DE19721141A1 - Schaltungsanordnung für den Mikrowellenbereich - Google Patents
Schaltungsanordnung für den MikrowellenbereichInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den
Mikrowellenbereich, mit einer auf der Vorderseite eines
Schaltungssubstrats angeordneten planaren Schaltung, wel
ches Schaltungssubstrat mit seiner Rückseite auf einem
Trägersubstrat angeordnet ist, das eine Trägerschaltung
aufweist, die mit der planaren Schaltung verbunden ist.
Planare Schaltungen dieser Art werden üblicherweise in Mi
krostreifen- oder Koplanar-Leitungstechnik ausgeführt und
sind im allgemeinen mit Schaltungen auf Trägersubstraten
(z. B. Leiterplatten) galvanisch zu einer Gesamtschaltung
auf die Trägersubstrate gelötet oder geklebt. Die plana
ren Schaltungen werden dann entweder über Bondverbindungen
(vgl. hierzu z. B. DE 41 30 925 A1 oder R.K. Hoffmann:
"Integrierte Mikrowellenschaltungen" (Springer-Verlag,
Berlin, 1983), Seiten 56 bis 61) oder durch Feldkopplung
zwischen Leitungen der beiden Schaltungen (vgl. hierzu
z. B. Strauß, G.; Menzel, W.: "A novel concept for mm-wave
MMIC interconnects and packaging". IEEE Int. Microwave
Symp. MTT-S, San Diego, 1994, Seiten 1141 bis 1144) mit
der Trägerschaltung verbunden, wobei im Falle der Feld
kopplung im Kopplungsbereich die beiden miteinander zu
koppelnden Schaltungsleitungen überlappend angeordnet sind
mit einer Überlappungslänge von ca. k/4 (k = mittlere Wel
lenlänge im Betriebsfrequenzbereich).
Bondverbindungen erfordern bei der Leiterplattenbestückung
jedoch einen zusätzlichen Prozeßschritt, der die Herstel
lungskosten entsprechend erhöht. Feldkopplungen zwischen
Leitungen erfordern vor allem im unteren Mikrowellen-Fre
quenzbereich große Überlappungslängen, was mit einem er
höhten Flächenbedarf auf den Substraten bzw. Leiterplatten
einhergeht und zu höheren Materialkosten führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungs
anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der
die Schaltungssubstrate auf möglichst einfache und platz
sparende Weise auf den Trägersubstraten angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 wiederge
geben. Die übrigen Patentansprüche enthalten vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß
mit den Kontaktflächen auf der Rückseite der Schaltungs
substrate die kostenträchtigen Bondverbindungen bzw. Feld
kopplungs-Überlappungsbereiche gänzlich entfallen und den
noch eine zuverlässige (galvanische) Verbindung zwischen
planarer Schaltung und Trägerschaltung gegeben ist. Beson
ders vorteilhaft wirkt sich dies bei monolithisch inte
grierten Schaltkreisen, und hier insbesondere für den Mil
limeterwellenbereich aus.
Ein weiterer Vorteil ist in der einfachen Montage der
Schaltungssubstrate auf dem Trägersubstrat zu sehen, die
zudem sehr unempfindlich ist im Hinblick auf die genaue
Positionierung des Schaltungssubstrats auf dem Trägersub
strat.
Ein dritter Vorteil ist in der robusten mechanischen Ver
bindung der Schaltungssubstrate mit dem Trägersubstrat zu
sehen, da mechanisch empfindliche Bondverbindungen nicht
vorhanden sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Schaltungssubstrats mit einer in
Mikrostreifenleitungstechnik realisierten pla
naren Schaltung in der Sicht von oben, von der
Seite und von unten;
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Schaltungsanordnung mit einem Trägersub
strat und einem Schaltungssubstrat gemäß Fig. 1;
Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform des er
findungsgemäßen Schaltungssubstrats mit einer in
koplanarer Leitungstechnik realisierten planaren
Schaltung in der Sicht von oben, von der Seite
und von unten.
Bei den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Schaltungsanord
nungen erfolgt die Verbindung der planaren Schaltung auf
der Rückseite des Schaltungssubstrats, in dem sowohl die
HF-Anschlußleitung(en) wie auch die Masse galvanisch mit
der oder den entsprechenden HF-Anschlußleitung(en) und der
Masse der Trägerschaltung verbunden werden.
In Mikrostreifenleitungstechnik (Fig. 1 und Fig. 2) wird
dazu die Anschlußleitung 2 der planaren Schaltung von der
Vorderseite des Schaltungssubstrats 1 (Schaltungsseite)
mit einer Durchkontaktierung 21 auf die Rückseite des
Schaltungssubstrats 1 geführt (vgl. Fig. 1). Die Durch
kontaktierung 21 kann sowohl innerhalb als auch - wie in
Fig. 1 gezeigt - am Rande des Schaltungssubstrats 1 lie
gen. Auf der Rückseite des Schaltungssubstrats bildet die
Anschlußleitung 2 eine erste Kontaktfläche 20, die durch
einen Spalt 10 von der Mikrostreifenleitungsmasse 3 elek
trisch isoliert ist. Der Anschluß (vgl. Fig. 2) auf dem
Trägersubstrat 6, z. B. einer mehrlagigen Leiterplatte, be
steht aus einer Zuleitung 7 pro erster Kontaktfläche 20
und einer dritten Massekontaktfläche 9, die mittels
(beispielhaft) vier dritten Durchkontaktierungen 8 mit der
(nicht gezeigten) Masse des Trägersubstrats 6 in einer
unteren Lage verbunden ist. Zuleitungen 7 und Massekon
taktfläche 9 sind jeweils durch einen Spalt 60 galvanisch
voneinander getrennt. Die Montage des Mikrostreifenlei
tungs-Schaltungssubstrats 1 auf das Trägersubstrat 6 er
folgte z. B. durch Löten oder Kleben mit Leitfähigkeitskle
ber. Dabei wird die erste Kontaktfläche der jeweiligen Mi
krostreifenleitung 2 bzw. die Mikrostreifenleitungsmasse 3
mit der entsprechenden Zuleitung 7 bzw. der Massekontakt
fläche 9 auf dem Trägersubstrat 6 verbunden. Durch eine
solche Montage wird sowohl der mechanische Kontakt als
auch die HF- und Masse-Verbindung in einem Arbeitsschritt
hergestellt.
In Koplanarleitungstechnik (Fig. 3) wird ebenfalls die An
schlußleitung 4 von der Vorderseite des Schaltungssub
strats 1 (Schaltungsseite) mit einer ersten Durchkontak
tierung 41 auf die Rückseite des Schaltungssubstrats 1
geführt und bildet dort eine erste Kontaktfläche 40. Die
jeweiligen Koplanarmasseflächen 5 auf der Vorderseite des
Schaltungssubstrats 1 werden mittels zweiter Durchkontak
tierungen 51 mit zweiten Kontaktflächen 50 auf der Rück
seite des Schaltungssubstrats 1 galvanisch verbunden. Der
Anschluß auf dem Trägersubstrat entspricht dem für Mikro
streifenleitungsschaltungen (vgl. Fig. 1 und 2), wobei
hier die Kontaktflächen 40, 50 einer Koplanaranschlußlei
tung 4 bzw. -masse 5 mit der Zuleitung (7 in Fig. 3) bzw.
Massekontaktfläche (9 in Fig. 2) auf dem Trägersubstrat (6
in Fig. 3) zu verbinden wäre.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs
beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auch auf andere
übertragbar.
So ist es z. B. möglich, anstelle der in Fig. 2 gezeigten
großen Trägersubstrat-Kontaktfläche für die Masse (= drit
te Kontaktfläche 9 in Fig. 2), mehrere kleine ggf. mit
einander in Verbindung stehende Masse-Kontaktflächen vor
zusehen, die z. B. in etwa den Bereich der dritten Durch
kontaktierungen (8 in Fig. 2) abdecken und die - im Falle
eines Schaltungssubstrats mit einer in Koplanarleitungs
technik ausgeführten planaren Schaltung - zusätzlich den
Anschlußbereich für die Massekontaktflächen (= zweite Kon
taktflächen 50 in Fig. 2) der Koplanarschaltung auf der
Rückseite des Schaltungssubstrats abdecken.
Ferner ist es möglich, die planaren Schaltungen als mono
lithisch integrierte Schaltkreise auszuführen, - dies ist
besonders für den Millimeterwellenbereich interessant -,
wobei eine solche Schaltung z. B. in Galliumarsenid(GaAs)-
oder Indiumphosphid(InP)- oder Silizium(Si)-Technologie
gefertigt sein kann.
In einer Verallgemeinerung der Erfindung wäre es denkbar,
alle Anschlüsse (HF, Masse, DC und weitere) der planaren
Schaltung über die Durch-Kontaktierungen von der Vorder
seite des Substrats auf deren Rückseite zu führen. Dem
entsprechend wäre dann die Rückseite des Substrats zu
strukturieren. Bei monolithisch integrierten Schaltkreisen
wären in dem Fall HF-Messungen "on wafer" auf isolierendem
Material durchzuführen.
Claims (8)
1. Schaltungsanordnung für den Mikrowellenbereich, mit
einer auf der Vorderseite eines Schaltungssubstrats an
geordneten planaren Schaltung, welches Schaltungssubstrat
fit seiner Rückseite auf einem Trägersubstrat angeordnet
ist, welches eine Trägerschaltung aufweist, die mit der
planaren Schaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltungssubstrat (1) auf seiner Rückseite min
destens eine erste metallische Kontaktfläche (20; 40)
aufweist, die zum einen mit der Trägerschaltung (7) und
zum anderen über mindestens eine erste metallische Durch
kontaktierung (21; 41) mit der planaren Schaltung (2; 4)
galvanisch verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mindestens eine erste metallische Durch
kontaktierung des Schaltungssubstrats (21; 41) innerhalb
des Schaltungssubstrats (1) oder an dessen Rand angeordnet
ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in Mikrostreifenlei
tungstechnik ausgeführten planaren Schaltung (1) mit
Grundmetallisierung (3) auf der Rückseite des Schaltungs
substrats (1) die mindestens eine erste metallische Kon
taktfläche (20) von der Grundmetallisierung (3) elektrisch
isoliert ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in Koplanarleitungs
technik ausgeführten planaren Schaltung (4) mit zweitei
liger Grundmetallisierung (5) auf der Vorderseite des
Schaltungssubstrats (1) das Schaltungssubstrat (1) auf
seiner Rückseite mindestens zwei zweite metallische Kon
taktflächen (50) aufweist, die zum einen mit der Grund
metallisierung (9) des Trägersubstrats (6) und zum anderen
jeweils über mindestens eine zweite metallische Durchkon
taktierung (51) mit einer der beiden Grundmetallisierungs-Hälften
(5) des Schaltungssubstrats (1) galvanisch verbun
den sind und von der mindestens einen ersten metallischen
Kontaktfläche (40) elektrisch isoliert sind.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die mindestens zwei zweiten metallischen
Durchkontaktierungen (51) innerhalb des Schaltungssub
strats (1) oder an dessen Rand angeordnet sind und von der
mindestens einen ersten metallischen Durchkontaktierung
(41) elektrisch isoliert sind.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Trägersubstrat (6)
mit Grundmetallisierung auf der Rückseite mindestens
eine über mindestens eine dritte metallische Durchkon
taktierung (8) mit der Trägersubstrat-Grundmetallisie
rung galvanisch verbunden dritte metallische Kontaktflä
che (9) auf der Vorderseite des Trägersubstrats (6) an
geordnet ist, die im Falle einer planaren Schaltung (2)
in Mikrostreifenleitungstechnik mit der Grundmetallisie
rung (3) auf der Rückseite des Schaltungssubstrats (1)
und im Falle einer planaren Schaltung (4) in Koplanar
leitungstechnik mit den mindestens zwei zweiten metalli
schen Kontaktflächen (50) auf der Rückseite des Schal
tungssubstrats (1) galvanisch verbunden ist und die von
der mindestens einen ersten metallischen Kontaktfläche
(20; 40) elektrisch isoliert ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die planare Schal
tung (2, 4) als monolithisch integrierter Schaltkreis,
insbesondere für den Millimeterwellenbereich, realisiert
ist.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auch
vorhandene DC-Anschlüsse der planaren Schaltung über
dritte metallische Durchkontaktierungen mit dritten
metallischen Kontaktflächen auf der Rückseite des
Schaltungssubstrats (1) verbunden sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19721141A DE19721141A1 (de) | 1996-05-21 | 1997-05-21 | Schaltungsanordnung für den Mikrowellenbereich |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19620334 | 1996-05-21 | ||
DE19721141A DE19721141A1 (de) | 1996-05-21 | 1997-05-21 | Schaltungsanordnung für den Mikrowellenbereich |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19721141A1 true DE19721141A1 (de) | 1997-11-27 |
Family
ID=7794836
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19721141A Withdrawn DE19721141A1 (de) | 1996-05-21 | 1997-05-21 | Schaltungsanordnung für den Mikrowellenbereich |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19721141A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6483182B2 (en) | 2000-07-18 | 2002-11-19 | Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg | Integrated-circuit case |
DE102006058000A1 (de) * | 2006-12-08 | 2008-06-19 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Platinenanordnung |
-
1997
- 1997-05-21 DE DE19721141A patent/DE19721141A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6483182B2 (en) | 2000-07-18 | 2002-11-19 | Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg | Integrated-circuit case |
DE102006058000A1 (de) * | 2006-12-08 | 2008-06-19 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Platinenanordnung |
DE102006058000B4 (de) * | 2006-12-08 | 2011-12-15 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Platinenanordnung |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AEROSPACE AKTIENGESELLSCHAFT, 8099 |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 80995 MUENCHEN, DE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EADS RADIO COMMUNICATION SYSTEMS GMBH & CO.KG, 890 |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TELEFUNKEN RADIO COMMUNICATION SYSTEMS GMBH & CO. |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20121201 |