TW419852B - Millimeter wave ceramic-metal feedthroughs - Google Patents

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五、發明説明（·ι ) 發明領域 · 本發明係有關射頻（R F )引線，短長度之穿過障礙 物以通過射頻（R F )能量之強硬的射頻（R F )傳輸線 ’且更特別地有關一種用於從毫米波射頻（R F )電子裝 置封裝外殼低損失傳送低功率毫米波射頻（R F )能量之 射頻（R F )引線。 發明背景 諸如積體電路之固態電子裝置常係容納於密閉之金屬 壁容器或封裝內，典型地，該封裝係密封及保護該等電子 裝置免於遭受外界環境|該外界環境有時候會包含輻射線 ，腐蝕性氣體或其他會傷害到缺少變化之電子裝置。射頻 (R F )引線係使用來載送射頻（R F )信號穿過封裝內 部與外部間之封裝金屬壁以用於連接外部裝置。本質上， 該引線係很短的射頻（R F )傳輸線且係習知傳送射頻（ RF )能量穿過諸如金屬壁之射頻（RF )障礙物之裝置 〇 典型地，引線已由玻璃及金屬所建構，該玻璃稱爲玻 璃珠，位於該封裝壁中之一孔內，作用爲一維持直的金屬 插線之絕緣支撐物及電介質，傳輸線導體與金屬封裝壁之 絕緣關係，以及作爲對外部環境之不透氣障礙物。在若干 實例中，單一之玻璃珠可支撐多重之插線。 種種大小，形狀及插線構成之玻璃金屬引線已熟知於 產業界超過5 0年：此等引線已直接地形成於該封裝之金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α·4ί見格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 1 經濟部智慧財產局員工消f合作社印製 -4- B7 * 二--·· 一， 五、發明説明（2 ) 屬壁之內，其中該壁係由諸如柯伐鎳基合金之鎳，鈷及鐵 之材料所建構。同時，已建構於一柯伐鎳基合金之管狀套 圈內供最新之總成爲該封裝壁。該柯伐鎳基合金之套圈係 插入於該封裝之金屬壁中之圚管開口之內且適當地焊接而 形成相當不透氣之密封。 熟知玻璃係對於諸如Η 2 0蒸氣及二氧化碳，化學物蒸 氣及工業蒸氣之侵襲具有高度阻抗性，一種此型式之玻璃 係諸如康寧（Corning ) 7052之硼矽酸鹽玻璃，康寧 7 0 7 0之具有熱膨脹特徵密切匹配於柯伐鎳基合金之熱 膨脹特徵之柯伐鎳基合金匹配之玻璃1鎢匹配之玻璃，均 由康寧公司所上市，以及由金寶（Kimble )公司所上市之 金寶E N - 1。 在該等引線之構成中，硼矽酸鹽玻璃係熔化於典型地 由柯伐鎳基合金材料所形成插線之中央金屬插線與外部套 圈之間。在熔化中，融熔之玻璃形成約一部分插線長度之 玻璃彎曲表面，一旦硬化時，該玻璃形成堅固之環繞封止 物其阻擋濕氣，氧化及其他會侵襲積體電路之有害化學物 〇 引線完整之測量係藉使該引線受密封之洩漏測試來取 得’其中測試之氦氣係置於密封之金屬封裝或其他封合物 其中該引線已安裝，且使用氨質譜儀型洩漏偵測器來偵測 由於玻璃中之缺陷而在該處氦原子通過玻璃金屬密封物之 速率。根據工業標準可接受之封裝係具有少於1 X 1 0 - 3 原子-立方公分/秒.氦，而不管包含有多少引線，良好 本紙張尺度適用中國®J^TCNS) A4規格（210><297公慶)7] (諳先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財產局員工涓費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 之個別密封物應具有不大於1 χ 1 Ο — 1 ° A T Μ —立方公 分/秒·氦。 硼矽酸鹽玻璃金屬引線之性能已良好地在產業中證明 ，目前利用該等引線之微電子封裝係常式地製造具有氦洩 漏率僅每秒1 X 1 0 1 13原子立方公分。 儘管其有效性，玻璃金屬密封物會遭遇缺點，它們並 不耐久，玻璃係易碎的，若引線之裝入玻璃之金屬插線在 使用或測試期間偏轉|折彎或變形，則玻璃顆粒會破裂於 包圍該插線之玻璃彎曲表面處，該破裂包含該引線之整體 性。在若干例中，輻射狀碎裂或週邊之碎裂會呈現在玻璃 中 > 該等碎裂可能由於玻璃與插線間熱膨脹特徵之不同I 或某種形式之疲乏或來自其他原因，仍未盡知。 而且，即使一旦出現小的碎裂時，該碎裂會以重複熱 循環傳送而發生於一般使用含有該封裝之電子裝置之期間 。當碎裂傳送發生時，則使用’搬運’空運或太空運輸之 變化所造成之封裝之機械移動或機械應力會使該等碎裂惡 化且該引線開始顯著地洩漏’接著，氛圍氣體會進入該封 裝而損壞內部之積體電路。即使在該玻璃中初始之碎裂並 不會穿透玻璃密封’但該碎裂可暴露該金屬插線之良好部 分之長度，當發生，接著之化學物的侵襲會破壞該插線之 其餘部分，而最終地，衝破該密封且毁損了該封裝之完整 性。該等精硏於製造含有該等射頻（R F )引線之裝置之 人士會察覺到該等玻璃之易碎性而必須在使用上額外地關 注以確保產品之完整性。若該玻璃密封無需此種謹慎之使 _------- L---rui------丁______泉 (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Α4規格（210x297公爱） -6 - 419ρ52 Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Β7五、發明説明（4 ) 用將屬可行，則希望有一種更爲動態或節省成本之組合方 法。 除了其易碎性之外，該玻璃密封結構在其電氣特徵上 比所企望的更"損耗〃，主要係由於使用柯伐鎳基合金材 料於中心插線，柯伐鎳基合金係差的電氣導體，其僅能藉 電鍍插線外部表面之暴露部分有較高導電率金屬，諸如鎮 層再隨後電鍍金之覆層而可接受於該玻璃引線中。不幸地 ，爲了形成密封之玻璃金屬封止物，該柯伐鎳基合金必須 氧化於接觸玻璃之該等部分以允許藉該硼矽酸鹽玻璃之潤 濕法1該氧化之表面尙含該玻璃引線之電氣導電率•促使 有效地限制流經該引線之玻璃珠部分之電流。 該插線之導電率係根據描繪於傳輸線文獻及熟知於射 頻（R F )工程人員之''集膚效應〃，該效應主要地促使 電流沿著電氣導體之外部表面流動，而僅具有電場延伸在 該表面下方之短的深度，因爲該現象，所以電鍍在諸如柯 伐鎳基合金材料上之高度導電性之金會提供優異之管道供 導電用。在20GHz (十億赫）之上的射頻（RF)頻 率處，集膚效應會更明顯，而集中該等射頻場於表面處及 小的深度於該導體之內，因爲該柯伐鎳基合金之插線係電 鍍有一金層，故大的射頻（R F )傳輸主要會在該金之電 鍍且沿著該電鑛而不會有效地在該下方之高度電阻性柯伐 鎳基合金之中=爲此理由，可准許使用柯伐鎳基合金材料 爲射頻（R F )傳輸媒體體之部分而不會有遭受有效電阻 損失之射頻（R F )信號，然而，在玻璃金屬密封中，僅 .-----------^---ΓΙ------訂------線、.1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 有部分之位於該玻璃珠外面之柯伐鎳基合金之插線可鍍金 以增強該插線之電氣導電率，而安裝穿過該玻璃珠之該柯 伐鎳基合金插線之中心部分因先前所述理由而無法鍍金， 因此，連累了該傳輸路徑之電氣導電率，所以該玻璃金屬 引線顯示出低的電子功效。 所以，本發明之主要目的在於藉增強引線之導電率來 改善R F引線之電子效率。 本發明之另一目的在於提供射頻（R F )引線，藉排 除玻璃自該引線結構而在物質上比玻璃金屬型更堅硬且更 耐久。 本發明之仍一目的在於提供一種新穎之引線結構，可 採用比柯伐鎮基合金（Kcivar )更高之導電率之金屬。 本發明之又一目的在於增加R F引線可安裝於電子裝 置中之效率。 本發明之再一目的在於提供一種無玻璃之R F引線， 具有少於1 X 1 01Q每秒大氣立方公分之氦漏洩率且耐久 性比玻璃金屬型引線更大。 而本發明之附屬目的在於提供一種新穎之引線結構， 其中心插線可視需要予以折彎或變直，不會損壞引線之密 封。 發明之槪述 根據上述目的，一種改良之R F引線係由金屬及陶瓷 所建構，完全地排除玻璃。該陶瓷金屬引線之特徵係一金 本纸張尺度適用中國國家標芈（CNS ) Α4規格（2ί〇Χ 297公釐） .-------^---— V -------'τ______泉、(· {請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -8- A7 B7 五、發明説明（6 )

屬插線；一金屬凸緣表面，環管於該插線且與該插線集成 ;一墊圈，以諸如氧化鋁陶瓷之堅固非玻璃電介質材料之 圓盤成形，且該中央開孔圓盤允許該插線穿過該處之延伸 而非該凸緣表面穿過該處之延伸。在一根據本發明所建構 之實施例中，該陶瓷圚盤配置有一金屬化內綠於一側之上 ，用以焊接於該凸緣表面，以及配置有一金屬化外緣於相 反側之上，用以焊接於在一金屬封裝壁中所形成之金屬套 圏或圓管腔洞之另一金屬化之凸緣表面D 該金屬插線可由任一該等具有導電率大於柯伐鎳基合 金（K〇var )材料之導電率之更高導電率金屬所形成。選擇 性之實施例可使用銀，銅’鎂’黃銅’且具有未受限之使 用，即使是金供該等引線之中心導體用。焊接或釺焊之封 止可以以持續電鍍更高導電率之金屬而不具有中心未電鍍 區來完成，諸如在玻璃金屬之封止中需以柯伐鎳基合金一 樣。 在少數較佳實施例中’可使用電鍍有諸如金之更高導 電性材料之柯伐鎮基合金插線。 具有上述之引線，毫米波信號之有效寬頻道之引線傳 輸會取得比現行玻璃金屬引線更低之插入損耗及高的回流 損耗，而藉陶瓷金屬之構成來取得更大的耐久性。 根據本發明之第二觀點’上述之·引線結構作用爲一種 對於導波管轉移之新穎微波微條片線路之主要元件’在該 轉移中，微波發射器元件係集成地附著於或形成於該引線 之中心插線之末端上而形成單一件之總成’該種新的轉移 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) - 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐} ~ A7 B7 經濟部智慧財產局員x消費合作社印製 五、發明説明（7 ) 允許導波管直接地安裝於發射器元件上，而容許一更爲精 緻之總成。 僅簡單地槪述於上述情況中之本發明之上述與其他目 的及優點一倂與其結構特徵，對於該等精硏於本項技術者 於硏讀較佳實施例之詳細說明時會呈更明顯，該詳細說明 將隨後於本發明中而結合其顯示於諸附圖中之圖繪。 圖面之簡單說明 在該等圖式中： 第1圖以截面視圖來描繪本發明一實施例； 第2圖係第1圖該實施例之電氣示意圖繪； 第3圖以截面視圖來描繪本發明第二實施例； 第4圖以截面視圖來圖示地描繪本發明第三實施例； 第5圖以截面視圖來圖示地描繪本發明第四實施例； 第6圖係第5圖該實施例之電氣示意圖繪； 第7圖描繪對於部分地具有上述實施例所形成之導波 管轉移之微條片線路之實施例；以及 第8圖以截面視圖來描繪對於導波管轉移之微條片之 第二實施例。 符號說明 1 金屬套圈 3 陶瓷圓盤 5 金屬插線 i n ϋ - I LI--.. - t__n ___- !. I 丁____ 11 I 泉 ,--t 系 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2】〇Χ297公釐） -10- A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ # 1' * > _B7_五、發明説明（8 ) 7 金屬化材料 8 焊接或訐焊預形物 9 金屬化材料 10 焊接或奸焊預形物 11 環狀突出部 13 環狀凸緣部分 15 套圏 17 圓盤 18 金屬環 19 插線 2 0 金屬環 21 環狀環管 2 2 預形之焊接環 2 4 預形之焊接環 2 5 金屬壁 2 7 套圏 2 8 金屬環 2 9 氧化鋁圓盤 3 0 金屬環 3 1 鍍金之柯伐鎳基合金插線 3 3 圓柱部分 3 5 圓柱狀套圈 3 7 電介質圓盤 3 8 金屬環 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) ,-° 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -11 - 52五、發明説明（9 ) 3 9 電 介 質 圓 盤 4 0 金 屬 環 4 1 金 屬 插 線 4 3 套 圏 4 5 導 電 性 金 屬 插 線 4 7 發 射 器 4 8 矩 形 導 波 管 5 1 套 圈 5 2 電 路 板 基 板 5 3 導 電 性 金 屬 插 線 5 4 微 波 微 條 片 線 路 5 5 發 射 器 5 6 矩 形 導 波 管 Α7 Β7 經濟部晳慧財產局8工消費合作社印製 較佳實施例之詳細說明 根據本發明所建構之R F引線之實施例係以未按比例 之截面視圖描繪於第1圖中作爲參考。爲免於誤解，首先 可注意術語R F，原先僅供射頻所使用之開頭字母而當使 用於本文則爲部分之術語R F引線，在本文中打算包含所 有使用於不僅是無線電之電磁能量之頻率，而且同樣地係 雷達之電磁能量之頻率。該術語不僅包含能量頻譜中所發 現之低，高及極高頻，而且同樣地包含微波及毫米波之頻 率。由本申請人所認爲之用於該引線之實際應用中，所使 用之RF係5 0十億赫茲（5 OGH z )，涵蓋於該能量 本纸張尺度適用中國國家標準 ( CNS ) A4規格（2Ϊ〇Χ297公釐） ^ ~~ ..----^---------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

五、發明説明（10) 頻譜之毫米波地區之頻率。 · 第1圖之引線含有一金屬套圏1 ，陶瓷圓盤3 ’及一 如圖繪一起總成之金屬插線5 ，適用於藉釺焊法及/或焊 接法，本質地，套圈1在幾何上係一中空之圓管體，含有 —預定厚度之向內輻射狀突出之環狀突出部1 1 ，該突出 部以直角於該套圏之軸自該套圈之內部圓管壁突出，雖然 多少會限制穿過該套圈之沿軸通路，但該突出部1 1之圓 形邊緣卻留下相當寬廣之圓管通道於套圈中心軸之中央。 該套圈適合地由柯伐鎳基合金予以形成。 插線5係由一諸如銅，鎂，銀或黃銅之導電性金屬形 成’作爲具有低電阻性損失之R F之支撐傳播，在少數較 佳實施例中’該插線5可由電鍍有金之柯伐鎳基合金所形 成，插線5含有一集成之環狀凸緣部分1 3，該環狀凸緣 部定位於沿著該插線之長度大約中點處而從作成該插線之 長度的主要部分之較小直徑之圓管表面向外輻射地延伸一 短距離，該凸緣作用爲一包圍較細長之軸的環管，例如在 下文中更特定地描述爲一接合表面。在此實施例中，該導 電插線在長度上比套圈1之沿軸長度大而留下插線末端延 伸超過該套圈之諸末端，此允許當該引線放置於維修中之 時’外部電氣同軸R F連接於更易於接達該插線前及/或 後端。 在幾何上’圚盤3係一預定厚度之墊圈成形的且含有 一小的圓管通道穿過中心，透過該通道，插線5會突出。 在直徑上，該小的圓管通道足以使插線5之細長圓管部分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210XM7公釐） (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 線 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 Α7 Β7 經濟部智慧財產局S工消費合作社印製 五、發明説明（n) 通過，但會太小以致於無法允許該插線之凸緣1 3通過， 本質上，後者緊靠著該圓盤。該圓盤在該套圈之金屬壁之 總成同軸中之中心位置內支撐該插線且電氣絕緣該插線於 該等金屬壁。 圓盤3係由諸如氧化鈹，石英材料，二氧化矽，堇青 石且較佳地係氧化鋁之低損失電介質材料所建構，其係岡ί 硬，不透氣且堅固的，同時，所選取之材料擁有熟知之熱 膨脹特徵且所描述之該等金屬元件係選取儘量地接近技術 之認可來匹配該熱膨脹特徵，例如可由該等元件間之熱膨 脹特徵中之輕微差異所造成之任何生成之力會由形成該等 元件之材料的強度含該電介質圓盤之強度所吸收。 爲協助訐焊或焊接該等元件一起於圓盤3以成爲所描 繪之單一總成，一穿的環狀金屬化材料7係沿著圓盤3之 上方表面上之外部週邊沈積及接合，以及一第二窄的環狀 金屬化材料係沿著與穿過圓盤之中心圓形通道接界之陶瓷 圓盤之底部表面沈積及接合1該等金屬化環係在組合該圓 盤於該套圈內之前利用習知技術形成於圓盤3上。焊接或 奸焊預形物8及1 0係預成形且置於該圓盤與本體之金屬 化表面之間，藉升尚溫度至個別之易溶溫度，該等元件會 接合在一起。 該等精硏於本項技術者可注意的是，插線5亦可透過 使用置於圓盤3中之中心通道之圓管壁上之焊接或釺焊材 料來接合於該圓盤。然而，該方式卻係可靠性較低之結構 且難以製造’雖涵蓋於本發明之範疇之內，但後者替換例 H-H —---Γ n —l· i— VC--It I _ n T n _ _ _ I- _ *0^· /1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁〕 本紙張尺度遥用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -14- 經濟部智葸財產笱員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12 ) 係結構之不常用之方式。 + 將理解的是’該R F引線之諸元件形成一集成之總成 ’該總成係不透氣及提供密封障物於其前後側之間’上述 引線之構成可替換性地使用爲除了 R F之外之一種引線的 習知特性而通過D C (直流）電流。在操作上，施加於插 線5 —末端之R F能量會傳送至該插線之另一末端及傳送 至RF電氣連接器’實際上，該RF電氣連接器係連接於 插線之該末端且准許R F傳送通過及分配至外部電路’理 想上係具有最大之能量轉移。 該等精硏於微波及R F傳輸線’特別係同軸傳輸線之 技術者將理解的是，上述機械總成界定一擁有若干RF電 氣特徵之短同軸線，該等特徵可進一步地簡化且槪略地表 示爲一簡單之單一部分之低通濾波器，該低通濾波器係由 兩個電感及一個電容所形成，諸如第2圖中所槪路描繪者 。槪略地，該引線係以一 '' T 〃型低通濾波器之形式來表 示，其中同軸安排之該套圈之壁與該插線之表面對該圓盤 之一側的自感應係由L 1表示而對該圓盤之另一側的自感 應則由L· 2表示，由該圓盤所提供之電容係藉^ 1表示， .而由該等金屬元件間之空氣電介質所提供之電容係極小於 該圓盤之電容而忽略於該圖中’同時’該圓盤與地區之電 感並非有效而可忽略= 因爲該引線係在一範圍之頻率上傳送R f能量於其諸 終端之間，故該引線之結構在特徵上應爲 ''寬頻帶〃，或 者另言之，應盡可能具有最低之電壓駐波比，V S w R， 本紙浪尺度通用中國國家標隼（CNS ) Λ4规格（210X297公爱）_ -,5 _ ----------，丨I------訂------線 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) B7 五、發明説明（彳3 ) 於一寬頻帶之頻率上。此意指寄生電感L 1及L 2 ，以及 寄生電容C應最小化而成比例地使其效應相互抵消。 雖然剛硬，堅固且不透氣，但上述引線中之氧化鋁擁 有一高的電介質常數e:，產生一電容於電氣接地電位，其 數量會過多。爲補償此額外之並聯電容，穿過該引線之傳 輸電路必須含有足夠之電感。槪言之，該電感必須藉增加 插線之長度來增加，同時，電感可藉改變一部分插線之直 徑而增加以提供較短之周長及/或遠於與該套圏之金屬圓 管內壁之距離。同樣地，可增加該套圈之內徑以置該壁遠 於插線之表面來增加該電感。雖然在技術文獻中現有之數 學方程式提供一般的導引來建立該等傳輸線元件間之適用 直徑及間隔，但從該導引，仍企望有測試法及模擬法來提 供精確的結果。 當連接之傳輸線或導波管具有相同之特性阻抗Z 〇於所 要之主頻率處時，例如5 0 G Η z ，則會出現最低的電壓 駐波比，V S W R，以用於諸傳輸線之間最大R F能量轉 移，因此，低通濾波器應具有相同之特性阻抗於其輸入^ 當該傳輸線在應用上係連接於其，亦即，插線5之輸入端 時。同樣地，所形成之低通濾波器之輸出阻抗應匹配該傳 輸線，在應用上該傳輸線係連接於其，亦即，插線5之輸 出端。例如，打算用於R F引線之一實用之實施例之外部 傳輸線典型地具有大約5 0歐姆之特性阻抗，且因而該 R F引線之輸入及輸出係設計具有相同之阻抗値。 陶瓷圚盤3與凸緣11及13之寄生阻抗之效應可以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 經濟部智慧財4局ΜΚ工消費合作社印製 本纸悵尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2〖0X 297公釐） -16- # * i . # * i . 經濟部智M財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14) 以適當之幾何形予以最小化而產生最小之V s W R於最廣 之頻寬上。接著，可藉增加匹配於該外殼內之低或高阻抗 區之長度來達成進一步之用於較窄頻寬之V SWR之降低 ，其中所匹配之低或高阻抗區係毗鄰於輸入處及/或輸出 處之陶瓷引線區。 在上述引線中之所欲之應用中，其中安裝該引線之金 屬封裝壁係預先鑽孔以形成匹配於該套圈之外部表面之大 小及形狀之適當圓管孔或通道，接著將該套圏插入於該通 道內且在適當處焊接或釺焊以形成密封於該套圈及該壁間 α 在第1圖之用於操作於5 0 G Η Ζ之實用實施例中， 插線3 1之軸的直線係0 . 〇 0 9吋而插線長度總計 0 1 5 5吋，該凸緣或環管1 3之直徑係0 . 0 3 0吋 而其厚度爲0 · 0 1 0吋，同時，在該套圈中之窄的圓管 通道之直徑係0 . 〇 2 1吋而較大通道部分之直徑則爲 0 .049吋，該氧化鋁圓盤之厚度爲〇 . 〇 1吋且係正 好在其外徑爲〇 . 1 2 0吋之下時，該圓盤內之中心開孔 係正足以准許該插線之〇 . 〇 〇 9吋直徑部分之餘隙。 若欲放棄一偶入引線之方便性，則本發明可直接地結 合於該封裝或外殼之壁內，參考第3圖之部分截面視圖中 之所描繪，其係涵蓋於本發明之範疇之內。在此實施例中 ’ ''套圏〃 1 5與其成形之內壁（及在該圖中由虛線所表 示之模擬外壁）在本質上係與該封裝之金屬壁積體地形成 爲單一之單件式總成。替換性地，此實施例可看作一種" 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X297公釐） ---：---L----1,. .,------訂------線 f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -17-

經濟部智慧財產局Β工消費合作社印製 五、發明説明（15) 無套圏〃 R F引線。 . 例如從該圖繪係明顯的，在此實施例中之該等元件具 有上述實施例中該等元件之相似物，此含有：適用鍍金之 柯伐鎳基合金材料之金屬壁2 5 ’其提供相同於上述實施 例中之套圏1之結構特性；圓盤1 7，由一諸如氧化鋁之 堅固，強硬之電介質材料所形成；以及金屬插線1 9 ，由 鍍金之柯伐鎳基合金所形成而以與延伸在金屬壁1 5之前 及之後的部分插線1 9所描繪之永久關係所組合，同時該 插線含有集成之環狀環管2 1。 例如在上述實施例中，圚盤1 7含有金屬環1 8及 2 0 ，以大於其他元件之尺寸所描繪，個別地接界於上方 表面之外緣及底部表面之內部圓形邊緣。供最後之總成用 ，預形之焊接環2 2及2 4同時以較大尺寸描繪，適用 8 0 / 2 0金錫混合物而置於內壁中之金屬與輪環之間且 另一在下方金屬化之圓盤表面與環管21之上方環狀部分 間。加熱具有該等元件壓製一起之該總成且升高溫度至該 焊料及焊接再熔化之易熔溫度。一旦去除該熱量，該焊料 會凝固且堅固地’電氣地及機械地接合該等元件在一起。 爲簡化該成形之開口之製造而維持該引線所需之足夠 電感及其他所企望之R F特徵’該通道之諸內壁係以階梯 成形，因此’三圓球或圓盤成形之開口係形成爲一個在另 一個頂上且一起形成該通道。第一階梯係足夠寬以使圓盤 1 7就座且含有一環狀階梯抵靠著來接合該圓盤之上緣表 面。該等階梯之直徑係設計提供一最適化之R F同軸結構 ---：-----— ^------訂------線 ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -18 - Α7 Β7 經濟部智慧財產^8工消費合作社印製 五、發明説明（16 ) 於當與所給定之插線1 9及圓盤1 7組合時。 · 如第5圖之部分截面視圖中所描繪，本發明之另一實 施例結合兩個氧化鋁圓盤，此引線含有：一圓管狀套圏 3 5 ，由鍍金之柯伐鎳基合金材料所形成；一配對之墊圏 成形之電介質圓盤3 7及3 9 ，適當地由氧化鋁所形成： 以及一 ''圓滾插線〃成形或階梯式圓柱狀金屬插線4 1 ， 由鍍金之柯伐鎳基合金所形成。 該套圈含有一內部環狀突出物於其各前後端以支撐該 等氧化鋁圓盤3 7及3 9之外部週邊之邊緣，該等圓盤在 結構上係一致的，各含有一中央圓管開口或通道，足以使 插線4 1之較小之圓柱末端突出穿過個別之圓盤通道，但 並非較大之直徑部分。各圓盤含有一配對之金屬環於該等 表面之一上：一環3 8 ’接界於該圓盤之外部邊緣，而另 —環4 0則接界於中央通道。 插線4 1含有一環狀成形之階梯於各末端而形成轉換 於該圓滾插線形狀之小直徑 ''手柄〃部分與插線4 1之較 大直徑之w圓滾插線〃部分。當組合時，個別之輪環係焊 接於毗鄰之陶瓷圓盤之毗鄰的內部金屬環’而該等圓盤上 之外部金屬環則焊接於套圈3 5上之個別突出物。該焊接 法有效地封止該引線。 由上述引線構成所示之R F同軸傳輸線可槪略地由第 6圖中所描繪之'' p 1 〃建構之低通濾波器來表示，在此 圖中，L 3代表該引線之電感而C 3及C. 4則代表由該％ 電介質圓盤所引入之電容’由於內部與外部導體間之空氣 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 公釐） -19- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17 ) 絕緣的電容極小於來自該等圚盤之電容，故可予以忽略。- 在上述實施例中' 氧化鋁係仗用爲電介質材料，然而 ，可替換爲其他電介質村料其亦堅固，強硬及相當地不透 氣而能予以金屬化及釺焊或焊接於選用於套圈與中心插線 之金屬以及其有足夠接近之熱膨脹特徵於該等金屬。若千 此等電介質材料包含藍寶石，單晶體石英1堇青石，及氧 化鈹。 例如該等精硏於本項技術者會理解到，當以另一具有 電介質常數相異於氧化銘之絕緣材料來取代氧化錦時，必 須適當地改變該等金屬元件之尺寸，增加或減少電感，以 便保持電容性與電感性阻抗間的關係而維持所要的特性阻 抗於該引線之輸入及輸出端。 其他高導電率金屬可在插線中取代鍍金之柯伐鎳基合 金，諸如銅，黃銅或鉬。 金屬之表面電阻愈低，則在引線中所產生入插入損失 越低，良好之插入損失係少於0 · 2 d B者，銅係所鑑定 金屬最大導電性及最小電阻性的，所以，具有銅之插線， 該引線將具有最佳之插入損失圖形，也就是說，最小的插 入損失。然而，柯伐鎳基合金雖更大電阻性，但具有熱膨 脹特徵比銅更密切地匹配於氧化鋁之熱膨脹特徵，儘.管如 何，該柯伐鎳基合金必須電鍍有更高導電性金屬以有用於 上述引線。在其中R F引線經歷大的溫度變化之情勢中， 柯伐鎳基合金提供較好的折衷及較佳之選擇以用於更大之 耐久性。在未期望寬廣之溫度變化處，則諸如銅之本質上 ---------,-I l·—:------訂------缘 —-1 t請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度遗用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） -20- A7 B7 五、發明説明（18) 高導電性’也就是說’較低電阻性之金屬會是較佳之選擇 ，於該插線中，較不會昂貴於製造。 在上述說明中’字彙”集成〃係使用在關於套圈上之 突出物及插線上之環管’該名詞在某方面係使用爲，所引 例之組件係形成有個別之元件而以界定一單一單件式總成 之單件來附著之。 上述引線結構可容易地適用於額外之功能，亦即，微 條片於導波管轉移，藉添加"發射器〃於一末端而耦合於 一可傳送於該導波管中之微波模式。此一發射器可由一導 電性金屬以十字或τ字形狀形成，或可形成爲一放大之圓 管狀或帽狀’兩者均係已知之導波管耦合裝置。 參閱如第7圖中所描繪，根據上述實施例所建構之引 線4 3含有一導電性金屬插線4 5 ，作用爲發射器之Τ "形金屬構件係反向且附著於插線4 5之末端而形成一集 成之總成。在應用中，該引線係安裝於一電子總成之壁內 且其中插線4 5底端之安裝係直接地或間接地連接於一基 板上所形成之微波微條片線路。在含有發射器4 7之插線 4 5之另一端| _一矩形導波管係插在該發射器之上。本質 地，該發射器4 7係透過該導波管之壁中之開口來插入， 且如習知地，係置於該導波管內之一處，該處係該發射器 耦合微波能量於該微波管之主要微波模式之諸電場。 第8圖圖不地描繪一相對應於導波管轉移之條線’其 使用第二上述之圓柱幾何之發射器，所以引線5 1含有中 心導電性金屬插線5 3 ，界定該發射器之導電性金屬圓管 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) ΛΑ規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂 竦 經濟部皙.¾財產局員工消費合作社印製 -21 - Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消f合作钍印製 五、發明説明（19 ) 5 5係集成地附著於插線5 3之一端，而該插線之相反端 係用於連接於微條片線路。例如在習知之案例中，一矩形 導波管5 6係置於發射器5 5之上而後者係定位於耦合於 一主要模式之該處之內，在另一末端處，插線5 4係連接 於一電路板基板5 2之一側上所形成之微波微條片線路 5 2。 後面之兩種結構結合了新的引線構成及一集成之微條 片之優點於導波管轉移。 微波微條片線路對於導波管轉移之實施例係以第4圖 中之部分截面視圖來表示以作爲參考，從習知說明可理解 單一圓盤引線構成之諸元件，此亦含有一套圈2 7 : —氧 化鋁圓盤2 9 ，含有金屬環2 8及3 0 ;以及鍍金之柯伐 鎳基合金插線3 1 。對於該總成及諸替換例之額外之搆成 細節，讀者可翻閱第1及3圖之說明’故不予以重複。在 此實施例中’該套圈之內部圓管壁含有一單一之階梯’具 有一寬廣直徑部分足以使圓盤就坐’以及一較小直徑部分 隔開於插線3 1之圓柱表面之瘦長部分。 取代一環管1插線31具有一在該圖中放大直徑之圓 柱部分3 3於底端處’其係與該插線之軸集成’該放大直 徑部分係一微波發射器’微波可從其稱合於矩形導波管之 內且與引線插線形成爲單位。而以直徑階梯化於該放大直 徑部分之結果’在插線3 1中所形成之表面係接合於具有 8 0 /2 0金鍚合金預形環之圓盤上之金屬帶’依序地’ 該圓盤接合於套圏2 7中之圓形階梯表面，該套圏2 7同 ---：-----L--.Λ------訂------線.，·， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐} _及- A7 B7 五、發明説明（20 ) 時具有8 0 / 2 0金錫合金預形環》 · 理想地，上述構成之諸引線可使用於D C至 5 0 GH 2之頻率範圍’它們在特徵上係寬頻帶；也就是 說1它們係設計使用於該主要頻率附件，他們會顯示相當 平坦或恆常之阻抗特性於一頻率範圍，其中該頻率範圍延 伸在該主要頻率上方至少1 0 %及下方相同百分比，尤其 在44GHz處，該頻寬應延伸自40GHz至 4 8GHz。 相信上述本發明較佳實施例之說明在細節上係足以使 該等精硏於本項技術者完成及利用本發明，然而，可明確 地理解到，供上述目的用之所描述之該等元件之細節並未 打算限制本發明之範疇，在其該等元件及其他修飾例之許 多等效物中，所有在本發明之範疇內將呈明顯於該等精硏 於本項技術者於當閱讀此說明書之時，所以，本發明將廣 泛地闡釋於附錄申請專利範圍之整個範疇之內。 ---：---〉--.L--式------訂------線 1-— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作钍印製 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS〉A4規格（2IOX297公釐） '23-

Claims (1)

1. ▲ *· . C8 D8 * — — 1 — - - 1 " ~ ' ...... — _ 墨 六、申請專利範圍 1 . 一種射頻（R F )引線，其係透過金屬障礙物.來 來導通射頻C R F )，該引線包含：一直的導體，密封於 及沿軸地延伸穿過一堅固，強硬，不透氣陶瓷圓盤之中心 且藉該圓盤所支撐；以及用於提供密封於該陶瓷圓盤與該 金屬障礙物間之裝置。 2 .如申請專利範圍第1項之射頻（R F )引線，其 中該裝置含有一中空之金屬套圈；以及其中該陶瓷圓盤係 支撐於該金套套圈之中空之內且密封於該處。 3 .如申請專利範圍第2項之射頻（R F )引線，其 中該中空金屬套圈係在該壁中與該壁形成爲一集成之單件 式總成。 4 .如申請專利範圍第1項之射頻（R F )引線，其 中該圓盤含有一材料，該材料係選取自含有氧化鋁，藍寶 石，單晶體石英，堇青石’及氧化鈹之族。 5 .如申請專利範圍第1項之射頻（R F )引線’其 中該直的導體含有一材料，該材料係選取自含有鉬’銀’ 銅，黃銅及鏡金之柯伐鏡基合金。 6 .如申請專利範圍第4項之射頻（R F )引線’其 中該直的導體含有一材料，該材料係選取自含有鉬’銀’ 銅，黃銅及鑛金之柯伐鎳基合金。 了 .一種射頻（RF)引線，含有一中空圓管金屬壁 ，一細長金屬插線及連接在該圓管金屬壁與該插線之間用 於在該圚管金屬壁內同軸地支撐該插線之裝置f其中該裝 置包含：至少一堅固，強硬，非多孔電介質材料之圓盤’ (請先間讀背面之注意事項再填寫本") 訂 經濟部智总財產局員工消骨合泎社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） -24- * ί Λ : 、 Λ8 U t，〜 B8 CS D8 六、申請專利範圍 ——^ — 該圓盤含有一具有中央圓管通道之墊圈形幾何；該插線延 伸穿過該圓盤中之該中央開口；以及該圓盤係密封於該圓 管金屬壁與該插線二者。 8 .如申請專利範圍第7項之射頻（R F )引線’其 中該圓盤含有一材料，該材料係選取自含有氧化鋁，藍寳 石，單晶體石英’堇青石’及氧化鈹之族。 9 .如申請專利範圍第7項之射頻（r f )引線，其 中該細長金屬插線含有一材料，該材料係選取自含有鉬， 銀，銅，黃銅及鍍金之柯伐鎳基合金。 1 0 ·如申請專利範圍第7項之射頻（r f )引線， 其中該引線尙含有與該引線集成之一輻射狀向外延伸之環 管構件，該環管構件位於一沿著該插線之長度之預定位置 處且週邊地包圍該插線而延伸，該環管構件具有一外徑， 在尺寸上比該圓盤中之該中央開□大，其中該環管構件抵 靠該圓盤及防止穿過該圓盤之該插線移動；以及其中該圓 盤係密封於該環管構件。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之射頻（R F )引線 ，其中該圓管金屬壁含有一與該處集成之輻射地向內突出 之環狀突出物，該突出物位於距該壁之一端之一預定位置 處；以及其中該圓盤係密封於該環狀突出物。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之射頻（R F )引線 ，包含： 一第一環狀金屬化材料之環，週邊地延伸包圍及接合 於該圓盤之一表面； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） .25- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智达財產局員工消f合泎Ti印製 r, ABci 3 8 88 6 六、申請專利範圍 一第二環狀金屬化材料之環，接界該中央開口及接合 於該圓盤之一表面；以及 該第一環狀之環係接合於該突出物以形成密封而該第 二環狀之環係接合於該環管構件以形成密封。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之射頻（R F )引線 ，其中用於接合各該等環狀之環於個別突出物及環管構件 之裝置含有釺焊材料或焊料。 1 4 如申請專利範圍第1 1項之射頻（R F )引線 1尙包含： 一第一環狀金屬化材料環，週邊地延伸包圍及接合於 該圓盤之一表面； 一第二環狀金屬化材料之環，接界該中央開口及接合 於該圓盤之一表面； 一第一環形焊接或銲焊預形物，覆於該第—環狀之環 上，用於接合該金屬化環於該突出物；以及 一第二環形焊接或銲焊預形物覆於該第二環狀之環上 ’用於接合該桌一金屬化環於該環管構件。 1 5 ·如申請專利範圍第1 2項之射頻（r f )引線 ，其中該圓盤含有材料氧化鋁。 1 6 .如申請專利範圍第1 〇項之射頻（r f )引線 ，其中該圓盤含有材料氧化鋁。 1 7 .如申請專利範圍第1 2項之射頻（R F )引線 ，其中該圓盤含有一材料，該材料係選取自含有氧化鋁， 藍寶石’單晶體石央，堇青石’及氧化鈹之族。 本紙張尺度適用中國國家標準規格（21〇><297公竣1 _ (請先閡讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產苟員工消f合作社印製 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 1 8 ·如申請專利範圍第1 2項之射頻（R F >弓丨.線 ，其中該細長金屬插線含有一材料，該材料係選取自含有 鉬，銀，銅，黃銅及鏡金之柯伐鎳基合金。 1 9 ，如申請專利範圍第1 7項之射頰（R F )引線 ，其中該細長金屬插線含有一材料’該材料係選取自含有 鉬，銀，銅，黃銅及鍍金之柯伐鎳基合金》 2 0 .如申請專利範圍第1 4項之射頰（R F )引線 ，其中該圓盤含有一材料，該材料係選取自含_有甚寶石， 單晶體石英，堇青石，及氧化鈹之族。 2 1 .如申請專利範圍第7項之射頻（R F )引線， 尙包含：微波發射器裝置，集成地附著於該插線之一端， 用於耦合微波能量於一導波管。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之射頻（R F )引線 ，其中該微波發射器含有一 "T 〃形幾何。 2 3 ·如申請專利範圍第2 2項之射頻（R F )引線 ，其中該微波發射器裝置含有—圓管幾何。 2 4 ·如申請專利範圍第7項之射頻（R F )引線， 其中該插線之一端係用於在電路中連接至〜微波微條片線 路；且尙含有微波發射器裝置，集成地附著於該插線之另 —端，用於稱合微波能量於一導波营以界定〜微條片線路 於導波管轉移。 2 5 . —種射頻（R F )引線，包含： 一中空圓管之金屬壁； 一細長金屬插線及連接於該圓管金屬壁與該插線間之 (請先閔讀背面之纹意事項再填寫本頁) 衣- 訂 經-部智慧財產苟員工消費合泎钍印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -27 - 經濟部智慧財產局員工消费合作钍印製 A8 Λ * Λ - ^ Β8 *乂丄-···-·、 C8 D8六、申請專利範圍 裝置，該裝置係用於在該圓管金屬壁之內同軸地支撐該·插 線， 該裝置含有·•至少一堅固，強硬，非多孔電介質材料 之圓盤及一具中央圓管通道之墊圈形幾何； 該插線延伸穿過該圓盤中之開口： 該插線尙含有與該插線集成之一輻射狀向外延伸之環 管構件，該環管構件位於一沿著該插線之長度之預定位置 處且週邊地包圍該插線而延伸，該環管構件具有一外徑’ 在尺寸上比該圓盤中之該中央開口大，其中該環管構件抵 靠該圓盤及防止穿過該圓盤之該插線移動； 該圓盤係密封於該圓管金屬壁及該插線； 該圓管金屬壁含有一與該處集成之輻射地向內突出之 環狀突出物，該突出物位於距該壁之—端之一預定位置處 t 一第一環狀金屬化材料之環，週邊地延伸包圍及接合 於該圓盤之一表面； 一第二環狀金屬化材料之環，接界該中央開口及接合 於該圓盤之一表面·’ 一第一環形焊接或釺焊預形物，覆於該第一環狀之環 上，用於接合該金屬化環於該突出物以與該處形成密封： 以及 一第二環狀焊接或釺焊預形物，覆於該第二環狀之環 上，用於接合該第二金屬化環於該環管構件以與該處形成 密封： -h. J—1 - ! - ----rn - H - 1 Hi ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙浪尺度逋用中國國家樵準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） _ 28 - Λ8 B8 六、申請專利範圍 該堅固，強硬，非多孔之電介質材料含有一材料，該 材料係選自自含有氧化鋁，藍寶石，單晶體石英，堇青石 金 合 基 鎳 伐 1 可 有d 及含金 以線鍍 ;插及 族屬銅 之金黃 鈹長， 化細銅 氧該 ， 及 銀 料 材 鉬 有 含 商 取 選 、、" 係 料 材 該 - ^1! - —^^1 Ϊ―1 . f— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財4局員工消費合泎社印製 本纸浪尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X2?7公釐） _29 -