ES2320447T3 - Dispositivo con circuitos hibridos de microondas con blindaje mediante elemento(s) de contacto elastico(s). - Google Patents

Dispositivo con circuitos hibridos de microondas con blindaje mediante elemento(s) de contacto elastico(s). Download PDF

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Abstract

Dispositivo (D) con circuitos híbridos de microondas (CHH) que comprende una base (S) dotada de una pared (MP) periférica externa y de al menos una pared (MI) interna que delimitan en conjunto al menos dos cavidades (Ci) adecuadas para albergar circuitos (CHH) híbridos de microondas, y una tapa (C) adecuada para ser solidaria por una cara (FI) interna con el extremo de dicha pared (MP) periférica de manera que se garantiza un cierre hermético de las cavidades (Ci) y se establece un contacto eléctrico con dicha pared (MP) periférica, comprendiendo dicha tapa (C) medios (EC) de contacto deformables y elásticos, solidarios con su cara (FI) interna, y dispuestos de manera que se establezca un contacto eléctrico con el extremo de dicha pared (MI) interna, caracterizado porque dichos medios (EC) de contacto se disponen en forma de al menos un elemento añadido que comprende una primera parte (P1) solidaria con dicha cara (FI) interna de la tapa (C) y prolongada por una segunda parte (P2) deformable y elástica y porque, dicha primera parte (P1) tiene forma de banda y dicha segunda parte (P2) está constituida por al menos dos láminas (L) deformables y elásticas.

Description

Dispositivo con circuitos híbridos de microondas con blindaje mediante elemento(s) de contacto elástico(s).
La invención se refiere al campo de los dispositivos con circuitos híbridos de microondas.
Los circuitos híbridos de microondas que presentan ganancias cada vez más importantes, deben instalarse en cavidades aisladas desde el punto de vista de microondas con el fin de evitar fenómenos de bucle y/o de oscilaciones. Los dispositivos (o cajas), en los que se implantan, comprenden, para ello, una base dotada de una pared periférica externa y de al menos una pared interna que delimitan en conjunto al menos dos cavidades que pueden albergar circuitos híbridos de microondas, y una tapa destinada a ser solidaria con los extremos de las paredes de manera que se garantiza un cierre hermético de las cavidades y se establece un contacto eléctrico de masa con estas paredes.
La solidarización de la tapa con las paredes exteriores de la base, destinada a garantizar la hermeticidad del conjunto del circuito híbrido, se realiza mediante soldadura, con frecuencia por vía eléctrica con la ayuda de moletas o por láser.
Para la pared interna la técnica denominada "tack-welding" (soldadura por puntos), específica del cierre "con moletas", permite garantizar una hermeticidad de microondas entre las diferentes cavidades.
Debido a la posición de las paredes internas, su soldadura se realiza a ciegas. Además, esta soldadura necesita un espesor de pared suficiente, por una parte, para permitir el centrado del cordón, y por otra, para evitar la proyección de bolas de soldadura conductoras en las cavidades y por tanto sobre los circuitos híbridos. Este (sobre) espesor de pared es difícilmente compatible con la miniaturización y la ganancia de peso buscadas en los dispositivos híbridos. Además, este (sobre) espesor de pared conlleva un aumento de la longitud de las conexiones entre los subconjuntos de microondas instalados en las diferentes cavidades, lo que perjudica el rendimiento eléctrico buscado en las aplicaciones de microondas.
Para intentar solucionar este inconveniente, se ha propuesto solidarizar la tapa con la(s) pared(es) interna(s) con la ayuda de un adhesivo eléctricamente conductor y compatible con el entorno de microondas. No obstante, este tipo de adhesivo presenta un comportamiento mecánico deficiente, incompatible con las tensiones de vacío y de oscilación térmica que experimentan los dispositivos híbridos.
Se ha propuesto igualmente colocar un material absorbente en las cavidades. No obstante, esto sólo resuelve parcialmente el problema y puede ser perjudicial para la fiabilidad de ciertos chips electrónicos desnudos de los circuitos híbridos.
Se conoce por el documento:
RESÚMENES DE PATENTES DE JAPÓN vol. 016, n.º 079 (E-1171), 26 de febrero de 1992 (26-02-1992) - & JP 03 268396 A (FUJITSU LTD), 29 de noviembre de 1991 (29-11-1991), un dispositivo con circuitos híbridos de microondas que comprende una base (2) dotada de una pared (21) periférica externa y de al menos una pared (21) interna que delimitan en conjunto al menos dos cavidades adecuadas para albergar circuitos (9) híbridos de microondas, y una tapa (3) adecuada para ser solidaria mediante una cara interna con el extremo de dicha pared periférica de manera que se garantiza un cierre hermético de las cavidades y se establece un contacto eléctrico con dicha pared periférica, comprendiendo dicha tapa medios de contacto deformables y elásticos, solidarizados con su cara interna y dispuestos de manera que se establezca un contacto eléctrico con el extremo de dicha pared (21) interna.
Sin embargo no siendo enteramente satisfactoria ninguna solución conocida, la invención por tanto tiene como objetivo proponer una solución alternativa destinada a mejorar la situación.
Se propone para ello un dispositivo con circuitos híbridos de microondas que comprende una base dotada de una pared periférica externa y de al menos una pared interna que delimitan en conjunto al menos dos cavidades que pueden alojar circuitos híbridos de microondas, y una tapa destinada a ser solidaria por su cara interna con el extremo de la pared periférica de manera que se garantiza un cierre hermético de las cavidades y se establece un contacto eléctrico con esta pared periférica.
Este dispositivo se caracteriza por el hecho de que su tapa comprende medios de contacto deformables y elásticos, solidarizados con su cara interna, y dispuestos de manera que se establezca un contacto eléctrico con el extremo de la pared interna.
El dispositivo según la invención puede comprender otras características que podrán tomarse por separado o en combinación, y concretamente:
- una base que comprende varias paredes internas. En este caso, los medios de contacto se disponen de manera que se establezca un contacto eléctrico con el extremo de cada pared interna,
- pared periférica y pared(es) interna(s) que sobresalen de la base,
- medios de contacto dispuestos en forma de al menos un elemento añadido, por ejemplo solidario con la cara interna de la tapa mediante soldadura, y que comprenden una primera parte solidarizada con la cara interna de la tapa y prolongada por una segunda parte deformable y elástica. Por ejemplo, la primera parte tiene forma de banda y la segunda parte está constituida por al menos dos láminas deformables y elásticas (separadas a una distancia elegida en función de la banda de frecuencia de funcionamiento de dichos circuitos híbridos de microondas),
- cada pared interna puede presentar una altura inferior a la de la pared periférica. En este caso, la cara interna de la tapa es sensiblemente plana al menos en la zona situada en frente de las cavidades. Como variante, cada pared interna puede presentar una altura sensiblemente igual a la altura de la pared periférica. En este caso, la tapa está conformada de manera que se define al menos un alojamiento adecuado para alojar los medios de contacto. Se puede igualmente considerar que la tapa comprende tantos alojamientos como elementos añadidos.
La invención está particularmente bien adaptada, aunque de modo no exclusivo, a los circuitos híbridos que funcionan al menos hasta en la banda de frecuencia denominada "banda K".
Se entiende en este caso por banda K, tanto la banda Ku que corresponde, en recepción, sensiblemente al intervalo [13,7 GHz, 15,6 GHz] y, en emisión, sensiblemente al intervalo [10,7 GHz, 12,8 GHz], como la banda Ka que corresponde, en recepción, sensiblemente al intervalo [27,5 GHz, 30 GHz] y, en emisión, sensiblemente al intervalo [18,2 GHz, 20,2 GHz].
El funcionamiento del dispositivo puede ampliarse a frecuencias superiores a la banda K en función de la distancia entre las láminas (o dedos) que constituyen por ejemplo la parte deformable.
Otras características y ventajas de la invención aparecerán tras la revisión de la descripción detallada siguiente, y de los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 ilustra de forma esquemática, en una vista desde arriba, un ejemplo de base de dispositivo híbrido según la invención,
- la figura 2 ilustra de forma esquemática, en una vista en sección transversal, un primer ejemplo de realización de un dispositivo híbrido según la invención,
- la figura 3 ilustra de forma esquemática, en una vista desde arriba, un ejemplo de realización de un elemento de contacto de un dispositivo híbrido según la invención, y
- la figura 4 ilustra de forma esquemática, en una vista en sección transversal, un segundo ejemplo de realización de un dispositivo híbrido según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Los dibujos adjuntos podrán servir no solamente para completar la invención, sino también para contribuir a su definición, dado el caso.
La invención propone un dispositivo con circuitos híbridos de microondas, igualmente conocido bajo el acrónimo inglés MCM ("Multi Chip Module" (módulo multichip)).
Se hace referencia en primer lugar a las figuras 1 a 3 para describir un primer ejemplo de realización de un dispositivo (o caja) híbrido según la invención.
Este dispositivo D comprende en primer lugar una base metálica o cerámica S (véase la figura 1) dotada de una pared MP periférica externa, que vuelve a cerrarse sobre sí misma con el fin de delimitar un recinto, y de al menos una pared MI interna, solidaria con la pared MP periférica y que subdivide el recinto en al menos dos cavidades Ci. En este caso, i es igual a seis (6), aunque puede tomar cualquier valor superior o igual a dos. En otras palabras, en el ejemplo ilustrado en la figura 1, la pared MP periférica y las paredes MI internas delimitan en conjunto seis cavidades C1 a C6 en las que se instalan típicamente subconjuntos SEH híbridos constituidos cada uno por al menos un circuito CHH híbrido de microondas. Tal como se ilustra, algunos subconjuntos SEH híbridos pueden acoplarse entre sí mediante conexiones CX que pasan a través de las paredes MI internas. Por otro lado, los subconjuntos SEH híbridos se acoplan en bornes CE1 y CE2 de conexión externa, que permiten el empalme del dispositivo D híbrido con equipos.
La/las pared(es) MP periférica(s) e interna(s) MI sobresalen de la base S. Una disposición de este tipo puede obtenerse concretamente por mecanizado de una placa metálica, generalmente de Kovar ®, o por soldeo fuerte o blando de paredes añadidas sobre un soporte cerámico multicapas o no, o por cualquier otro medio que permita realizar cavidades Ci.
Con el fin de permitir el blindaje de microondas (o el aislamiento) de las cavidades Ci, el dispositivo D híbrido comprende una tapa C metálica, generalmente de Kovar ® (véase la figura 2), destinada a ser solidaria por su cara FI interna con el extremo E1 de la pared MP periférica. Esta solidarización se realiza por ejemplo por soldadura eléctrica con la ayuda de moletas M. Esta técnica permite garantizar un cierre hermético del recinto sobre el plano de las microondas, y establecer un contacto eléctrico de masa entre la tapa C y la pared MP periférica.
Con el fin de garantizar el cierre hermético de las cavidades Ci del recinto, sobre el plano de las microondas, y establecer un contacto eléctrico de masa entre la tapa C y las paredes MP internas, la tapa C comprende, sobre su cara FI interna, medios EC de contacto deformables y elásticos (y por tanto flexibles).
Más precisamente, como se ilustra en la figura 2, los medios EC de contacto se solidarizan preferiblemente con la cara FI interna de la tapa C, en lugares elegidos de manera que se permita el establecimiento de un contacto eléctrico de masa, elástico, entre la tapa C y cada pared MI interna.
Por ejemplo, la solidarización de los medios EC de contacto con la tapa C se realiza por soldadura de tipo oro-estaño (Au-Sn) o por soldadura eléctrica por puntos.
Los medios EC de contacto se disponen preferiblemente en forma de al menos un elemento añadido que comprende una primera parte P1 solidaria con la cara FI interna de la tapa C y prolongada por una segunda parte P2 deformable y elástica. Este elemento añadido se realiza en un material eléctricamente conductor como por ejemplo cobre berilio.
La tapa C puede comprender o bien un elemento EC añadido de este tipo, o bien varios, con el fin de permitir el blindaje de microondas de cada cavidad Ci, o solamente de algunas de éstas.
Tal como se ilustra en la figura 3, la primera parte P1 de un elemento EC añadido está dispuesta por ejemplo en forma de una banda rectangular plana y la segunda parte P2, que prolonga esta banda, está dispuesta por ejemplo en forma de al menos dos láminas (o dedos) Lj deformables y elásticas. En este caso, j es igual a once (11), aunque puede tomar cualquier valor superior o igual a dos (2).
Las láminas Lj son particularmente ventajosas puesto que ofrecen una fuerte elasticidad y soportan deformaciones mecánicas importantes. Pueden por tanto garantizar un contacto eléctrico de masa de calidad incluso en condiciones de funcionamiento difíciles.
El espacio entre láminas Lj adyacentes se elige en función de la banda de frecuencia de funcionamiento de los circuitos CHH híbridos de microondas. Es imprescindible por tanto que este espacio impida el paso de las microondas si se desea aislar, de modo eficaz, las cavidades Ci unas de otras.
El dispositivo D híbrido, según la invención, puede utilizarse también al menos hasta en banda K (tanto Ku como Ka).
Tal como se ilustra en la figura 2, cada lámina Lj prolonga la banda P1 según un ángulo elegido en función, concretamente, de la altura de la pared MI interna y de la forma de la tapa C. Por otro lado, la parte PT terminal de cada lámina Lj, opuesta a la banda P1, está preferiblemente conformada de manera que se define una especie de cubeta cuyo fondo está en contacto con el extremo E2 de la pared MI interna pertinente. Esto permite obtener un contacto entre la lámina Lj y la pared MI interna encaminado a minimizar los riesgos de erosión que pueden darse durante los movimientos relativos entre la lámina Lj y la pared MI interna.
En el ejemplo de realización ilustrado en la figura 2, las paredes MI internas presentan una altura inferior a la altura de la pared MP periférica y la cara FI interna de la tapa C es sensiblemente plana al menos en la zona que está situada frente a las cavidades Ci. Sin embargo, puede ser de otro modo.
La invención puede, en efecto, aplicarse igualmente a bases S tradicionales en las que la altura de las paredes MI internas es sensiblemente igual a la de la pared MP periférica. En este caso, tal como se ilustra en la figura 4, la tapa C debe conformarse de manera que defina al menos un alojamiento LE que permita alojar los medios EC de contacto.
Cuando los medios de contacto se disponen en forma de varios elementos EC añadidos, del tipo ilustrado en la figura 3, la tapa C puede comprender un único alojamiento LE que aloja todos los elementos EC añadidos, o bien varios alojamientos LE que alojan cada uno al menos un elemento añadido.
El o los alojamientos LE pueden obtenerse por mecanizado químico de una placa metálica que define la tapa C, o por cualquier otro medio adecuado.
En razón de la fuerza de reacción ejercida por los medios EC de contacto sobre la tapa C, debido a su elasticidad, es preferible mantener la tapa C presionada firmemente contra los extremos E1 de la pared MP periférica durante toda la fase de solidarización.
La invención no se limita a los modos de realización de dispositivo híbrido descritos anteriormente, sólo a modo de ejemplo, sino que engloba todas las variantes que podría prever el experto en la técnica en el marco de las reivindicaciones siguientes.
\newpage
De este modo, anteriormente se han descrito medios de contacto elásticos y deformables dispuestos en forma de partes primera y segunda, estando constituida esta última por láminas (o dedos). Sin embargo, puede preverse cualquier otra disposición de los medios de contacto siempre que se garantice una elasticidad y una deformabilidad que permita un contacto eléctrico entre la tapa y la(s) pared(es) interna(s), garantizando a su vez el blindaje de microondas de las cavidades.

Claims (10)

1. Dispositivo (D) con circuitos híbridos de microondas (CHH) que comprende una base (S) dotada de una pared (MP) periférica externa y de al menos una pared (MI) interna que delimitan en conjunto al menos dos cavidades (Ci) adecuadas para albergar circuitos (CHH) híbridos de microondas, y una tapa (C) adecuada para ser solidaria por una cara (FI) interna con el extremo de dicha pared (MP) periférica de manera que se garantiza un cierre hermético de las cavidades (Ci) y se establece un contacto eléctrico con dicha pared (MP) periférica, comprendiendo dicha tapa (C) medios (EC) de contacto deformables y elásticos, solidarios con su cara (FI) interna, y dispuestos de manera que se establezca un contacto eléctrico con el extremo de dicha pared (MI) interna, caracterizado porque dichos medios (EC) de contacto se disponen en forma de al menos un elemento añadido que comprende una primera parte (P1) solidaria con dicha cara (FI) interna de la tapa (C) y prolongada por una segunda parte (P2) deformable y elástica y porque, dicha primera parte (P1) tiene forma de banda y dicha segunda parte (P2) está constituida por al menos dos láminas (L) deformables y elásticas.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha base (S) comprende varias paredes (MI) internas y porque dichos medios (EC) de contacto se disponen de manera que se establezca un contacto eléctrico con el extremo de cada pared (MI) interna.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicha pared (MP) periférica y pared(es) (MI) interna(s) sobresalen de dicha base (S).
4. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque dichas láminas (L) están separadas una distancia elegida en función de la banda de frecuencia de funcionamiento de dichos circuitos (CHH) híbridos de microondas.
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada lámina (L) comprende una parte (PT) terminal conformada de manera que se define una cubeta de la que un fondo está destinado a entrar en contacto con el extremo de la pared (MI) interna.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dichos medios (EC) de contacto se solidarizan con dicha cara (FI) interna de la tapa (C).
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada pared (MI) interna presenta una altura inferior a la altura de dicha pared (MP) periférica, y porque dicha cara (FI) interna de la tapa (C) es sensiblemente plana al menos en una zona en frente de dichas cavidades (Ci).
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque cada pared (MI) interna presenta una altura sensiblemente igual a la altura de dicha pared (MP) periférica, y porque dicha tapa (C) está conformada de manera que se define al menos un alojamiento (LE) adecuado para alojar dichos medios (EC) de contacto.
9. Dispositivo según la combinación de las reivindicaciones 1 y 8, caracterizado porque dicha tapa (C) comprende tantos alojamientos (LE) como elementos (EC).
10. Uso del dispositivo (D) según una de las reivindicaciones anteriores en bandas de frecuencia que van al menos hasta en una banda de frecuencia denominada "banda K".
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