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In Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen
wird elektromagnetische 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
Mikrowellen getragen werden, werden von Mikrowellenschaltungen übertragen,
empfangen und verarbeitet.
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Mikrowellenschaltungen erfordern
eine hochfrequente elektrische Trennung zwischen Schaltungskomponenten
und zwischen der Schaltung und der Welt außerhalb der Mikrowellenschaltung.
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 Metallhohlraum selbst wird typischerweise durch
Fräsen
oder ähnliches oder
durch Gießen
von Metallplatten und Verschrauben, Verschweißen oder Abdichten derselben
unter Verwendung von Lötmittel
oder Harz gebildet. Dieser Lösungsansatz
leidet 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 Bilden
von Metallhohlräumen
besteht darin, daß das
Verfahren zum Abdichten der Metallabdeckung an dem Hohlraum in der
Verwendung von leitfähigem
Epoxidharz bestand. Das Epoxidharz 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 erwarteten Abschirmungstrennungserfolgsraten.
Schließlich
erfordern die traditionellen Verfahren zum Abschirmen von Mikrowellenschaltungskomponenten
eine wesentliche Aufbauzeit. Demgemäß würde es wünschenswert sein, ein weniger
aufwendiges Verfahren zum Einbetten von genau dimensionierten abgeschirmten
Hohlräumen
mit niedrigem Verlust in einem Mikrowellenschaltungsgehäuse zu haben,
ohne daß zusätzliche
Teile vorhanden sind, oder daß ein Zusammenbau
erforderlich ist.
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Signale breiten sich im allgemeinen über eine
Mikrowellenschaltung unter Verwendung von Übertragungsleitungen und Wellenleitern
aus, und dieselben werden durch Übertragungsleitungen
und Wellenleiter geführt,
wobei beide in der Technik 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 zugeordnete
Träger
erfordert, und dieselben zeigen üblicherweise
einen geringen Verlust und eine geringe Wärmedissipationscharakteristik.
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Wie es Fachleuten bekannt ist, breiten
sich elektromagnetische 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 Querschnittsbreite
des Wellenleiters größer als λ/2 des dominanten
Modus sein. Die Querschnittsbreite λc/2
des Wellenleiters bestimmt, welchen Wert die Grenzfrequenz oder
Cutoff-Frequenz
fc annimmt, wobei λc die
Wellenlänge
ist, die der Grenzfrequenz fc zugeordnet
ist. Wenn die Freiraumwellenlänge λ lang ist,
entspricht dies einer geringen Frequenz, welche in der Nähe der λc/2-Abmessung
des Wellenleiters kommt. Wenn die Querschnittsbreite des Wellenleiters λc/2
kleiner als λ/2
ist, kann sich das Signal nicht im Wellenleiter ausbreiten, wodurch
der Wellenleiter als Hochpaßfilter
wirkt, derart, daß er
alle Frequenzen über
der kritischen oder Cutoff-Frequenz fc leitet.
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Resonanzhohlräume können verwendet werden, um Mikrowellenfilter
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 betrachtbar.
Der Resonanzhohlraum ist ein wesentlicher Teil der meisten Mikrowellenschaltungen
und Systeme. Jeder umschlossene 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 Übertragungsleitungs-Eingangs-
und -Ausgangs-Kopplern kann hergestellt werden, um fast jede erwünschte Filterart
oder jedes erwünschte
Ansprechen zu schaffen.
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Wie bei den vorher beschriebenen
Abschirmungshohlräumen
werden Wellenleiterstrukturen und Resonanzhohlräume traditionell durch Fräsen oder
Gießen
von Metallteilen und dann durch Verschrauben, Schweißen, Löten oder
unter Verwendung von Epoxidharz, um dieselben aneinander zu befestigen,
hergestellt. Dieses Verfahren ist sowohl bezüglich der Zeit als auch des
Aufwands zum Bilden jedes Teils und ebenfalls bezüglich der
Zusammenbauzeit, die erforderlich ist, um die einzelnen Teile zusammenzusetzen,
teuer.
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Aus der
US 5,381,596 ist ein Wellenleiter
für Mikrowellen
bekannt, der aus mehreren Schichten besteht, die miteinander verbunden
sind. Die Schichten bestehen aus dielektrischem Material, welches mit
einem leitenden Material beschichtet ist. Zur Herstellung dieser
Wellenleiterstruktur wird ein Hohlraum in einer dielektrischen Schicht
gebildet. Schichten von dielektrischem Material und Schichten von
elektrisch leitfähigem
Material werden aufeinander aufgebracht. Die Wände des Hohlraums werden mit
einem elektrisch leitfähigem
Material platiert. Dies erfolgt durch eine stromlos wirkende Kupferplatierungslösung, so
daß eine Öffnung erforderlich
ist, durch die diese Lösung
eingebracht werden kann. Somit ist eine Anwendung dieser Technik
auf interne Wellenleiter und Resonanzhohlräume, d.h. auf Strukturen mit
einer Signalübertragung
innerhalb der eingebetteten Wellenleiterstruktur ohne externe Übertragung hier
nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Mikrowellenschaltungsgehäuse
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß ein unerwünschter Austritt elektromagnetischer
Energie verhindert wird und dennoch eine einfache Herstellbarkeit
des Mikrowellenschaltungsgehäuses
erreicht wird. Diese Aufgabe wird durch ein Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Die vorliegende Erfindung liefert
eine elegante Lösung
für die
oben erwähnten
Begrenzungen im Stand der Technik mit einer 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-Wellenleiter mit genauen Abmessungen zu
bauen. Bei einem Ausführungsbeispiel
wird ein gekerbter Hohlraum in der Bodenebene einer Metallabdeckungsplatte
gebildet. Die Bodenebene der Abdeckungsplatte wird dann mit einer Metallbasisplatte
fusioniert, vorzugsweise unter Verwendung einer Direktfusionstechnik,
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 zusammenkommen, d. h. zu dem Zeitpunkt, zu dem
die Platten laminiert 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 eingebettete Wellenleiterstruktur, die unter Verwendung
des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
gebildet wird, kann verwendet werden, um einen Mikroschaltungskomponente-zu-Wellenleiter-Übergang
zu bilden. Dies wird erreicht, indem eine Drahtverbindungsschleife
oder Bonddrahtschleife, die an einer Mikroschaltungskomponente innerhalb
des Mikrowellenschaltungsgehäuses
angebracht ist, zu einer Wand der eingebetteten Wellenleiterstruktur
erweitert wird. Die Drahtverbindungsschleife, 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-Komponentenverbindung
herzustellen. Dies wird erreicht, indem ein Fenster gebildet wird,
das die Abmessungen einer Aufnahmeöffnung einer externen Wellenleiterkomponente
in dem Dach, dem Boden oder einer Wand der eingebetteten Wellenleiterstruktur
hat, und das sich von dem Inneren der eingebetteten Wellenleiterstruktur
durch dieselbe zu dem Äußeren des Mikrowellenschaltungsgehäuses erstreckt.
Das Fenster wirkt als Tor für
eine externe Wellenleiterkomponente. Externe Wellenleiterkomponenten
können
an dem Mikrowellenschaltungsgehäuse
an einer Position verschraubt oder unter Verwendung von stark leitfähigem Material
fusioniert werden, wo die Aufnahmeöffnung der externen Wellenleiterkomponente
und das Fenster ausgerichtet sind.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel
sind eines oder mehrere Fenster in einer oder mehreren Metallaminatplatten
unter Verwendung eines Stanz- oder Stempel-Verfahrens gebildet.
Jede Metallaminatplatte kann aus ähnlichen oder unterschiedlichen Fensterstrukturen
gebildet sein. Jede Metallaminatplatte, wenn mehr als eine existiert,
wird dann mit einer anderen mit 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 aufeinanderfolgenden 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,
indem die Form und Ausrichtungsposition der gestanzten Strukturen
in jeder der aufeinanderfolgenden Metallaminatplatten sorgfältig entworfen
werden. Zusätzlich
kann eine Drahtbondschleife, die mit einer Mikroschaltungskomponente
gekoppelt ist, die sich innerhalb der fusionierten Metallaminatplatten
befindet, zu einer eingebetteten Wellenleiterstruktur hin erweitert werden,
um einen Mikroschaltungs-zu-Wellenleiter-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 Wellenleiterstruktur nach außen bezüglich der
fusionierten Metalllaminatplatten zu erstrecken, um eine Interner-Wellenleiter-zu-externer-Wellenleiter-Komponentenverbindung
zu bilden. Eine externe Wellenleiterkomponente kann dann unter Verwendung
von stark leitfähigem Material
mit der fusionierten Metallaminatplatte an einer Position verschraubt
oder fusioniert werden, wo die Aufnahmeöffnung der externen Wellenleiterkomponente
und das Fenster ausgerichtet sind.
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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 eingebetteten Wellenleiterstrukturen gebildet, während das
Keramiksubstrat an das Metallaminat hartgelötet wird.
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Die Technik der vorliegenden Erfindung
kann für
mehrere wichtige Zwecke verwendet werden. Zuerst können Wellenleiterstrukturen
innerhalb der fusionierten Metallaminatschichten gebildet werden,
um als Übertragungsleitungen
zu arbeiten, damit sich Signale ausbreiten können. Zweitens können Wellenleiterstrukturen
entwickelt werden, die eine außerordentlich
hohe Grenzfrequenz haben, und die um Mikroschaltungskomponenten
herum, welche quasi-koplanare Mikrostreifenübertragungsleitungen umfassen,
gebildet werden, um eine Ausbreitung von elektromagnetischer Energie
unterhalb der Grenzfrequenz zu unterbinden, und um dadurch ein Parallelwegleck
um die Mikroschaltungskomponenten herum wesentlich zu reduzieren.
Zusätzlich
können
die Techniken der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um einen
preisgünstigen,
kompakten, effizienten Mikroschaltungskomponenten-zu-Wellenleiter-Drahtverbindungsübergang
zu implementieren. Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls verwendet werden,
um einen periskopartigen Wellenleiter in einem Mikroschaltungsgehäuse zu implementieren.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen
detailliert erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels
einer eingebetteten Wellenleiterstruktur, die durch Fusionieren
einer Metallabdeckung mit einem eingekerbten Hohlraum in sich mit einer
Metallbasisplatte gebildet ist, für ein Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
Zusammenbauansicht der eingebetteten Wellenleiterstruktur von 1;
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3 eine
Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer eingebetteten
Wellenleiterstruk tur, die unter Verwendung eines Stempel-und-Schicht-Verfahrens
gebildet wurde, für
ein Mikrowellenschaltungsgehäuse
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
Zusammenbauansicht der eingebetteten Wellenleiterstruktur von 3;
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5 eine
Zusammenbauansicht eines Mehrschichtlaminat-Mikrowellenschaltungsgehäuses, welche
darstellt, wie die Technik der vorliegenden Erfindung verwendet
werden kann, um nicht-planare, "periskop"-artige eingebettete
Wellenleiterstrukturen aufzubauen;
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6 eine
Querschnittsansicht des Mikrowellenschaltungsgehäuses von 5;
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7 eine
Ansicht von oben des Mikrowellenschaltungsgehäuses der 5 und 6;
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8 eine
Zusammenbauansicht einer alternativen Beispielkonfiguration, die
verwendet wird, um einen anderen Wellenleiterweg und mehr Metallaminatplatten
darzustellen;
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9 eine
Zusammenbauansicht einer alternativen Beispielkonfiguration, die
verwendet wird, um einen anderen Wellenleiterweg und mehr Metallaminatplatten
darzustellen;
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10 eine
perspektivische Ansicht eines Mikrostreifenzu-Wellenleiter-Übergangs;
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11 eine
Seitenansicht des Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergangs von 10;
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12 eine
Ansicht von oben des Mikrostreifen-zu-Wellen leiter-Übergangs
der 10 und 11;
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13 eine
Querschnittansicht einer beispielhaften Nicht-Ausbreitungs-Wellenleitungsstruktur,
die in einem Mikrowellenschaltungsgehäuse gebildet ist, welches verwendet
wird, um eine Mikrostreifenübertragungsleitung
abzuschirmen;
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14 eine
Ansicht von oben eines Mikrowellenschaltungsgehäuses, 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 geliefert werden; und
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15 eine
Zusammenbauansicht des Mikrowellenschaltungsgehäuses von 14.
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1 ist
eine Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer eingebetteten
Wellenleiterstruktur 10 für ein Mikrowellenschaltungsgehäuse gemäß der vorliegenden
Erfindung. Eine abgeschirmte Abdeckung 2, die mit einem
sehr stark leitenden Material plattiert ist, wie z. B. Gold, Silber
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 Einrichtung erreicht werden. Der eingekerbte Hohlraum
ist aufgebaut, um eine Breitenabmessung größer als λc/2
zu haben, wobei λc die Wellenlänge der niedrigsten Frequenz
ist, die durch den Wellenleiter übertragen
werden soll. Die λc/2-Abmessung ist wichtig, da jede elektromagnetische
Energie mit einer Frequenz unter der Grenzfrequenz fc 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 Direktfusionstechnik, wie z. B. Diffusionsverbinden, das nachfolgend
beschrieben wird, fusioniert. Die untere Ebene der Basisplatte 6 haftet über einen
Klebstoff, wie z. B. leitfähiges
Epoxidharz, an einem keramischen oder organischen Laminatsubstrat 8 (z.
B. einer gedruckten Schaltungsplatine). 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 Wellenleiterstruktur dargestellt ist.
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Bezüglich seiner Verwendung in
dieser Anmeldung soll der Ausdruck "fusioniert" vorzugsweise eine Form einer Direktfusionierung,
wie z. B. Diffusionsverbinden oder Diffusionsbonden, ansprechen. Das
Diffusionsverbinden ist ein Direktverbindungsverfahren 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 Metalls 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 beispielsweise 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 diffusionsverbunden werden. Beim Diffusionsverbinden schmelzen
die Metallplatten nicht richtig. Statt dessen wird das Metall weich
und die Moleküle
an der Grenzfläche
werden nahe genug aneinandergebracht, und zwar mit genug Energie,
um eine 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) beschichtet 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 miteinander 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 Silber-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 Herstellungskosten reduziert werden, da weniger Energie
erforderlich ist, um die Aufheizung zu erreichen, wodurch ferner
der Herstellungsdurchsatz aufgrund der reduzierten Zeit erhöht werden
kann, welche erforderlich ist, damit die Teile abkühlen. 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.
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3 ist
eine Querschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels 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, hergestellt ist, oder mit
einem solchen Material plattiert ist, wird auf eine obere Ebene
einer Metallaminatplatte 14 fusioniert oder laminiert.
Ein offenes Fenster 15 ist in der Metallaminatplatte 14 angeordnet,
um einen Durchgang zwischen der oberen und unteren Ebene der Metallaminatplatte 14 zu
erzeugen. Das Fenster 15 kann unter Verwendung von Techniken,
wie z. B. Formen, Stanzen, Gravieren oder durch andere Mittel gebildet
werden. Das Fenster 15 ist derart aufgebaut, daß die Querschnittsbreitenabmessung
der Wellenleiterstruktur, die darin gebildet ist, größer als λc/2
ist, wobei λc die Wellenlänge einer erwünschten Grenzfrequenz
fc ist. Die Querschnittsbreitenabmessung
kann die Länge
oder Breite des Fensters sein, oder dieselbe kann die Dicke der
Metallaminatplatte sein, die die Wände der eingebetteten Wellenleiterstruktur
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 Verbindung 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 Keramiksubstrat 18 in Verbindung gebracht. 4 ist eine perspektivische
Ansicht der abgeschirmten Abdeckung 12, der Metalllaminatplatte 14,
der Basisplatte 16 und des Substrats 18, wobei
der Zusammenbau der integrierten Wellenleiterstruktur schematisch
veranschaulicht ist.
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Bei beiden in den 1 bis 4 gezeigten
Ausführungsbeispielen
müssen
die Basisplatten, die abgeschirmten Abdeckungen, die Metallaminatplatten und,
wenn verwendet, das Klebstoffmaterial (d. h. Lötmittel, Epoxidharz, usw.)
ein stark leitfähiges
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.
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Die Verwendungsmöglichkeiten der eingebetteten
Wellenleiterstruktur der vorliegenden Erfindung sind vielfältig. Diese
eingebetteten Wellenleiterstrukturen sind stark leitfähige Hohlräume, die
innerhalb eines Mikrowellenschaltungsgehäuses gebildet sind, wobei dieselben
als Wellenleiterübertragungsleitungen,
Abschirmungshohlräume
für Mikroschaltungskomponenten
und Mikrostreifenübertragungsleitungen
und als Reso nanzhohlräume
zur Verwendung beim Paßband-
und Stoppband-Filtern
verwendet werden können.
Ein neuartiger Mikroschaltungs-zu-Wellenleiter-Übergang kann ebenfalls unter Verwendung
der eingebetteten Wellenleiterstruktur der vorliegenden Erfindung
gebildet werden, wobei ferner auch ein gewinkelter Wellenleiter
oder ein Wellenleiter vom "Periskop"-Typ hergestellt
werden können.
Eine Kombination unterschiedlicher eingebetteter Wellenleiterstrukturen,
die für
unterschiedliche Zwecke gebildet sind, kann ebenfalls hergestellt
werden. Es ist ferner offensichtlich, daß jede komplexe Struktur innerhalb
eines Mikrowellenschaltungsgehäuses
zu dem Zeitpunkt gebildet werden kann, zu dem die Metallabdeckung
und/oder die Metallaminatplatten und/oder die Metallbasisplatte
zusammenfusioniert werden.
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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 Mikrowellenschaltungsgehäuse 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
Resonanzhohlräume
bei der korrekten Frequenz sind. Demgemäß ist das Stanzen-und-Schichtungsverfahren,
das genauer als das Formen bzw. Gießen ist und das preisgünstiger
als eine spanabhebende Bearbeitung ist, das bevorzugte Verfahren
zum Aufbauen einer solchen Struktur.
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Zusätzlich erlaubt das Stanzen-und-Schichten-Verfahren,
daß die
Wellenleiterstruktur die Form einer nicht-planaren Struktur annimmt,
wenn mehr als eine Zwischenmetallplanarschicht verwendet wird. 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 eingebettete Wellenleiterstruktur vom "Periskop"-Typ. Wie es in
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5 gezeigt
ist, umfaßt
das Vielschichtlaminatmikrowehlenschaltungsgehäuse 34 eine Mehrzahl
von Metallaminatplatten 26, 28. Jede Metallaminatplatte 26, 28 kann
eines oder mehrere Fenster umfassen, welche einen Durchgang zwischen
der oberen und der unteren Ebene der jeweiligen Metallaminatplatte
bilden. Um einen nicht-planarn Wellenleiter vom "Periskop"-Typ aufzubauen, wird eine Metallaminatplatte
gebildet, um ein Fenster zu haben, das zum Zeitpunkt der Fusion
mit zumindest einem Abschnitt eines Fensters einer folgenden Metallaminatplatte
ausgerichtet ist. Somit wird in 5 eine Basisplatte 24 mit
der unteren Ebene einer Metallaminatplatte 26 fusioniert,
um die erste Schicht bzw. den Boden des periskopartigen Wellenleiters
zu bilden. Die Metallaminatplatte 26 ist mit einem offenen Fenster 36 gebildet.
Das Fenster 36 kann wie gezeigt in einer rechtwinkligen
Biegung geformt sein, oder dasselbe kann in irgendeiner 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 anderen verwendet wird,
oder dieselbe kann kreisförmig,
oval, dreieckig oder irgendeine andere Form annehmen, um eine Öffnung 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 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 fusioniert
ist, ein Abschnitt des Fensters 36 einen Abschnitt des
Fensters 38 überlappt.
Die Ausrichtung wird üblicherweise
erreicht, indem Herstellungslöcher
durch die Laminatplatten gebildet werden, und indem Führungsstifte
durch die Herstellungslöcher über die
Laminierungspresse eingeführt
werden. Der Nicht-Fenster-Abschnitt der Metallaminatplatte 26, der
das Fenster 38 der aufeinanderfolgenden Metallaminatplatte 28 überlappt,
bildet die zweite Schicht bzw. das zweite "Stockwerk" des Wellenleiters, wenn die Metallaminatplatten 26 und 28 zusammenfusioniert
werden. Auf ähnliche
Art und Weise bildet der Nicht-Fenster-Abschnitt der Metalllaminatplatte 28, der
das Fenster 36 der aufeinanderfolgenden Metallaminatplatte 26 überlappt,
die erste Schicht des Dachs des periskopartigen Wellenleiters, wenn
die Metallaminatplatten 26 und 28 korrekt ausgerichtet und
zusammenfusioniert 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 Ausrichtungsposition
zu dem Fenster 38 in der Metallaminatplatte 28 gebildet
werden, um es zu ermöglichen,
daß eine
externe Wellenleiterkomponente 35 mit der oberen Ebene
der abgeschirmten Abdeckung 30 verschraubt oder fusioniert werden
kann, um dadurch den Bedarf nach einem teuren und sperrigen Mikrowellengehäuse-zu-externe-Wellenleiterkomponente-Adapter überflüssig zu machen.
Die externe Wellenleiterkomponente 35 kann ein Wellenleiter,
eine Antenne, ein Horn oder irgendeine 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 Epoxidharzes oder des Lötmittels,
stark leitfähig
ist. 6 ist eine Querschnittansicht
des Mikrowellenschaltungsgehäuses 34 von 5, wobei die nicht-planare
eingebettete Wellenleiterstruktur vom Periskoptyp 32 unter
Verwendung der Technik der vorliegenden Erfindung gebildet ist. 7 ist eine perspektivische
Ansicht von oben des Mikrowellenschaltungsgehäuses 34 der 5 und 6, welches das Substrat 22,
die Metallbasisplatte 24, die Metallaminatplatten 26, 28 und
die abgeschirmte Abdeckung 30 in einem zusammenfusionierten
Zustand darstellt. 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 Wellenleiterkomponente 35 kann direkt an dem
Mikrowellenschaltungsgehäuse 34 durch
Schrauben, Löten oder
eine Direktfusion angebracht werden, wobei die Öffnung der externen Standardwellenleiterkomponente
mit dem Fenster 31 in der abgeschirmten Abdeckung 30 ausgerichtet
ist.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl von
Metallaminatplatten, die verwendet werden, um die Anzahl von unterschiedlichen
Wellenleiterstrukturen, die unter Verwendung der Technik der vorliegenden
Erfindung gebildet werden, groß sind
und von einer Mikrowellenschaltungsgehäuseanwendung und von einem
Mikrowellenschaltungsentwurf zu einem anderen variieren werden.
Die Gestalt und Form der Wellenleiterstruktur hängt nur von den Formen, Richtungen
und Größen der
Fenster ab, die die Fensterstruktur in jeder Metallaminatschicht,
in der Metallbasisplatte und der abgeschirmten Abdeckung bilden. Die 8 und 9 zeigen alternative Beispielkonfigurationen,
um unterschiedliche Wellenleiterwege und Mehrmetallaminatplatten
darzustellen. Die Technik der vorliegenden Erfindung kann erweitert
werden, um einen beliebigen komplexen Wellenleiterweg zu bauen,
wobei die hierin gezeigten Ausführungsbeispiele
nicht als Begrenzung aufgefaßt
werden sollen.
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Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls verwendet
werden, um einen neuartigen Mikroschaltungskomponenten-zu-Wellenleiter-Übergang
zu bauen. 10 ist eine
perspektivische Ansicht des Abschnitts eines Mikrowellenschaltungsgehäuses 40,
in dem ein Übergang
von einer Mikroschaltungskomponente zu einem Wellenleiter aufgebaut
ist, wobei die Mikroschaltungskomponente eine quasi-koplanare Mikrostreifenübertragungsleitung
ist, die hierin als Mikrostreifen bezeichnet wird. Wie es in 10 gezeigt ist, umfaßt ein Mikrowellenschaltungsgehäuse 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 aufgebracht,
um den Mikrostreifen zu bilden. Wie es in 10 gezeigt ist, ist eine Drahtverbindungsschleife
bzw. Bondschleife 46 über
ein Lötmittel
oder andere geeignete Mittel an dem Leiter 44 des Mikrostreifens 42 angebracht.
Eine Wellenleiterstruktur 48 ist in dem Mikrowellenschaltungsgehäuse 40 gebildet
und derart positioniert, daß die
Drahtverbindungsschleife 46 sich in ein Ende der Wellenleiterstruktur 48 erstreckt.
Flußverbindungen,
die die Drahtverbindungsschleife 46 umgeben, koppeln das Übertragungssignal,
das von dem Mikrostreifen 42 übertragen wird, zu der Wellenleiterübertragungsleitung 48. 11 zeigt eine Seitenansicht
des Übergangs
von dem Mikrostreifen zu dem Wellenleiter gemäß der vorliegenden Erfindung. 12 zeigt eine Ansicht von
oben des Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergangs. Wie es vorher erwähnt wurde,
kann die Wellenleiterstruktur 48 gebildet werden, um eine externe Öffnung 47 zu
haben. In 12 ist die
externe Öffnung 47 in
der Mikrowellenschaltungsgehäuseabdeckung
gebildet, mit der eine externe Wellenleiterkomponente direkt ausgerichtet
und verbunden werden soll. Für
Fachleute ist es offensichtlich, daß die gleichen Prinzipien verwendet
werden können, um
ein Mikrowellensignal von irgendeiner anderen Mikroschaltungskomponente
in eine Wellenleiterstruktur zu koppeln. Somit kann ein preisgünstiger, kompakter
und direkter Übergang
von einer Mikroschaltungskomponente zu einem Wellenleiter unter Verwendung
der erfindungsgemäßen Techniken
gebaut werden. Für
Fachleute ist es ebenfalls offensichtlich, daß der Übergang von der Mikroschaltungskomponente
zu dem Wellenleiter verwendet werden kann, um ein Mikrowellensignal
von einer externen Mikrowellenkomponente, wie z. B. einer Antenne
oder einem externen Wellenleiter, in eine eingebettete Wellenleiterstruktur
und dann in eine Mikroschaltungskomponente zu koppeln, die innerhalb des
Mikrowellenschaltungsgehäuses
sitzt.
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Es wurde früher erwähnt, daß die Technik gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden kann, um eine Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur
zu bilden, um eine hohe Trennung zwischen Mikrowellenschaltungskomponenten,
Mikrowellensignalwegen 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 Mikrostreifenübertragungsleitung,
und dieselben können
mit einer außerordentlich
hohen Grenzfrequenz fc entworfen sein, derart,
daß bei
Frequenzen unter fc keine elektromagnetische
Energie in der Wellenleiterstruktur ausbreitungsfähig ist.
Diese Technik kann verwendet werden, um Parallellecks um eine Mikroschaltungskomponente
wesentlich zu reduzieren, indem sichergestellt wird, daß die gesamte
elektromagnetische Energie innerhalb der eingebetteten Wellenleiterstruktur
durch die Mikrowellenschaltungskomponente läuft. Somit wird durch Plazieren
unterschiedlicher Mikrostreifenübertragungsleitungen
oder irgendwelcher Mikroschaltungen in unterschiedlichen Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen
eine herausragende Hochfrequenztrennung zwischen den Leitungen und
den Schaltungen sowie zwischen den Leitungen und Schaltungen und
der bezüglich
des Mikrowellenschaltungsgehäuses äußeren Welt
erreicht.
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13 zeigt
eine Querschnittansicht eines Beispiels für eine Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur 52,
die in einem Mikrowellenschaltungsgehäuse 50 gebildet ist.
Wie es in 13 gezeigt
ist, wird die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur 52 verwendet,
um eine Hochfrequenztrennung zwischen einem Mikrostreifen 54 und
anderen Komponenten innerhalb und außerhalb des Mikrowellenschaltungsgehäuses 50 zu
schaffen. Der Mikrostreifen umfaßt einen leitfähigen Metallstreifen 62,
der oben auf einem gleichmäßig gesteuerten
Dielektrikum 60 aufgebracht ist, das wiederum auf einer
Metallmasseebene 58 aufgebracht ist, welche oben auf einem
Substrat 56 gedruckt oder abgeschieden ist. In 13 ist die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur 52 unter
Verwendung eines eingekerbten Hohlraums in der abgeschirmten Abdeckung 64 gebildet. Die
Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur kann jedoch auch unter Verwendung
des Stanzen-und-Schichten-Verfahrens,
das bereits beschrieben wurde, gebildet werden. In 13 wird jede Schicht vorzugsweise unter
Verwendung des vorher beschriebenen Diffusionsverbindungsverfahrens
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 außerordentlich
hohe Grenzfrequenz sicherzustellen (z. B. eine Wellenleiterquerschnittsbreite von
a = 3 mm hat eine Grenzfrequenz fc = c/2a
= (3 × 1011 m/s) / (2a m) = 50 GHz, wobei c die Lichtgeschwindigkeit
ist).
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Die Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstruktur schafft
ferner einen weiteren Vorteil gegenüber bekannten Trennungs- bzw.
Isolationstechniken. Wenn üblicherweise
eine Hochfrequenztrennung 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 Epoxidharzes, um die Abdeckung abzudichten, gebildet
wurden. Die Verwendung eines stark resistiven Epoxidharzes an den
Verbindungen erhöht
das Lecken des Hohlraums. Mit der Diffusionsverbindungstechnik,
die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann der Hohlraum ohne
Verwendung des resistiven Epoxidharzes gebildet werden, wodurch
ein hoher Trennfaktor beibehalten wird. Ferner haben aufgrund der
Schwierigkeit beim Zusammenschrauben 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 Betriebsfrequenzen der Mikroschaltung sind. Dies resultiert
in Parallelleckwegen 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 Betriebsfrequenz 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.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Technik des
Verwendens von Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen, um Parallelleckwege
zu vermeiden, erweitert werden kann, um Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen
in dem gesamten Mikrowellenschaltungsgehäuse zu schaffen, um jede Mikroschaltungskomponente
und jede Mikrostreifenübertragungsleitung
abzuschirmen. Dementsprechend können
verschiedene Mikroschaltungen und Mikrostreifenübertragungsleitungen in ein
Keramiksubstrat 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 Metallbasisplatte
fusioniert werden, um getrennte abgeschirmte Abdeckungen für jede Mikroschaltungskomponente
und Übertragungsleitung
zu bilden, und zwar in einem einzigen und gleichen Gehäuse. Diese
Erweiterung stellt sicher, daß die
elektromagnetische 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.
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Es sei ferner darauf hingewiesen,
daß die
Mikroschaltungskomponente keine eingebettete Komponente sein braucht.
Statt dessen kann jede eingebettete Wellenleiterstruktur verwendet
werden, um eine Abschirmungstrennung jeder Schaltungskomponente
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
Schaltungskomponenten fusioniert wird, oder indem das vorher beschriebene
Stanzen-Schichten-Verfahren eingesetzt wird.
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Die Wellenleiterstrukturtechnik gemäß der vorliegenden
Erfindung 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 Resonanzhohlräume mit
erwünschten
Abmessungen für
jede beliebige Verwendung zu bilden.
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Die 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. 14 ist eine Draufsicht des Mikrowellenschaltungsgehäuses 100,
wobei alle Schichten gezeigt sind. Das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 ist
ein kompaktes Empfänger/Sender-System. 15 ist eine Zusammenbauansicht
des Mikrowellenschaltungsgehäuses 100.
Wie es in 15 gezeigt
ist, ist das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 unter Verwendung
des Stanzen-und-Schichten-Verfahrens,
das vorher beschrieben wurde, implementiert. Das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 wird
gebildet, 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 Fenster 108 und 110,
die verwendet werden, um Ausbreitungswellenleiterstrukturen zur
Verwendung als Übertragungsleitungen
zu bilden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
besteht die Laminatschicht 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 Laminatschicht 126 an einer Position fusioniert,
wo das Fenster 126 der leitfähigen Dichtung 124 und
das Fenster 114 der Laminatschicht 106 ausgerichtet
sind. Die Metallbefestigungsoberfläche 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 gebildet 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 Metallbefestigungsoberfläche 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 eine Öffnung 136,
die mit dem Fenster 118 der Laminatschicht 106 ausgerichtet
ist und in der korrekten Position verschraubt 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 Fensters 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 fusioniert,
wobei ein Keramiksubstrat 150 anschließend an die leitfähige Dichtung 148 angebracht
wird. Die Senderschaltung 140 hat eine Übergangsschleife 152,
die sich von der Empfängerschaltung 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 Antenne 154.
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Wenn alle Schichten mit einem stark
leitfähigen
Material zusammenfusioniert sind, wird ein Paar von Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen
durch die Fenster 108 und 110 in der Laminatschicht 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 Wellenleiter über die Drahtverbindungsschleifen 132, 152 gebildet.
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 verlaufen.
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Es sei darauf hingewiesen, daß das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 sowohl
Ausbreitungs- als auch Nicht-Ausbreitungs-Wellenleiterstrukturen 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 Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 ferner
eine nicht-planare Wellenleiterstruktur vom "Periskop"-Typ, um es zu ermöglichen, daß das Mikrowellenschaltungsgehäuse 100 kompakter
ist.