednu hranu 2c, jak znázorněno na obr. 2a a 3a. Sražené hrana lc v otvoru dielektrického substrátu 1 nebo 2c feritového disku 2b, má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu·

Na obr. 2b a 3b je znázorněn hlavní krok při způsobu výroby tmelených feritodielektrických substrátů s nestejnou tloušťkou feritového disku 2a nebo 2b a dielektrického substrátu 1. Po upevnění feritového disku 2a nebo 2b tmelem v otvoru dielektrické- 7 253 962 ho substrátu 1, se nanesou do oblasti tmeleného spoje 3 z obou stran substrátu přebytky tmelu 6 a 7 a. nebo 6 a 7b. které se po vytvrzení na jedné, rovné straně dielektrického substrátu zcela odstraní. Na druhé straně dielektrického substrátu, na které je zatmelený feritový disk 2 zapuštěn do dielektrického substrátu nebo jej přesahuje, jak je znázorněno na obr. 2b a 3b, se přebytek tmelu 7a nebo 7b opracuje na definovaně tvarovanou část tmelu 4a nebo ^b, jejíž odkrytý povrch 5a nebo 5b má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu.

Řešení podle vynálezu je využitelné ve všech oborech mikrovlnné techniky, kde se jedná o realizaci mikrovlnných, širokopásmových obvodů a systémů s cirkulátory v mikropáskovém provedení, především v oblasti radiolokace a ve směrových spojích.

Claims (6)

1. Tmelené feritodielektrické substráty s nestejnou tloušťkou feritového disku a dielektrického substrátu pro širokopásmové mikrovlnné mikropáskové obvody, vyznačené tím, že tmelený spoj (3), kterým je feritový disk (2) zatmelen v otvoru dielektrického substrátu (1), obsahuje definovaně tvarovanou část tmelu (4), která se nachází v prostoru vymezeném rovinnými plochami dielektrického substrátu (1), válcovou plochou otvoru v tomto dielektrickém substrátu (1), rovinnými plochami feritového disku (2) a jeho válcovou plochou.

2. Tmelené feritodielektrické substráty podle bodu 1, vyznačené tím, že definovaně tvarovaná část tmelu (4a) pro případ feritového disku (2a) zapuštěného do dielektrického substrátu (1) pod alespoň jednu jeho rovinnou plochu, se nachází vně prostoru určeného rovinnými plochami feritového disku (2a) a vyplňuje oblast geometrického průseku alespoň jedné rovinné plochy feritového disku (2a) a válcovou plochou otvoru v dielektrickém substrátu.

3. Tmelené feritodielektrické substráty podle bodu 1, vyznačené tím, že definovaně tvarovaná část tmelu (4b), pro případ feritového disku (2b) přečnívajícího nad alespoň jednou rovinnou plochou dielektrického substrátu (1), se nachází vně prostoru vymezeného rovinnými plochami dielektrického substrátu (1) a vyplňuje oblast geometrického průseku alespoň jedné rovinné plochy dielektrického substrátu (1) e válcovou plochou feritového disku (2b).

4. Tmelené feritodielektrické substráty podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že definovaně tvarovaná část tmelu (4a, nebo 4b) je rotačně symetrická k ose feritového disku (2a, nebo 2b) a odkrytý povrch (5a, nebo 5b) této definovaně tvarované části tmelu (4a, nebo 4b) má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu*

- 9 253 962

5. Tmelené feritodielektrické substráty podle bodů 1, 2 a 4, vyznačené tím, Že otvor v dielektrickém substrátu (1) pro feritový disk (2a) je zhotoven s alespoň jednou sraženou hranou (lc), která má v kolmém ře?iu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu*

6o Tmelené feritodielektrické substráty podle bodů 1, 3 a 4, vyznačené tím, že feritový disk (2b) má alespoň jednu sraženou hranu (2c), která má v kolmém řezu charakter přímky, případně libovolně hladké křivky druhého či vyššího řádu.