DE4417586A1 - Familie von demontierbaren Hybridanordnungen unterschiedlicher Größe mit Mikrowellenbandbreitenverbindern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Hochfrequenzverbindungen und insbesondere auf demontierbare Mikrowellen- und digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungs-An­ ordnungen auf einem Substrat, das Übertragungsleitungen mit gesteuerter Impedanz enthält.

Beim Entwurf und bei der Herstellung von elektronischen Ge­ räten, die im Mikrowellenfrequenzbereich, z. B. bei Frequen­ zen größer als ein GHz, betrieben werden, ist die elektri­ sche Verbindung zwischen den Schaltungen von großer Bedeu­ tung. Ein Verbinder muß als eine Übertragungsleitung mit gesteuerter Impedanz behandelt werden, wenn die Verbindungs­ dimension zu einem signifikanten Bruchteil der Signalwellen­ länge wird (typischerweise wird 1/10 bis 1/8 der Wellenlänge als signifikant betrachtet). Bei Mikrowellenfrequenzen er­ füllen nahezu alle Schaltungsverbindungen dieses Kriterium und müssen folglich als Übertragungsleitungen mit gesteuer­ ter Impedanz entworfen werden. Verbindungen, die die charak­ teristische Impedanz der Schaltung nicht anpassen, haben Signalreflexionen und folglich einen Verlust von Leistungs­ übertragung und Signalintegrität zur Folge.

Mikrowellenumgebungs-Übergänge zwischen Schaltungen in einem elektronischen Gerät können durch koaxiale Verbinder, die eine elektrische Verbindung zwischen zwei Mikrowellenanord­ nungen, die in getrennten metallischen Kästen eingebaut sind, schaffen, hergestellt sein. Derartige Strukturen wer­ den typischerweise zur hybriden Mikrowellengehäusung bis 26 GHz verwendet. Jedoch wird ein getrennter koaxialer Übergang für jedes elektrische Signal, das zwischen den Anordnungen geleitet werden muß, benötigt. Zusätzlich addieren sich die maschinell bearbeiteten metallischen Kästen und die Koaxial­ verbinder signifikant zum Herstellungsaufwand des elektroni­ schen Geräts.

Obwohl nicht allgemein gebräuchlich, sind Mikrowellenanord­ nungen, die aufgedruckten Leiterplatten oberflächenbefe­ stigbar sind, bekannt. Diese Technik verwendet eine ober­ flächenbefestigbare integrierte Mikrowellenschaltungsanord­ nung, die Übertragungsleitungen auf einer gedruckten Leiter­ platte anstelle von Koaxialanschlüssen zwischen den gerän­ derten Anordnungen verwendet. Ein Rückseitenkoplanarwellen­ leiter ist mittels Aufschmelzlöten gekoppelt. Eine Schwie­ rigkeit bei dieser Lötbefestigungstechnik schließt die Un­ terschiede der termischen Ausdehnungskoeffizienten der Kom­ ponenten ein. Diese Unterschiede der termischen Koeffizien­ ten, die während des Aufschmelzlötprozesses und nachfolgend während des Schaltungsbetriebs auftreten, führen Belastungen an den Lötverbindungen ein, die direkt proportional zu der Schaltungsgröße sind. Daher haben größere Schaltungen grö­ ßere Belastungen. Wenn die Belastungen die Bruchbelastung für die Lötverbindung übersteigen, tritt ein Ausfall des elektrischen Kontakts auf. Folglich müssen gelötete oberflä­ chenbefestigbare Mikrowellenschaltungsanordnungen größenmä­ ßig begrenzt sein oder dürfen nur auf Verbindungssubstraten mit angepaßter termischer Ausdehnung verwendet werden. Au­ ßerdem erleichtert die Lötbefestigungstechnik nicht die Er­ satzüberprüfung von integrierten Schaltungsanordnungen.

Bei digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen kann die er­ forderliche Bandbreite für die Verbindungen durch die fol­ gende Gleichung auf die Anstiegszeit der digitalen Impulse bezogen werden:

BW = 0,35 N/t_r

wobei t_r die digitale Impulsanstiegszeit und N die höchste Ordnung der Harmonischen, die durchgelassen werden soll, darstellt. Typischerweise werden Werte von N = 3 bis 5 ver­ wendet, um eine adequate Verbinderbandbreite für eine digi­ tale Impulsintegrität zu bestimmen. Mit Impulsanstiegszei­ ten, die in vielen digitalen Hochgeschwindigkeitsentwürfen derzeit unter 500 Picosekunden liegen, ist es unbedingt er­ forderlich, digitale Schaltungsverbinder mit Mikrowellen­ bandbreiten zu entwerfen.

Ein weiteres Merkmal der digitalen Hochgeschwindigkeits­ schaltungen sind die höheren Dichten der integrierten Schal­ tungen, die typischerweise eine größere Anzahl von Verbin­ dungen erfordern, als dies bei herkömmlichen Mikrowellen­ schaltungen der Fall ist. Es gibt gegenwärtig digitale Hoch­ geschwindigkeitsschaltungen, die bis zu 500 Hochgeschwindig­ keitssignalverbindungen für ein optimales Verhalten erfor­ dern. Ein Lösungsansatz, diese Anforderung nach einer hohen Dichte von Verbindern mit gesteuerter Impedanz zu erfüllen, ist eine dynamische Entwicklung von Multichipmodulen. Durch das Plazieren einer Mehrzahl von Chips auf einem Substrat, das eine hohe Dichte von Leitungen mit gesteuerter Impedanz liefern kann, eleminieren Multichipmodule die Verbindungen mit ungesteuerter Impedanz, die mit Einzelchipanordnungen verknüpft sind. Eine zusätzliche Anforderung für digitale Hochgeschwindigkeitsschaltungen ist die Verbindung einer großen Anzahl von Hochgeschwindigkeitssignalen mit Multi­ chipmodulen. Diese Signalverbinder müssen ebenfalls gesteu­ erte Impedanzen haben.

Zusätzlich zum Bedarf nach Verbindern mit gesteuerter Impe­ danz weisen Mikrowellenanordnungen und digitale Hochge­ schwindigkeitsschaltungsanordnungen andere Anforderungen auf. Diese Anforderungen umfassen: (1) Isolierung der Hoch­ frequenzschaltkreise von elektrischen Störungen; (2) elek­ trische Zuverlässigkeit; und (3) mechanische Zuverlässig­ keit. Für Schaltungen, die mit einer signifikanten Leistung betrieben werden, kann die Ableitung von termischer Energie durch die Verwendung von Wärmesenken ebenfalls eine Anfor­ derung sein. Bei vielen Hochfrequenzschaltungen ist es auch erwünscht, eine hermetisch abgeschlossene Umgebung vorzu­ sehen. Es wäre vorteilhaft, wenn Hochfrequenzanordnungen diese Anforderungen erfüllen könnten, während auch eine Ein­ fachheit des Aufbauens, des Überarbeitens und des Prüfens geschaffen wird. Vorzugsweise können diese Anforderungen mit einem reduzierten Aufwand erfüllt werden. Weitere Vorteile würden verwirklicht werden, wenn das Gehäusungsschema eine Flexibilität beim Entwerfen von Kundenschaltungen ermög­ licht, während eine standardisierte Verbindergeometrie zwi­ schen der Schaltung und der gedruckten Leiterplatte beibe­ halten wird. Diese Vorteile umfassen kürzere Entwurfszyklen und geringere Kosten durch die Verwendung von Standardgehäu­ seelementen und -Vorrichtungen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbin­ dung mit gesteuerter Impedanz zwischen einer Übertragungs­ leitung einer Hochfrequenzschaltung und einer Übertragungs­ leitung eines Substrats mit den oben genannten Anforderungen und Verbesserungen zu schaffen. Die Hochfrequenzschaltung und das Substrat können jeweils entweder in Dickfilm-, Dünn­ film-, gedruckter Leiterplatte- oder Multichipmodul-Technolo­ gie hergestellt sein. Die Hochfrequenzschaltung und das Ver­ bindungssubstrat können Komponenten von einem Mikrowellensy­ stem oder einem digitalen Hochgeschwindigkeitssystem sein.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung nach Anspruch 1, ei­ ne planare Ankoppelvorrichtung nach Anspruch 13 und eine Hy­ bridschaltung nach Anspruch 17 gelöst.

Die oben genannten lang bekannten Bedürfnisse in der Technik wurden durch die vorliegende Erfindung erfüllt, die eine Fa­ milie von Hybridanordnungen unterschiedlicher Größe schafft, wobei jede standardisierte Leitungselemente und Befesti­ gungsstrukturen, sowie kundenspezifizierbare Übergänge und Schaltungsbereiche umfaßt. Die kundenspezifizierbaren Über­ gänge können irgendwo entlang des Leitungselements plaziert werden, und sind für Nieder- und Hoch-Frequenzverhalten ge­ eignet.

Die Familie der Hybridanordnungen unterschiedlicher Größe wird durch eine Anordnung bewirkt, die einen Übergang mit gesteuerter Impedanz von einer Übertragungsleitung auf einer demontierbaren Hochfrequenzschaltung zu einer Übertragungs­ leitung auf einem Verbindungssubstrat, wie z. B. einer ge­ druckten Leiterplatte, schafft. Eine Verbindung einer ersten Struktur von Kontaktstellen mit gesteuerter Impedanz auf ei­ ner Hochfrequenzschaltung mit einer zweiten Struktur von Kontaktstellen mit gesteuerter Impedanz auf dem Verbindungs­ substrat wird durch eine Mehrzahl von Leitern erreicht, die mindestens einen Anschluß aufweisen, der mit beiden Struk­ turen von Kontaktstellen durch Zusammendrücken eines elasto­ merischen Bauteils in eine ordnungsgemäße elektrische Ver­ bindung gebracht wird. Die Einstellbarkeit der Hybridanord­ nungen, die Familienbauteile unterschiedlicher Größe zur Folge hat, wirkt sich nicht nachteilig auf die Übergänge mit gesteuerter Impedanz aus.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Mehrzahl der Leitungen Metalleitungen auf einem Leitungsrahmen, der elektrisch und mechanisch an Befestigungsstellen auf einer Hochfrequenzschaltung befestigt ist und sich von diesen aus erstreckt. Diese Metalleitungen sind über komplementären Kontaktstellen auf dem Verbindungssubstrat angeordnet. Eine Befestigungsstruktur bewirkt einen elektrischen Kontakt zwi­ schen den Leitungen und den Kontaktstellen auf der gedruck­ ten Leiterplatte durch das Zusammendrücken eines Elastomers. Eine Versteifungsvorrichtungs-Struktur auf der der Befesti­ gungsvorrichtung gegenüberliegenden Seite und das Elastomer bewahren die Planheit der gedruckten Leiterplatte, wenn das Elastomer zusammengedrückt wird. Bei dieser Übergangsstruk­ tur wird eine Koplanarübertragungsleitung gebildet, wenn zwei Masseleitungen auf jeder Seite einer festgelegten Si­ gnalleitung auf dem Leitungsrahmen festgelegt werden. Die Impedanz der Koplanarübertragungsleitung ist durch die Geo­ metrien und die Auswahl der Materialien für die verschiede­ nen Elemente der Struktur bestimmt. Eine elektrische Isolie­ rung eines Hochfrequenzübergangs von einem anderen Hochfre­ quenzübergang ist ebenfalls stark von den Materialien der Befestigungs- und Versteifungsvorrichtungs-Strukturen abhän­ gig. Daher müssen die Materialien und Dimensionen der Lei­ tungen, der Befestigungsflächen, der PCB-Kontaktflächen (PCB = Printed Circuit Board = gedruckte Leiterplatte), des Ela­ stomers und der Versteifungsvorrichtung basierend darauf ausgewählt werden, wie sie die Impedanz und die elektrische Kopplung beeinflussen, um elektrisch isolierte Übergänge mit gesteuerter Impedanz zu schaffen.

Vorzugsweise sind die Metalleitungsgeometrien so entworfen, daß sie für Masse- und Signal-Verbindungen gleichartig sind. Eine derartige Äquivalenz wird für die Standardisierung der Leitungsstandorte benötigt, während die Flexibilität ge­ schaffen wird, drei beliebige Leitungen als einen Koplanar­ übergang zu entwerfen. Diese Flexibilität ermöglicht eine Einstellbarkeit für die Anordnung. Anders ausgedrückt heißt das, die Größe der Anordnung beeinflußt nicht die Geometrie der Leitungen, lediglich die Anzahl der Leitungen. Jede Lei­ tung, die nicht als Hochfrequenzübergang verwendet wird, kann entweder als Leistungs-, Niederfrequenz- und Gleich­ stromverbinder, oder als Masseverbinder verwendet werden. Zusätzlich können die Leitungen unbenutzt bleiben, ohne das Anordnungsverhalten zu beeinflussen.

Die Übergangsstruktur ist sowohl hinsichtlich einer mechani­ schen Zuverlässigkeit, als auch einem elektrischen Verhalten entworfen. Die Befestigungsstruktur wendet eine höhere Kraft auf die Hochfrequenzhybridschaltung als auf die Metalleitun­ gen an. Dies minimiert die Kraft auf das Metalleitungs-Befe­ stigungsgebiet während einer Vibration oder einer Erschütte­ rung. Folglich hat der Entwurf der Übergangsstruktur ein zu­ verlässiges Verhalten zur Folge.

Die Metalleitungen können entweder auf der Oberseite oder der Unterseite der Schaltung befestigt sein, wobei die Ober­ seite der Schaltung als die Schaltungsseite festgelegt ist, auf der aktive und passive Komponenten befestigt sind. Eine Leitungsbefestigung kann entweder durch Löt- oder Hartlöt­ verfahren oder durch leitendes Epoxid erreicht werden. Um die Bandbreite der Verbindung zu maximieren, sollten sich die Metalleitungen horizontal aus der Schaltungsanordnung erstrecken. Diese Leitungsausrichtung liefert einen stark gesteuerten elektrischen Übergang (z. B. minus 20 db Rück­ flußdämpfung bei 8 GHz).

Eine andere Leitungsausrichtung mit einer weniger gesteuer­ ten elektrischen Umgebung verwendet gebogene Metalleitungen. Gebogene Leitungen werden direkt auf die gedruckte Leiter­ platte gelötet. Da keine Befestigungsstruktur benötigt wird, sind wirkliche Platz- und Kosteneinsparungen realisiert. Die Steuerung der elektrischen Impedanz wird wegen der Diskon­ tinuitäten aufgrund der gebogenen Leitungen und der Schwie­ rigkeit beim Steuern der Dimensionen der gebogenen Leitungen weniger genau. Dennoch können gebogene Metalleitungen Über­ gänge bis 4 GHz Bandbreite liefern.

Dieser demontierbare Verbindungsentwurf mit gesteuerter Im­ pedanz kann in Hochfrequenzschaltungen verwendet werden, die in Dickfilm- oder Dünnfilm-Technologie hergestellt sind. Die Übergangsstruktur kann auch mit Multichipmodulen, die mit Keramik- oder Laminat-Technologie oder mit Technologien, bei denen Dünnfilm auf Mehrschichtkeramik abgeschieden wird, hergestellt sind, verwendet werden. Wenn eine elektrische Abschirmung oder eine hermetisch abgeschirmte Umgebung ge­ wünscht ist, hängen die Merkmale der Struktur mit gesteuer­ ter Impedanz auf der Hochfrequenzschaltung von der speziel­ len verwendeten Gehäusungstechnologie ab. Wenn die Hochfre­ quenzschaltung in einer Dickfilmtechnologie hergestellt ist, können neuartige Dickfilmmerkmale, wie z. B. Isolierungswän­ de, benötigt werden, um eine hermetisch abgeschirmte Umge­ bung und/oder eine gute elektrische Abschirmung zu errei­ chen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer modularen Hybrid­ anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines Niederleistungsent­ wurfs der modularen Hybridanordnung gemäß der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer modularen Hochlei­ stungshybridanordnung gemäß der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 4 eine zweite Querschnittsansicht einer modularen Hochleistungshybridanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Draufsicht der Hochfrequenzsubstratstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine Unteransicht des Hochfrequenzsubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine Leitungsstruktur eines HF-Eingangs auf der Rückseite des Hochfrequenzsubstrats;

Fig. 8 eine repräsentative hybride Eingangs-/Ausgangs-An­ ordnung;

Fig. 9 ein repräsentatives Modell des Eingangspfades für ein HF-Signal zu der modularen Hybridanordnung;

Fig. 10 ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung, bei dem die modulare Hybridan­ ordnung über gebogene Leitungen an einer Trägerlei­ terplatte befestigt ist;

Fig. 11 ein alternatives Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung, bei dem die modulare Hybridan­ ordnung an einer Trägerleiterplatte über Leitungen, die aufwärts gebogen sind, befestigt ist.

Allgemein gesprochen schafft die vorliegende Erfindung eine Familie von demontierbaren Dickfilmanordnungen mit hervor­ ragenden Eigenschaften und geringen Kosten, die leicht ent­ worfen, überarbeitet und hergestellt werden können. Die er­ zielte Gehäusungstechnologie resultiert in geringeren Pro­ duktionskosten pro Stück, ebenso wie in geringeren Gesamt­ systemkosten. Die Entwicklungszyklen wurden im Vergleich zu absolut kundenspezifischen Mikroschaltungen signifikant ver­ kürzt, ohne kundenspezifizierbare Freiheit zu opfern. Dies ist aufgrund der Einführung von standardisierten Elementen und einer demontierbaren mechanischen Anordnung der Fall.

Fig. 1 zeigt eine Explosionsansicht der modularen Hybridan­ ordnung. Die Hochfrequenzschaltung 100 besteht aus einer kundenspezifizierten Mikroschaltung, die auf einem kunden­ spezifizierbaren Gebiet (nicht gezeigt) befestigt ist, und ist in einem Isolationsdeckel 102 eingeschlossen, der in der Technik gut bekannt ist, welcher z. B. aus Covar hergestellt sein kann. Der Deckel 102 bietet einen mechanischen Schutz für kundenspezifizierbare Mikroschaltung, ebenso wie eine elektrische Isolierung und eine hermetische Abschirmung. Ein Leitungsrahmen besitzt leitfähige Anschlußleitungen 106, die horizontal aus der Grundfläche eines Hochfrequenzsubstrats 104 hervorstehen, wodurch die Bandbreite der Verbindung ma­ ximiert wird. Der Leitungsrahmen besteht typischerweise aus einer Legierung mit einem termischen Koeffizienten, der an den Koeffizienten der Anordnung angepaßt ist. Die leitenden Anschlußleitungen 106 sind in Reibungskontakt mit einer ge­ druckten Leiterplatte 110, die einen leitenden Belag 112, der auf der Oberfläche der Platte 110 geschichtet und struk­ turiert ist, aufweist, angebracht. Dieses planare Ankoppel­ ausführungsbeispiel hat die Vorteile der Übergänge mit ge­ steuerter Impedanz und des leichten Befestigens/Demontierens der Hochfrequenzschaltung 100. Bei einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel liefert die modulare Hybridanordnung Übergänge bis 8 GHz Bandbreite mit nur -20 db Rückflußdämpfung.

Das Hochfrequenzsubstrat 104 kann aus einer Keramikzusammen­ setzung, wie z. B. Aluminiumoxid, hergestellt sein. Das kun­ denspezifizierbare Gebiet kann eine Vielzahl von Komponenten unterbringen, wie z. B. keramische Dickfilm-, Dünnfilm- und gemeinsam gebrannte Schaltungen. Dickfilmkomponenten können z. B. direkt auf dem kundenspezifizierbaren Gebiet herge­ stellt werden. Diese Dickfilmkomponenten können entweder passiv oder aktiv auf einen weiten Bereich von Werten abge­ glichen werden, die passive Elemente (z. B. Widerstände, in­ duktive Bauelemente, Kondensatoren) ergeben. Integrierte Schaltungen mit aktiven Komponenten, wie z. B. blankes Sili­ zium oder Galliumarsenit, können auf dem Substrat 104 in dem kundenspezifizierbaren Gebiet über Draht-, Band- oder Ma­ schen-Verbindung befestigt werden. Oberflächenbefestigungs­ komponenten können direkt auf das kundenspezifizierbare Ge­ biet gelötet werden. Kundenspezifizierbare Schaltungstechnik kann tatsächlich Typ-, Verdrahtungs- und SMT-Anordnungen (SMT = Surface Mounting Technology = Oberflächenbefesti­ gungstechnologie) in einer beliebigen Kombination in dem gleichen kundenspezifizierbaren Gebiet verwenden.

Der leitende Belag 112, der auf der Oberfläche der gedruck­ ten Leiterplatte 110 geschichtet und strukturiert ist, soll­ te dick genug goldbeschichtet sein, um den Signalintegri­ tätsanforderungen zu genügen, jedoch dünn genug, um eine in­ termetallische Bildung zu vermeiden, wenn Komponenten, ande­ re als die Hochfrequenzschaltung 100, direkt auf die Platte 110 gelötet werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel ist die Goldbeschichtung eine 0,127 µm (5 µInch) dicke Goldschicht, die über der gesamten Platte 110 aufgebracht ist. Dies eleminiert den Bedarf nach eine selektiven Gold­ plattierung, der die Produktionskosten und die Herstellungs­ zeit erhöhen würde.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Hochfre­ quenzschaltung 100 durch eine mechanische Befestigungsstruk­ tur, die aus einem elastomerischen Bauteil 120, einer oberen Befestigungsvorrichtung 130, einer Versteifungsvorrichtung 140 und Befestigungsschrauben 132 besteht, an der richtigen Stelle über der gedruckten Leiterplatte 110 befestigbar ge­ halten. Kurz gesagt liefert diese Befestigungsstruktur zu­ verlässige elektrische und mechanische Verbindungen zwischen der Schaltung 100 und der gedruckten Leiterplatte 110. Ein Vorteil dieser mechanischen Befestigungsstruktur ist die Leichtigkeit, mit der ein Auseinandernehmen des Gehäuses be­ wirkt werden kann. Dies erleichtert eine Überarbeitung und einen Feldersatz, da die Verwendung einer Befestigungsstruk­ tur herkömmliche Löt- und Klebetechniken beseitigt, die ty­ pischerweise verwendet werden, um Anordnungen an einer Trä­ gerleiterplatte zu befestigen.

Wie oben angezeigt, wird die Befestigungsstruktur aus einem elastomerischen Bauteil 120, einer oberen Befestigungsvor­ richtung 130, einer Versteifungsvorrichtung 140 und Befesti­ gungsschrauben 132 gebildet. Diese mechanische Struktur lie­ fert eine Unterstützung für einen Teil des Übergangs mit ge­ steuerter Impedanz für die modulare Hybridanordnung. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Ver­ bindung mit gesteuerter Impedanz zwischen Hochfrequenzsig­ nalpfaden auf der Schaltung 100 und der Trägerleiterplatte 110. Ist die Verbindungsstruktur über der Schaltungsanord­ nung 100 an der richtigen Stelle, wird eine Koplanarwellen­ leiter-Übertragungsleitung dort gebildet, wo zwei Massespu­ ren auf jeder Seite einer Hochfrequenzsignalspur auf dem Leitungsrahmen festgelegt werden. Die Verbindungen mit ge­ steuerter Impedanz werden ausführlicher nachfolgend be­ schrieben.

Ein ordnungsgemäßer elektrischer Kontakt wird durch das Ver­ wenden der oberen Befestigungsvorrichtung 130 sicherge­ stellt, um die elastomerische Vorrichtung 120 mit den äuße­ ren Enden der Mehrzahl von Leitern 106 zusammenzudrücken. Dieses Zusammendrücken zwingt die Schaltungsanordnung 100 in Reibungskontakt, und daher in elektrischen Kontakt, mit der Trägerleiterplatte 110. Die Befestigungsstruktur wird durch die Befestigung an der Versteifungsvorrichtung 140, welche sich auf einer gegenüberliegenden Seite der Trägerleiter­ platte 110 befindet, am richtigen Platz gehalten. Zusätzlich dazu, daß sie die Befestigungsstruktur und die Schaltungsan­ ordnung 100 befestigt am richtigen Platz hält, bewahrt die Versteifungsvorrichtung 140 die Planheit der Trägerleiter­ platte 110. Die Versteifungsvorrichtung 140 muß stark genug sein, um die benötigte Unterstützung zu liefern, obwohl sie aufgrund der Anforderungen des begrenzten Raums ein schmales Profil bietet. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Versteifungsvorrichtung 140 aus hochfestem Karbonstahl hergestellt, und ist bei California Fineblanking Corporati­ on, 5803 Engineer Drive, Huntington Beach, California 92649, erhältlich.

Ein minimaler Kontaktdruck ist um den gesamten Umfang der Schaltungsanordnung 100 herum hinsichtlich der Lebensdauer des Produkts erforderlich. Diese Anforderung wird durch eine glasgefüllte Kunststoffbefestigungsvorrichtung erfüllt, die auch die elektrische Isolierung und die mechanische Zuver­ lässigkeit erleichtert. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die obere Befestigungsvorrichtung 130 aus einem Polykar­ bonat-Kunststoff mit einer 40% Glasfüllung hergestellt, und ist von Camtex Corporation, 3075 Osgood Court, Fremont, California 94539, erhältlich. Diese Befestigungsvorrich­ tungszusammensetzung stellt sicher, daß direkt über der mo­ dularen Hybridanordnung keine elektrischen Pfade existieren, die die Anordnungsisolation verschlechtern würden. Ferner ist ein glasverstärkter Kunststoff in ausreichendem Maße stark genug, um einem Biegen zu widerstehen, und weist eine langfristige Beständigkeit gegenüber Kriechen auf.

Das elastomerische Bauglied 120 sollte nützliche thermische und mechanische Eigenschaften aufweisen, während es wider­ standsfähig gegen Systemumgebungsprobleme, wie z. B. Feuch­ tigkeit und chemische Wirkstoffe, ist. Aus diesen Gründen kann das elastomerische Bauteil 120 aus Silikon hergestellt sein. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das ela­ stomerische Bauteil 120 747U-Silikon, erhältlich von Rubber Development Incorporated, 426, Perrymont Avenue, San Jose, California 95125. Zusätzlich muß genügend Kraft auf die Mehrzahl der Leitungen 106, das Substrat 104 und die Träger­ leiterplatte 110 angewendet werden, um eine relative Ver­ schiebung zwischen diesen Elementen zu verhindern. Wenn das elastomerische Bauteil 120 zusammen mit den übrigen Elemen­ ten der Befestigungsstruktur keine adequate Kraft liefert, könnten mechanische Erschütterungen und Vibrationen einen Ausfall der Leitungsrahmen-Lötverbindungen bewirken oder könnten Signalverzerrungen in der Koplanarwellenleiter-Über­ tragungsleitung erzeugen oder beides könnte der Fall sein.

Eine weiteres wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Einstellbarkeit der modularen Hybridanordnung, die bewirkt werden kann, ohne sich nachteilig auf das Anord­ nungsverhalten auszuwirken. Eine Zuverlässigkeit des elek­ trischen Verhaltens wird ungeachtet der Anordnungsgröße bei­ behalten. Bevorzugte Ausführungsbeispiel des Hochfrequenz­ substrats haben x-y-Abmessungen von 38,1 mm × 25,4 mm (1,5 Zoll × 1,0 Zoll) und 92,7 mm × 92,7 mm (3,65 Zoll × 3,65 Zoll). Andere Größen, z. B. 38,1 mm × 63,5 mm (1,5 Zoll × 2,5 Zoll) und 50,8 mm × 76,2 mm (2,0 Zoll × 3,0 Zoll) sind mög­ lich. Eine Einstellbarkeit der modularen Hybridanordnung wird teilweise aufgrund der standardisierten Leitungselemen­ te und Befestigungsstrukturen erreicht. Die Standardisierung ermöglicht es, sich schnell neuen Entwürfen zuzuwenden. Der Anordnungsentwickler muß sich nur mit der kundenspezifizier­ baren Schaltung und den Eingangs-/Ausgangs-Pfaden befassen. Daher wird die Einstellbarkeit der modularen Hybridanordnung leicht angepaßt.

Fig. 2 stellt eine Querschnittsansicht eines Niederlei­ stungsentwurfs der modularen Hybridanordnung dar. Die Ober­ seite des Substrats 204 dient als die Basis für das kunden­ spezifizierbare Gebiet, in dem verschiedene Schaltungsele­ mente befestigt sind, z. B. eine integrierte Schaltung 260. Das kundenspezifizierbare Gebiet, oder die Oberseite des Substrats 204, ist mit dem Leitungsrahmen 206 über ein ge­ drucktes Signaldurchgangsloch (PTH = Printed Through Hole) 208 elektrisch gekoppelt, das typischerweise Glas-ummantelt ist. Der Leitungsrahmen ist ferner mit der äußeren Umgebung über eine Streifenleiterübertragungsleitung, die eine Si­ gnalleitung 212 und eine Masseleitung 214 einschließt, ge­ koppelt. Bei Hochfrequenzbetrieb gelangt ein HF-Eingangssi­ gnal auf die modulare Hybridanordnung über die Streifenlei­ ter-Übertragungsleitung 212, 214 zu dem Koplanarwellenleiter in dem Leitungsrahmen 206, über das PTH 208 auf eine Mikro­ streifenleiterübertragungsleitung (nicht gezeigt), die auf der Oberseite des Substrats 204 angeordnet ist.

Das Gebiet zwischen der Unterseite des Substrats 204 und der gedruckten Leiterplatte 210, in dem sich der Leitungsrahmen 206 befindet, ist derart entworfen, daß es sich wie eine Ko­ planarwellenleiter-Übertragungsleitung verhält, wenn minde­ stens zwei Masseleitungen auf jeder Seite einer festgelegten Signalleitung auf dem Leitungsrahmen 206 (wie in Fig. 7 ge­ zeigt ist) festgelegt sind. Die Koplanarwellenleiter-Über­ tragungsleitung stellt einen der Übergänge mit gesteuerter Impedanz der vorliegenden Erfindung dar. Dieser Übergang wird über den mechanischen und elektrischen Übergang, der von der Befestigungsstruktur erzeugt wird, erreicht.

Gemäß der Zeichnung drückt die obere Befestigungsvorrichtung 230 das elastomerische Bauglied 220 auf dem Substrat 204 und dem Leitungsrahmen 206 zusammen. Die Versteifungsvorrichtung 240 und die Befestigungsschraube 232 halten die Befesti­ gungsstruktur sicher an der richtigen Stelle. Bei einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel ist die Befestigungsschraube 232 mit einem Drehmoment von 0,565 Nm eingedreht (5 lb-in). Dieses Drehmoment stellt eine ausreichende Drehmomentauf­ rechterhaltung sicher, um alle thermischen Alterungseffekte zu kompensieren (z. B. Verlust des elastomerischen Zusammen­ drückens, Verlust der Befestigungselastizität).

Ein Hochleistungsentwurf kann durch die zusätzliche Verwen­ dung einer Wärmesenke gemäß Fig. 3 bewirkt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Wärmesenke 370 auf der Rückseite des Substrats 304 durch ein Epoxid, das, neben einer leichten Steuerbarkeit während einer Anwendung, die termische Übertragung von einer integrierten Hochleistungs­ schaltung 360 zu einer Wärmesenke 370 unterstützt, befe­ stigt. Obwohl es für die Wärmeableitung nicht notwendig ist, kann ein Wärmebolzen 372 mit direktem Flächenkontakt zu der integrierten Hochleistungsschaltung 360 in das Substrat 304 eingebettet sein, um die termische Übertragung zu erleich­ tern. Der Wärmebolzen 372 schafft einen direkten Energiepfad von der integrierten Schaltung 360 zu der Oberseite eines Wärmesockels 374, der wiederum Energie zu der Wärmesenke 370 leitet. Die Wärmesenke 370, die z. B. aus Aluminium gebildet sein kann, ist mit Epoxid senkrecht auf der Rückseite des Wärmesockels 374 angebracht.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine große Wärmesenke 470 direkt auf der Trägerleiterplatte befe­ stigt sein, wobei Befestigungsschrauben 442 gemäß Fig. 4 verwendet werden, was insbesondere für Höchstleistungsaus­ führungen der modularen Hybridanordnung nützlich ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen der Wärmesenke 470 und dem Sockel (nicht gezeigt) ein thermisches Schmiermittel plaziert, um die Wärmeableitung zu unterstützen. Wenn ein beliebiger der vorher genannten Hochleistungsentwürfe auf­ gebaut wird, wird ein Loch 416 in der gedruckten Leiterplat­ te 410 geschaffen, wie in der Technik gut bekannt ist, um einen termischen Ableitungskanal von dem kundenspezifizier­ ten Schaltungsgebiet, das auf der Oberseite des Substrats 404 liegt, zur äußeren Umgebung zu schaffen.

Fig. 5 stellt eine Draufsicht des Hochfrequenzsubstrats 504 dar. Ein geerdeter Deckelabschirmring 580 ist vorgesehen. Die geerdete Deckelabschirmung verbessert die elektrische Isolierung, wenn der Isolierungsdeckel (nicht gezeigt) über ein leitendes Epoxid an einem nominellen Ort 590 mit der Oberseite des Substrats 504 verbunden wird. Bei einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel hat der geerdete Deckelabschirm­ ring eine Breite von 3,05 mm (0,12 Inch). Diese Abschirm­ ringbreite, zusammen mit einer Isolierungsdeckel-Befesti­ gungsoberfläche von 1,52 mm (0,06 Inch) (d. h. die Breite des Isolierungsdeckels beträgt näherungsweise 0,38 mm (0,015 Inch) und wird dann zur Befestigung angeflanscht), ergibt ein stabiles elektrisches Verhalten der modularen Hybridan­ ordnung, während eine Deckeltoleranz von mindestens ± 1.02 mm (0,04 Inch) geschaffen wird. Diese Deckeltoleranz paßt Abweichungen bei der Deckelplazierung, die während der Her­ stellung erwartet werden, an. Eine ausreichende Deckeltole­ ranz beseitigt auch jedes potentielle Epoxidlagefehlerpro­ blem, das das elektrische Verhalten der modularen Hybridan­ ordnung ändern könnte. Der geerdete Deckelabschirmring 580 besteht aus Gold. Gedruckte Durchgangslöcher 595 sind ent­ lang des geerdeten Deckelabschirmrings plaziert, um die Iso­ lierung der Hochfrequenzschaltungsanordnung zu erhöhen. Die­ se gedruckten Durchgangslöcher 595 sind innerhalb des Iso­ lierungsdeckels angeordnet, d. h. auf der inneren Seite der Peripherie des nominellen Orts 590, und erstrecken sich durch das Hochfrequenzsubstrat 504 zu der unterseitigen Mas­ seleiterstruktur.

Fig. 6 stellt eine Unteransicht des Hochfrequenzsubstrats 604 dar. Eine Rückseitenleiterstruktur, die eine Mehrzahl von kundenspezifizierten Entwurfsanschlußflächen umfaßt, legt die Unterseite des Substrats 604 fest. Bei einem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel ist die Leiterstruktur aus einer Zusammensetzung aus Platin, Palladidum und Silber (PtPdAg) gebildet. Anstelle des PtPdAg kann Gold verwendet werden, besonders dann, wenn ein geringerer Signalverlust und eine bessere Steuerung der Leitungsgeometrie erforderlich sind.

Die gedruckten Durchgangslöcher 695 entsprechen den gedruck­ ten Durchgangslöchern in Fig. 5. Die Eckbereiche 687 des Dickfilms sind nötig, um einen zusätzlichen Oberflächenbe­ reich zum sicheren Befestigen des Leiterrahmens auf dem Sub­ strat 604 zu liefern. Der Leitungsrahmen kann aus vier ge­ trennten Leitungsrahmenstreifen bestehen oder er kann ein einzelner integrierter Rahmen sein. Die Verwendung von vier getrennten Streifen reduziert die Materialmenge, die benö­ tigt wird, um einen Leitungsrahmen herzustellen, und redu­ ziert die Kosten.

Wie oben erörtert, ist die Mehrzahl der Entwurfsanschlußflä­ chen 685 voll kundenspezifizierbar. Eines der eindeutigen Merkmale der modularen Hybridanordnung besteht darin, daß eine der Mehrzahl von Entwurfsanschlußflächen für eine oder viele Funktionen verwendet werden kann. Die Funktionen schließen HF-Signale, Massesignale, Gleichstromsignale und Niederfrequenzsignale ein. Außerdem kann die Anschlußfläche elektrisch unbenutzt sein.

Fig. 7 zeigt eine HF-Eingangsleiterstruktur auf der Rücksei­ te des Hochfrequenzsubstrats für ein Dickfilm-Ausführungs­ beispiel der modularen Hybridanordnung. Eine Signalspur 720 ist im wesentlichen von einer Massestruktur 710 umgeben, wo­ bei ein Koplanarwellenleiter erzeugt wird. Die Geometrien der Signalspur 720 und der Massestruktur 710 sind festge­ legt, um die charakteristische Impedanz beizubehalten, wenn die Spuren zwischen dem Substrat und der gedruckten Leiter­ platte zusammengedrückt werden.

Fig. 7 kann als eine Zusammensetzung von vier Übergängen be­ trachtet werden. Beim ersten Übergang 701 umfaßt die Signal­ spur 720 den Anfang eines länglichen Abschnitts, der an ei­ ner Leitungsrahmenbefestigungsstelle 760 beginnt. Der zweite Übergang 702, bei dem die Signalspur 720 weiterhin einen länglichen Abschnitt darstellt, ist unter dem geerdeten Iso­ lierungsdeckel, der auf der Oberseite des Substrats befe­ stigt ist, angeordnet. Beim dritten Übergang 703 kann die Signalspur 720, die nun eine Stichleitungslänge darstellt, aufgeweitet sein, da dieser Übergang 703 nicht länger unter dem Isolierungsdeckel angeordnet ist, und daher eine gerin­ gere kapazitive Kopplung existiert. Der vierte Übergang 704 beginnt an der Stelle, an der die Signalspur 720 kreisförmig wird, um sich an das gedruckte Signaldurchgangsloch (PTH) 740 anzupassen.

Die Massestruktur 710 ist der Signalspur 720 sehr ähnlich. Über die ersten drei Übergänge 701, 702, 703 umfaßt die Mas­ sestruktur 710 zwei längliche Abschnitte auf jeder Seite der Signalspur 720 in einem relativen Abstand dazu. Darauf folgt ein bogenförmiger Abschnitt beim vierten Übergang 703, der den gleichen Mittelpunkt hat, wie der kreisförmige Abschnitt der Signalspur 720, während der relative Abstand beibehalten wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Signalspur 720 0,46 mm (0,018 Inch) breit und ist 0,48 mm (0,019 Inch) von jeder Massespur 712, 714 entfernt positioniert. Die Sig­ nalspur 720 und die Massespuren 712, 714 werden durch eine Goldüberlappung auf der Platin-Palladium-Silbermetallisation bewirkt, wodurch eine Leiterbreitentoleranz von ± 0,05 mm (0,002 Inch) während der Herstellung geschaffen wird. Statt­ dessen kann eine Goldmetallisierung für sich allein verwen­ det werden, ebenso wie eine PtPdAg-Metallisierung.

Wie oben angeführt, beginnt die Signalspur 720 am Leitungs­ rahmeneingang 760 und endet am Signal-PTH 740. Die Signal­ spur 720 ist vom Leitungsrahmeneingang 760 an verengt, um kapazitive Effekte des geerdeten Isolierungsdeckels, der auf der Oberseite des Substrats angeordnet ist, zu kompensieren.

Das Signal-PTH 740 verbindet die Signalspur 720 auf der Rückseite des Substrats mit der Mikrostreifenleiter-Übertra­ gungsleitung 745 auf der Vorderseite des Substrats elek­ trisch.

Vier geerdete gedruckte Durchgangslöcher (PTHs) 730 sind entlang der Massespuren 712, 714 positioniert, wobei sie diese Spuren mit dem geerdeten Deckelabschirmring auf der Oberseite des Substrats verbinden. Diese geerdeten PTHs 730 verhindern eine Signalableitung durch die Substratränder und markieren einen Übergang von dem Koplanarwellenleiter zu ei­ nem geerdeten Koplanarwellenleiter, der unter dem Isolie­ rungsdeckel existiert.

Ein HF-Eingang erreicht die Hochfrequenzschaltung (nicht ge­ zeigt), die an der Oberseite des Substrats über die Signal­ spur 720, oder den Koplanarwellenleiter und die Mikrostrei­ fenleiter-Übertragungsleitung 745 befestigt ist. Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die verschie­ denen Verbindungen (z. B. von der Leitungsrahmenbefestigung 760 zu der Signalspur 720 und von der Signalspur 720 zu dem Signal-PTH 745) alle eine charakteristische Impedanz aufwei­ sen, wie nachfolgend hinsichtlich Fig. 9 ausführlicher erör­ tert wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die charakteristische Impedanz der modularen Hybridanordnung 50 Ohm.

Fig. 8 zeigt eine repräsentative Hybrideingangs-/Ausgangs- Anordnung. Vier Hochfrequenz-HF-Signaleingänge 850 sind dar­ gestellt (diese Eingänge sind den Eingängen von Fig. 7 ähn­ lich). Wie oben erörtert, ist die Anpassung an Kundenwünsche der Anordnungseingänge eine Eigenschaft der vorliegenden Er­ findung. Die vier HF-Signaleingänge 850 veranschaulichen, daß diese besonderen Beispiele irgendwo entlang des Lei­ tungsrahmens plaziert werden können, solange drei freie Lei­ tungen existieren, die verfügbar sind, um die zwei Massespu­ ren 810, 812 um eine Signalspur 820 herum festzulegen.

Niederfrequenzeingänge 830 sind entlang des Leitungsrahmens festgelegt und sind durch Masseleitungen 835 isoliert. Die Masseleitungen 835 können ein oder zwei gedruckte Durch­ gangslöcher aufweisen, um diese Leitungen 835 mit dem geer­ deten Deckelabschirmring (nicht gezeigt) auf der Oberseite des Substrats zu verbinden. Die Niederfrequenzeingänge 830 können auch Gleichstromeingänge sein.

Fig. 9 zeigt ein repräsentatives Modell des Eingangspfads für ein HF-Signal zu der modularen Hybridanordnung. Jede Verbindung/jeder Übergang hat eine charakteristische Impe­ danz. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Gesamtimpedanz von Ende-zu-Ende 50 Ohm. Das HF-Eingangssig­ nal 900 bewegt sich entlang einer Streifenleiter-Übertra­ gungsleitung 905 auf der Trägerleiterplatte durch ein ge­ drucktes Durchgangsloch 910. Ein Mikrostreifen- oder Kopla­ nar-Wellenleiter könnte anstelle der Streifenleiter-Übertra­ gungsleitung 905 verwendet werden. Auf der Oberseite der Trägerleiterplatte, unter dem Hochfrequenzsubstrat, wird das HF-Eingangssignal durch einen Koplanarwellenleiter auf der Trägerleiterplatte 915, durch einen Leitungsrahmen-Koplanar­ wellenleiter 920 und durch den Substratkoplanarwellenleiter 925 unter einen ersten Rand des Isolierungsdeckels, der durch den Substratübergang 930 dargestellt ist, geführt. Läuft das HF-Eingangssignal einmal unter dem geerdeten Iso­ lierungsdeckel, bewegt es sich entlang des geerdeten Kopla­ narwellenleiters des Substrats 935, über einen weiteren Sub­ strat-Übergangsbereich 940 unter dem zweiten Rand des Iso­ lierungsdeckels, durch den Anschluß eines weiteren Substrat­ koplanarwellenleiters 945, bevor es sich durch ein gedruck­ tes Durchgangsloch auf dem Substrat 950 zu der Mikrostrei­ fenleiter-Übertragungsleitung 955 auf der Oberfläche des Substrats fortbewegt.

Fig. 10 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung, bei dem die modulare Hybridanordnung über gebogene Leitungen an einer Trägerleiterplatte befe­ stigt ist. Dieser "Möwenflügel"-Lösungsansatz hat mehrere Vorteile, die eine erhöhte Belastungsentlastung zwischen der modularen Hybridanordnung und der Trägerleiterplatte, einen vergrößerten Raum auf der Trägerleiterplatte und geringere Gesamtkosten einschließen, wobei diese Vorteile erreicht werden, da die Befestigungsstruktur entfernt ist. Eine ge­ steuerte Impedanz mit einem guten Verhalten, das bis nähe­ rungsweise 4 GHz realisiert ist, wird noch beibehalten.

Die Oberseite des Substrats 1004 dient als Basis für das kundenspezifizierbare Schaltungsgebiet, in dem verschiedene Schaltungselemente befestigt sein können, zum Beispiel eine integrierte Schaltung 1060. Ein leitendes Durchgangsloch 1008 verbindet die Oberseite des Substrats 1004 und den Lei­ tungsrahmen 1006 elektrisch. Die Leitungen des Leitungsrah­ mens 1006 sind abwärts gebogen, um einen Möwenflügel zu er­ zeugen, der über ein Lot mit der gedruckten Leiterplatte 1010 verbunden ist. Auf diese Art und Weise wird keine Befe­ stigungsvorrichtung benötigt, so daß die tatsächliche Fläche der Platte vergrößert wird.

Außerdem können die Leitungen aufwärts gebogen sein, so daß die modulare Hybridanordnung mit der Unterseite des Sub­ strats 1004, die gemäß Fig. 11 exponiert ist, befestigt ist. Diese Konfiguration erleichtert eine Wärmesenkenbefestigung direkt an dem Substrat (nicht gezeigt), da der Raum unter der gedruckten Leiterplatte begrenzt ist und der Raum über der Platte verfügbar ist.

Claims (18)

1. Modulare Hochfrequenzhybridanordnung, die demontierbar an einer Trägerleiterplatte (110; 210; 310; 410; 1010) befestigbar ist, mit folgenden Merkmalen:
einem Hochfrequenzsubstrat (104; 204; 304; 404; 504; 604; 1004) mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, die gegenüber der ersten Oberfläche liegt, und mit einem kundenspezifizierbaren Schaltungsgebiet und einer Kante;
einem Leitungsrahmen, der an der ersten Oberfläche des Hochfrequenzsubstrats befestigt ist, wobei der Lei­ tungsrahmen eine Mehrzahl von Leitern (106; 206; 306; 406; 1006) aufweist, wobei sich die Mehrzahl der Leiter horizontal von der Kante und der ersten Oberfläche des Hochfrequenzsubstrats erstrecken; und
einer Befestigungseinrichtung (120, 130, 140; 220, 230, 240; 320, 330, 340; 430, 442) zum demontierbaren Befe­ stigen der modularen Hybridanordnung an der Trägerlei­ terplatte.

2. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 1, die ferner eine leitfähige Einrichtung (712, 714, 720; 810, 812, 820) zum elektrischen Verbinden des spezifizierbaren Schaltungsgebietes und einer Mehrzahl von Signallei­ tungen auf der Trägerleiterplatte einschließt, wobei die leitfähige Einrichtung eine vorherbestimmte ge­ steuerte Impedanz aufweist.

3. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die leitfähige Einrichtung folgende Merkmale auf­ weist:
mindestens ein leitfähiges Durchgangsloch (208; 308; 408; 740; 1008), das senkrecht zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche des Hochfrequenzsubstrats (104; 204; 304; 404; 504; 604; 1004) positioniert ist,
mindestens eine Koplanarübertragungsleitung (712, 714, 720; 810, 812, 820), die zwischen der ersten Oberfläche des Substrats und der Trägerleiterplatte angeordnet ist, wobei die zumindest eine Koplanarübertragungslei­ tung elektrisch mit dem zumindest einen leitfähigen Durchgangsloch verbunden ist, und
eine Einrichtung (212, 214; 312, 314; 412, 414) zum elektrischen Verbinden der zumindest einen Koplanar­ übertragungsleitung und der Mehrzahl von Signallei­ tungen auf der Trägerleiterplatte.

4. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 3, bei der die zumindest eine Koplanarübertragungsleitung aus einer ersten und einer zweiten Massespur (712, 714; 810, 812) auf mindestens einer Anschlußfläche (685) und einer Signalspur (720; 820), die dazwischen angeordnet ist, gebildet ist, wobei die erste und die zweite Massespur parallel und geometrisch ähnlich der Signalspur sind.

5. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 2 bis 4, bei der die vorherbestimmte gesteuerte Impedanz der leit­ fähigen Einrichtung (712, 714, 720; 810, 812, 820) 50 Ohm beträgt.

6. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 2 bis 4, bei der die vorherbestimmte gesteuerte Impedanz der leit­ fähigen Einrichtung größer als 40 Ohm und kleiner als 70 Ohm ist.

7. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 5 oder 6, die die vorherbestimmte gesteuerte Impedanz für Signale, die eine Frequenz kleiner oder gleich 8 GHz haben, bei­ behält.

8. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 1 bis 7, die ferner eine Hochleistungsschaltung (360; 460), die an dem spezifizierbaren Gebiet befestigt ist, und eine Wärmesenke (370; 470), die mit der ersten Oberfläche des Hochfrequenzsubstrats verbunden ist, aufweist.

9. Modulare Hybridanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Leitungsrahmen aus einer Legierung gebildet ist, die an eine termische Ausdehnung angepaßt ist, die bezeichnend für die Anordnung ist.

10. Modulare Hybridanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Befestigungseinrichtung folgende Merkmale aufweist:
ein oberes Befestigungsbauteil (130; 230; 330; 430), das über der Trägerleiterplatte (110; 210; 310; 410) angeordnet ist, und das eine rechtwinklige Öffnung zum festen Einschließen der modularen Hybridanordnung auf­ weist;
eine Versteifungsvorrichtung (140; 240; 340), die unter der Trägerleiterplatte und der modularen Hybridanord­ nung angeordnet ist, wobei die Versteifungseinrichtung an dem oberen Befestigungsbauteil durch eine Befesti­ gungseinrichtung (132; 232; 332) befestigt ist; und
ein elastomerisches Bauteil (120; 220; 320), das zwi­ schen dem oberen Befestigungsbauteil (130; 230; 330; 430) und der modularen Hybridanordnung angeordnet ist und eine rechtwinkelige Öffnung aufweist, wobei das elastomerische Bauteil eine ausreichende Zusammendrück­ kraft über der Mehrzahl von Leitern (106; 206; 306) der zumindest einen Anschlußfläche liefert, wenn das obere Befestigungsbauteil und die Versteifungsvorrichtung be­ festigt sind.

11. Modulare Hybridanordnung gemäß Anspruch 10, bei der die Befestigungseinrichtung (132; 232; 332) mindestens vier Schrauben einschließt, die mit einem Drehmoment von 0,565 Nm (5 lb-in) eingedreht sind.

12. Modulare Hybridanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, die ferner einen Isolierungsdeckel (102; 202; 302; 402; 1002), der an der zweiten Oberfläche des Hochfrequenzsubstrats (104; 204; 304; 404; 504; 604; 1004) befestigt ist und im wesentlichen das kundenspe­ zifizierbare Schaltungsgebiet einschließt.

13. Planare Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangs-Ankoppelvor­ richtung für eine modulare Schaltungsanordnung, wobei die modulare Schaltungsanordnung ein Hochfrequenzsub­ strat (104; 204; 304; 404; 504; 604; 1004) mit einer ersten Oberfläche, einer zweiten Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt,
ein spezifizierbares Schaltungsgebiet, eine Kante, ei­ nen Leitungsrahmen, der an der ersten Oberfläche befe­ stigt ist, wobei der Leitungsrahmen eine Mehrzahl von Leitern (106; 206; 306; 406; 1006) einschließt, wobei die Mehrzahl von Leitern sich horizontal aus der ersten Kante und der ersten Oberfläche erstrecken, und
eine Befestigungseinrichtung (120, 130, 140; 220, 230, 240; 320, 330, 340) zum demontierbaren Befestigen der modularen Hybridanordnung auf der Trägerleiterplatte (110; 210; 310; 410; 1010) aufweist,
wobei die planare Ankoppelvorrichtung folgendes Merkmal aufweist:
eine leitfähige Einrichtung (712, 714, 720; 810, 812, 820) zum elektrischen Verbinden eines kundenspezifi­ zierbaren Schaltungsgebiets und einer Mehrzahl von Si­ gnalleitungen auf der Trägerleiterplatte, wobei die leitfähige Einrichtung eine vorherbestimmte gesteuerte Impedanz aufweist.

14. Planare Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangs-Ankoppelvor­ richtung gemäß Anspruch 13, bei der die leitfähige Ein­ richtung folgendes Merkmal aufweist:
eine Leitungsrahmenkoplanarwellenleiter-Übertragungs­ leitung (920), die mit der Rückseite des Substrats (104; 204; 304; 404; 504; 604; 1004) verbunden ist, wo­ bei die Übertragungsleitung eine geometrisch gesteuerte Impedanz aufweist, wobei der Koplanarwellenleiter auf einem standardisierten Leitungsrahmenverbinder festge­ legt ist, der zwischen der ersten und der zweiten Ober­ fläche zusammengedrückt wird.

15. Planare Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangs-Ankoppelvor­ richtung gemäß Anspruch 13 oder 14, bei der die Lei­ tungsrahmenkoplanarwellenleiter-Übertragungsleitung (920) folgende Merkmale aufweist:
eine HF-Signalleitung (720; 820) mit einem länglichen Abschnitt (702), einer Stichleitungslänge (703), die ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei das erste Ende mit einem Ende des länglichen Abschnitts (702) verbunden ist, und mit einem teilweise kreisför­ migen Abschnitt (704), der mit dem zweiten Ende der Stichleitungslänge (703) verbunden ist, wobei der teil­ weise kreisförmige Abschnitt (704) eine Öffnung (740) aufweist; und
eine Masseleitung (710, 712, 714; 810, 812), die im we­ sentlichen um die HF-Signalleitung herum angeordnet ist, wobei die Masseleitung einen ersten und einen zweiten länglichen Abschnitt (702) und einen bogenför­ migen Abschnitt aufweist, so daß der erste und der zweite längliche Abschnitt auf jeweils einer Seite der HF-Signalleitung angeordnet ist und der bogenförmige Abschnitt konzentrisch mit dem teilweise kreisförmigen Abschnitt (704) angeordnet ist.

16. Planare Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangs-Ankoppelvor­ richtung gemäß Anspruch 15, bei dem die Leitungsrahmen­ koplanarwellenleiter-Übertragungsleitung (920) zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche durch ein elasto­ merisches Bauglied (120; 220; 320) zusammengedrückt ist.

17. Planare Hochfrequenz-Eingangs-/Ausgangs-Ankoppelvor­ richtung gemäß Anspruch 14 bis 16, bei der die gesteu­ erte Impedanz größer oder gleich 50 Ohm ist.

18. Demontierbare modulare Hybridschaltung, die folgende Merkmale aufweist:
eine Trägerleiterplatte (110; 210; 310; 410; 1010) mit einer ersten Oberfläche, wobei die erste Oberfläche ei­ ne Mehrzahl von Anordnungsverbindungsstellen aufweist, und die Trägerleiterplatte ferner eine Mehrzahl von Mikrowellensignalleitungen aufweist;
eine Mehrzahl von Hochfrequenzsubstratkomponenten, wo­ bei jede derselben eine erste und eine zweite Oberflä­ che aufweist, die zweite Oberfläche der ersten Oberflä­ che gegenüberliegt, wobei die erste Oberfläche einen Leitungsrahmen, der an derselben befestigt ist, auf­ weist, und die zweite Oberfläche ein spezifizierbares Schaltungsgebiet aufweist;
eine Mehrzahl von leitfähigen Einrichtungen (712, 714, 720; 810, 812, 820) zum elektrischen Verbinden des Lei­ tungsrahmens und des spezifizierbaren Schaltungsgebie­ tes der Mehrzahl von Hochfrequenzsubstratkomponenten; und
eine Mehrzahl von Befestigungseinrichtungen (120, 130, 140; 220, 230, 240; 320, 330, 340; 430, 442) zum demon­ tierbaren Befestigen der Mehrzahl der Hochfrequenzsub­ stratkomponenten an der Trägerleiterplatte.