DE2460635A1

DE2460635A1 - VHF and UHF hybrid circuit unit - has network mounted on main support board and carries discrete components

Info

Publication number: DE2460635A1
Application number: DE19742460635
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Phys Maiwald; Helmut Dipl Ing Rabl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-12-20
Filing date: 1974-12-20
Publication date: 1976-06-24

Abstract

The VHF and UHF hybrid circuit unit, for various functions, consists of an insulating support board (1) with a hybrid HF network (2) and an special dc network substrate mounted on it. The discrete components (3, 4) are mounted on top of the HF network. The HF network consists of a dielectric plate with a metal coating on both sides. The dc network is formed directly on the board. The advantage of the unit lies in its low HF losses and in the cheapness with which it can be manufactured.

Description

Elektronische Baugruppe für den VHF- und UHF-Bereich.Electronic assembly for the VHF and UHF range.

Die Erfindung betrifft eine elektronische Baugruppe für den VHF- und UHF-Bereich, insbesondere hybridierte Schichtbaugruppe, welche Funktionseleinente unterschiedlicher Anforderungen enthält.The invention relates to an electronic assembly for the VHF and UHF range, in particular hybridized layer assemblies, which functional elements contains different requirements.

In der GB-PS 570 877 ist eine Baugruppe für die Elektrotechnik beschrieben, bei der die elektrischen Bauelemente auf verschiedenen Trägerplatten in der Technik gedruckter Schaltungen und auch hybridiert untergebracht sind. Sofern es sich bei den verschiedenen Trägerplatten um gedruckte Schaltungen handelt, sind diese alle in der gleichen Technik hergestellt, und es wird auf die Empfindlichkeit der Bauelemente -gegen Hochfrequenzeinflüsse keine Rücksicht genommen, so daß diese bekannte Baugruppe für die Verwendung im VHF- und UHF-Bereich nicht geeignet ist.In GB-PS 570 877 an assembly for electrical engineering is described, in which the electrical components on different carrier plates in technology printed circuits and also hybridized are housed. Unless there is the various carrier plates are printed circuits, they are all made in the same technique and it will depend on the sensitivity of the components -No consideration was given to high-frequency influences, so this known assembly is not suitable for use in the VHF and UHF range.

Elektronische Baugruppen für den VHF- und UHF-Bereich enthalten sehr unterschiedliche Funktionselemente, die sich in folgende Gruppen unterteilen lassen: a) Die Frequenz beeinflussende Funktionselemente (Kondensatoren und Spulen), b) die Hochfrequenz koppelnde, kurzschließende oder trennende Funktionselemente (Koppelkondensatoren, Abblockkondensatoren und Drosselspulen).Electronic assemblies for the VHF and UHF range contain a lot different functional elements, which can be divided into the following groups: a) Functional elements influencing the frequency (capacitors and coils), b) the high-frequency coupling, short-circuiting or separating functional elements (coupling capacitors, Blocking capacitors and choke coils).

c) die Rückkopplung oder Gegenkopplung und Dämpfung beeinflussende Funktionselemente (Dämpfungswiderstände), d) Funktionselemente in den Spannungs- oder Stromversorgungskreisen, e) Halbleiterbauelemente und/oder Sonderbauelemente, f) HF-leitende oder HF-ableitende Verbindungselemente und g) Gleichstromleitungen.c) the feedback or negative feedback and attenuation influencing Functional elements (damping resistors), d) Functional elements in the voltage or power supply circuits, e) semiconductor components and / or special components, f) HF-conductive or HF-dissipative connection elements and g) DC cables.

Die Funktionselemente der einzelnen Gruppen sind mit unterschiedlichen Anforderungen belegt. So wird allgemein gefordert, daß die die Frequenz beeinflussenden Kondensatoren und Spulen eine hohe Güte, d. h. einen kleinen Verlustfaktor, aufweisen und zumindest teilweise eng toleriert sind, wobei die Werte dor Kapazitaten bzw. Induktivitäten im allgemeinen verhältnismäßig klein sind. Ebenso besteht für die HF-leitenden Verbindungselemente.die Auflage, einen möglichst geringen HF-Widerstand aufzuweisen. Die anderen genannten Funktionselemente können mit bekannten, billigen Serienfertigungsverfahren, z.B. der Dick- oder Dünnschichttechnik, ihrem Anwendungszweck entsprechend in ausreichender Güte erzeugt werden. Sie bedürfen keiner wesentlichen Nachbehandlung bzw. keines genauen Abgleichs.The functional elements of the individual groups are different Requirements documented. So it is generally required that those influencing the frequency High quality capacitors and coils; d. H. have a small loss factor and are at least partially tightly tolerated, whereby the values of the capacities or Inductances are generally relatively small. There is also for the HF-conductive connecting elements. The support, the lowest possible HF resistance to have. The other functional elements mentioned can be used with known, cheap ones Series production processes, e.g. thick or thin film technology, their purpose are produced accordingly in sufficient quality. You don't need any essential Post-treatment or no exact comparison.

Zur Herstellung von elektrischen Baugruppen sind Dickschicht(Siebdruck)-Techniken und Dünnschicht (Aufdampf oder Abstäub) -Techniken bekannt. Es zeigt sich, daß diese beiden Techniken zwar für die Funktionselemente der Gruppen b), c), d) und g) gut geeignet sind, für jede der Gruppen a) und f) aber nur teilweise und auch dann nicht sehr befriedigend. Wenn man beispielsweise eine Induktivitat durch eine spiralenförmige Flachspule verwirklichen will, muß die Leiterbahn zur Erzielung einer ausreichenden Spulengüte einen möglichst geringenHF-Widerstand aufweisen, d. h. außer einer genügenden Breite auch eine Dicke haben, die mehreren Eindringtiefen entspricht, des weiteren möglichst homogen sein und glatte Oberflächen aufweisen. Alle diese Forderungen sind in den genannten Schichttechniken bestenfalls durch eine den Prozeß wesentlich verteuernde chbehandlng (z. B. Kantenätzung bei Dickschichttechnik oder galvanisches Verstärken bei Dünnschlchttechnik) zu erreichen. Ähnliches gilt auch für die Leitungen f).Thick film (screen printing) techniques are used to manufacture electrical assemblies and thin film (vapor deposition or sputtering) techniques are known. It turns out that this Both techniques are good for the functional elements of groups b), c), d) and g) are suitable for each of the groups a) and f) but only partially and then not very satisfying. For example, if you have an inductance through a spiral Want to realize flat coil, the conductor track must be sufficient to achieve a Coil quality have the lowest possible RF resistance, d. H. except for a sufficient one Width also have a thickness that corresponds to several depths of penetration, furthermore be as homogeneous as possible and have smooth surfaces. All of these demands are essential in the mentioned layering techniques at best through one of the process expensive treatment (e.g. edge etching with thick-film technology or galvanic Reinforcing with thin-film technology). The same applies to the lines f).

Nachteilig ist weiter, daß die Kondensatorelektroden oft einen zu großen Flächenwiderstand aufweisen und die Kondensatordielektrika meistens zu schlechte Verlusteigenschaften haben und daß Durchmetallisierungen bei doppelt beschichteten Substraten nur schwer herstellbar sind.Another disadvantage is that the capacitor electrodes often too have a large sheet resistance and the capacitor dielectrics are mostly too bad Have loss properties and that through-plating with double-coated Substrates are difficult to manufacture.

Aus der DT-AS 1.241.880 ist ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung bekannt, bei dem die Bauelemente der Schaltung, die nach gleichen oder ähnlichen-Verfähren hergestellt werden, auf je einem gemeinsamen Teilträger erzeugt werden und anschließend mehrere Teilträger in einer Ebene zu einer Baueinheit zusammengesetzt werden. Durch diesesVerfahren soll es möglich werden, alle Bauelemente, bei denen die angewandten Verfahren der Integration keine Verschlechterung der optimalen Herstellungsbedingungen bedeuten, gemeinsam auf ein und demselben Teilträger anzubringen und herzustellen, während Bauelemente, bei denen diese Voraussetzung nicht erfüllt ist, auf andere Teilträger derart verteilt werden, daß sich in jedem Fall für die auf einem Teilträger zusammengefaßten Bauelemente optimale Herstellungseigenschaften ergeben Als Beispiel hierfür ist angeführt, daß ein Teilträger die Widerstände, ein zweiter TeiNträger die Kapazitäten und ein dritter Teilträger die Halbleiterbauelemente zusammen mit den notwendigen Beitungsbahnen enthalten. Baugruppen, die nach den bekannten Verfahren hergestellt sind, können im VHF- und UHF-Bereich nicht eingesetzt werden, weil den oben dargelegten Forderungen nicht Rechnung getragen ist.From the DT-AS 1.241.880 a method for the production of an integrated Circuit known in which the components of the circuit that are identical or Similar processes are produced, each generated on a common sub-carrier and then several sub-beams are put together in one plane to form a structural unit will. This method should make it possible to produce all components for which the methods of integration used do not deteriorate the optimal manufacturing conditions mean to attach and manufacture together on one and the same partial carrier, while components that do not meet this requirement are transferred to others Partial carriers are distributed in such a way that in each case for the on a partial carrier summarized components result in optimal manufacturing properties As an example therefor it is stated that a partial support is the resistors, a second subcarrier the capacities and a third subcarrier the semiconductor components included together with the necessary education tracks. Assemblies that are based on the known processes are produced, cannot be used in the VHF and UHF range because the requirements set out above have not been taken into account.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektronische Baugruppe für den VHF- und UHF-Bereich aufzuzeigen, die die von ihr geforderte Funktion optimal erfüllt, insbesondere geringe HF-Verluste aufweist, die Kondensatoren und Widerstände mit verhältnismäßig hohen Werten enthält und die nur geringe Herstellungskosten verursacht.The object of the invention is therefore to provide an electronic assembly for to show the VHF and UHF range that optimally fulfills the required function met, in particular having low HF losses, the capacitors and resistors with relatively high values and the only low manufacturing costs caused.

Diese Aufgabe wird von einer elektronischen Baugruppe nach der Erfindung gelöst; sie ist dadurch ausgezeichnet, daß auf einer Trägerplatte, auf welcher sich ein in Schichttechnik oder mit diskreten Bauelementen #aufgebautes Gleichstromnetzwerk befindet, an dessen Funktionselemente nur geringe Anforderungen gestellt werden, mindestens ein abgeschlossenes, mit Halbleiterbauelementen und/oder Sonderbauelementen hybridiertes HF-Netzwerk aufgebracht ist. Um optimale Funktionseigenschaften bei möglichst geringen Herstellungskosten erzielen zu können, ist es daher zweckmäßig, bei der Herstellung einer solchen Baugruppe von zwei in unterschiedlichen Techniken erzeugten Teilbaugruppen auszugehen und dieselben durch einen weiteren Arbeitsgang zusammenzufassen. Die eine Teilbaugruppe enthält dabei die Funktionselemente mit hoher HF-Güte, die andere Teilbaugruppe die übrigen, also HF-unkritischen Funktionselemente.This object is achieved by an electronic assembly according to the invention solved; it is characterized by the fact that on a carrier plate on which a direct current network built up in layer technology or with discrete components is located, the functional elements of which are only subject to low requirements, at least one closed, with semiconductor components and / or special components hybridized RF network is applied. To ensure optimal functional properties To be able to achieve the lowest possible manufacturing costs, it is therefore appropriate to in the manufacture of such an assembly of two in different techniques generated sub-assemblies and the same through a further operation summarize. One sub-assembly contains the Functional elements with high RF quality, the other sub-assembly the remaining, i.e. non-RF-critical functional elements.

Indem die Funktionselemente, welche mit hohen Anforderungen in Bezug auf geringe HF-Ver3uste beaufschlagt sind, in einem HF-Netzwerk zusammengefaßt sind, wird erreicht, daß zur Erzeugung dieses HP-Netzvterkes optimale Verfahrensschritte angewendet werden können.By using the functional elements, which are related to high requirements are exposed to low HF losses, are combined in an HF network, it is achieved that optimal procedural steps for the generation of this HP-Netzvterkes can be applied.

Erfindungsgemäß ist das Gleichstromnetzwerk auf mindestens einem gesonderten Substrat erzeugt und das Substrat auf der Trägerplatte befestigt. Dadurch ist es möglich, für die einzelnen Funktionselemente des HF-unkritischen Gleichstromnetzwerks das jeweils kostengünstigste Verfahren in Anwendung zu bringen.According to the invention, the direct current network is on at least one separate Substrate generated and the substrate attached to the carrier plate. This is how it is possible for the individual functional elements of the HF non-critical direct current network to apply the most cost-effective method in each case.

Eine vorteilhafte Optimierung bei der Herstellung der elektronischen Baugruppe besteht darin, daß das Gleichstromnetzwerk direkt auf der Trägerplatte in Schichttechnik erzeugt ist.An advantageous optimization in the manufacture of the electronic The assembly consists in that the direct current network is directly on the carrier plate is produced in layering technique.

Erfindungsgemäß besteht das HF-Netzwerk aus einer beidseitig mit Metallbelegungen versehenen Dielektrikumsschicht, deren Metallbelegungen eine für HF-#eitungselemente und HF-Spulenstrukturen ausreichende Schichtdicke aufweisen. Indem für die Erzeugung der kritischen Bereich der elektronischen Baugruppe von einem doppelseitig beschichteten Dielektrikum hoher HF-Güte ausgegangen wird, werden in vorteilhafter Weise verlustarme Kapazitäten und Induktivitäten erzeugt.According to the invention, the RF network consists of a metal layer on both sides provided dielectric layer, the metal coverings of which are used for HF line elements and RF coil structures have a sufficient layer thickness. By doing for the generation the critical area of the electronic assembly from a double-sided coated Dielectric with high HF quality is assumed, are advantageously low-loss Capacities and inductances generated.

An Hand der Figuren 1 und 2 wird im Nachfolgenden eine elektronische Baugruppe nach der Erfindung näher beschrieben. In Fig. 1 ist eine elektronische Baugruppe in Draufsicht schematisch dargestellt und Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht dieser elektronischen Baugruppe.Using FIGS. 1 and 2, an electronic Assembly described in more detail according to the invention. In Fig. 1 is an electronic Assembly shown schematically in plan view and Fig. 2 shows a front view this electronic assembly.

Fig. 1 stellt eine elektronische Baugruppe nach der Erfindung schematisch dar. Auf einer Trägerplatte 1 ist ein HF-Netzwerk 2 montiert, beispielsweise aufgeklebt oder unter Mithilfe von Abstandshaltern befestigt. Das HF-Netzwerk 2 besteht aus einem beidseitig mit Metallbelegungen versehenem Dielektrikum hoher HF-Güte. Die Metallbelegungen besitzen eine Schichtdicke, die für die Herstellung von verlustarm arbeitenden HF-ieitungselementen und Spulenstrukturen ausreichend ist. Es ist dabei nicht erforderlich, daß beide Metallbelegungen gleich dick sind. Als Dielektrika sind z. B. keramische Werkstoffe, Gläser, Glimmer und Folien aus Kapton oder Teflon (Kunststoffe auf Polymidw bzw. Polytetrafluoräthylenbasis) geeignet. Aus de Metallbelegungpn sind nach bekannten Methoden der Fotoätztechnik Strukturen zur Ausbildung von Beitungsbahnen, Induktivitäten und Kapazitäten herausgearbeitet. In der Fig. sind zur Vereinfachung nur einige diskrete Funktionselemente 3, z. B. HF-Kondensatoren und H?-Spulen, eingezeichnet. Auf die Markierung der Strukturen von Leitungsbahnen wurde verzichtet. Die im HF-Netzwerk 2 untergebrachten Funktionselemente sind über HF-Anschlüsse 5 mit dem HF-Stromkreis verbunden. Weiterhin befinden sich auf dem HP-Netzwerk 2 Halbleiterbauelemente 4 und/oder Sonderbauelemente, welche z. B. durch Auflöten, Kleben oder Bonden aufgebracht sind. Das HF-Netzwerk 2 stellt somit den HF-kritischen Teil der elektronischen Baugruppe dar.Fig. 1 shows an electronic assembly according to the invention schematically An HF network 2 is mounted on a carrier plate 1, for example glued on or attached with the help of spacers. The RF network 2 consists of a dielectric of high HF quality with metal coatings on both sides. the Metal coverings have a layer thickness that is necessary for the production of low-loss working HF conducting elements and coil structures is sufficient. It is there it is not necessary that both metal coatings are of the same thickness. As dielectrics are z. B. ceramic materials, glasses, mica and foils made of Kapton or Teflon (Polymidw or polytetrafluoroethylene-based plastics) are suitable. From the metal occupancy are structures for the formation of formation tracks according to known methods of photo etching, Inductivities and capacitances worked out. In the figure are for simplification only a few discrete functional elements 3, e.g. B. HF capacitors and H? Coils are shown. The structures of conduction pathways are not marked. The ones in the RF network Functional elements housed in 2 are connected to the HF circuit via HF connections 5 tied together. Furthermore, there are semiconductor components 4 on the HP network 2 and / or special components, which z. B. applied by soldering, gluing or bonding are. The HF network 2 thus represents the HF-critical part of the electronic assembly represent.

Auf.einem gesondert hergestellten Substrat 6, das gleichfalls auf der Trägerplatte 1 befestigt ist, befinden sich die Funktionselemente der Spannungs- und Stromversorgungskreise. Die elektrischen Werte dieser Funktionselemente sind innerhalb der elektronischen Baugruppe verhältnismäßig unkritisch; sie müssen zwar innerhalb gewisser Grenzen liegen, jedoch bedürfen sie im allgemeinen keines nachträglichen Abgleichs. Über Verbindungsbrücken 7 sind die Funktionselemente des Substrats 6 mit dem II?-Netzwerk 2 verbunden. Anschlüsse 8 der Betriebs-, Regel- und Steuerspannung sind auf dem Substrat 6 untergebracht.Auf.einem separately produced substrate 6, which is also on is attached to the carrier plate 1, the functional elements of the voltage and power supply circuits. The electrical values of these functional elements are relatively uncritical within the electronic assembly; they have to lie within certain limits, but generally do not require any subsequent Adjustment. The functional elements of the substrate 6 are connected via connecting bridges 7 connected to the II? network 2. Connections 8 of the operating, regulation and control voltage are accommodated on the substrate 6.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der elektronischen Baugruppe nach der Erfindung besteht darin, daß das auf einem oder mehreren gesonderten Substraten 6 zusammengezogene Gleichstromnetzwerk auch direkt auf der TrSgerplatte 1 erzeugt wer den kann. Ein Sorlderfenl dieser Ausführung ist eine gewöhnliche LeiterPlatte, auf der in herkömmlicher Technik diskrete Bauelemente aufgebracht sind.An advantageous development of the electronic assembly according to the invention consists in that on one or more separate substrates 6 contracted direct current network is also generated directly on the carrier plate 1 can be. A source of this design is an ordinary printed circuit board, on which discrete components are applied using conventional technology.

In Fig. 2 wird eine Vorderansicht der in Fig. 1-dargestellten elektronischen Baugruppe gezeigt. Für die in der Figur 2 eingezeichneten Elemente der Baugruppe gelten die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1.In Fig. 2 is a front view of the electronic shown in Fig. 1 Assembly shown. For the elements of the assembly shown in FIG The same reference numerals apply as in FIG. 1.

Die für den VHF- und UHF-Bereich konzipierte elektronische Baugruppe nach der Erfindung besitzt optimale HF-Eigenschaften. Indem sich die kritischen Funktionselemente innerhalb eines HF-Netzwerks befinden, das von einem beidseitig mit Metallbelegungen versehenen Dielektrikuri hoher HF-Güte ausgeht, können sie hergestellt werden, daß sie die geforderten Daten aufweisen, während die unkritischen Funktionselemente der elektronischen Baugruppe in einem Gleichstromnetzwerk zusammengefaßt sind, das besonders kostensparend erzeugt werden kann.The electronic assembly designed for the VHF and UHF range according to the invention has optimal RF properties. By getting the critical Functional elements are located within an RF network that is provided by one on both sides provided with metal coverings Dielektrikuri emanates from high HF quality, they can be made to have the required data while the non-critical functional elements of the electronic assembly in a direct current network are summarized, which can be generated particularly cost-saving.

4 Patentansprüche 2 Figuren4 claims 2 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Electronic assembly for the VHF and UHF range, in particular hybridized layer assemblies, which functional elements contains different requirements, which are not shown t that on a carrier plate (1) on which there is a layer produced or built with discrete components DC network is located on whose Functional elements only have low requirements, at least one completed, HF network hybridized with semiconductor components (4) and / or special components (2) is applied.

2 assembly according to claim 1, d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the direct current network on at least one separate substrate (6) is generated and the substrate (6) is attached to the carrier plate (1).

3. Assembly according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the direct current network is directly on the carrier plate (1) in layer technology is generated.

4. Assembly according to one of claims 1-3, d a d u r c h g e k e n n z e i h n e t t that the HF network (2) consists of a metal layer on both sides provided dielectric layer, the metal coverings of which one for H? -line elements and RF coil structures have a sufficient layer thickness.

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