DE68910707T2 - Electronic microcircuit. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikroelektronik- Schaltung. Diese Schaltung ermöglicht eine elektromagnetische Entkopplung mittels einer Wand, die zwei Räume eines Mikrowellen- (oder Hochfrequenz-)Gehäuses mit aktiven elektrischen Elementen voneinander trennt.The invention relates to a microelectronic circuit. This circuit enables electromagnetic decoupling by means of a wall that separates two compartments of a microwave (or radio frequency) housing with active electrical elements.
In bekannten Schaltungsanordnungen erfolgt eine elektromagnetische Entkopplung durch eine Wand, die durch Ausfräsen der beiden benachbarten Räume des Hochfrequenzgehäuses erhalten wird. Der elektrische Übergang zwischen den beiden Räumen (elektronisches Bauteil, Leitspur oder Kabel) ergibt sich über eine in der Wand ausgeschnittene Öffnung, die sich knapp über dem inneren Boden des Gehäuses befindet und die im übrigen eine komplexe Form besitzen kann, welche so genau wie möglich der Silhouette des elektrische Übergangs angepaßt ist. Lage, Form sowie Genauigkeit der Anordnung der Öffnung machen ihr Ausschneiden aus der Wand schwierig und manchmal sogar unmöglich, sofern die kleinen Abmessungen der Räume den Durchgang für das Schneidwerkzeug nicht zulassen.In known circuit arrangements, electromagnetic decoupling is achieved by a wall obtained by milling out the two adjacent compartments of the high-frequency housing. The electrical transition between the two compartments (electronic component, conductor track or cable) is achieved by means of an opening cut out in the wall, located just above the inner bottom of the housing and which can also have a complex shape, adapted as closely as possible to the silhouette of the electrical transition. The position, shape and accuracy of the arrangement of the opening make it difficult and sometimes even impossible to cut out of the wall if the small dimensions of the compartments do not allow the cutting tool to pass through.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben.The object of the invention is to remedy these disadvantages.
Hierzu schlägt die Erfindung eine Mikroelektronik- Schaltung vor, die ein Mikrowellengehäuse mit mindestens einem darin angeordneten Mikroelektronik-Substrat enthält, wobei das Gehäuse einen längsgerichteten Raum besitzt, in dem jedes Substrat angeordnet ist, wobei eine metallische Quertrennwand zur elektromagnetischen Entkopplung vorgesehen ist, um das Gehäuse in zwei benachbarte Räume zur Aufnahme aktiver elektrischer Bauteile zutrennen, und wobei diese metallische Trennwand in ihrem unteren Teil eine Öffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß daß dieses Gehäuse mindestens ein Paar von seitlichen Höhlungen besitzt, die zu beiden Seiten des längsgerichteten Raums ausgefräst sind, und daß diese metallische Trennwand entfernbar ist und zu diesem Zweck aus einer Metallamelle besteht, deren zentraler Bereich den Trennbereich bildet und deren beide Endbereiche zwei elastische Flügel bilden, die so gestaltet sind, daß sie sich je in einer der beiden erwähnten seitlichen Höhlungen des Gehäuses blockieren, derart, daß diese entfernbare Trennwand in das Gehäuse durch einfachen auf die Metallamelle mit den elastischen seitlichen Flügeln ausgeübten senkrechten Druck eingesetzt werden kann.To this end, the invention proposes a microelectronic circuit comprising a microwave housing with at least one microelectronic substrate arranged therein, the housing having a longitudinal space in which each substrate is arranged, a metallic transverse partition being provided for electromagnetic decoupling in order to divide the housing into two adjacent spaces for accommodating active electrical components, and this metallic partition having an opening in its lower part, characterized in that this housing has at least one pair of lateral cavities milled out on both sides of the longitudinal space, and in that this metallic Partition is removable and for this purpose consists of a metal blade, the central part of which forms the partition area and the two end parts of which form two elastic wings designed to lock each in one of the two mentioned lateral cavities of the housing, in such a way that this removable partition can be inserted into the housing by simple vertical pressure exerted on the metal blade with the elastic lateral wings.
Zum Stand der Technik können die Druckschriften JP-A- 55/97702 und DE-A-1 591 570 zitiert werden, von denen die eine eine leitende und fest zwischen einem Wellenleiter und einem integrierten Schaltkreis angeordnete Trennwand und die andere ein isolierendes Bauteil zeigt, das ein Substrat in Stellung hält, welches über ein metallisches Empfangsglied mit U-Querschnitt in Position gebracht wird.The prior art can be cited in the documents JP-A- 55/97702 and DE-A-1 591 570, one of which shows a conductive partition wall arranged firmly between a waveguide and an integrated circuit and the other an insulating component which holds a substrate in position, which is brought into position via a metallic receiving element with a U-section.
Die Erfindung ermöglicht auch, gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Räumen sowie die erforderliche elektromagnetische Entkopplung herzustellen, ohne daß dabei die oben beschriebenen Probleme der mechanischen Bearbeitung auftreten würden.The invention also makes it possible to simultaneously establish an electrical connection between the two spaces and the required electromagnetic decoupling without the mechanical processing problems described above occurring.
Außerdem verbessert die Erfindung die elektrischen Eigenschaften des Hochfrequenzgehäuses dadurch, daß die beiden oben genannten Substrate, die in zwei benachbarten Räumen liegen, zu einem einzigen und gemeinsamen Substrat zusammengefaßt sind. Diese Lösung hat den Vorteil, die Toleranzabstände oder Freiräume aufgrund der Addition der Fertigungs- und Bearbeitungstoleranzen der Räume, die Toleranzen beim Ausschneiden des Substrats und die Toleranzen bezüglich der Positionierung des oder der aktiven Bauteile zu beschränken. Diese Freiräume sind im übrigen für den elektrischen Betrieb des Hochfrequenzgehäuses schädlich.Furthermore, the invention improves the electrical characteristics of the high-frequency housing by combining the two substrates mentioned above, which are located in two adjacent compartments, into a single and common substrate. This solution has the advantage of limiting the tolerance distances or clearances due to the addition of the manufacturing and machining tolerances of the compartments, the tolerances when cutting out the substrate and the tolerances relating to the positioning of the active component or components. These clearances are moreover detrimental to the electrical operation of the high-frequency housing.
Außerdem erleichtert die Erfindung die Montage der Schaltung, da jedes aktive Element vor dem Einsetzen des Substrats in das Gehäuse auf dem Substrat montiert und verlötet werden kann. Die Erfindung erlaubt also eine Verringerung der Montagezeit sowie der Gefahren eines Fehlgriffs.In addition, the invention facilitates the assembly of the circuit, since each active element is mounted and soldered on the substrate before inserting the substrate into the housing. The invention therefore allows a reduction in assembly time and the risk of mistakes.
Vorzugsweise wird die Wand von einem zentralen Bereich, der in seinem unteren Teil eine Öffnung aufweist, und auf ihren Seiten von zwei bezüglich der Wand elastische Rippen gebildet, die sich je in einer der seitlichen Öffnungen blokkieren. Es kann sich hier beispielsweise um eine Metallamelle handeln, die zu beiden Seiten ihres zentralen Bereichs umgebogen ist, um zwei bezüglich dieses Bereichs geneigte Flügel zu bilden.Preferably, the wall is formed by a central part having an opening in its lower part and, on its sides, by two ribs which are elastic with respect to the wall and which each lock into one of the lateral openings. This may, for example, be a metal slat which is bent on either side of its central part to form two wings inclined with respect to this part.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im übrigen aus der nachfolgenden, nicht beschränkend zu verstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor.The features and advantages of the invention will become apparent from the following non-limiting description with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt von oben die Mikroelektronik-Schaltung gemäß der Erfindung, wobei das Gehäuse ohne Deckel dargestellt ist.Figure 1 shows the microelectronic circuit according to the invention from above, with the housing shown without a cover.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Mikroelektronik- Schaltung im Querschnitt entlang der Ebene II-II in Figur 1.Figure 2 shows the microelectronic circuit according to the invention in cross section along the plane II-II in Figure 1.
Figur 3 zeigt eine abnehmbare Wand, die in der erfindungsgemäßen Mikroelektronik-Schaltung gemäß den Figuren 1 und 2 verwendet wird.Figure 3 shows a removable wall used in the inventive microelectronic circuit according to Figures 1 and 2.
Die in Figur 1 dargestellte Mikroelektronik-Schaltung enthält:The microelectronic circuit shown in Figure 1 contains:
- ein Hochfrequenzgehäuse 10, in dem ein längsgerichteter Raum 11 ausgefräst ist, wobei ein Deckel 12 auf dem Gehäuse unter Verwendung von Befestigungsmitteln 9, z.B. Schrauben, die beispielsweise Löchern 13 zugeordnet sind, befestigt werden kann, so daß der Raum 11 verschlossen wird,- a high frequency housing 10 in which a longitudinal space 11 is milled out, whereby a cover 12 can be fastened to the housing using fastening means 9, e.g. screws, which are for example associated with holes 13, so that the space 11 is closed,
- mindestens ein Mikroelektronik-Substrat 21,- at least one microelectronic substrate 21,
- eine entfernbare Trennwand 14, die in zwei seitlichen Höhlen 15 und 16 angeordnet sind, welche aus den Seitenwänden des Gehäuses 10 zu beiden Seiten des Raums 11 ausgeschnitten wurden.- a removable partition 14 arranged in two lateral cavities 15 and 16 cut out of the side walls of the housing 10 on both sides of the space 11.
Die als Ausführungsbeispiel in Figur 1 gezeigte Schaltung ist ein rauscharmer Verstärker, der beispielsweise im Frequenzband von 10,3 bis 10,7 GHz arbeitet. Diese Schaltung enthält vier Teile, nämlichThe circuit shown as an example in Figure 1 is a low-noise amplifier that operates, for example, in the frequency band of 10.3 to 10.7 GHz. This circuit contains four parts, namely
- einen Eingangszirkulator 17,- an input circulator 17,
- einen eigentlichen Verstärker 18,- an actual amplifier 18,
- einen Ausgangszirkulator 19,- an output circulator 19,
- eine Impedanzanpassungsleitung 20.- an impedance matching line 20.
Diese verschiedenen Teile, die aus gravierten Substraten gebildet werden, sind schematisch in Figur 1 dargestellt.These different parts, formed from engraved substrates, are shown schematically in Figure 1.
Der eigentliche Verstärker 18 wird von einem gravierten Substrat 21 gebildet, auf das die aktiven Bauteile 22, hier zwei an der Zahl, und oberflächlich montierte Bauteile 23, wie z.B. Kondensatoren, Widerstände, aufgelötet sind.The actual amplifier 18 is formed by an engraved substrate 21 onto which the active components 22, here two in number, and surface-mounted components 23, such as capacitors and resistors, are soldered.
Ein koaxialer Eingangsstecker 24 und ein koaxialer Ausgangsstecker 25 stellen eine Verbindung zum Zirkulator 17 bzw. der Anpassungsleitung 20 her.A coaxial input connector 24 and a coaxial output connector 25 establish a connection to the circulator 17 and the matching line 20, respectively.
Zwei Rinnen 31 und 32 befinden sich in der Nähe des Eingangs und des Ausgangs des Gehäuses 10, um den Zirkulator 17 bezüglich des Steckers 24 und die Leitung 20 bezüglich des Steckers 25 besser positionieren zu können.Two grooves 31 and 32 are located near the inlet and the outlet of the housing 10 in order to better position the circulator 17 with respect to the connector 24 and the line 20 with respect to the connector 25.
Die entfernbare Wand 14, die genauer in Figur 3 gezeigt ist, besteht aus einem zentralen ebenen Bereich 26, der in seinem unteren Teil eine Öffnung 27, hier halbkreisförmig, und an seinen beiden Seiten zwei seitliche Flügel 28 und 29 besitzt, die eine gewisse Elastizität bezüglich des zentralen Bereichs besitzen.The removable wall 14, shown in more detail in Figure 3, consists of a central flat area 26 which has an opening 27, here semicircular, in its lower part and on its two sides two lateral wings 28 and 29 which have a certain elasticity with respect to the central area.
Diese Trennwand 14 kann, wie hier, eine Metallamelle sein, die zu beiden Seiten des zentralen Bereichs 26 abgeknickt ist, um zwei bezüglich des zentralen Teils geneigte Flügel 28 und 29 zu bilden.This partition 14 can, as here, be a metal slat bent on either side of the central region 26 to form two wings 28 and 29 inclined with respect to the central part.
In den Figuren 1 und 2 ist diese Trennwand 14 in ihrer Lage im Gehäuse 10 zwischen den beiden Öffnungen 15 und 16 dargestellt.In Figures 1 and 2, this partition wall 14 is shown in its position in the housing 10 between the two openings 15 and 16.
Eine Absorptionsplatte 30, die in Figur 2 gezeigt ist, liegt zwischen dem oberen Bereich dieser Trennwand 14 und dem Deckel 12, um die eventuellen Vibrationen in senkrechter Richtung bei der Verwendung der Schaltung in einem Gerät zu dämpfen, während die Längsvibrationen durch die Elastizität dieser Trennwand 14 gedämpft werden.An absorption plate 30, shown in Figure 2, is located between the upper part of this partition 14 and the cover 12 in order to dampen any vibrations in the vertical direction when the circuit is used in an appliance, while the longitudinal vibrations are dampened by the elasticity of this partition 14.
Diese Trennwand 14 besteht aus einem Material, das elektromagnetische Strahlung aufgrund des Vorhandenseins mindestens eines aktiven Elements (Transistor 22) nur wenig durchläßt, aber stark reflektiert. Die Wand kann so aus einer Berylliumlegierung hergestellt sein.This partition wall 14 consists of a material that allows only a small amount of electromagnetic radiation to pass through, but reflects it strongly, due to the presence of at least one active element (transistor 22). The wall can thus be made of a beryllium alloy.
Die Absorptionsplatte 30 besteht aus einem Material, das funkelektrisch absorbierende Eigenschaften hat.The absorption plate 30 consists of a material that has radio-electrically absorbing properties.
In bekannter Weise können das Gehäuse 10 und sein Deckel aus einer Aluminiumlegierung sowie das Substrat bzw. die Substrate aus Ferrit, Epoxyharz oder Duroidharz bestehen.In a known manner, the housing 10 and its cover can be made of an aluminum alloy and the substrate or substrates can be made of ferrite, epoxy resin or duroid resin.
Beispielsweise wurde der oben erwähnte, im Frequenzbereich von 10,3 bis 10,7 GHz betriebene rauscharme Verstärker mit einem Gehäuse der Abmessungen von etwa 72 x 21 x 16 cm realisiert.For example, the low-noise amplifier mentioned above, operating in the frequency range of 10.3 to 10.7 GHz, was realized in a housing measuring approximately 72 x 21 x 16 cm.
Die Montage der erfindungsgemäßen Schaltung wird wie folgt durchgeführt:The assembly of the circuit according to the invention is carried out as follows:
- man fräst den Raum 11 im Gehäuse 10 aus, indem die beiden seitlichen Höhlungen 15 und 16 einander gegenüberliegend zu beiden Seiten des Raums 11 realisiert werden;- the space 11 is milled out in the housing 10 by creating the two lateral cavities 15 and 16 opposite each other on both sides of the space 11;
- man setzt die Trennwand 14 durch einfachen senkrechten Druck ein, nachdem das Substrat 21 bzw. die Substrate angebracht wurden. Die Blockierung der Trennwand 14 erfolgt aufgrund der Elastizität der beiden Flügel 28 und 29;- the partition 14 is inserted by simple vertical pressure after the substrate 21 or the substrates have been placed. The partition 14 is locked in place by the elasticity of the two wings 28 and 29;
- man setzt die elektrisch absorbierende Platte 30 oberhalb der Trennwand 14 auf, um letztere in senkrechter Richtung festzulegen;- the electrically absorbing plate 30 is placed above the partition 14 in order to fix the latter in the vertical direction;
- man befestigt den Deckel 12 auf dem Gehäuse 10.- attach the cover 12 to the housing 10.
Die erfindungsgemäßen Merkmale erlauben es also, eine stark vereinfachte und qualitativ hochstehende Montage und Verdrahtung durchzuführen, wobei die entfernbare Trennwand 14 am Schluß der Montage installiert wird.The features according to the invention therefore allow a to carry out greatly simplified and high-quality assembly and wiring, with the removable partition wall 14 being installed at the end of the assembly.
Selbstverständlich wurde die Erfindung nur anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben und dargestellt. Ihre wesentlichen Elemente können durch äquivalente Elemente ersetzt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Of course, the invention has been described and illustrated only by means of a preferred embodiment. Its essential elements can be replaced by equivalent elements without departing from the scope of the invention.
So kann die Mikroelektronik-Schaltung ein anderes Element als ein Verstärker sein und kann außerdem eine beliebige Anzahl von Substraten enthalten.Thus, the microelectronic circuit can be an element other than an amplifier and can also contain any number of substrates.
Die Mikroelektronik-Schaltung erlaubt es, folgende Ergebnisse zu erzielen:The microelectronic circuit allows the following results to be achieved:
- Verbesserung der Isolation zwischen Eingang und Ausgang von Verstärkergehäusen:- Improved isolation between input and output of amplifier enclosures:
. Verstärker auf einem Substrat mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante,. Amplifier on a substrate with a small dielectric constant,
. Verstärker mit großem Verstärkungsgrad (≥ + 20 dB);. Amplifier with high gain (≥ + 20 dB);
- Verbesserung der Isolation zwischen einer Vorrichtung, die von einer strahlenden Vorrichtung gefolgt wird oder der eine solche Vorrichtung vorausgeht:- Improving the insulation between a device followed by or preceded by a radiating device:
* Isolation zwischen einem Mikrostrip-Isolator und einem Verstärker,* Isolation between a microstrip isolator and an amplifier,
* Isolation zwischen einem Mikrostrip-Isolator und einem Oszillator,* Isolation between a microstrip isolator and an oscillator,
* Isolation zwischen einem Verstärker und einem Mikrostrip- Filter;* Isolation between an amplifier and a microstrip filter;
- Schutz gegen Störsignale:- Protection against interference signals:
. zwischen einem Verstärker und einer Mischstufe,. between an amplifier and a mixer,
. zwischen einer Mischstufe und einem örtlichen Oszillator.. between a mixer and a local oscillator.
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