DE19519724C1 - Mikrostreifenleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrostreifenleitung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Mikrostreifenleitungen dieser Art, wie sie zum Aufbau integrierter Mikrowellenschaltungen benutzt werden, sind bekannt (Meinke-Gundlach, Taschenbuch der Hochfre­ quenztechnik, 5. Aufl., S. K7 bis K20). Bei einem als integrierte Mikrowellenschaltung ausgebildeten Doppel-Gegentaktmischer ist es dabei auch schon bekannt, auf der Oberseite des Substrates schmale Leiterbahnen und in der rückseitigen Grundmetallisierung ein Koplanar­ leitungsstück mit einem Mittelleiter auszubilden und die Enden der auf der Oberseite ausgebildeten schmalen Leiterbahnen über Durchkontaktierungen mit dem Mittel­ leiterstreifen des rückseitigen Koplanarleitungsstückes zu verbinden. Im Mittelleiter des rückseitigen Koplanar­ leitungsstückes ist dabei ein Diodenquartett zwischenge­ schaltet (Bild 3, S. K8 von Meinke-Gundlach).

Der Wellenwiderstand von Mikrostreifenleitungen ist bestimmt durch die Breite der Leiterbahn sowie die Dicke und Permittivität des dielektrischen Substrats, die Breite der Leiterbahnen ist damit nur begrenzt frei wählbar. Zum Aufbau von Mikrowellenschaltungen müssen andererseits oftmals Bauelemente in solche Mikrostreifenleitungen integriert werden, die aus hochfrequenztechnischen Gründen eine Breite besitzen, die größer ist als die der Leiterbahnen. Dieses Problem besteht beispielsweise beim Einbau eines Trennkondensators in eine solche Mikrostreifenleitung, der aus hochfrequenz­ technischen Gründen als Plattenkondensator mit möglichst kurzen Verbindungsleitungen zu den Enden der Leiterbahn der Mikrostreifenleitung ausgebildet sein sollte und der damit eine Kantenlänge aufweist, die zwei bis dreimal so groß ist wie die Breite der Leiterbahn.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mikrostreifenleitung zu schaffen, in welche an beliebigen Stellen Bauelemente, beispielsweise ein Trennkondensator, integriert sind, deren Breite größer als die vorgegebene Breite der Leiterbahnen ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Mikrostreifenleitung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei Koplanarleitungen ist der Wellenwiderstand bestimmt durch das Verhältnis der Breite des Mittelleiterstreifens zu der Breite der seitlichen Schlitze. Aus diesem Grunde stellt sich bei Koplanarleitungen nicht das der Erfindung zugrunde liegende Problem und es ist daher an sich bei einer Koplanarleitung bekannt, den Mittelleiterstreifen aufzutrennen und unter Zwischenlage einer dielektrischen Schicht durch eine die beiden Abschnitte des Mittelleiterstreifens überbrückenden Metallschicht von der gleichen Breite wie der Breite des Mittelleiterstreifens einen Trennkondensator in den Mittelleiterstreifen einzubauen (DE 23 52 712 B2). Außerdem ist es bei solchen Koplanarleitungen an sich bekannt, den Mittelleiterstreifen aufzutrennen und an dieser Stelle ein aktives Bauelement, beispielsweise einen Transistor, zwischenzuschalten (DE 39 34 224 A1).

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, an der Einbaustelle für das breitere Bauelement von der Mikrostreifenleitung auf eine Koplanarleitung überzugehen, in diese Koplanar­ leitung dann das zu integrierende breitere Bauelement einzusetzen und anschließend wieder von der Koplanarleitung auf die Mikrostreifenleitung überzugehen, ist es möglich, unter Beibehaltung des Leitungswellenwiderstandes der Mikrostreifenleitung beliebig breite Bauelemente zu integrieren, da in dem zwischengeschalteten Koplanar­ leitungsstück die Breite des Mittelleiterstreifens entsprechend der Breite des zu integrierenden Bauelements beliebig breit wählbar ist und trotzdem der vorgegebene Leitungswellenwiderstand der Mikrostreifenleitung beibehalten wird, da bei einer Koplanarleitung der Wellenwiderstand bei gegebener Permittivität des Substrats nur durch das Verhältnis der Breite des Mittelleiterstrei­ fens zu der Breite der seitlichen Schlitze zwischen Mittelleiterstreifen und den zu beiden Seiten liegenden Masseflächen bestimmt ist, die größere Breite des Mittelleiterstreifens also durch entsprechende Wahl der Breite dieser Schlitze ausgeglichen werden kann. Eine erfindungsgemäße Anordnung eignet sich insbesondere zum Einbau von Gleichspannungs-Trennkondensatoren, die aus hochfrequenztechnischen Gründen vorzugsweise als flache rechteckige Plattenkondensatoren (Single-La­ yer-Chip-Kondensator) ausgebildet sind, da sie mit ihrer Unterseite unmittelbar flach auf das eine Ende der Koplanarleitung aufgeklebt werden können und der obere Belag dann nur noch über kurze Bonddrähtchen mit dem anderen Ende der Koplanarleitung verbunden werden muß, wie dies bei Mikrostreifenleitungen an sich bekannt ist (US-PS 4 326 180). Auf diese Weise ist eine sehr breitbandige Trennkondensatorschaltung von beispielsweise 10 MHz bis 40 GHz möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Streifenleitungsanordnung, bei der die Mikrostreifenleitung und das Koplanarleitungsstück in verschiedenen Ebenen liegen.

Fig. 2 eine Streifenleitungsanordnung, bei der die Mikrostreifenleitung und das Koplanarleitungsstück in derselben Ebene liegen.

Fig. 1a zeigt die Draufsicht (Oberseite) auf den Ausschnitt eines Substrats 1 einer integrierten Mikrowellenschaltung, auf der die beiden in einem Abstand voneinander angeordneten Leiterbahnenden 2 und 3 einer Mikrostreifenleitung angeordnet sind, die Rückseite nach Fig. 1b dieser Mikrostreifenleitung wird durch eine auf der Rückseite des Substrats ausgebildete Grundmetallisierung 4 gebildet.

Für ein beispielsweise 0,254 mm dickes Substrat aus Aluminiumoxyd ergibt sich für ein 50 Ω Wellenwiderstands­ system eine Leiterbahnbreite von 0,24 mm. Für den Einbau eines flachen Plattenkondensators 5 mit einer Kantenlänge von beispielsweise 1 mm in diese Leiterbahn von nur 0,24 mm wird gemäß Fig. 1 von den beiden Enden 2, 3 auf ein kurzes Koplanarleitungsstück 6 übergegangen, das gemäß Fig. 1b durch eine Ausnehmung 7 in der Grund­ metallisierung 4 der Mikrostreifenleitung und einem dort angeordneten Mittelleiterstreifen bestehend aus zwei durch eine Lücke 8 getrennte Streifenabschnitte 9 und 10 gebildet ist. Die Enden dieser Streifenabschnitte 9 und 10 sind über Durchkontaktierungen 11 und 12 mit den Leiterbahnenden 2 und 3 auf der Substratoberseite galvanisch verbunden. Die Breite des Mittelleiterstreifen­ abschnittes 10 ist etwa so breit wie die Kantenlänge des Kondensators 5 gewählt, der dem Systemwellenwiderstand der Mikrostreifenleitung entsprechende Wellenwiderstand der Koplanarleitung wird durch entsprechende Wahl der Breite der Schlitze 13 zwischen Mittelleiterstreifen und umgebender Grundmetallisierung gewählt. Der Platten­ kondensator 5 ist beispielsweise unmittelbar flach auf dem Streifenabschnitt 10 aufgeklebt und sein oberer Kondensatorbelag ist über kurze Bonddrähtchen 14 mit dem anderen Streifenabschnitt 9 verbunden.

Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, wie unmittelbar auf der Oberseite des Substrats das Koplanarleitungsstück zwischen die Mikrostreifenleitung integriert werden kann. Fig. 2 zeigt wieder die Draufsicht auf einen Teil einer Mikrostreifenleitung, von der auf der Oberseite wieder zwei Leiterbahnstücke 2 und 3 dargestellt sind. Die rückseitige Grundmetallisierung 4 ist im Bereich der Lücke zwischen den beiden Leiterbahnstücken 2 und 3 ausgespart, wie dies durch die Aussparung 20 gestrichelt angedeutet ist. Das Leiterbahnstück 2 geht unmittelbar über in einen Mittelleiterstreifenabschnitt 10 einer Koplanarleitung, die mit einer Unterbrechung 8 über einen Leiterstreifenabschnitt 9 in den anderen Leiterbahnabschnitt 3 der Mikrostreifenleitung übergeht. Die Breite des Streifenabschnittes 10 ist wieder entspre­ chend der Kantenlänge des Kondensators 5 gewählt. Zu beiden Seiten dieses Mittelleiterstreifens 9, 10 der Koplanarleitung sind Masseflächen 21, 22 ausgebildet, deren Breite ein Mehrfaches der Mittelleiterbreite ist. An den Rändern dieser Masseflächen 21, 22 sind Durchkontaktierungen 23 vorgesehen, durch welche diese Masseflächen 21, 22 mit der rückseitigen Grundmetallisierung 4 der Mikrostreifenleitung galvanisch verbunden sind.

Die Breite der Schlitze 13 zwischen Mittelleiterstreifen und Massefläche dieser somit auf der Oberseite des Substrats ausgebildeten Koplanarleitung ist wieder so gewählt, daß der Systemwellenwiderstand von beispiels­ weise 50 Ω auch im Koplanarleitungsstück eingehalten ist. Der Kondensator ist wieder wie in Fig. 1 zwischenge­ schaltet.

Claims (6)

1. Mikrostreifenleitung mit einem dielektrischen Substrat (1), das auf der Oberseite schmale Leiterbahnen (2, 3) und auf der Rückseite eine Grundmetallisierung (4) aufweist, und auf dem ein Koplanarleitungsstück mit einem Mittelleiterstreifen (9, 10) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbau von Bauelementen (5), deren Breite größer als die Breite der Leiterbahnen ist, an der Einbaustelle in die Mikrostreifenleitung das Koplanarleitungsstück zwischengeschaltet ist, dessen Mittelleiter­ streifen (9, 10) eine der Breite des einzubauenden Bauelements (5) entsprechende Breite aufweist.

2. Mikrostreifenleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelleiter­ streifen (9, 10) an der Einbaustelle für das Bauelement (5) unterbrochen (8) ist und das Bauelement unmittelbar auf nur einem Abschnitt (10) des Mittelleiters angeordnet ist.

3. Mikrostreifenleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einzubauende Bauelement ein flacher Plattenkondensator (5) ist.

4. Mikrostreifenleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenkondensator (5) mit seinem unteren Metallbelag flach auf dem einen Ende (10) des Mittelleiterstreifens befestigt ist und dessen oberer Metallbelag über Bonddrähte (14) mit dem anderen Ende (9) des Mittelleiterstreifens verbunden ist.

5. Mikrostreifenleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Koplanarleitungsstück in der rückseitigen Grundmetallisierung (4) ausgebildet ist und die Enden (2, 3) der an der Einbaustelle unterbrochenen Leiterbahn der Mikrostreifenleitung über Durchkontak­ tierungen (11, 12) mit dem Mittelleiterstreifen (9, 10) des Koplanarleitungsstückes verbunden ist (Fig. 1).

6. Mikrostreifenleitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die rückseitige Grundmetalli­ sierung (4) an der Einbaustelle ausgespart (20) ist, der Mittelleiterstreifen (9, 10) des Koplanarleitungsstückes auf der Oberseite des Substrates (1) zwischen den Enden (2, 3) der an der Einbaustelle unterbrochenen Leiterbahn der Mikrostreifenleitung angeordnet ist und zu beiden Seiten dieses Mittelleiterstreifens (9, 10) auf der Oberseite des Substrates (1) die äußeren Masseflächen (21, 22) des Koplanarleitungsstückes ausgebildet sind, die über Durchkontaktierungen (23) mit der rückseitigen Grundmetallisierung (4) galvanisch verbunden sind (Fig. 2).