DE3629745C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fin-Leitung für die Mikrowellen­ technik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Fin-Leitungen sind in der deutschen Zeitschrift "Fre­ quenz" Bd. 35 (1981) 5, S. 118-123, beschrieben. Ein elek­ trisch isolierendes Substrat trägt beiderseitig metallische Leiterstrukturen, die sich bis zu den Längsrändern des Sub­ strats erstrecken. Das Substrat befindet sich in einem Hohl­ leiter, wobei die Längsränder in Längsnuten hineinragen, welche sich an den Innenwänden des Hohlleiters befinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Fin-Leitung der obigen Art anzugeben, bei welcher enge, vorgegebene Toleranzgrenzen der Werte ihrer elektrischen Eigenschaften mit Sicherheit lange Zeit eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche lehren vor­ teilhafte Weiterbildungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Fig. 1 bis 7 beschrieben, wobei die Fig. 1 bis 5 ein Ausführungsbeispiel zum Patentanspruch 2 be­ treffen.

In der Fig. 1 ist ein Ende der Fin-Lei­ tung dargestellt. Es bedeuten:

1 ein isolierendes Substrat,
2 und 2′ metallische Leiterstrukturen,
3 ein erster Teilhohlleiter,
4 ein zweiter Teilhohlleiter,
5 und 6 Innenwände
12 durchmetallisierte Löcher.

Die beiden Teilhohlleiter 3, 4 sind aufgeschnitten gezeich­ net, um die Lage des isolierenden Substrates 1 mit seinen beiderseitigen Leiterstrukturen 2 und 2′ in dem aus den bei­ den Teilhohlleitern 3, 4 gebildeten Hohlleiter zu zeigen.

Die Fig. 2 unterscheidet sich von der Fig. 1 dadurch, daß die Teilhohlleiter 3, 4 nicht aufgeschnitten dargestellt ist. Es sind die Teilungsfugen 9 und 10 zu erkennen, die durch das elektrisch dichte Zusammenfügen der Teilhohlleiter gebildet werden.

Das Substrat 1 wird im Hohlleiter dadurch gehalten, daß der Hohlleiter an seinen zwei gegenüberliegenden Innenwänden 5, 6 je eine Längsnut aufweist, in die je ein Längsrand des Substrates 1 hineinragt. An Hand der Fig. 3 wird die Bil­ dung der Längsnuten 7 und 8 gezeigt. Es ist ein Querschnitt des Hohlleiters gezeichnet. Mit 3 und 4 sind wieder die Teilhohlleiter bezeichnet und mit 5 und 6 die Innenwände. Der erste Teilhohlleiter 3 weist nicht bezeichnete Ausfrä­ sungen in einer solchen Form auf, daß beim Zusammenfügen der beiden Teilhohlleiter 3 und 4 die Längsnuten 7 und 8 entste­ hen. Mit 11 ist der Grund der jeweiligen Längsnut bezeich­ net, und von diesem Grund geht die jeweilige Teilungsfuge 9 bzw. 10 aus. Mit b ist die Breite der Längsnut bezeichnet.

Die Fig. 4 unterscheidet sich von der Fig. 3 dadurch, daß zusätzlich das Substrat 1 mit den Leiterstrukturen 2 und 2′ eingezeichnet ist. Diese Figur zeigt also einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Fin-Leitung, wobei auch zwei durchmetallisierte Löcher 12 geschnitten sind. Mit a ist der Abstand von der Innenwand 5 bis zur Mitte eines durchmetal­ lisierten Loches bezeichnet.

In der Fig. 5 ist das Substrat 1 mit den Leiterstrukturen 2 und 2′ und den durchmetallisierten Löchern 12 ausführlich dargestellt. Mit 13 ist die Durchmetallisierung eines Loches bezeichnet. Mit dieser Durchmetallisierung wird eine metal­ lische Verbindung der beiderseitigen Leiterstrukturen 2 und 2′ bewirkt.

Für das Substrat 1 wird ein plastischer oder elastischer Werkstoff verwendet. Bevorzugt wird Polytetrafluoräthylen, bekannt auch unter der Bezeichnung "Teflon", wegen seiner im Mikrowellengebiet günstigen elektrischen Eigenschaften, z. B. niedrige Dielektrizitätskonstante, kleiner Verlustfaktor. Es kann zusätzlich eine Glasfaserverstärkung vorgesehen sein. Durch die Verwendung eines plastischen bzw. elasti­ schen Werkstoffes wird der Vorteil der leichten Bearbeitbar­ keit und der geringen Bruchgefahr erreicht.

Die durchmetallisierten Löcher 12 sind in zwei Reihen ange­ ordnet, wobei sich je eine Reihe im Bereich einer der Längs­ nuten 7 bzw. 8 erstreckt, siehe auch Fig. 3 und 4. Es kön­ nen je Längsnute auch mehrere Reihen von durchmetallisierten Löchern vorgesehen sein. Es bedeuten ferner:

d Durchmesser des noch unmetallisierten Loches
h Dicke des Substrates 1
c Dicke der Durchmetallisierung
s Dicke des Substrates 1 einschließlich der Leiterstrukturen 2 und 2′
t Lochteilung

Es gilt folgende Bemessung:

0,1 mm ≦ h ≦ 1,5 mm
3 µm ≦ c ≦ 200 µm
2 c ≦ d ≦ 3 mm
d ≦ t ≦ 10 mm
0 ≦ a ≦ 3d (siehe Fig. 4)

Es können folgende Sonderfälle auftreten:

• a) 2c = d: Dies bedeutet, daß das Loch ganz mit Metall ausgefüllt ist.b) d = t:In diesem Fall berühren sich die noch unmetallisierten Löcher.c) a = 0:Das Loch ragt nur zur Hälfte in die Längsnut hinein.

Die Leiterstrukturen 2 und 2′ und die Durchmetallisierung 13 sind zwecks deutlicher Darstellung übertrieben dick darge­ stellt. Die Dicke der Leiterstrukturen beträgt 3 µm bis 200 µm. Die Leiterstrukturen 2 und 2′ und die Durchmetallisie­ rung 13 sind gleich dick gezeichnet. Es können aber auch un­ terschiedliche Dicken gewählt werden. Der in einer Längsnut 7 bzw. 8 gelegene Teil der Leiterstruktur 2 kann dicker sein als der außerhalb einer Längsnute gelegene Teil.

Die Leiterstrukturen werden durch Ätzen eines metallkaschier­ ten Substrates oder/und galvanischen Abscheiden von Metall hergestellt. Die Durchmetallisierung der Löcher geschieht ebenfalls durch galvanisches Abscheiden von Metall. Als Me­ tall kommt vorwiegend Kupfer mit oder ohne Edelmetallauflage in Frage.

Die metallische Verbindung zwischen den beiden Leiterstruk­ turen kann auch dadurch hergestellt werden, indem Metall­ stifte oder Rohrabschnitte in das Substrat eingetrieben wer­ den.

Die Kurvenform der Kontur 14 richtet sich nach dem Verwen­ dungszweck der Fin-Leitung. Hier ist eine Kurvenform einge­ zeichnet, die eine Wellenwiderstandstransformation bewirkt.

Wie in der Fig. 4 zu erkennen ist, erstreckt sich nur auf einer Seite des Substrates 1 die Leiterstruktur 2 aus dem Bereich der Längsnuten 7 bzw. 8 (siehe Fig. 3) in den Innenraum des Hohlleiters hinein. Die Leiterstruktur 2′ auf der anderen Seite ist auf den Bereich innerhalb der Längsnu­ ten beschränkt. Es ist aber auch möglich, daß sich die Lei­ terstrukturen auf beiden Seiten bis in den Hohlleiterinnen­ raum erstrecken, wobei die jeweiligen Kurvenformen 14 (siehe Fig. 5) der Konturen gleich oder unterschiedlich sein kön­ nen.

Es sind in den Fig. 1 bis 4 nicht dargestellte Mittel vorgesehen, mit denen die zwei Teilhohlleiter 3 und 4 an den Teilungsfugen 9 und 10 fest zusammengedrückt werden, wobei die so entstandenen Längsnuten 7 und 8 die Breite b (siehe Fig. 3) aufweisen. Die Breite b ist kleiner bemessen als die Dicke s des Substrates einschließlich der Leiterstruktu­ ren 2 und 2′. Beim Zusammendrücken der Teilhohlleiter 3 und 4 bis zu ihrer Berührung in den Teilungsfugen 9 und 10 wird das Substrat 1 in den Längsnuten 7 und 8 eingeklemmt, wobei es sich plastisch verformt. Dabei wird die Durchmetallisie­ rung 13 auf Druck beansprucht und elastisch verformt. Die Breite b und die Dicke s sind so aufeinander abgestimmt, daß diese Druckbelastung unterhalb der Elastizitätsgrenze liegt. Die Teilhohlleiter 3 und 4 sind so stabil ausgeführt, daß sie dabei nur in einem vernachlässigbarem Maß verformt wer­ den. So werden an vorbestimmten Orten, nämlich an denen der Durchmetallisierungen, sichere und zeitlich konstante elek­ trische Verbindungen mit geringen Übergangswiderständen zwi­ schen den Teilhohlleitern 3 bzw. 4 und den Leiterstrukturen 2 bzw. 2′ gebildet. Dadurch wird die geforderte Einhaltung enger Toleranzen für die Werte der elektrischen Eigenschaf­ ten erreicht.

Die Anwendung von durchmetallisierten Löchern hat den Vor­ teil, daß für Wandströme vom ersten zum zweiten Teilhohllei­ ter 3 bzw. 4 ein kurzer Weg durch die Löcher gegeben ist, so daß entsprechend geringe Verluste auftreten. Das gleiche gilt für Ströme, die von der Leiterstruktur auf der einen Seite zu der auf der anderen Seite fließen.

Die Fig. 6 zeigt eine andere Möglichkeit, die Längsnuten 7 und 8 zu bilden. Beide Teilhohlleiter 3 und 4 sind mit Aus­ fräsungen versehen. Es ist der Sonderfall dargestellt, daß die Ausfräsungen gleich sind, so daß die Teilungsfugen 9 und 10 von den Mitten der jeweiligen Längsnuten 7 bzw. 8 ausge­ hen. Jedoch können die Ausfräsungen auch ungleich ausgeführt sein.

In der Fig. 7 ist eine andere Ausführung des Substrates 1 mit den Leiterstrukturen 2 und 2′ dargestellt. Anstelle durchmetallisierter Löcher ist gemäß Anspruch 3 eine Randme­ tallisierung 15 zur metallischen Verbindung der beidersei­ tigen Leiterstrukturen 2 und 2′ vorgesehen.

Es können ferner durchmetallisierte Löcher (wie in der Fig. 5 dargestellt) zusammen mit einer Randmetallisierung gemäß der Fig. 7 vorgesehen sein.

Gemäß dem Anspruch 4 sind die Mittel zum Zusammendrücken der beiden Teilhohlleiter als lösbare Verbindung, vorzugsweise als Schraubverbindung ausgeführt. Dazu sind Schrauben sowie in den Teilhohlleitern 3 und 4 Durchgangs- und Gewindelöcher vorgesehen. Ferner sind Paßstifte vorgesehen, um die Teil­ hohlleiter 3 und 4 gegeneinander festzulegen.

Dadurch, daß die elektrische Verbindung nur durch Druck des jeweiligen Teilhohlleiters auf die betreffende Leiterstruk­ tur hergestellt wird und die beiden Teilhohlleiter durch ei­ ne lösbare Verbindung zusammen gedrückt werden, wird ein leichtes Zusammenbauen und ein leichtes Auseinandernehmen und damit ein leichtes Auswechseln des Substrates sowie von evtl. auf dem Substrat angeordneten elektrischen Bauteilen, z. B. Dioden, erreicht.

Claims (5)

1. Fin-Leitung für die Mikrowellentechnik mit folgenden Merkmalen:

• a) Ein elektrisch isolierendes Substrat (1, Fig. 1) trägt beiderseits metallische Leiterstrukturen (2, 2′′) die sich bis zu den Längsrändern des Substrats (1) erstrecken.
• b) Das Substrat (1) befindet sich in einem Hohl­ leiter (3, 4).
• c) Der Hohlleiter (3, 4) weist an zwei gegenüber­ liegenden Innenwänden (5, 6) je eine Längsnut (7, 8, Fig. 3) auf, in die je ein Längsrand des Substrats (1) hineinragt (Fig. 4).
• d) Der Hohlleiter (3, 4, Fig. 2) ist durch Tei­ lungsfugen (9, 10) in einen ersten (3) und einen zweiten (4) Teilhohlleiter geteilt.
• e) Die Teilungsfugen (9, 10) gehen vom Grund (11, Fig. 3) der betr. Längsnut (7 bzw. 8) aus.
• f) Die beiderseitigen Leiterstrukturen (2, 2′) sind im Bereich der Längsnuten (7, 8) me­ tallisch miteinander verbunden (13, Fig. 5 bzw. 15, Fig. 7)
• g) Das Substrat (i) besteht aus einem plasti­ schen oder elastischen Werkstoff.
• h) Die Breite der Nuten (b, Fig. 3 bzw. 6) und die Dicke des Substrates (s, Fig. 5) ein­ schließlich der Leiterstrukturen (2, 2′) sind so bemessen, daß bei zusammenge­ drückten Teilhohlleitern (3, 4) die me­ tallischen Verbindungen (13, 15) der beiderseitigen Leiterstrukturen (2, 2′) auf Druck beansprucht und elastisch ver­ formt sind.

Den Oberbegriff bilden die Merkmale a, b, c und g. Die übrigen Merkmale bilden den kennzeichnenden Teil.

2. Fin-Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Verbindungen zwischen den beiderseitigen Leiterstrukturen (2, 2′) als Reihen von durchmetallisier­ ten Löchern (12, 13, Fig. 5) ausgeführt sind.

3. Fin-Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Verbindung zwischen den beiderseitigen Leiterstrukturen (2, 2′) als Randmetallisierung (15, Fig. 7) ausgeführt ist.

4. Fin-Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Zusammendrücken der beiden Teilhohlleiter (3, 4) eine lösbare Verbindung, vorzugs­ weise eine Schraubverbindung, vorgesehen ist.