DE1956679A1 - Vorrichtung zum Einbau eines Transistors in eine Mikrowellen-Stripline-Schaltung - Google Patents

Vorrichtung zum Einbau eines Transistors in eine Mikrowellen-Stripline-Schaltung

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Description

6891-69/11
RGA 60,22-5
Scr. Uo. 799.019
filed Feb. 13, 1969
EGA - Corporation, Hew York, Ή.Y., V.St,A.
Vorrichtung sum Einbau eines Transistors in eine Mikrowellen-Stripline-Schaltung ' - _
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung aura Einbau eines Transistors in eine Mikrowellen-Stripline-Sehaltung (Bandleitungs-Schaltung) mit einem metallischen G-rundteil.
In Kikrowellen-Stripline-Schaltungen wurden bisher verschiedenartige Gehäuse oder Einbauvorrichtungen für Transistoren verwendet, die an sich nicht für diesen speziellen Zweck bestimmt waren. In einigen Fällen waren sie beispielsweise für die Verwendung in im Iiittelfrequenzbereich arbei- * tende Schaltungen und für Transistoren bestimmt, die nicht ™ geeignet waren, parasitäre Reaktanzen auf ein.Minimum herabzusetzen. Alle bekannten Arten werden allgemein durch das Vorhandensein unerwünschter parasitärer Reaktanzen, unzureichende Entkopplung zwisehen den Eingangs- und Ausgangskreisen und HP-Pehlanpassung an den Anschlußteilen beeinträchtigt, und zwar vor allem bei Frequenzen oberhalb von 1 GHz. -
Eine Vorrichtung zum Einbau einea Transistors in eine
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Mikro-wellen-Stripline-Schaltung, bei der diese Beeinträchtigungen vermieden v/erden, enthält ein metallisches Grundteil, eine auf dem Grundteil angeordnete Vorrichtung, welche entweder die Emitterelektrode oder die Basiselektrode des Transistors an Kasse legt, sowie ein auf dem Grundteil angrenzend an diese Erdungsvorrichtung aontiertes erstes Segment einer Hikrowellen-Übertragungsleitung niedriger Impedanz, das zur Halterung des Transistors und sum Anschluß des Transistors an einen HP-Ausgangskreis dient. Dieses Segment enthält einen Keramikkorn, der sowohl gute dielektrische Eigenschaften als auch eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist. Ein aweites Segment einer llikrov/ellen-iJbertragunGsleitung niedriger Impedanz ist dazu bestimmt, einen HF-Eingangskreis mit dem Ti^ansistor elektrisch zu kuppeln.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung an zwei bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in;
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Einbauvorrichtung gemäß der Erfindung, die in eine Mikrowellen-Striplrne-Schaltung geschaltet ist;
Fig. 2 einen Querschnitt durch Fig. 1 längs der Ebene 2-2; und
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Einbauvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Erfindungsgemäß enthält die Einbauvorrichtung ein Substrat 2, das aus Molybdän oder einem anderen Metall bestehen kann. In der Mitte ist auf dem Substrat 2 ein Sockel 4 (Fig. 2) aus einem beliebigen Metall angeordnet, der mit
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BAD ORSGINAL
dem Substrat 2 auch aus einem einzigen Metallstück beateilen kann. Auf der einen Seite des Sockels 4 befindet sich ein erstes Segment 6 einer Hikrowellen-Übertragungsleitung niedriger Impedanz. Es wird durch einen Keramikkern 7 gebildet, der außex· guten dielektrischen Eigenschaften auch eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Das Kerainxkmaterial kann beispielsweise Berylliumoxid sein. Der Keramikkern 7 ist mit einer oberen Metallschicht 8 und mit einer unteren Metallschicht 10 belegt. Diese Metallechichten können beispielsweise aus mit Gold überzogenem Molybdänraangan bestehen. Die untere Metallschicht 10 ist an der Oberseite des Substrates 2 (hart) angelötet.
Auf der Oberseite des Segmentes 6, also auf der oberen Metallschicht 8 ist längs eines dem Sockel 4 benachbarten Randes der Metallschicht ein Halbleiterbauelement, wie s. B. ein Transistor 12, montiert. Auf der Oberseite des Tranistors befinden si^h Emitter- und Basiselektroden 14 bsw. 16. Die metallisierte Unterseite 20 des Transistors dient als Kollektorelektrode und ist an die obei'e Metallschicht 8 des Keramikkerns 7 (v/eich) angelötet.
Ein zweites Segment 22 einer Mikrowellen-libertragungsleitung niedriger Impedanz, das ebenfalls einen KeraiEikkern 23 mit einer oberen Metallschicht 24 und einer unteren Schicht* 26 aufweist, ist auf der zum ersten Segment 6 entgegengesetzten Seite des Sockels 4 an die Oberseite des Substrates 2 (hart) angelötet. An die obere Schicht 24 dieses zweiten Segmentes 22 ist ein Metallblock 28 (hart) angelötet, der eine über den Sockel 4 vorspringende Zunge" 3C, bes—itzt. Von der Zunge 30 führen ein oder mehrere Verbindungsdrähte 32 zur Basiselektrode 16 des Transistors 12· Mit weiteren Drähten 34 ist die Emitterelektrode 14 des Transistors mit dem Sokkel 4 verbunden. Ein Teil des Blockes 28 mit der Zunge
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BAD ORIGINAL
wirkt zusammen mit einer benachbarten Oberfläche des Sockels 4 als planparallele Übertragungsleitung, welche über die Drähte 32 und 34 das Leitungssegment 22 mit dem Transistor elektrisch koppelt.
Der Sockel 4 wirkt als Masseverbindung. Selbstverständlich kann je nach der Art der Schaltung, in welcher die Einbauvorrichtung verwendet wird, entweder die Emitterelektrode 14 oder die Basiselektrode 16 an Hasse gelegt werden. Entsprechend können die durch die Drähte 32 und 34 geschaffenen Verbindungen umgekehrt werden. Es versteht sich ferner, daß die Drähte J>2 und 34 entweder einzelne oder jeweils mehrere Drähte sein od_er atich durch f Bänder ersetzt werden können.
Die beschriebene Einbauvorrichtung kann auf folgende Weise an eine Stripline-Schaltung angeschlossen werden.-.Es sei angenommen, daß die Schaltung einen Eingangsteil 36 und einen Au^gangsteil 38 enthält, die jeweils aus einem ähnlichen metallisierten Kermaikstreifen wie diejenigen der Segmente 6 und 22 bestehen können. Hier ist es aber nicht erforderlich, daß das Keraraikmaterial eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Die Schaltungsteile.sind auf einer Metallplatte 40 montiert, die mit einer Ausnehmung 42 versehen ist, in welche die Einbauvorrichtung eingesetzt ist. Die Abmessungen der Ausnehmung und des Substrates 2 sind so gewählt, daß die Enden der streifenförmigen Segmente 6 und 22 den Enden der Schaltungsteile 36 und 38 entsprechen oder mit ihnen fluchten. Zwischen dem Ende des Eingangsteils 36 und dem Leitungssegment 22 wird ein kleiner Spalt eingehalten, g.ieser Spalt wird mit einer Mehrzahl von Drähten oder Bändern 44 überbrückt. Ein ähnlicher Spalt besteht zwischen dem Ausgaiigsteil 38 und den Segment 6, der von mehreren Drähten 46 überbrückt wird.
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BAD ORIGINAL
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ,dargestellt. Bei diesem Au sführungsb ei spiel ■ ist ein metallisches Substrat 48 vorgesehen, auf dein ein Segment 50 einer Übertragungsleitung niedriger Impe- <■ danz montiert ist. Das Leitungssegment 50 enthält einen durch einen Keramikstreifen gebildeten Kern 52,der aus
—material Berylliumoxid oder einem anderen Keramik/mit guten di elektrischen Eigenschaften und guter Wärmeleitfähigkeit bestehen kann und eine obere und eine untere Metallschicht 54 bzw. 56 aufweist. Das Leitungssegment 50 dient als Hai- : terung für einen Transistor 58 mit einer Emitterelektrode ™ 60 und einer Basiselektrode 62. Zugleich koppelt das Segment den Transistor mit einem HF-Ausgangskreis 64» der einen aus einem Keramikstreifen bestehenden Kern 66 mit einer oberen bzw. unteren Metallschicht 68 bzw. 70 aufweist. Ein Metallstreifen oder Drähte 72 überbrücken den swi- -. sehen dera Segment 50 und dem Ausgangskreis 64 bestehenden Spalt.
Ein erhöhter Teil 74 des Substrates 48 grenzt' an ein Ende des Leitungssegmentes 50 an. Der Teil 74 wirkt' als Erdungseinrichtung, die entweder die Emitterelektrode oder die Basiselektrode des Transistors 58 an Masse legt. Ein Draht J oder mehrere Drähte 66 verbinden die an Ilasse gelegte Elektrode des Transistors, beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Emitterelektrode 60, mit dem Teil 74. Der erhöhte Teil 74 trägt ferner ein zweites Segment 78 einer Mikrowellen-Übertragungsleitung niedriger Impedanz, die aus einem streif enförmigen Keramikkern 80 mi"5., einer oberen.-bzw-, unteren Metallschicht 82 bzw. 84 besteht. Dieses Leitungssegment 78 kann ein HDK-Pestkörpermaterial (ein fester Körper mit hoher Dielektrizitätskonstante) mit metalli-, sierten Oberflächen oder ein metallisiertes Dünnschichtdielektrikum sein. Damit wird bezweckt, daß das Segment 7Ö
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die sehr niedrige Impedanz des Transistors auf eine höhere
Wirkimpedanz umsetzt.
Mittels eines oder mehrerer Drähte 86 ist die obere Metallschicht 82 des Leitungssegments 78 mit der nicht an Masse liegenden (Emitter- oder Basis-) Elektrode des Transistors 58 verbunden. Ferner ist das Segment 78 elektrisch mit einem HP-Eingangskreis 88 gekoppelt, und zwar über Drähte oder Streifen 90 und den metallischen Teil 74 des Substrates 48 und einen Tragkörper 92, der aus φ Metall besteht und die Schaltungen und die Einbauvorrichtung haltert.
Es ist iiicht erforderlich, daß die Eingangs- und Ausgangskreise der Mikrowellenschaltung Keramikkerne besitzen. Es kann sich um eine beliebige Art von Mikrowellen-Bandleiter- oder Stripline-Kreisen handeln.
Ein Vorteil der Halterungs- oder Einbauvorrichtung gemäß der Erfindung liegt in ihrer geringen Größe, wodurch sie besonders für elektronische Mikrowellenschaltungen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Vorrichtung nur reMiv kleine parasitäre Reaktanzen ™ einführt. Außerdem ist ohne weiteres die Parallelschaltung mehrerer Transistoreinbauvorrichtungen möglich. Ein Merkmal der Erfindung, auf das besonders hinzuweisen ist, b'esteht darin, daß die Einbauvorrichtung eine Mikrowellen-Übertragungsleitung darstellt, die gute Wärmeleiteigenschaften aufweist.
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Claims (2)

  1. PATBHTA'IT SPRÜCHE
    J Vorrichtung zum Einbau eines Transistors in eine Kikrowellen-Stripline-Schaltung mit einem metallischen Grundteil, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Grundteil (2) eine Vorrichtung (4) angeordnet ist, welche die Basis- oder Emitterelektrode (14) des Transistors (12) an Masse legt, daß auf dem Grundteil auf der einen Seite dieser Erdungsvor- ,
    richtung (4) ein erstes Segment (6) einer Mikro- %
    wellen-Übertragungsleitung niedriger Impedanz montiert ist, das den Transistor trägt und einen Keramikkörper (7) enthält, der sowohl gute dielektrische Eigenschaften als auch eine gute Yiärmeleitfähigkeit aufweist, und daß ein zweites Segment (22) einer Mikrowellen-Übertragungeleitung niedriger Impedanz zwischen den Emitter- und Basiselektroden (14, 16) des Transistors und einem HP-Eingangskreis (36) angeordnet und elektrisch an diesen anschließbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden, auf entgegengesetzten Seiten der Er- J übungsvorrichtung (4) auf dem Grundteil (2) montier- ten Segmente (6, 22) jeweils einen Keraraikstreifen (7) (23), der auf entgegengesetzten Oberflächen mit elektrisch leitenden Schichten (8, 10; 24, 26) belegt ist, aufweisen, daß eine die Erdungsvorrichtung enthaltende Einrichtung (4, 28 bis 34) vorgesehen ist, welche eine Übertragungsleitung bildet, die das zweite Segment (22) elektrisch mit den Emitter- und Basiselektroden (14, 16) des Transistors (12) koppelt und daß das erste Segment (6) elektrisch an einen HP-Ausgangskreis (38) anschließbar ist.
    0098A8/1028
    BAD ORIGINAL
    Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsvorrichtung (74) an das erste Segment (50) angrenzt, und daß das zweite Segment (78) eine Mikrowellen-TTbertragungsleitung sehr geringer Impedanz ist, die niedrige Impedanz des Transistors (58) auf eine höhere Wirkimpedanz umsetzt, über der Erdungsvorrichtung (74) angeordnet ist und elektrisch an einen
    HF-Eingangskreis (88) sowie an die Emitter- und Basiselektroden (60, 62) des Transistors anschließbar ist..
    009848/1028
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