DE19818019A1

DE19818019A1 - Eingebettete Wellenleiterstrukturen für ein Mikrowellenschaltungsgehäuse

Info

Publication number: DE19818019A1
Application number: DE19818019A
Authority: DE
Inventors: Ronald J Barnett; Anthony R Blume
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: FR2765403A1; GB2328326A; US5929728A; JPH1168417A; FR2765403B1; GB9813656D0; DE19818019B4; GB2328326B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Mikrowellenschaltungen und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen von eingebetteten Wellenleiter strukturen in einem Mikrowellenschaltungsgehäuse.

In Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen wird elektro magnetische Mikrowellenenergie oder einfacher ausgedrückt Mikrowellen, d. h. elektromagnetische Energiewellen mit sehr kurzen Wellenlängen im Bereich von 1 mm bis zu 30 cm, als Trägersignale zum Senden von Informationen von einem Ort zu einem anderen verwendet. Informationen, die durch Mikro wellen getragen werden, werden von Mikrowellenschaltungen übertragen, empfangen und verarbeitet.

Mikrowellenschaltungen erfordern eine hochfrequente elektri sche Trennung zwischen Schaltungskomponenten und zwischen der Schaltung und der Welt außerhalb der Mikrowellenschal tung. Traditionell wurde diese Trennung erreicht, indem die Schaltung auf einer Unterlage aufgebaut wurde, woraufhin die Schaltung innerhalb eines Metallhohlraums plaziert wurde, welcher dann mit einer Metallplatte abgedeckt wurde. Der Me tallhohlraum selbst wird typischerweise durch Fräsen oder ähnliches oder durch Gießen von Metallplatten und Verschrau ben, Verschweißen oder Abdichten derselben unter Verwendung von Lötmittel oder Harz gebildet. Dieser Lösungsansatz lei det an mehreren Begrenzungen. Zuerst sind das Fräsen und ähnliche spanabhebende Bearbeitungsverfahren teuer. Das Gießen ist weniger teuer, dasselbe ist jedoch weniger genau, weshalb bei Metallhohlräumen, welche unter Verwendung des Gußverfahrens aufgebaut worden sind, die Tendenz besteht, daß sie größere Abmessungen haben. Dies kann in parallelen Leckwegen um die Mikrowellenschaltungskomponente herum re sultieren, wenn die Abmessungen des Hohlraums derart sind, daß eine Ausbreitung von elektromagnetischer Energie in der Nähe der Betriebsfrequenz der Komponente möglich ist. Eine weitere Begrenzung bei den traditionellen Verfahren zum Bil den von Metallhohlräumen besteht darin, daß das Verfahren zum Abdichten der Metallabdeckung an dem Hohlraum in der Verwendung von leitfähigem Epoxidharz bestand. Das Epoxid harz liefert eine gute Abdichtung, dasselbe hat jedoch einen hohen Widerstand, wodurch der Verlust von Resonanzhohlräumen und ein Lecken von abgeschirmten Hohlräumen erhöht wird. Als Ergebnis erreichten die traditionellen Trennverfahren unter Verwendung eines abgeschirmten Hohlraums nicht die erwarte ten Abschirmungstrennungserfolgsraten. Schließlich erfordern die traditionellen Verfahren zum Abschirmen von Mikrowellen schaltungskomponenten eine wesentliche Aufbauzeit. Demgemäß würde es wünschenswert sein, ein weniger aufwendiges Verfah ren zum Einbetten von genau dimensionierten abgeschirmten Hohlräumen mit niedrigem Verlust in einem Mikrowellenschal tungsgehäuse zu haben, ohne daß zusätzliche Teile vorhanden sind, oder daß ein Zusammenbau erforderlich ist.

Signale breiten sich im allgemeinen über eine Mikrowellen schaltung unter Verwendung von Übertragungsleitungen und Wellenleitern aus, und dieselben werden durch Übertragungs leitungen und Wellenleiter geführt, wobei beide in der Tech nik bekannt sind. Übertragungsleitungen können viele Formen annehmen, beispielsweise Koaxialleitungen, Koplanarleitungen und Mikrostreifenübertragungsleitungen. Wellenleiter sind im allgemeinen hohl und liefern gegenüber anderen Formen von Übertragungsleitungen viele Vorteile, einschließlich eines einfacheren Hohlrohraufbaus, der keinen Innenleiter oder zu geordnete Träger erfordert, und dieselben zeigen üblicher weise einen geringen Verlust und eine geringe Wärmedissipa tionscharakteristik.

Wie es Fachleuten bekannt ist, breiten sich elektromagneti sche Signale vollständig innerhalb eines Wellenleiters aus, wobei sie gemäß der Freiraumwellenlänge λ des Signals an der inneren Oberfläche reflektiert werden. Damit sich ein Signal innerhalb eines Wellenleiters ausbreiten kann, muß die Quer schnittsbreite des Wellenleiters größer als λ/2 des dominan ten Modus sein. Die Querschnittsbreite λ_c/2 des Wellenlei ters bestimmt, welchen Wert die Grenzfrequenz oder Cutoff-Frequenz f_c annimmt, wobei λ_c die Wellenlänge ist, die der Grenzfrequenz f_c zugeordnet ist. Wenn die Freiraumwellenlän ge λ lang ist, entspricht dies einer geringen Frequenz, wel che in der Nähe der λ_c/2-Abmessung des Wellenleiters kommt. Wenn die Querschnittsbreite des Wellenleiters λ_c/2 kleiner als λ/2 ist, kann sich das Signal nicht im Wellenleiter aus breiten, wodurch der Wellenleiter als Hochpaßfilter wirkt, derart, daß er alle Frequenzen über der kritischen oder Cut off-Frequenz f_c leitet.

Resonanzhohlräume können verwendet werden, um Mikrowellen filter zu bauen. Ein Resonanzhohlraum ist eine dielektrische Region, die vollständig durch leitende Wände umgeben ist. Dieselbe ist in der Lage, Energie zu speichern, und sie ist analog zu einer Niederfrequenz-LC-Resonanzschaltung be trachtbar. Der Resonanzhohlraum ist ein wesentlicher Teil der meisten Mikrowellenschaltungen und Systeme. Jeder um schlossene Hohlraum mit einer stark leitenden Grenze kann in einer unbegrenzten Frequenz von Resonanzmoden erregt werden. Die Frequenzen, bei denen die Resonanz auftritt, hängen von der Form und Größe des umschlossenen Hohlraums ab. Wenn ein Resonanzhohlraum entlang einer Übertragungsleitung plaziert ist, wird Energie in den Hohlraum bei Resonanz gekoppelt, und dieselbe wird bei anderen Frequenzen reflektiert. Eine Kombination von Resonanzhohlräumen in Serie mit Übertra gungsleitungs-Eingangs- und -Ausgangs-Kopplern kann herge stellt werden, um fast jede erwünschte Filterart oder jedes erwünschte Ansprechen zu schaffen.

Wie bei den vorher beschriebenen Abschirmungshohlräumen wer den Wellenleiterstrukturen und Resonanzhohlräume traditio nell durch Fräsen oder Gießen von Metallteilen und dann durch Verschrauben, Schweißen, Löten oder unter Verwendung von Epoxidharz, um dieselben aneinander zu befestigen, her gestellt. Dieses Verfahren ist sowohl bezüglich der Zeit als auch des Aufwands zum Bilden jedes Teils und ebenfalls be züglich der Zusammenbauzeit, die erforderlich ist, um die einzelnen Teile zusammenzusetzen, teuer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Mikrowellenschaltungsgehäuse zu schaffen, das zum einen gute Eigenschaften aufweist und zum anderen preisgünstig und im Zusammenbau einfach ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch 1 oder 7 gelöst.

Die vorliegende Erfindung liefert eine elegante Lösung für die oben erwähnten Begrenzungen im Stand der Technik mit ei ner neuartigen preisgünstigen Technik zum Herstellen von eingebetteten Wellenleiterstrukturen mit niedrigem Verlust in Mikrowellenschaltungsgehäusen, ohne daß die Herstellung und der Zusammenbau einer Vielzahl von Komponententeilen nötig sind. Die Technik der Erfindung kann verwendet werden, um sowohl Ausbreitungs- als auch Nicht-Ausbreitungs-Wellen leiter mit genauen Abmessungen zu bauen. Bei einem Ausfüh rungsbeispiel wird ein gekerbter Hohlraum in der Bodenebene einer Metallabdeckungsplatte gebildet. Die Bodenebene der Abdeckungsplatte wird dann mit einer Metallbasisplatte fu sioniert, vorzugsweise unter Verwendung einer Direktfu sionstechnik, wie z. B. Diffusionsverbinden, oder alternativ durch Löten oder unter Verwendung eines stark leitfähigen Klebstoffs. Ein eingebetteter abgeschirmter Hohlraum wird gebildet, wenn die Abdeckungsplatte und die Basisplatte zu sammenkommen, d. h. zu dem Zeitpunkt, zu dem die Platten la miniert werden. Die Fusionstechnik ist vorzugsweise eine Form einer Direktfusion, wie z. B. Diffusionsverbinden, welches eine Direktverbindungstechnik bei hoher Temperatur und hohem Druck ist. Das Fusionsmaterial muß ein stark leitfähiges Material sein, damit sichergestellt ist, daß der Hohlraum, der durch Fusionieren der Abdeckung mit der Masse ebene gebildet wird, einen niedrigen Verlust hat. Die einge bettete Wellenleiterstruktur, die unter Verwendung des Ver fahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wird, kann verwendet werden, um einen Mikroschaltungskomponente-zu-Wel lenleiter-Übergang zu bilden. Dies wird erreicht, indem eine Drahtverbindungsschleife oder Bonddrahtschleife, die an ei ner Mikroschaltungskomponente innerhalb des Mikrowellen schaltungsgehäuses angebracht ist, zu einer Wand der einge betteten Wellenleiterstruktur erweitert wird. Die Drahtver bindungsschleife, die auf diese Art und Weise gebildet ist, koppelt die Energie von der Mikroschaltungskomponente in die eingebettete Wellenleiterstruktur und umgekehrt. Dieser Drahtverbindungsübergang kann gleichzeitig mit dem normalen Zusammenbauverbinden durchgeführt werden, und es ist kein zusätzlicher Herstellungsschritt erforderlich. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung verwendet werden, um eine Interner-Wellenleiter-Zu-Externer-Wellenleiter-Komponenten verbindung herzustellen. Dies wird erreicht, indem ein Fen ster gebildet wird, das die Abmessungen einer Aufnahmeöff nung einer externen Wellenleiterkomponente in dem Dach, dem Boden oder einer Wand der eingebetteten Wellenleiterstruktur hat, und das sich von dem Inneren der eingebetteten Wellen leiterstruktur durch dieselbe zu dem Äußeren des Mikrowel lenschaltungsgehäuses erstreckt. Das Fenster wirkt als Tor für eine externe Wellenleiterkomponente. Externe Wellenlei terkomponenten können an dem Mikrowellenschaltungsgehäuse an einer Position verschraubt oder unter Verwendung von stark leitfähigem Material fusioniert werden, wo die Aufnahmeöff nung der externen Wellenleiterkomponente und das Fenster ausgerichtet sind.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind eines oder meh rere Fenster in einer oder mehreren Metallaminatplatten un ter Verwendung eines Stanz- oder Stempel-Verfahrens gebil det. Jede Metallaminatplatte kann aus ähnlichen oder unter schiedlichen Fensterstrukturen gebildet sein. Jede Metalla minatplatte, wenn mehr als eine existiert, wird dann mit ei ner anderen stark leitfähigem Material fusioniert, und zwar eine auf der anderen, und vorzugsweise unter Verwendung einer Direktfusionstechnik, wie z. B. Diffusionsverbinden, d. h. Diffusionsbonden. Fenster in aufeinanderfolgenden Metallaminatplatten können sich überlappen oder nicht, je nach dem erwünschten Wellenleiterstrukturweg, wie er durch die gestanzten Strukturen in jeder der verschiedenen auf einanderfolgenden Metallaminatplatten bestimmt ist. Komplexe Wellenleiterstrukturen können entwickelt werden, um jede Richtung oder Form zu haben, unabhängig davon, ob der Weg parallel zu der Ebene einer gegebenen Metallaminatplatte oder durch eine oder mehrere Metallaminatplatten läuft, in dem die Form und Ausrichtungsposition der gestanzten Struk turen in jeder der aufeinanderfolgenden Metallaminatplatten sorgfältig entworfen werden. Zusätzlich kann eine Drahtbond schleife, die mit einer Mikroschaltungskomponente gekoppelt ist, die sich innerhalb der fusionierten Metallaminatplatten befindet, zu einer eingebetteten Wellenleiterstruktur hin erweitert werden, um einen Mikroschaltungs-zu-Wellenlei ter-Übergang zu bilden. Ebenfalls können eines oder mehrere Fenster, die an die Abmessungen einer Aufnahmeöffnung von externen Wellenleiterkomponenten angepaßt sind, gebildet werden, um sich von innerhalb einer eingebetteten Wellenlei terstruktur nach außen bezüglich der fusionierten Metallaminat platten zu erstrecken, um eine Interner-Wellenlei ter-zu-externer-Wellenleiter-Komponentenverbindung zu bil den. Eine externe Wellenleiterkomponente kann dann unter Verwendung von stark leitfähigem Material mit der fusionier ten Metallaminatplatte an einer Position verschraubt oder fusioniert werden, wo die Aufnahmeöffnung der externen Wel lenleiterkomponente und das Fenster ausgerichtet sind.

Die Technik der vorliegenden Erfindung erlaubt, daß eine eingebettete Wellenleiterstruktur gebildet wird, da das Keramiksubstrat zusammen mit dem Metallaminat kommt. Keine einzelnen Wellenleiterstrukturteile müssen hergestellt und dann zusammengebaut werden. Statt dessen werden die einge betteten Wellenleiterstrukturen natürlich gebildet, während das Keramiksubstrat an das Metallaminat hartgelötet wird.

Die Technik der vorliegenden Erfindung kann für mehrere wichtige Zwecke verwendet werden. Zuerst können Wellenlei terstrukturen innerhalb der fusionierten Metallaminatschich ten gebildet werden, um als Übertragungsleitungen zu arbei ten, damit sich Signale ausbreiten können. Zweitens können Wellenleiterstrukturen entwickelt werden, die eine außer ordentlich hohe Grenzfrequenz haben, und die um Mikroschal tungskomponenten herum, welche quasi-koplanare Mikrostrei fenübertragungsleitungen umfassen, gebildet werden, um eine Ausbreitung von elektromagnetischer Energie unterhalb der Grenzfrequenz zu unterbinden, und um dadurch ein Parallel wegleck um die Mikroschaltungskomponenten herum wesentlich zu reduzieren. Zusätzlich können die Techniken der vorlie genden Erfindung verwendet werden, um einen preisgünstigen, kompakten, effizienten Mikroschaltungskomponenten-zu-Wellen leiter-Drahtverbindungsübergang zu implementieren. Die vor liegende Erfindung kann ebenfalls verwendet werden, um einen periskopartigen Wellenleiter in einem Mikroschaltungsgehäuse zu implementieren.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die bei liegenden Zeich nungen detailliert erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbei spiels einer eingebetteten Wellenleiterstruktur, die durch Fusionieren einer Metallabdeckung mit einem eingekerbten Hohlraum in sich mit einer Me tallbasisplatte gebildet ist, für ein Mikrowellen schaltungsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2 eine Zusammenbauansicht der eingebetteten Wellen leiterstruktur von Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittansicht eines zweiten Ausführungs beispiels einer eingebetteten Wellenleiterstruk tur, die unter Verwendung eines Stempel- und Schicht-Verfahrens gebildet wurde, für ein Mikro wellenschaltungsgehäuse gemäß der vorliegenden Er findung;

Fig. 4 eine Zusammenbauansicht der eingebetteten Wellen leiterstruktur von Fig. 3;

Fig. 5 eine Zusammenbauansicht eines Mehrschicht laminat-Mikrowellenschaltungsgehäuses, welche darstellt, wie die Technik der vorliegenden Erfindung verwen det werden kann, um nicht-planare, "periskop"-ar tige eingebettete Wellenleiterstrukturen aufzubau en;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Mikrowellenschal tungsgehäuses von Fig. 5;

Fig. 7 eine Ansicht von oben des Mikrowellenschaltungs gehäuses der Fig. 5 und 6;

Fig. 8 eine Zusammenbauansicht einer alternativen Bei spielkonfiguration, die verwendet wird, um einen anderen Wellenleiterweg und mehr Metallaminatplat ten darzustellen;

Fig. 9 eine Zusammenbauansicht einer alternativen Bei spielkonfiguration, die verwendet wird, um einen anderen Wellenleiterweg und mehr Metallaminatplat ten darzustellen;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Mikrostreifen zu-Wellenleiter-Übergangs;

Fig. 11 eine Seitenansicht des Mikrostreifen-zu-Wellenlei ter-Übergangs von Fig. 10;

Fig. 12 eine Ansicht von oben des Mikrostreifen-zu-Wellen leiter-Übergangs der Fig. 10 und 11;

Fig. 13 eine Querschnittansicht einer beispielhaften Nicht-Ausbreitungs-Wellenleitungsstruktur, die in einem Mikrowellenschaltungsgehäuse gebildet ist, welches verwendet wird, um eine Mikrostreifenüber tragungsleitung abzuschirmen;

Fig. 14 eine Ansicht von oben eines Mikrowellenschaltungs gehäuses, wobei alle Schichten gezeigt sind, und wobei ein Mikrowellensystem dargestellt ist, in dem das Mikrowellenschaltungsgehäuse implementiert ist, welches jedes der Merkmale verwendet, die durch die Techniken der vorliegenden Erfindung ge liefert werden; und

Fig. 15 eine Zusammenbauansicht des Mikrowellenschaltungs gehäuses von Fig. 14.

Fig. 1 ist eine Querschnittansicht eines Ausführungsbei spiels einer eingebetteten Wellenleiterstruktur 10 für ein Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfin dung. Eine abgeschirmte Abdeckung 2, die mit einem sehr stark leitenden Material plattiert ist, wie z. B. Gold, Sil ber oder Kupfer, hat einen gekerbten Hohlraum 4, der in ihrer Bodenplatte gebildet ist. Der eingekerbte Hohlraum 4 kann durch Fräsen, Gießen, Prägen oder eine andere Einrich tung erreicht werden. Der eingekerbte Hohlraum ist aufge baut, um eine Breitenabmessung größer als λ_c/2 zu haben, wo bei λ_c die Wellenlänge der niedrigsten Frequenz ist, die durch den Wellenleiter übertragen werden soll. Die λ_c/2-Ab messung ist wichtig, da jede elektromagnetische Energie mit einer Frequenz unter der Grenzfrequenz f_c nicht ausgebreitet wird. Die untere Ebene der abgeschirmten Abdeckung 2 ist mit der Oberseite einer stark leitfähigen Metallbasisplatte 6 fusioniert oder laminiert, und dieselbe besteht vorzugsweise aus Gold oder Silber oder ist mit den genannten Materialien plattiert. Die Abschirmungsabdeckung 2 und die Basisplatte 6 werden vorzugsweise unter Verwendung einer Direktfusions technik, wie z. B. Diffusionsverbinden, das nachfolgend beschrieben wird, fusioniert. Die untere Ebene der Basis platte 6 haftet über einen Klebstoff, wie z. B. leitfähiges Epoxidharz, an einem keramischen oder organischen Laminat substrat 8 (z. B. einer gedruckten Schaltungsplatine). Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Abschirmungsabdeckung 2 mit dem gekerbten Hohlraum 4, der Basisplatte 6 und des Substrats 8, wobei der Zusammenbau der integrierten Wellen leiterstruktur dargestellt ist.

Bezüglich seiner Verwendung in dieser Anmeldung soll der Ausdruck "fusioniert" vorzugsweise eine Form einer Direkt fusionierung, wie z. B. Diffusionsverbinden oder Diffusions bonden, ansprechen. Das Diffusionsverbinden ist ein Di rektverbindungsverfahren bei hoher Temperatur und hohem Druck. Das Diffusionsverbinden kann erreicht werden, indem zwei Metalloberflächen unter Verwendung von hohem Druck bei einer Temperatur von etwa 3/4 der Schmelztemperatur des Me talls für eine gewisse Zeitdauer lang aneinander gepreßt werden. In dieser Zeitdauer diffundieren die Metallmoleküle an der Grenzflächenoberfläche zusammen, derart, daß die zwei Metallstücke eines werden. Zwei Kupferplatten können bei spielsweise durch Plazieren derselben aufeinander in einer Heißpresse bei ungefähr 850°C (Kupfer schmilzt bei 1.083,4°C) und unter Anlegen eines Drucks von 8,274.10⁶ N/m² (1.200 lbs pro Quadratzoll) etwa eine Stunde lang dif fusionsverbunden werden. Beim Diffusionsverbinden schmelzen die Metallplatten nicht richtig. Statt dessen wird das Me tall weich und die Moleküle an der Grenzfläche werden nahe genug aneinandergebracht, und zwar mit genug Energie, um ei ne feste Molekularverbindung zu bilden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Diffusionsverbinden erreicht, indem die Metallplatten mit einer Schicht Silber in einer Dicke von 2,54 mm bis 3,81 mm (100 bis 150 Mikrozoll) be schichtet werden, was die höchste elektrische Leitfähigkeit aller Metalle hat, woraufhin etwa eine Schicht in einer Dicke von 0,889 mm bis 1,27 mm (35 bis 50 Mikrozoll) aus Zinn auf einer der Oberflächen aufgebracht wird, die mitein ander verbunden werden sollen. Die Silber-Zinn-Kombination bildet ein Eutektikum, derart, daß trotz eines normalen Schmelzpunkts von Silber bei 961,93°C, dasselbe in der Sil ber-Zinn-Kombination zusammen mit dem Zinn bei etwa 220°C schmilzt. Dies stellt einen Herstellungsvorteil darin dar, daß die Metallplatten bei einer relativ niedrigen Temperatur von etwa 300°C verbunden werden können, wodurch Herstel lungskosten reduziert werden, da weniger Energie erforder lich ist, um die Aufheizung zu erreichen, wodurch ferner der Herstellungsdurchsatz aufgrund der reduzierten Zeit erhöht werden kann, welche erforderlich ist, damit die Teile abküh len. Ferner wird die hohe Leitfähigkeit von Silber nahezu erreicht, da während des Diffusionsverbindungsverfahrens das Zinn in die Silberschicht diffundiert, derart, daß nur ein kleiner Prozentsatz an Zinn an der Oberfläche mit dem Silber gemischt wird.

Obwohl die oben beschriebene Diffusionsverbindungstechnik das bevorzugte Fusionsverfahren zum Zusammenfusionieren von Metallplatten gemäß der vorliegenden Erfindung ist, kann die Fusion alternativ durch Löten unter Verwendung eines stark leitfähigen Epoxidharz es oder durch andere derartig effekti ve Mittel erreicht werden.

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels einer eingebetteten Wellenleiterstruktur 20 für ein Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine abgeschirmte Abdeckung 12, die aus einem stark leitfähigen Material, wie z. B. Gold oder Kupfer, her gestellt ist, oder mit einem solchen Material plattiert ist, wird auf eine obere Ebene einer Metallaminatplatte 14 fusio niert oder laminiert. Ein offenes Fenster 15 ist in der Me tallaminatplatte 14 angeordnet, um einen Durchgang zwischen der oberen und unteren Ebene der Metallaminatplatte 14 zu erzeugen. Das Fenster 15 kann unter Verwendung von Techni ken, wie z. B. Formen, Stanzen, Gravieren oder durch andere Mittel gebildet werden. Das Fenster 15 ist derart aufgebaut, daß die Querschnittsbreitenabmessung der Wellenleiterstruk tur, die darin gebildet ist, größer als λ_c/2 ist, wobei λ_c die Wellenlänge einer erwünschten Grenzfrequenz f_c ist. Die Querschnittsbreitenabmessung kann die Länge oder Breite des Fensters sein, oder dieselbe kann die Dicke der Metallami natplatte sein, die die Wände der eingebetteten Wellenlei terstruktur bildet. Die untere Ebene der Metallaminatplatte 14 ist oben auf eine Metallbasisplatte 16 fusioniert oder laminiert, und zwar vorzugsweise unter Verwendung der vorher beschriebenen Diffusionsverbindungstechnik. Die untere Ebene der Basisplatte 16 wird dann mit einem Substrat 18 in Ver bindung gebracht. Aufgrund der Differenzen der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Metall und Keramik wird die Metallbasisplatte 16 vorzugsweise unter Verwendung eines Klebstoffs, wie z. B. eines Epoxidharzes, mit dem Keramik substrat 18 in Verbindung gebracht. Fig. 4 ist eine perspek tivische Ansicht der abgeschirmten Abdeckung 12, der Metallaminat platte 14, der Basisplatte 16 und des Substrats 18, wobei der Zusammenbau der integrierten Wellenleiterstruktur schematisch veranschaulicht ist.

Bei beiden in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispie len müssen die Basisplatten, die abgeschirmten Abdeckungen, die Metallaminatplatten und, wenn verwendet, das Klebstoff material (d. h. Lötmittel, Epoxidharz, usw.) ein stark leit fähiges Material aufweisen. Das ausgewählte Material muß bei den Frequenzen der elektromagnetischen Energie leitfähig sein, die sich ausbreiten soll, oder bei der eine Trennung herbeigeführt werden soll, oder es wird ein Leck auftreten.

Die Verwendungsmöglichkeiten der eingebetteten Wellenleiter struktur der vorliegenden Erfindung sind vielfältig. Diese eingebetteten Wellenleiterstrukturen sind stark leitfähige Hohlräume, die innerhalb eines Mikrowellenschaltungsgehäuses gebildet sind, wobei dieselben als Wellenleiterübertragungs leitungen, Abschirmungshohlräume für Mikroschaltungskompo nenten und Mikrostreifenübertragungsleitungen und als Reso nanzhohlräume zur Verwendung beim Paßband- und Stopp band-Filtern verwendet werden können. Ein neuartiger Mikroschal tungs-zu-Wellenleiter-Übergang kann ebenfalls unter Verwen dung der eingebetteten Wellenleiterstruktur der vorliegenden Erfindung gebildet werden, wobei ferner auch ein gewinkelter Wellenleiter oder ein Wellenleiter vom "Periskop"-Typ her gestellt werden können. Eine Kombination unterschiedlicher eingebetteter Wellenleiterstrukturen, die für unterschiedli che Zwecke gebildet sind, kann ebenfalls hergestellt werden. Es ist ferner offensichtlich, daß jede komplexe Struktur in nerhalb eines Mikrowellenschaltungsgehäuses zu dem Zeitpunkt gebildet werden kann, zu dem die Metallabdeckung und/oder die Metallaminatplatten und/oder die Metallbasisplatte zu sammenfusioniert werden.

In seiner grundsätzlichen Verwendung kann die eingebettete Wellenleiterstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung als Wellenleiter verwendet werden, d. h. um elektromagnetische Energie über das Mikrowellensystem, das in dem Mikrowellen schaltungsgehäuse enthalten ist, zu führen bzw. ausbreiten zu lassen. Wenn die eingebettete Wellenleiterstruktur als Wellenleiterfilter verwendet werden soll, wird eine höhere Präzision benötigt um sicherzustellen, daß die Resonanzhohl räume bei der korrekten Frequenz sind. Demgemäß ist das Stanzen-und-Schichtungsverfahren, das genauer als das Formen bzw. Gießen ist und das preisgünstiger als eine spanabheben de Bearbeitung ist, das bevorzugte Verfahren zum Aufbauen einer solchen Struktur.

Zusätzlich erlaubt das Stanzen-und-Schichten-Verfahren, daß die Wellenleiterstruktur die Form einer nicht-planaren Struktur annimmt, wenn mehr als eine Zwischenmetallplanar schicht verwendet wird. Fig. 5 ist eine Zusammenbauansicht eines Vielschichtlaminatmikrowellenschaltungsgehäuses 34, das darstellt, wie die Technik der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, um komplexe Wellenleiterstrukturen in jeder Richtung aufzubauen, wie z. B. eine nicht-planare ein gebettete Wellenleiterstruktur vom "Periskop"-Typ. Wie es in Fig. 5 gezeigt ist, umfaßt das Vielschichtlaminatmikrowel lenschaltungsgehäuse 34 eine Mehrzahl von Metallaminatplat ten 26, 28. Jede Metallaminatplatte 26, 28 kann eines oder mehrere Fenster umfassen, welche einen Durchgang zwischen der oberen und der unteren Ebene der jeweiligen Metallami natplatte bilden. Um einen nicht-planaren Wellenleiter vom "Periskop"-Typ aufzubauen, wird eine Metallaminatplatte ge bildet, um ein Fenster zu haben, das zum Zeitpunkt der Fu sion mit zumindest einem Abschnitt eines Fensters einer fol genden Metallaminatplatte ausgerichtet ist. Somit wird in Fig. 5 eine Basisplatte 24 mit der unteren Ebene einer Me tallaminatplatte 26 fusioniert, um die erste Schicht bzw. den Boden des periskopartigen Wellenleiters zu bilden. Die Metallaminatplatte 26 ist mit einem offenen Fenster 36 ge bildet. Das Fenster 36 kann wie gezeigt in einer rechtwink ligen Biegung geformt sein, oder dasselbe kann in irgendei ner anderen geeigneten Form gebildet sein, wie es für das spezielle entworfene Mikrowellensystem erwünscht ist. Die Gestalt des Fensters 36 kann beispielsweise ein Rechteck oder eine rechtwinklige Biegung sein, die zum direkten Durchkoppeln von einer Laminatplattenschicht zu einer ande ren verwendet wird, oder dieselbe kann kreisförmig, oval, dreieckig oder irgendeine andere Form annehmen, um eine Öff nung zum Koppeln von Signalen von einem Hohlraum in einer oberen Schicht zu einem Hohlraum in einer darunterliegenden Schicht oder umgekehrt zu bilden. Wie es ebenfalls in Fig. 5 gezeigt ist, ist die aufeinanderfolgende Metallaminatplatte 28 mit einem offenen Fenster 38 gebildet, das wieder eine beliebige erwünschte Form aufweist, die für die vorliegende Anwendung geeignet ist, und zwar an einer Position, derart, daß, wenn die untere Ebene der Metallaminatplatte 28 mit der oberen Ebene der Metallaminatplatte 26 ausgerichtet und fu sioniert ist, ein Abschnitt des Fensters 36 einen Abschnitt des Fensters 38 überlappt. Die Ausrichtung wird üblicherwei se erreicht, indem Herstellungslöcher durch die Laminatplat ten gebildet werden, und indem Führungsstifte durch die Her stellungslöcher über die Laminierungspresse eingeführt wer den. Der Nicht-Fenster-Abschnitt der Metallaminatplatte 26, der das Fenster 38 der aufeinanderfolgenden Metallaminat platte 28 überlappt, bildet die zweite Schicht bzw. das zweite "Stockwerk" des Wellenleiters, wenn die Metallaminat platten 26 und 28 zusammenfusioniert werden. Auf ähnliche Art und Weise bildet der Nicht-Fenster-Abschnitt der Metallaminat platte 28, der das Fenster 36 der aufeinanderfolgen den Metallaminatplatte 26 überlappt, die erste Schicht des Dachs des periskopartigen Wellenleiters, wenn die Metallami natplatten 26 und 28 korrekt ausgerichtet und zusammenfusio niert werden. Eine abgeschirmte Abdeckung 30 wird auf die obere Ebene der Metallaminatplatte 28 fusioniert, um die zweite Schicht des Dachs des eingebetteten periskopartigen Wellenleiters zu bilden. Ein Fenster 31 mit den Abmessungen eines Aufnahmeendes 33 einer externen Wellenleiterkomponente 35 kann in der abgeschirmten Abdeckung 30 an einer Ausrich tungsposition zu dem Fenster 38 in der Metallaminatplatte 28 gebildet werden, um es zu ermöglichen, daß eine externe Wel lenleiterkomponente 35 mit der oberen Ebene der abgeschirm ten Abdeckung 30 verschraubt oder fusioniert werden kann, um dadurch den Bedarf nach einem teuren und sperrigen Mikrowel lengehäuse-zu-externe-Wellenleiterkomponente-Adapter über flüssig zu machen. Die externe Wellenleiterkomponente 35 kann ein Wellenleiter, eine Antenne, ein Horn oder irgend eine andere Wellenleitersystemkomponente sein. Wieder muß jede Schicht aus einem Material gebildet sein, derart, daß, wenn sie zusammenfusioniert sind, jede interne Oberfläche des eingebetteten Wellenleiters, einschließlich des Epoxid harzes oder des Lötmittels, stark leitfähig ist. Fig. 6 ist eine Querschnittansicht des Mikrowellenschaltungsgehäuses 34 von Fig. 5, wobei die nicht-planare eingebettete Wellenlei terstruktur vom Periskoptyp 32 unter Verwendung der Technik der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht von oben des Mikrowellenschaltungs gehäuses 34 der Fig. 5 und 6, welches das Substrat 22, die Metallbasisplatte 24, die Metallaminatplatten 26, 28 und die abgeschirmte Abdeckung 30 in einem zusammenfusionierten Zu stand darstellt. Fig. 7 stellt ebenfalls das Fenster 31 dar, das in der abgeschirmten Abdeckung 30 gebildet ist, welche Abmessungen hat, die an das Aufnahmeende 33 einer externen Wellenleiterkomponente 35 angepaßt ist. Die externe Wellen leiterkomponente 35 kann direkt an dem Mikrowellenschal tungsgehäuse 34 durch Schrauben, Löten oder eine Direktfu sion angebracht werden, wobei die Öffnung der externen Standardwellenleiterkomponente mit dem Fenster 31 in der ab geschirmten Abdeckung 30 ausgerichtet ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl von Metallaminat platten, die verwendet werden, um die Anzahl von unter schiedlichen Wellenleiterstrukturen, die unter Verwendung der Technik der vorliegenden Erfindung gebildet werden, groß sind und von einer Mikrowellenschaltungsgehäuseanwendung und von einem Mikrowellenschaltungsentwurf zu einem anderen va riieren werden. Die Gestalt und Form der Wellenleiterstruk tur hängt nur von den Formen, Richtungen und Größen der Fen ster ab, die die Fensterstruktur in jeder Metallaminat schicht, in der Metallbasisplatte und der abgeschirmten Ab deckung bilden. Die Fig. 8 und 9 zeigen alternative Bei spielkonfigurationen, um unterschiedliche Wellenleiterwege und Mehrmetallaminatplatten darzustellen. Die Technik der vorliegenden Erfindung kann erweitert werden, um einen be liebigen komplexen Wellenleiterweg zu bauen, wobei die hier in gezeigten Ausführungsbeispiele nicht als Begrenzung auf gefaßt werden sollen.

Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls verwendet werden, um einen neuartigen Mikroschaltungskomponenten-zu-Wellenlei ter-Übergang zu bauen. Fig. 10 ist eine perspektivische An sicht des Abschnitts eines Mikrowellenschaltungsgehäuses 40, in dem ein Übergang von einer Mikroschaltungskomponente zu einem Wellenleiter aufgebaut ist, wobei die Mikroschaltungs komponente eine quasi-koplanare Mikrostreifenübertragungs leitung ist, die hierin als Mikrostreifen bezeichnet wird. Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, umfaßt ein Mikrowellenschal tungsgehäuse 40 einen Mikrostreifen 42. Der Mikrostreifen 42 wird folgendermaßen gebildet. Eine Masseebene wird auf ein Substrat gedruckt oder fusioniert, um eine Basisplatte 43 zu bauen. Eine genau gesteuerte (bezüglich der Dicke und der dielektrischen Konstante) dielektrische Schicht 45 wird dann oben auf die Basisplatte 43 aufgebracht. Schließlich wird ein Leiter 44 auf die Oberseite des Dielektrikums 45 aufge bracht, um den Mikrostreifen zu bilden. Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, ist eine Drahtverbindungsschleife bzw. Bond schleife 46 über ein Lötmittel oder andere geeignete Mittel an dem Leiter 44 des Mikrostreifens 42 angebracht. Eine Wel lenleiterstruktur 48 ist in dem Mikrowellenschaltungsgehäuse 40 gebildet und derart positioniert, daß die Drahtverbin dungsschleife 46 sich in ein Ende der Wellenleiterstruktur 48 erstreckt. Flußverbindungen, die die Drahtverbindungs schleife 46 umgeben, koppeln das Übertragungssignal, das von dem Mikrostreifen 42 übertragen wird, zu der Wellenleiter übertragungsleitung 48. Fig. 11 zeigt eine Seitenansicht des Übergangs von dem Mikrostreifen zu dem Wellenleiter gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 12 zeigt eine Ansicht von oben des Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergangs. Wie es vorher erwähnt wurde, kann die Wellenleiterstruktur 48 ge bildet werden, um eine externe Öffnung 47 zu haben. In Fig. 12 ist die externe Öffnung 47 in der Mikrowellenschaltungs gehäuseabdeckung gebildet, mit der eine externe Wellenlei terkomponente direkt ausgerichtet und verbunden werden soll. Für Fachleute ist es offensichtlich, daß die gleichen Prin zipien verwendet werden können, um ein Mikrowellensignal von irgendeiner anderen Mikroschaltungskomponente in eine Wel lenleiterstruktur zu koppeln. Somit kann ein preisgünstiger, kompakter und direkter Übergang von einer Mikroschaltungs komponente zu einem Wellenleiter unter Verwendung der erfin dungsgemäßen Techniken gebaut werden. Für Fachleute ist es ebenfalls offensichtlich, daß der Übergang von der Mikro schaltungskomponente zu dem Wellenleiter verwendet werden kann, um ein Mikrowellensignal von einer externen Mikrowel lenkomponente, wie z. B. einer Antenne oder einem externen Wellenleiter, in eine eingebettete Wellenleiterstruktur und dann in eine Mikroschaltungskomponente zu koppeln, die in nerhalb des Mikrowellenschaltungsgehäuses sitzt.

Es wurde früher erwähnt, daß die Technik gemäß der vorlie genden Erfindung verwendet werden kann, um eine Nicht-Aus breitungs-Wellenleiterstruktur zu bilden, um eine hohe Tren nung zwischen Mikrowellenschaltungskomponenten, Mikrowellen signalwegen und Mikrowellenschaltungskomponenten/Signalwegen und der Welt außerhalb des Mikrowellenschaltungsgehäuses zu schaffen. Diese Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen können eine Mikrowellenschaltungskomponente häusen, wie z. B. eine Mikroschaltung oder eine Mikrostreifenübertra gungsleitung, und dieselben können mit einer außerordentlich hohen Grenzfrequenz f_c entworfen sein, derart, daß bei Fre quenzen unter f_c keine elektromagnetische Energie in der Wellenleiterstruktur ausbreitungsfähig ist. Diese Technik kann verwendet werden, um Parallellecks um eine Mikroschal tungskomponente wesentlich zu reduzieren, indem sicherge stellt wird, daß die gesamte elektromagnetische Energie in nerhalb der eingebetteten Wellenleiterstruktur durch die Mikrowellenschaltungskomponente läuft. Somit wird durch Pla zieren unterschiedlicher Mikrostreifenübertragungsleitungen oder irgendwelcher Mikroschaltungen in unterschiedlichen Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen eine herausragende Hochfrequenztrennung zwischen den Leitungen und den Schal tungen sowie zwischen den Leitungen und Schaltungen und der bezüglich des Mikrowellenschaltungsgehäuses äußeren Welt er reicht.

Fig. 13 zeigt eine Querschnittansicht eines Beispiels für eine Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur 52, die in ei nem Mikrowellenschaltungsgehäuse 50 gebildet ist. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, wird die Nicht-Ausbreitungs-Wellenlei terstruktur 52 verwendet, um eine Hochfrequenztrennung zwi schen einem Mikrostreifen 54 und anderen Komponenten inner halb und außerhalb des Mikrowellenschaltungsgehäuses 50 zu schaffen. Der Mikrostreifen umfaßt einen leitfähigen Metall streifen 62, der oben auf einem gleichmäßig gesteuerten Di elektrikum 60 aufgebracht ist, das wiederum auf einer Me tallmasseebene 58 aufgebracht ist, welche oben auf einem Substrat 56 gedruckt oder abgeschieden ist. In Fig. 13 ist die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur 52 unter Verwen dung eines eingekerbten Hohlraums in der abgeschirmten Ab deckung 64 gebildet. Die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiter struktur kann jedoch auch unter Verwendung des Stanzen-und-Schichten-Verfahrens, das bereits beschrieben wurde, gebil det werden. In Fig. 13 wird jede Schicht vorzugsweise unter Verwendung des vorher beschriebenen Diffusionsverbindungs verfahrens zusammenfusioniert. Die Breite und Höhe der Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur 52 ist sehr klein (z. B. in der Größenordnung von 1 bis 2 mm), um eine außer ordentlich hohe Grenzfrequenz sicherzustellen (z. B. eine Wellenleiterquerschnittsbreite von a = 3 mm hat eine Grenz frequenz f_c = c/2a = (3×10¹¹ m/s)/(2a m) = 50 GHz, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist).

Die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur schafft ferner einen weiteren Vorteil gegenüber bekannten Trennungs- bzw. Isolationstechniken. Wenn üblicherweise eine Hochfrequenz trennung erwünscht ist, ist die Mikroschaltung in einem stark leitfähigen Hohlraum untergebracht. Diese Technik war jedoch nicht besonders effektiv, da die Hohlräume durch Verschrauben von Metallblättern in einer kastenartigen Struktur und unter Verwendung eines stark resistiven Epoxid harzes, um die Abdeckung abzudichten, gebildet wurden. Die Verwendung eines stark resistiven Epoxidharz es an den Ver bindungen erhöht das Lecken des Hohlraums. Mit der Diffusi onsverbindungstechnik, die bei dem bevorzugten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann der Hohlraum ohne Verwendung des resistiven Epoxidharz es gebil det werden, wodurch ein hoher Trennfaktor beibehalten wird. Ferner haben aufgrund der Schwierigkeit beim Zusammenschrau ben klein dimensionierter Seiten des Resonanzhohlraums die meisten Gehäuse größere Hohlraumabmessungen als erwünscht, was oft in einer Ausbreitung elektromagnetischer Energie bei GHz-Frequenzen resultiert, die in der Nähe der Betriebsfre quenzen der Mikroschaltung sind. Dies resultiert in Pa rallelleckwegen um die Mikroschaltung oder die Komponente herum. Bei der vorliegenden Erfindung können die Nicht-Aus breitungs-Wellenleiterstrukturen derart gebildet werden, daß sie sehr klein und eng sind, weshalb sie außerordentlich hohe Grenzfrequenzen haben (d. h. viel höher als die Be triebsfrequenz der Mikroschaltung), wodurch Parallellecks um die Mikroschaltungskomponente wesentlich reduziert werden. Die vorliegende Erfindung eliminiert somit den Bedarf nach sperrigen Abschirmungshohlräumen, die im Aufbau zusätzlich teuer sind.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Technik des Verwendens von Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen, um Parallel leckwege zu vermeiden, erweitert werden kann, um Nicht-Aus breitungs-Wellenleiterstrukturen in dem gesamten Mikrowel lenschaltungsgehäuse zu schaffen, um jede Mikroschaltungs komponente und jede Mikrostreifenübertragungsleitung abzu schirmen. Dementsprechend können verschiedene Mikroschaltun gen und Mikrostreifenübertragungsleitungen in ein Keramik substrat eingebettet werden, das an einer Metallbasisplatte angebracht werden kann, und eine abgeschirmte Abdeckung mit getrennten gekerbten Hohlräumen oder Taschen zum Häusen und Trennen jeder der verschiedenen Komponenten kann mit der Me tallbasisplatte fusioniert werden, um getrennte abgeschirmte Abdeckungen für jede Mikroschaltungskomponente und Übertra gungsleitung zu bilden, und zwar in einem einzigen und glei chen Gehäuse. Diese Erweiterung stellt sicher, daß die elek tromagnetische Energie in dem Mikrowellensystem innerhalb des Mikrowellenschaltungsgehäuses läuft, wo es erwünscht ist, daß sich dieselbe ausbreitet, ohne daß ein wesentliches Leck auftritt, und wobei zusätzlich eine Trennung zwischen Schaltungselementen, Übertragungsleitungen und der äußeren Welt geschaffen wird.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Mikroschaltungs komponente keine eingebettete Komponente sein braucht. Statt dessen kann jede eingebettete Wellenleiterstruktur verwendet werden, um eine Abschirmungstrennung jeder Schaltungskompo nente zu schaffen, ob dieselbe in Keramik eingebettet ist oder nicht. Ferner kann das Verfahren zum Erzeugen der Trennhohlräume durchgeführt werden, indem eine abgeschirmte Abdeckung mit gekerbten Taschen über verschiedenen Schal tungskomponenten fusioniert wird, oder indem das vorher be schriebene Stanzen-Schichten-Verfahren eingesetzt wird.

Die Wellenleiterstrukturtechnik gemäß der vorliegenden Er findung kann ferner erweitert werden, um Resonanzhohlräume zu bilden, welche üblicherweise verwendet werden, um als Bandpaßfilter zu wirken, und zwar zum Abstimmen oder für andere Zwecke. Resonanzhohlräume sind in der Technik bekannt und haben viele Verwendungsmöglichkeiten. Die Technik der vorliegenden Erfindung kann eingesetzt werden, um Resonanz hohlräume mit erwünschten Abmessungen für jede beliebige Verwendung zu bilden.

Die Fig. 14 und 15 stellen ein Mikrowellensystem dar, das in einem Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 implementiert ist, das jedes der Merkmale verwendet, welche durch die Techniken der vorliegenden Erfindung geschaffen werden. Fig. 14 ist eine Draufsicht des Mikrowellenschaltungsgehäuses 100, wobei alle Schichten gezeigt sind. Das Mikrowellenschaltungsgehäu se 100 ist ein kompaktes Empfänger/Sender-System. Fig. 15 ist eine Zusammenbauansicht des Mikrowellenschaltungsgehäu ses 100. Wie es in Fig. 15 gezeigt ist, ist das Mikrowellen schaltungsgehäuse 100 unter Verwendung des Stanzen-und-Schichten-Verfahrens, das vorher beschrieben wurde, imple mentiert. Das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 wird gebil det, indem eine Laminatschicht 102, eine Laminatschicht 104 und eine Laminatschicht 106 aufeinandergeschichtet werden. Die Laminatschicht 102 wirkt als die abgeschirmte Abdeckung und besteht aus Kupfer -in einer Dicke von 0,502 mm (0,020 Zoll). Die Laminatschicht 104 hat rechtwinklig gebogene Fen ster 108 und 110, die verwendet werden, um Ausbreitungswel lenleiterstrukturen zur Verwendung als Übertragungsleitungen zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Lami natschicht 104 aus Kupfer in einer Dicke von 2,38 mm (0,0937 Zoll). Die Laminatschicht 106 umfaßt Fenster 112 und 114, die verwendet werden, um Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiter strukturen zu bilden, wobei sich die Fenster 116 und 118 mit den Fenstern 108 und 110 überlappen, um einen nicht-planaren Wellenleiter vom Periskoptyp zu bilden, wenn die Schichten zusammenfusioniert werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Laminatschicht 106 aus Kupfer in einer Dicke von 0,502 mm (0,020 Zoll). Eine Empfängerschaltung 120 ist auf einer Metallbefestigungsoberfläche 122 angebracht, welche mit einer leitfähigen Dichtung 124 zusammenpaßt, die ein Fenster 126 hat, das der Größe und Gestalt des Fensters 114 entspricht. Die leitfähige Dichtung 124 wird an die Laminat schicht 126 an einer Position fusioniert, wo das Fenster 126 der leitfähigen Dichtung 124 und das Fenster 114 der Lami natschicht 106 ausgerichtet sind. Die Metallbefestigungs oberfläche 122 wird dann mit der leitfähigen Dichtung 124 an einer Position fusioniert, an der die Empfängerschaltung 120 innerhalb des Fensters 126 der leitfähigen Dichtung 124 paßt. Die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur, die um die Empfängerschaltung 120 durch die Fenster 126 und 114 ge bildet ist, trennt die Empfängerschaltung 120 von dem Rest des Mikrowellensystems sowohl außerhalb als auch innerhalb des Mikrowellenschaltungsgehäuses. Eine weitere leitfähige Dichtung 128 wird dann mit der anderen Seite der Metallbefe stigungsoberfläche 122 fusioniert, wobei ein Keramiksubstrat 130 dann an die leitfähige Dichtung 128 angebracht wird. Die Empfängerschaltung 120 hat eine Übergangsschleife 132, die sich von der Empfängerschaltung 120 in das Fenster 126 der leitfähigen Dichtung 124 erstreckt. Eine Antenne 134 hat ei ne Öffnung 136, die mit dem Fenster 118 der Laminatschicht 106 ausgerichtet ist und in der korrekten Position ver schraubt ist. Ein Fenster 118 hat die gleichen Abmessungen wie die Öffnung 126 der Antenne 134. Eine Senderschaltung 140 ist an einer Metallbefestigungsoberfläche 142 befestigt, welche mit einer leitfähigen Dichtung 144 zusammenpaßt, die ein Fenster 146 hat, das mit der Größe und Gestalt des Fen sters 112 übereinstimmt. Die leitfähige Dichtung 144 ist an einer Position mit der Laminatschicht 106 fusioniert, wo das Fenster 146 der leitfähigen Dichtung 144 und das Fenster 112 der Laminatschicht 106 ausgerichtet sind. Die Metallbefesti gungsoberfläche 142 wird dann mit der leitfähigen Dichtung 144 an einer Position fusioniert, wo die Senderschaltung 140 innerhalb des Fensters 146 der leitfähigen Dichtung 144 paßt. Eine weitere leitfähige Dichtung 148 wird dann an der anderen Seite der Metallbefestigungsoberfläche 142 fusio niert, wobei ein Keramiksubstrat 150 anschließend an die leitfähige Dichtung 148 angebracht wird. Die Senderschaltung 140 hat eine Übergangsschleife 152, die sich von der Empfän gerschaltung 140 in das Fenster 146 der leitfähigen Dichtung 144 erstreckt. Eine Antenne 154 hat eine Öffnung 156, die mit dem Fenster 116 der Laminatschicht 106 ausgerichtet ist und an der korrekten Position verschraubt ist. Das Fenster 116 hat die gleichen Abmessungen wie die Öffnung 156 der An tenne 154.

Wenn alle Schichten mit einem stark leitfähigen Material zu sammenfusioniert sind, wird ein Paar von Ausbreitungs-Wel lenleiterstrukturen durch die Fenster 108 und 110 in der La minatschicht 104 gebildet. Ferner wird ein Paar von Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen durch die Fenster 112 und 114 in der Laminatschicht 106 gebildet. Weiterhin ist ein Paar von Übergängen von der Mikroschaltung zu dem Wel lenleiter über die Drahtverbindungsschleifen 132, 152 gebil det. Außerdem ist ein Paar von periskopartigen Wellenleitern gebildet, die von den Mikroschaltungsschichten 122, 142 durch die leitfähigen Dichtungen 124, 144 über jeweilige Fenster 126, 146 durch die Laminatschicht 106 über jeweilige Fenster 114, 112 in die Wellenleiterstrukturen, die in der Laminatschicht 104 gebildet sind, über Fenster 116, 118 in der Laminatschicht 106 und zu/von den Antennen 134, 154 ver laufen.

Es sei darauf hingewiesen, daß das Mikrowellenschaltungsge häuse 100 sowohl Ausbreitungs- als auch Nicht-Ausbreitungs-Wellen leiterstrukturen umfaßt, um eine außerordentlich hohe Trennung zwischen Schaltungskomponenten zu schaffen, und daß das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 ferner einen direkten Mikroschaltungs-zu-Wellenleiter-Übergang zu externen Wellen leiterkomponenten schafft (d. h. welche in diesem Fall die Antennen sind). Zusätzlich verwendet das Mikrowellenschal tungsgehäuse 100 ferner eine nicht-planare Wellenleiter struktur vom "Periskop"-Typ, um es zu ermöglichen, daß das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 kompakter ist.

Claims

1. Mikrowellenschaltungsgehäuse mit folgenden Merkmalen:
einer Basisplatte (16, 18; 24; 102) mit einer metalli schen oberen Ebene (16, 24; 102);
einer Metallaminatschicht (14; 26-30; 104, 106, 124, 122, 128, 130, 144, 142, 148, 150), die mit der metal lischen oberen Ebene der Basisplatte (16, 18; 24) fusioniert ist, wobei die Metallaminatschicht eine oder mehrere Laminatplatten (14; 26-30; 104, 106) auf weist, die in einer Art und Weise aufeinander fusio niert sind, daß die obere Ebene einer Schicht mit der unteren Ebene einer weiteren Schicht verbunden ist, wo bei zumindest eine der Metallaminatplatten (14; 26-30; 104, 106) eine Fensterstruktur aus einem oder meh reren Fenstern (15; 36, 38; 108, 110, 112, 114, 116, 118) aufweist, welche Durchgänge zwischen einer oberen Ebene und einer unteren Ebene der jeweiligen Metallami natplatte bilden, derart, daß eine oder mehrere einge bettete Wellenleiterstrukturen (20; 32) gebildet sind, wenn die Metallaminatplatten (14; 26-30; 104, 106) und die Basisplatte (16, 18; 24; 102) zusammenfusio niert sind.

2. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch 1, bei dem die Metallaminatplatten (14; 26-30; 104, 106) und die Basisplatte (16, 18; 24; 102) unter Verwendung des Dif fusionsverbindens zusammenfusioniert sind.

3. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem zumindest eine der Metallaminatplatten (30; 106) eine Fensterstruktur aufweist, die eines oder meh rere Fenster mit Abmessungen einer Aufnahmeöffnung (33; 156, 136) einer externen Wellenleiterkomponente (35; 154, 134) umfassen, und die einen Durchgang von einem inneren Teil der eingebetteten Wellenleiterstruktur (32) nach außen bezüglich des Mikrowellenschaltungsge häuses bildet, wenn die Metallaminatplatten (14; 26-30; 104, 106) und die Basisplatte (16, 18; 24; 102) zu sammenfusioniert sind, derart, daß die Aufnahmeöffnung (33; 156, 136) der externen Wellenleiterkomponente (35; 154, 134) mit dem Fenster (31; 116, 118) ausgerichtet ist und an dem Mikrowellenschaltungsgehäuse angebracht ist, um einen Übergang von einem internen Wellenleiter zu einer externen Wellenleiterkomponente zu bilden.

4. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß einem der vorherge henden Ansprüche, das ferner eine Mikroschaltungskompo nente (42), die mit einer Drahtverbindungsschleife (46) gekoppelt ist, aufweist, wobei die Drahtverbindungs schleife (46) positioniert ist, um sich in die einge bettete Wellenleiterstruktur (48) zu erstrecken, wenn die Metallaminatplatten (14, 26-30) und die Basis platte (16, 18; 24) zusammenfusioniert sind, um dadurch eine Verbindung von einer Mikroschaltungskomponente zu einem Wellenleiter zu bilden.

5. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß einem der vorherge henden Ansprüche, bei dem zumindest ein Abschnitt eines oder mehrerer Fenster (31, 36, 38; 108, 110, 112, 114, 116, 118) in aufeinanderfolgenden Metallaminatplatten (30, 28, 26; 104, 106) ausgerichtet sind, wenn die Me tallaminatplatten (26-30; 104-106) zusammenfusio niert sind, wodurch es ermöglicht wird, daß komplexe Wellenleiterstrukturen innerhalb der Metallaminat schicht gebildet werden.

6. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß einem der vorherge henden Ansprüche, bei dem eine oder mehrere Mikroschal tungskomponenten (120, 140), die bei einer Betriebsfre quenz arbeiten, positioniert sind, um innerhalb der eingebetteten Wellenleiterstruktur zu sein, wenn die Metallaminatschicht (104, 106, 124, 122, 128, 130, 144, 142, 148, 150) mit der Basisplatte (102) fusioniert ist, und wobei die eingebettete Wellenleiterstruktur (114, 112) aufgebaut ist, um elektromagnetische Wellen nur bei einer Frequenz zu übertragen, die größer als eine Wellenleitergrenzfrequenz ist, wobei die Wellen leitergrenzfrequenz größer als die Betriebsfrequenz ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in nerhalb der eingebetteten Wellenleiterstruktur zu un terbinden, und um Parallelweglecks um die Mikroschal tungskomponenten (120, 140) herum zu reduzieren.

7. Mikrowellenschaltungsgehäuse mit folgenden Merkmalen:
einer Basisplatte (6, 8; 58, 56) mit einer metallischen oberen Ebene (6; 58); und
einer Metallabdeckungsplatte (2, 64) mit einem gekerb ten Hohlraum (4), der in einer unteren Ebene angeordnet ist, wobei eine eingebettete Wellenleiterstruktur (10, 48, 52) gebildet ist, wenn die untere Ebene der Metall abdeckungsplatte (2, 64) mit der metallischen oberen Ebene (6, 58) der Basisplatte (6, 8; 58, 56) fusioniert ist.

8. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch 7, bei dem der gekerbte Hohlraum (4) ein Fenster aufweist, das ei nen Durchgang (47) aus dem Inneren der eingebetteten Wellenleiterstruktur (10) nach außen bezüglich des Mikrowellenschaltungsgehäuses bildet, wenn die Metall abdeckungsplatte (2, 64) und die Basisplatte (6, 58) zusammenfusioniert sind, derart, daß die Aufnahmeöff nung der äußeren Wellenleiterkomponente mit dem Fenster ausgerichtet sein kann und an dem Mikrowellenschal tungsgehäuse angebracht sein kann, um einen Übergang von einem internen Wellenleiter zu einer externen Wel lenleiterkomponente zu bilden.

9. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch 7 oder 8, das ferner eine Mikroschaltungskomponente (42) auf weist, die mit einer Drahtverbindungsschleife (46) ge koppelt ist, wobei die Drahtverbindungsschleife (46) positioniert ist, um sich in die eingebettete Wellen leiterstruktur (48) zu erstrecken, wenn die Metallab deckungsplatte und die Basisplatte zusammenfusioniert sind, um dadurch einen Übergang von einer Mikroschal tungskomponente zu einem Wellenleiter zu bilden.

10. Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem eine oder mehrerer Mikroschaltungskomponen ten (44), die bei einer Betriebsfrequenz arbeiten, po sitioniert sind, um innerhalb der eingebetteten Wellen leiterstruktur (52) zu sein, wenn die Metallabdeckungs platte (64) mit der Basisplatte (58) fusioniert ist, und bei dem die eingebettete Wellenleiterstruktur (52) aufgebaut ist, um elektromagnetische Wellen nur bei ei ner Frequenz zu übertragen, die größer als eine Wellen leitergrenzfrequenz ist, wobei die Wellenleitergrenz frequenz größer als die Betriebsfrequenz ist, um eine Ausbreitung elektromagnetischer Wellen innerhalb der eingebetteten Wellenleiterstruktur (52) zu unterbinden, und um Parallelweglecks um die Mikroschaltungskomponen ten (54) herum zu reduzieren.