DE19903342A1

DE19903342A1 - Hochfrequenz-Anschlußstift-Gitteranordnung

Info

Publication number: DE19903342A1
Application number: DE19903342A
Authority: DE
Inventors: Barry R Allen; Edwin D Dair; Randy J Duprey
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1998-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP3001565B2; JPH11317492A; DE19903342B4; US6028497A

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Gehäuse für Mehrfachchipmodule für Mil limetermikrowellen-Schaltkreise und im spezielleren eine neue Modulgehäusebauweise, die die Herstellungseffizienz erhöht, die physikalische Größe eines Mehrfachchipgehäuses verkleinert und Glasdurchführungen beseitigt.

Hintergrund

Mehrfach-Halbleiterbauelemente für Hochfrequenzelektronik bauteile, wie z. B. integrierte Schaltkreise, die individuelle Schaltkreisfunktionen bei Hochfrequenzfrequenzen, wie z. B. Fre quenzen von Millimetermikrowellen, zur Verfügung stellen, sind oft zusammen in einem einzigen geschlossenen metallbewandeten Gehäuse oder, wie verschiedentlich bezeichnet, einem Mehrfach chipmodul untergebracht. Das Gehäuse oder Modul ist typischer weise hermetisch versiegelt und schützt die eingeschlossenen elektronischen Vorrichtungen vor der äußeren Umgebung, die manchmal Strahlung, korrosive Gase oder andere Materialien ent hält, die für die eingeschlossenen Vorrichtungen schädlich sind. Um Hochfrequenzsignale zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Moduls durch die Metallwand des Gehäuses zu übertragen, werden Hochfrequenz-Durchführungen verwendet, die mit dem Modul eine Einheit bilden. Die Durchführung ist im wesentlichen eine sehr kurze Hochfrequenz-Übertragungsleitung. Das ist die Einrichtung, die herkömmlicherweise verwendet wird, um Hochfrequenzenergie durch eine Hochfrequenz-Sperrschicht, z. B. eine Metallwand, aus zubreiten. Typischerweise stellt die Durchführung Verbindungen zu Hochfrequenz-Anschlüssen her oder strahlt in an dem Gehäuse äußeren angebrachte Wellenleiter aus.

Typischerweise wurden Durchführungen aus Glas und Metall aufge baut. Das als Glasperle bezeichnete Glas, das in einem Loch in einer Gehäusewand angeordnet ist, dient als isolierender Träger und Dielektrikum, das einen geraden Metallanschlußstift, den Übertragungsleitungsleiter, in einer elektrisch isolierten Be ziehung mit den Gehäusewänden hält, und dient als undurchlässige Sperrschicht gegenüber der äußeren Umgebung. Eine einzelne Glas perle kann mehrere Anschlußstifte tragen.

Trotz ihrer Effektivität leiden die Glas-zu-Metall-Dichtungen unter einem bedeutenden Nachteil: sie sind nicht haltbar. Das Glas ist spröde. Wenn der in das Glas der Durchführung gehüllte Metallanschlußstift während der Handhabung oder des Testens ab gewinkelt, gebogen oder deformiert wird, brechen Glasteilchen an dem den Anschlußstift umgebenden Glasmeniskus. Dieser Bruch be schädigt die Integrität der Durchführung. In einigen Fällen tre ten radiale Risse oder Umfangsrisse in dem Glas auf. Diese Risse können wegen Unterschieden von thermischen Ausdehnungseigen schaften zwischen dem Glas und dem Anschlußstift oder einer Form von Ermüdung oder wegen anderer Ursachen entstehen, die unbe kannt bleiben.

Sobald auch nur ein kleiner Riß auftritt, kann der Riß sich je doch bei wiederholtem thermischen Schwingen ausbreiten, wie es während eines normalen Gebrauchs der elektronischen Vorrichtung auftritt, die das Gehäuse enthält. Wenn eine Rißausbreitung ein mal eingetreten ist, können mechanische Bewegungen des Gehäuses oder mechanische Spannungen, die durch Handhabung, Versenden, Vibration eines Flugzeugs oder Raumfahrzeugs entstehen, die Risse verschlimmern und die Durchführungen beginnen erkennbar zu lecken. In Kenntnis der Zerbrechlichkeit des Glases passen Fach leute für die Herstellung von Vorrichtungen, die diese Hochfre quenz-Durchführungen enthalten, bei einer Handhabung notwendi gerweise besonders auf, um die Integrität des Produkts zu ge währleisten, was die Herstellungseffizienz reduziert. Als ein Vorteil beseitigt die vorliegende Erfindung alle Glas-zu-Metall- Durchführungen von dem Mehrfachchipmodulgehäuse.

Bei diesen bisherigen Mehrfachchipmodulen war es teilweise als indirekte Folge der Verwendung von Glas-zu-Metall-Durchführungen nicht praktikabel, alle integrierten Schaltkreischips der ver schiedenen Hochfrequenzschaltkreise auf einem einzelnen Substrat anzuordnen. Die mehrfachen Hochfrequenzschaltkreise in einem Mehrfachchipmodul wurden auf getrennten Substraten hergestellt. Die Metallgehäusebasis wurde maschinell bearbeitet, um aus einem Metallblock die getrennten hochfrequenzisolierenden Kammern aus zuschneiden, die von der Oberseite der Basis zugänglich sind. Diese getrennten Substrate wurden getrennt in die entsprechenden Kammern innerhalb des Metallgehäuses eingebracht und am (rich tigen) Platz verlötet. Die Metallbasis war sowohl teuer herzu stellen als auch in der Abmessung größer als erwünscht.

Als weiteren Vorteil erlaubt die vorliegende Erfindung die Her stellung aller Hochfrequenzschaltkreise auf einem einzelnen Sub strat, wobei die Herstellungseffizienz, Zuverlässigkeit ver größert und, das ist von Bedeutung, die Herstellungskosten ver ringert werden. Die Erfindung beseitigt den Bedarf, getrennte Hochfrequenzkammern in der Metallbasis auszuschneiden, wodurch zusätzlich die Herstellungskosten verringert werden.

Demgemäß ist die Beseitigung von Glasdurchführungen bei Mehr fachchipgehäusen für integrierte Schaltkreise für Millimeterwel len eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die physikalische Größe und den Preis von Millimetermikrowellen-Mehrfachchip modulen zu verringern.

Und eine noch weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Zuver lässigkeit und Herstellungseffizienz bei Mehrfachchipmodulen zu verbessern.

Die Technik zum Gruppieren von digitalen Halbleiterchips verwen det bekannterweise eine Anordnung von Anschlußstiften, auf die als Anschlußstift-Gitteranordnung Bezug genommen wird, um die Leistungsversorgungsspannungen zu leiten und digitale Daten zwi schen dem Halbleiterchip und anderen außerhalb dieses Chips lie genden Vorrichtungen zu übertragen. Auf diesem Gebiet bietet die Anschlußstift-Gitteranordnung, unter anderem, die Möglichkeit, die Dichte von elektrischen Kontakten zu vergrößern und/oder in höherem Maß eine Verkleinerung des Chipaufbaus zuzulassen. Dem entsprechend ist es eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine derartige Anschlußstift-Gitteranordnung-Technologie für den Auf bau von Millimeterwellen-Mehrfachchipmodulen anzupassen und da bei eine neue Hochfrequenz-Anschlußstift-Gitteranordnung zur Verfügung zu stellen.

Bei der Vorbereitung des vorliegenden Dokuments der Erfindung wurde der Anmelder auf ein US-Patent an Nicholson aufmerksam ge macht, das am 16. September 1997 veröffentlicht wurde, am 12. April 1996 eingereicht wurde und die Bezeichnung "Pin Grid Array Solution for Microwave Multi-Chip Modules" trägt. Nichol son schlägt das Konzept vor, ein Gehäuse vom Typ einer An schlußstift-Gitteranordnung als Einrichtung zur Vergrößerung der Dichte von externen Verbindungen zu dem Modul zu verwenden, und schlägt einen Gehäuseaufbau vor, der sowohl herabhängende An schlußstifte in dem Substrat zur Gleichstrom- und Hochfrequenz- Übertragung als auch Klebstoff zwischen dem Gehäusedeckel und dem Substrat und zwischen dem Substrat und der Basis aufweist, der Probleme unterschiedlicher Ausdehnung zwischen dem Gehäuse und aufgrund der seitlichen, von den Anschlußstiften zugelasse nen Biegung lösen soll.

Bei dieser Struktur haben die Anschlußstifte eine identische Größe, 0,0508 cm (0,020 Inch) im Durchmesser mit einem Montage sockel mit einem etwas größeren Durchmesser von 0,07112 cm (0,028 Inch) zum Verbinden mit einem SMA-Anschluß. Die Anschluß stifte erstrecken sich von der oberen Oberfläche des Substrats, wo sie verankert sind, durch die Dicke des Substrats, aus dem unteren Ende des Substrats und durch entsprechende Anschluß stiftdurchgänge durch die Metallbasis, von der die Anschlußstif te hervorstehen. Nicholson erwähnt, daß die Anschlußstifte da durch, daß sie sich durch Durchgänge in der Metallbasis erstrecken, und die umgebende Wand der Metalldurchgänge eine koaxiale Luftleitungsstruktur bilden.

Das vervollständigte Gehäuse wird dann mit einer dazwischen lie genden leitenden Dichtung auf eine PC-Leiterplatte verbolzt und die sich erstreckenden Anschlußstifte werden dann mit der Rück seite der PC-Leiterplatte an den Stellen verlötet, an denen sie hindurchragen. Und eine Metallrückplatte, die eingelegt wird, um SMA-Anschlüsse aufzunehmen, wird dann ebenfalls mit einer dazwi schen liegenden Dichtung auf die Rückseite der PC-Leiterplatte verbolzt.

Obwohl Nicholson's Verfahren zur Anpassung der Struktur einer Anschlußstift-Gitteranordnung auf ein Mehrfachchipmodul interes sant ist, verwendet es Klebstoffe und weist somit keine Fähig keit zum luftdichten Abschließen auf, was eine bekannte Charak teristik ist, um die größte Zuverlässigkeit und Betriebsdauer zu ermöglichen. Um integrierte Schaltkreise höherer Leistung aufzu nehmen, muß Nicholson außerdem das tragende Substrat und den Rest des integrierten Schaltkreises auf der Metallplatte weg schneiden, der unterhalb des Substrates liegt, um einen ausrei chenden thermischen leitenden Weg zu einer Wärmesenke zur Verfü gung zu stellen und thermische Beschädigung des integrierten Schaltkreises zu vermeiden. Es kann auch erwähnt werden, daß Nicholson keinen Wellenleiter innerhalb des Mehrfachchipmoduls oder einen Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergang integriert, der ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist. Wie aus der Beschreibung ersichtlich wird, die folgt, bietet die vorliegende Erfindung eine alternative Lösung an, eine, die ein Gehäuse eines einfacheren Aufbaus und einer kompakteren physika lischen Größe, mit Luftabgeschlossenheit und Wellenleiterüber gängen ermöglicht.

Demgemäß ist es eine zusätzliche Aufgabe der Erfindung, Hochfre quenz-Durchführungen durch Wellenleiterübergänge in einem Mehr fachchipmodul zur Kopplung von Hochfrequenzsignalen zu einem Wellenleiter zur Verfügung zu stellen.

Es ist eine noch zusätzliche Aufgabe der Erfindung, eine mög lichst lange Betriebsdauer Luftabgeschlossenheit in der Durch führung zu gewährleisten.

Und es ist eine Zusatzaufgabe der Erfindung, ein neues Mehrfach chipmodul zur Verfügung zu stellen, das den Bedarf beseitigt, Ausschnittsbereiche in dem Substrat einzuschließen, in denen in tegrierte Schaltkreise zu befestigen sind, und das ermöglicht, in allen Fällen Wärme von den integrierten Schaltkreisen durch das Substrat abzuleiten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung weist ein schaltkreistragendes flaches starres dielektrisches Substrat, geeigneterweise Aluminiumoxid keramik, das an einer oberen Oberfläche Leiter aufweist, die zur Definition von Hochfrequenz-Schaltkreisen dienen, eine Anordnung von elektrischen Gleichstrom- und Hochfrequenz-Durchführungen, elektrische Leiter, die hier manchmal als Anschlußstifte be zeichnet werden, und eine Metallbasisplatte auf, die in einer einheitlichen Baugruppe zusammengebaut sind. Von Enden, die an dem Substrat an geeigneten Schaltkreiskontaktstellen an dem Substrat angebracht sind, erstrecken sich die Anschlußstifte senkrecht zu der flachen unteren Oberfläche des Substrats aus wärts in Durchgänge, die in der Basisplatte ausgebildet sind, wodurch eine Anordnung von Leiteranschlußstiften präsentiert wird.

Die Metallbasisplatte bedeckt die unterseitige Oberfläche des Substrats und bildet eine elektrisch leitfähige Hochfrequenz- Abschirmung für die Unterseite des Substrats. Eine Anordnung zy lindrischer Durchgänge durch die Dicke der Basisplatte sind mit entsprechend zugeordneten Anschlußstiften in der Anschlußstift- Gitteranordnung ausgerichtet und nehmen diese Anschlußstifte auf. Zylindrische Metallabdeckungen sind in diesen Basis plattendurchgängen angeordnet, die als Teil einer so gebildeten koaxialen Hochfrequenz-Übertragungsleitung dienen und einen Trä ger für eine externe Hochfrequenz-Koaxialkopplung zur Verfügung stellen sollen. Die Innenwände der Abdeckungen sind profiliert oder abgestuft, um zu gewährleisten, daß die so gebildete koa xiale Übertragungsleitung die gewünschte elektrische Impedanz charakteristik aufweist. Die unabgedeckt bleibenden Anschluß stifte dienen zum Anlegen einer Gleichspannung durch die Basis platte hindurch. Im wesentlichen wird eine Hochfrequenz- Anschlußstift-Gitteranordnung definiert, die mit einer Gleich strom-Anschlußstift-Gitteranordnung durchsetzt ist.

Ein Dichtring für die verschiedenen getrennten Hochfrequenz-Schalt kreise, die auf der oberen Oberfläche des Substrats ange ordnet sind, stellt ebenfalls ein Metallgerüst zur Verfügung, das den inneren Bereich, der von den äußeren Wänden des Dicht rings begrenzt wird, in getrennte metallbewandete Kammern unter teilt, wodurch einzelne Kammern für die getrennten Hochfrequenz-Schalt kreise zur Verfügung gestellt werden, die die jedem derar tigen Hochfrequenz-Schaltkreis zugeordneten integrierten Schalt kreischips enthalten. In vollständig zusammengebauten Zustand bedeckt ein elektrisch leitfähiger Deckel den Dichtring und ver siegelt die Elemente innerhalb der Begrenzungen der Wände des Rings hermetisch. Mit einer Metallbasis und einem Deckel ist je de metallbewandete Kammer im wesentlichen von angrenzenden Kam mern hochfrequenzisoliert. Als besonderer Aspekt der vorliegen den Erfindung kann ein derartiger Dichtring zu der gewünschten Form gegossen werden, um maschinelle Bearbeitungen zu vermeiden.

Des weiteren bilden die Leiter, die einen Teil der auf der obe ren Oberfläche des Substrats enthaltenen Hochfrequenz-Schalt kreisstruktur bilden, aufgrund der Gestaltung eine Hochfrequenz- Übertragungsleitung, typischerweise eine Mikrostreifenleitung, und haben eine charakteristische Leitungsimpedanz Z₀. Diese Lei tung verbindet mit einem zugeordneten elektrischen Verbindungs kontakt, der wiederum mit einem der Hochfrequenz-Anschlußstifte an der Substratunterseite verbindet. Um das kleinstmögliche Spannugs-Stehwellenverhältnis (VSWR=Voltage Standing Wave Ratio) zu gewährleisten, hat die koaxiale Übertragungsleitung, die mit einem derartigen Anschlußstift und der zugeordneten Metallkappe gebildet wird, die gleiche charakteristische Impedanz.

Eine zusätzliche Hochfrequenz-Durchführungserfindung wird auch für jeden der vorhergehenden Mehrfachchipmodule vorgestellt, der ebenfalls Wellenleiterschnittstellen benötigen kann. In dieser werden hermetische Übergänge von den internen Mikrostreifen zum Wellenleiter erzielt, indem ein strukturierter Leiter auf dem Substrat über einem Basisplattenwellenleiter verwendet wird. Wellenleiter, die in der unterhalb des Substrats liegenden Ba sisplatte ausgebildet sind, und Mikrowellenhohlräume in dem oberhalb des Substrates liegenden Dichtring sind in Reihe mit dem strukturierten Leiter gemeinsam hermetisch, schichtweise an geordnet, wobei die zwei letzteren Elemente einen Mikrostreifen-zu-Wellen leiter-Übergang definieren. Die letztere Struktur be seitigt die frühere Praxis, Glasdurchführungen zu verwenden, um direkt in einen Wellenleiter auszustrahlen, und erfordert keinen stützenden Anschlußstift, der in der koaxialen Hochfrequenz-Über tragungsleitung der zuvor beschriebenen Hochfrequenz-An schlußstift-Gitteranordnungserfindung verwendet wird.

Die vorhergehenden und zusätzlichen Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden zusammen mit der Eigenschaft des Aufbaus davon, der in den vorherigen Passagen nur kurz zusammengefaßt wurde, für Fachleute auf dem Gebiet klarer, wenn sie die detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in dieser Spezifikation folgt, zusammen mit den in den beigefügten Zeich nungen dargestellten Veranschaulichungen davon lesen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen:

Fig. 1 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung in einer Explosionszeichnung;

Fig. 2 veranschaulicht die zusammengebaute Ausführungsform von Fig. 1 in einer Ansicht von unten;

Fig. 3 ist eine perspektivische Aufsicht der zusammengebaute Ausführungsform von Fig. 1;

Fig. 4A ist eine vergrößerte, nicht maßstabsgetreue Schnittan sicht eines der Hochfrequenz-Anschlußstifte, die in der Ausfüh rungsform von Fig. 1 verwendet werden, und Fig. 4B ist eine Aufsicht auf einen Teil von Fig. 4A;

Fig. 5 ist eine vergrößerte Explosionszeichnung der unteren rechten Ecke von Fig. 3, die einen Teil des Moduls veranschau licht, das einen Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergang enthält;

Fig. 6 veranschaulicht die Ansicht auf Fig. 5, wenn sie von der Oberseite betrachtet wird; und

Fig. 7 ist eine Teilansicht der Unterseite des Modulsubstrats an der Ecke des Moduls, das in Fig. 6 veranschaulicht ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Explosionszeichnung eines integrierten Schaltkreisaufbaus eines Hochfrequenz-Mehr fachchips ist, der die Hochfrequenz-Anschlußstift-Gitteranord nung enthält. Die Anordnung enthält einen flachen steifen elek trischen Isolator, geeigneterweise Aluminiumoxid, der als das Substrat 1 dient, eine Metallbasis 3 und einen Dichtring 5. Ein flacher elektrisch leitfähiger Deckel, der nicht veranschaulicht ist, wird an der Oberseite des Dichtrings befestigt, um den Dichtring abzudecken und den Aufbau zu vervollständigen.

Die Ausführungsform enthält auch eine Anzahl Metall-"Anschluß stifte", die in einer vorbestimmten Konfiguration über der unte ren Oberfläche des Substrats angeordnet sind, die die Grundlage für den Ausdruck Anschlußstift-Gitteranordnung bildet. Diese um fassen Anschlußstifte 7, deren Anzahl in der Figur vierzehn be trägt, und Anschlußstifte 9, deren Anzahl vier beträgt. Ein Me tallzylinder 11 ist jedem der Anschlußstifte 9 zugeordnet. Die längeren Anschlußstifte 7 dienen als Gleichstromleiter. Die kür zeren Anschlußstifte 9 dienen als der Mittenleiter einer koaxia len Hochfrequenz-Übertragungsleitung, während der zugeordnete Metallzylinder 11 als Außenleiter der Leitung dient. Die An schlußstifte sind mittels Hartlöt- oder Weichlötmaterial auf ge eignete Metallanschlußflecken angebracht, die auf der Unterseite des Substrats 1 ausgebildet sind, das diese trägt. Diese Elemen te werden hiernach in Verbindung mit Fig. 2 und 3 ausführlicher beschrieben.

Wie bei herkömmlicher Vorgehensweise ist eine Vielzahl inte grierter Schaltkreischips, wie z. B. Halbleiterchips 2 und 4, von denen nur zwei in der Figur bezeichnet sind, oberseitig des Sub strats befestigt und mit ausgebildeten, auf der Oberseite struk turierten elektrischen Leitern zusammengeschlossen. Des weiteren stellen elektrische Verbindungskontakte elektrisch leitfähige Schaltkreiswege zur Verfügung, die sich von der Unterseite des Substrats zu der Oberseite erstrecken und die geeigneten elek trischen Wege der definierten Schaltkreise miteinander verbin den. Dieser Weg erlaubt Übertragungen der Gleichstromspannung, die notwendig ist, um Betriebsleistung den Vorrichtungen zu lie fern, und hochfrequente RF-Spannungen zu und/oder von externen Quellen zu übertragen.

Die integrierten Schaltkreischips und Leiter bilden Hochfre quenz-RF-Schaltkreise, die geeigneterweise in den Frequenzberei chen von Millimetermikrowellen arbeiten. Diese Schaltkreise sind bekannt und es ist einzusehen, daß die Einzelheiten der Hochfre quenz-Schaltkreise nicht relevant sind oder Material zum Ver ständnis der vorliegenden Erfindung darstellen. Die von den in tegrierten Schaltkreischips gebildeten Hochfrequenz-Schaltkreise müssen nicht detaillierter veranschaulicht oder beschrieben wer den, obwohl sie einen Zusammenhang mit der vorliegenden Erfin dung darstellen.

Das Substrat 1 ist aus einem dielektrischen Material, geeigne terweise Aluminiumoxid, in einer flachen Schicht ausgebildet, die starr und steif und im wesentlichen gegenüber korrosivem Gas und/oder anderen Dämpfen undurchlässig ist. Zylindrische Durch gänge, die durch die Dicke des Substrats ausgebildet sind, sind mit aufgebrachtem elektrisch leitfähigem Material vollständig gefüllt und versiegelt, (und) werden als Verbindungskontakte be zeichnet, die in Fig. 1 nicht veranschaulicht sind, die einen elektrischen Weg zwischen den oberen und unteren Oberflächen des Substrats zur Verfügung stellen. Die geeignet ausgebildeten und mit den Durchgangswänden versiegelten Verbindungskontakte ge währleisten, daß die Durchgänge relativ undurchlässig gegenüber korrosivem Gas und anderen Dämpfen bleiben. Bei integrierten Schaltkreischips, die höhere Leistungen verbrauchen, kann Beryl liumoxid (BeO), das eine ausgezeichnete thermische Wärmesenke ist, durch Aluminiummaterial ausgetauscht werden.

Das Substrat wird oberhalb der Basis 3 in geeigneter Position angeordnet. Eine Anzahl Durchgänge, wie z. B. Durchgänge 13 und 15, sind durch die Basis 3 ausgebildet, geeigneterweise durch Bohren und/oder maschineller Bearbeitung. Durchgänge 13 und 15 sind über die Oberfläche der Platte verteilt. Minimal entspricht die Anzahl derartiger Durchgänge zumindest der Anzahl der An schlußstifte 7 und 9. Die Verteilung dieser Durchgänge liegt in der gleichen Anordnung wie die der Anschlußstifte vor, so daß jeder Durchgang koaxial mit einem der zugeordneten Anschluß stifte liegt, die sich von dem Substrat 1 nach unten erstrecken, wie es in dem Unterseitengrundriß von Fig. 2 veranschaulicht ist, auf die Bezug genommen wird. Durchgänge 17 sind ebenfalls durch die Metallbasis des Moduls maschinell ausgebildet und die nen als rechteckige Wellenleiter, die hier später beschrieben werden. Mehrere Bolzendurchgänge sind geeignet in den Oberflä chen der Basis ausgebildet, um ein Befestigen des Moduls auf ei ner Hauptrechnerplatine oder anderen Trägern zu erlauben.

Der Durchmesser der runden Basisdurchgänge ist in ausreichender Weise größer als der Durchmesser der Anschlußstifte, wodurch ein Zwischenraum gebildet und eine Gleichstromisolation gegenüber den Durchgangswänden sichergestellt wird. Die Durchgänge kleinen Durchmessers, wie z. B. 13, erlauben es, den zugeordneten An schlußstift, wie z. B. Anschlußstift 7, ohne Kontakt mit den me tallischen Durchgangswänden darin anzuordnen. Die Durchgänge 15 größeren Durchmessers haben einen Durchmesser, der ausreicht, um das Einsetzen der zylindrischen Metallkappen, wie z. B. Kappe 11, unter Reibkontakt mit der entsprechenden Durchgangswand zu er lauben. Der Deckel weist intern Merkmale auf, die in Verbindung mit Anschlußstift 9 eine Schnittstelle bilden, die kompatibel mit kommerziell verfügbaren Hochfrequenzanschlüssen ist, die Einschnapp-, SMA-Anschlüsse und Anschlüsse für höhere Frequenzen umfassen, wie hier später beschrieben wird. Einige der Basis durchgänge sind größer und im Aussehen rechteckig, um zu ermög lichen, daß sich zwei oder mehr Anschlußstifte mit ausreichendem Abstand von dem Substrat in den Durchgang zu erstrecken, um so eine Berührung mit den Durchgangswänden zu vermeiden. Die letz teren Anschlußstifte werden zur Übertragung von Gleichstromspan nungen und nicht von Hochfrequenzenergie verwendet.

Das rückwärtige Ende der Metallkappe 11 weist eine runde Mit tenöffnung auf, wobei erneut auf Fig. 1 Bezug genommen wird. Diese runde Öffnung ist ausreichend groß, um ein koaxiales Ein setzen des zugeordneten Hochfrequenz-Anschlußstifts, wie z. B. 9, ohne physikalischen Kontakt mit der Metallkappe zu erlauben.

Rechteckig ausgeformte Durchgänge 17, von denen zwei in dieser Ausführungsform veranschaulicht sind, bilden rechteckige Wellen leiter, die für eine Übertragung von Mikrowellen-Hochfrequenz zu und von den auf dem Substrat 1 angebrachten Schaltkreisen sor gen. Gestaltungsspezifische Leitermuster 18 auf dem Oberen und dem Unteren des Substrats wirken so zusammen, daß eine Kopp lungsstruktur erzeugt wird, die ein Signal in oder aus dem Wel lenleiter überträgt oder empfängt, das sich über den Wellen leiter zu den internen Mikrostreifen-Schaltkreisen ausbreitet. Dies wird hier später in Verbindung mit Fig. 5 bis 7 detaillier ter beschrieben. Es ist ersichtlich, daß die vorhergehende Wel lenleiter-Kopplungsstruktur auch den Bedarf einer Glasdurch führung bei dieser Schnittstelle beseitigt.

Mit den von der unterseitigen Oberfläche des Substrats 1 heraus ragenden Anschlußstiften 7 und 9, den eingebauten Metallkappen 11, der zusammengebauten Basisplatte 3 und Dichtring 5, wie es von der perspektivischen Aufsicht von Fig. 3 veranschaulicht wird, paßt das Substrat bündig in die Basis und bildet mit dem darüberliegenden Dichtring 5 einen dünnen, relativ flachen Auf bau.

Wie in Fig. 3 weiter veranschaulicht ist, ist der Dichtring 5 auf dem darunterliegenden Schaltkreissubstrat angebracht, wobei die Unterkante der äußeren Wand des Dichtrings hermetisch mit dem Substrat versiegelt ist, geeigneterweise durch Hartlöten oder Weichlöten. Die äußere Wand des Dichtrings erstreckt sich kontinuierlich in einer Schleife über der oberen Oberfläche des Substrats 1, um einen internen Bereich zu begrenzen und zu defi nieren. Er stellt auch ein innere Wände bildendes Metallgerüst zur Verfügung, das von den äußeren Wänden getragen wird, das den Bereich innerhalb der äußeren Wand des Dichtrings in getrennte metallbewandete Kammern unterteilt. Eine Reihe innerer Wände, z. B. 8, 10 und 12, werden von der äußeren Wand in dem inneren Bereich getragen. Die inneren Wände unterteilen die inneren Be reiche in eine Anzahl getrennter Kammern unterschiedlicher Größe und Form, um die getrennten Hochfrequenz-Schaltkreisteile aufzu nehmen, die auf dem Substrat angeordnet sind. Die inneren Wände in dem Dichtring 5 bilden oder definieren auch zwei kleine rechteckige, in Fig. 1 und 3 gezeigte Fenster 37, die im wesent lichen die gleiche Größe wie die Wellenleiteröffnungen 17 in der Metallbasis haben. Dünne Abdeckungen 16 werden zu dem Dichtring hinzugefügt, um diese ausgebildeten Fenster aus hier später be schriebenen Gründen, die nicht unmittelbar in Beziehung mit der neuartigen Hochfrequenz-Anschlußstift-Gitteranordnung stehen, zu schließen.

Die inneren Wände dienen zum Abschirmen, genauer zum seitlichen Abschirmen, des elektronischen Schaltkreises, der in einer Kam mer vorhanden ist, gegenüber störender Hochfrequenzstrahlung, die von einem anderen, in einer anderen Kammer angeordneten Hochfrequenz-Schaltkreis herrührt, und umgekehrt. Wenn das Modul vollständig aufgebaut ist, bedeckt ein elektrisch leitfähiger Deckel den Dichtring und versiegelt die Elemente innerhalb der Grenzen der Dichtungswände hermetisch und dient als weitere Ab schirmungssperre, um die definierten internen Kammern zu ver schließen. Mit einer Metallbasis und einem Deckel ist jede me tallbewandete Kammer von angrenzenden Kammern im wesentlichen hochfrequenzisoliert. Dieser Dichtring kann zu der gewünschten Gestalt umgeformt werden, wodurch maschinelle Bearbei tungsvorgänge vermieden werden.

Es wird auf Fig. 4A Bezug genommen, die eine vergrößerte, aber nicht maßstabsgetreue Teilschnittansicht eines Teils des Mehr fachchipmoduls über einem der kürzeren Leiteranschlußstifte 9 veranschaulicht und den Aufbau detaillierter zeigt. Ein elektri scher Verbindungskontakt 21 erstreckt sich durch die Dicke des Substrats 1 und stellt einen Übertragungsweg zwischen Anschluß fleck 22 auf der oberen Seite des Substrats und Anschlußfleck 23 zur Befestigung eines Anschlußstifts auf der Unterseite dieses Substrats zur Verfügung.

Anschlußfleck 22 bildet mit einer Mikrostreifen-Übertragungslei tung 25 eine Einheit, die typischerweise 0,0254 cm (10 mils) breit ist, und ist auf der oberen Seite des Substrats struktu riert. Die Übertragungsleitung 25 erstreckt sich zu einem der nicht veranschaulichten Hochfrequenz-Schaltkreise, die auf der oberen Oberfläche des Substrats angebracht sind. Die Übertra gungsleitung 25 ist in einer Aufsicht in Fig. 4B veranschau licht, die eine Teilaufsicht des Teils des Aufbaus ist, der in Fig. 4A veranschaulicht ist, auf die kurz Bezug genommen werden kann. Die Übertragungsleitung, wie sie auf dem Substrat ausge bildet ist, besitzt eine charakteristische Impedanz Z₀.

Leiteranschlußstift 9 besitzt die Geometrie eines schlanken Zy linders 26 mit einer größeren, dünnen Scheibe an einem Ende. Da Fig. 4A den Anschlußstift 9 zusammengefügt mit Hochfrequenzan schluß 29 zeigt, ist der Rest der Länge des Anschlußstiftes in der Figur nicht sichtbar. Der Teil 26 schmaleren Durchmessers hat eine Länge von etwa 0,127 cm (50 mils) und der Teil 28 grö ßeren Durchmessers an der Oberseite des Teils 26, der typischer weise als der "Nagelkopf" des Anschlußstifts bezeichnet wird, ist etwa 0,0152 cm (6 mils) dick. Die Scheibe 28 größeren Durch messers hat beispielsweise einen Durchmesser von etwa 0,0762 cm (30 mils) und der Zylinder 26 einen Durchmesser von etwa 0,0381 cm (15 mils). Der Anschlußstift 9 ist auf den Anschlußfleck 23 zur Befestigung eines Anschlußstifts gelötet, der den Anschluß stift in elektrischem Kontakt mit dem elektrischen Ver bindungskontakt 21 bringt, um einen Hochfrequenz-Übertragungsweg zu vervollständigen.

Die elektrischen Verbindungskontakte haben typischerweise einen kleineren Durchmesser als die Anschlußflecken, beispielsweise einen Verbindungskontakt-Durchmesser von 8 mils, verglichen mit einem Durchmesser von 0,03556 cm (14 mils) für den Anschlußflecken 22, und einen Durchmesser von 0,1016 cm (40 mils) für An schlußfleck 23 auf der Unterseite des Substrats 1. Der in der Metallbasisplatte 3 ausgebildete Durchgang ist koaxial mit dem elektrischen Verbindungskontakt 21 ausgerichtet. Der zylindri sche Körper der Metallkappe 11 paßt in diesen Durchgang. Das dicke unterlegscheibenförmige Ende 27 der Kappe grenzt an die Unterseite des Substrats 1.

Die charakteristische Impedanz der koaxialen Übertragungslei tung, die von dem Anschlußstift 9 und dem scheibenförmigen Ende der Metallkappe gebildet wird, kann abgestimmt werden, indem so wohl die Breite und Gestalt des Anschlußstifts als auch der In nendurchmesser des unterlegscheibenförmigen Endes der Kappe 11 angepaßt wird. Wobei diese charakteristische Impedanz vorzugs weise so ausgestaltet wird, daß sie mit der gleichen charakteri stischen Impedanz Z₀ der Mikrostreifen-Übertragungsleitung 25 übereinstimmt. Ein möglichst enges Anpassen dieser Impedanzen gewährleistet, daß das Spannungs-Stehwellenverhältnis den mini malen Wert 1 hat oder möglichst nahe zu dem Wert liegt, der, wie es für Fachleute auf diesem Gebiet geläufig ist, eine maximale Hochfrequenz-Leistungsübertragung zwischen den Segmenten der ge bildeten Übertragungsleitung sicherstellt. Eine zusätzliche Im pedanzanpassung wird auch erreicht, indem das Leitermuster von Anschlußfleck 22 und der verbindenden Übertragungsleitung 25 ab gestimmt wird.

Die Metallkappe ist an dem offenen Ende dimensioniert, um einen herkömmlichen koaxialen Anschluß aufzunehmen, wie z. B. den be kannten Gilbert-Anschluß. Dieser Anschluß ist so gestaltet, daß er die gleiche charakteristische elektrische Impedanz Z₀ hat, auf die vorher Bezug genommen wurde. Die Wände der Kappe können die äußeren Wände des Anschlusses unter Reibung einrasten lassen, um die letzteren in Position zu halten. Alternativ kann die inneren zylindrische Wand der Kappe als Gewinde ausgebildet sein, um ei nen koaxialen Stecker mit Gewinde (vom Gewindetyp) aufzunehmen und zu halten. Die Verwendung von Kappen vereinfacht die Her stellung der Basis 3 oftmals. Jedoch werden in einigen Fällen keine Kappen verwendet, und die internen Kappenmerkmale werden unmittelbar in die Basis maschinell eingearbeitet.

Die Länge und Form der Leiteranschlußstifte, die verwendet wer den, um von einer externen Quelle eine Gleichstromspannung zu den Schaltkreisen zu koppeln, kann jede gewünschte Gestalt auf weisen, da die Gestalt nicht wichtig ist. Geeigneterweise kann es ein gerader Zylinder sein, der sich über die Länge der Durch gänge in der Metallplatte erstreckt. Ein gängiger Gleichstrom anschlüsse kann in den Durchgang eingesteckt werden, der einen Leitersockel bildet und eine elektrische Verbindung zu dem zuge ordneten Gleichstromleiter-Anschlußstift herstellt.

Es sollte erwähnt werden, daß das Substrat 1 einen flachen Mas seleiter auf jeder seiner oberen und unteren Oberflächen auf weist, die zusammen mittels eines elektrischen Verbindungskon takts elektrisch verbunden sind, was eine bekannte Vorgehenswei se ist. Die flache Masseleiterschicht an der Unterseite des Substrats überdeckt im wesentlichen die gesamte Unterseite, ab gesehen von den Öffnungen für die Anschlußstifte und Deckel, und wobei auch die Öffnungen für den Mikrostreifen-zu-Wellenleiter- Übergang, der hier später beschrieben wird, ausgenommen werden. Die Metallbasisplatte 3 kontaktiert, indem sie an die untersei tige Oberfläche angrenzt, den flachen Masseleiter, und der Me talldichtring 5 kontaktiert an der oberen Seite den anderen fla chen Masseleiter. Dies bringt diese Elementen in elektrischen Kontakt, so daß sie elektrisch geerdet werden können, wenn sie auf einer Hauptplatine in Betrieb genommen werden. Die gemeinsa me Erdung auf jeder Seite des Substrats ermöglicht auch eine Ab schirmung von Hochfrequenzfeldern, die während des Betriebs von den in dem Modul installierten integrierten Schaltkreischips er zeugt werden.

In der Praxis werden die vorherigen Elemente zu einem Mehrfach chipgehäuse gestaltet. Um eine gekapselte Mehrfachchipanordnung mit den vorherigen Elementen zu vervollständigen, wird ein nicht veranschaulichter Deckel zumindest an der oberen Kante der äuße ren Wand des Dichtrings hermetisch versiegelt, wobei der innere Bereich, der die Schaltkreis- und Mikroelektronikchips an der oberen Oberfläche des Substrats enthält, an allen sechs Seiten begrenzt, hermetisch versiegelt und gegen externe Gase abge schirmt wird.

Die vorhergehende Anschlußstift-Gitteranordnung ermöglicht ein kompaktes Mehrfachchip-Modulgehäuse, das im wesentlichen als ein schichtweiser Aufbau einer Basisplatte, eines Substrats, eines Dichtrings und eines Deckels ausgebildet ist. Als zusätzliches Merkmal für das Modul und als Zusatz für die beschriebene Struk tur der neuartigen Anschlußstift-Gitteranordnung, enthält die bevorzugte Ausführungsform auch eine neuartige Anordnung eines Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergangs, die in eine derartige schichtweise Konfiguration für diese Module für Anwendungen, die rechteckige Wellenleiterverbindungen benötigen, integriert wer den kann. Derartige Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergänge sind in der vorherigen Ausführungsform an zwei beabstandeten Stellen enthalten, wie zuvor kurz bei der Einführung der integral ausge bildeten Wellenleiter 17 in Fig. 1 und 2 erwähnt wurde. Es wird auf die Explosionszeichnung des unverdeckten, in Fig. 5 veran schaulichten Moduls Bezug genommen, die die weitest rechts lie gende Ecke der Ausführungsform von Fig. 3 veranschaulicht, wobei sie einen der Mikrostreifen-zu-Wellenleiter-Übergänge mit ent fernter Abdeckung 16 und/oder dem entfernten Moduldeckel in ei ner vergrößerten Ansicht enthält, und auch der oberen rechten Ecke der Explosionszeichnung von Fig. 1 entspricht, ebenfalls in größerem Maßstab, aber mit der entfernten Abdeckung 16.

Ein Metallfeld 18 ist, wie veranschaulicht, auf der oberen Ober fläche des Substrats 1 ausgebildet und hat eine im wesentlichen rechteckige Form und ist in einem im wesentlichen rechteckig ge stalteten Bereich oder Fenster 31 eines freigelegten Dielek trikums der Substratoberfläche angeordnet. Das Metallfeld 18 stellt eine Verbindung zu einem dünnen Leiter 33 her, der als eine Mikrostreifenübertragungsleitung zu anderen, nicht veran schaulichten Elementen in dem Modul arbeitet. Das Fenster 31 ist von einem Leiter 35, genauer einem C-förmigen Rahmen, umrahmt, der für die sich zu dem Metallfeld 18 erstreckende Leitung 33 einen Weg durch den Rahmen ermöglicht. Wie in dieser Explosions zeichnung veranschaulicht ist, liegt das dielektrische Fenster 31 über dem Ende des rechteckigen Wellenleiters 17 und ist zu diesem ausgerichtet.

Eine entsprechende, in dem Dichtring 5 ausgebildete rechteckig geformte Fensteröffnung 37 hat im wesentlichen die gleiche Größe und Fläche wie der Leiter 35. Sie ist auch zu dem Fenster 31 ausgerichtet und liegt über diesem Fenster. Der Dichtring hat eine vorbestimmte Dicke. Bei den kurzen Wellenlängen, die für den Betrieb der bevorzugten Ausführungsform ins Auge gefaßt wer den, ist die Dichtringdicke hinsichtlich dieser Wellenlänge be deutsam. So wird mit einer Metallabdeckung 16 oder einer anderen Metallwand, die über dem Fenster 37 in dem Dichtring an einer vorbestimmten Tiefe angebracht ist, ein flacher metallbewandeter Resonanzhohlraum gebildet. Wenn der Dichtring, das Substrat und die Basisplatte schichtweise in eine zusammengebaute Beziehung gebracht werden, ist dieser Resonanzhohlraum an der unteren Sei te des Metallfeldes 18 angeordnet.

Wie in der Teilaufsicht von Fig. 6 veranschaulicht ist, ist der rechteckig geformte Bereich oder Fenster 31 eines dielektrischen Materials an der oberen Oberfläche des Substrats 1 zu dem recht eckigen, in dem Dichtring 5 ausgebildeten Fenster 37 ausgerich tet und liegt darunter. Das Leitermetallfeld 18 hat eine recht eckige Form und überdeckt nur einen kleinen Teil des Bereichs von dem Fenster 31 auf dem Substrat. Die unterseitige Oberfläche des Substrats 1 an der gleichen Stelle ist in Fig. 7 veranschau licht. Wie dort gezeigt ist, ist die unterseitige Oberfläche des Substrats 1 von einer Metallschicht 32 bedeckt, wobei auf der Unterseite der rechteckig geformte Fensterbereich 39 ausgespart wird. Der letztere Bereich ist zu dem Fenster auf der oberen Seite des Substrats ausgerichtet.

Wie früher beschrieben wurde, wird in dem Dichtring 5 in Fig. 6, wenn sie vollständig zusammengebaut ist, ein Mikrowellen-Reso nanzhohlraum auf der unteren Seite des Substrats geschaffen. Die Länge, Größe und Beabstandung des Metallfeldes 18, der rücksei tigen Öffnung 39 und die Größe des Hohlraums werden durch Ge staltung und Erprobung dimensioniert, um zu gewährleisten, daß die von einer Mikrostreifen-Übertragungsleitung zugeführte Mikrowellenenergie sich zufriedenstellend in den rechteckigen Wellenleiter ausbreitet und elektrische Felder in dem Wellen leiter erregt, geeigneterweise in dem Hauptausbreitungs- oder TE₀₁-Mode, und daß die VSWR zwischen dem Übergang und der Mikro streifenleitung 33 möglichst niedrig ist. Es ist zu beachten, daß die vorherige Konfiguration einen neuartigen Mikrostreifen-zu-Rechteck wellenleiter-Übergang definiert, der in dem Modul in tegriert ist und die kompakte Größe des Moduls nicht beeinträch tigt.

Jedes der Hauptelemente des Mehrfachchipmodul-Gehäuses, nament lich der Dichtring, der Deckel und das Substrat, sollte thermi sche Ausdehnungscharakteristika besitzen, die möglichst gut zu sammenpassen. Wenn das Substrat aus einem Aluminiummaterial be steht, sind sowohl der Deckel als auch der Dichtring typischer weise aus einem Material gebildet, geeigneterweise das gut be kannte Alloy 46 oder Kovar, das thermische Ausdehnungscharakte ristika besitzt, die gut mit den thermischen Ausdehnungscharak teristika des Aluminiumsubstrats zusammenpassen.

Der Metalldeckel und die Metallbasis 3, wenn sie vollständig in dem Gehäuse zusammengebaut sind, stellen an den Ober- und Unter seiten der Kammer vergleichbare Abschirmungen zur Verfügung, und somit wird der elektronische Schaltkreis in der gebildeten Kam mer begrenzt. Diese Abschirmung isoliert die Hochfrequenz energie, die in einer Kammer erzeugt werden kann, vom Übergang in (eine benachbarte Kammer) und vom Verursachen von In terferenzen mit den Vorrichtungen in einer benachbarten Kammer. Die Größe und Form dieser Kammern und somit der internen Wände wird von der Geometrie und Größe der elektronischen Komponenten und Schaltungen bestimmt, die auf dem Schaltkreissubstrat ange ordnet sind.

Auch wenn die vorhergehende Ausführungsform nur drei Hochfre quenz-Anschlußstifte enthält, ist ersichtlich, daß eine größere Anzahl von Hochfrequenz-Anschlußstiften enthalten sein kann und alle derartigen Mengen beabstandet angeordneter Anschlußstifte von zwei oder mehr Hochfrequenz-Anschlußstiften als Anordnung bezeichnet werden können. Des weiteren ist einzusehen, daß ande re leitfähiger Anschlußstifte auch beabstandet über der Sub stratoberfläche angeordnet sind, um Gleichstromübertragungswege zur Verfügung zu stellen. Diese bilden auch eine Anordnung, wenn auch keine Hochfrequenz-Anschlußstift-Gitteranordnung. Diese An schlußstift-Gitteranordnung wird von der vorherigen Hochfre quenz-Anschlußstift-Gitteranordnung durchsetzt. Zur einfachere ren Handhabung und im Kontext dieser Spezifikation und Ansprüche wird es bevorzugt, jede Anschlußstift-Gitteranordnung, die eini ge Teile der Hochfrequenz-Anschlußstifte enthält, als Hochfre quenz-Anschlußstift-Gitteranordnung zu bezeichnen, auch wenn die Anordnung Anschlußstifte enthält, die nur Gleichstromspannungen übertragen.

Fachleute auf dem Gebiet erkennen die Unterscheidung zwischen dem vorhergehenden Gehäuse und dem vergleichbaren Gehäuse, das in der aktuellen industriellen Praxis verwendet wird. Derartige vorherige Gehäuse enthielten eine Metallbasis wesentlich größe rer Dicke, in der von den Wänden des Dichtrings 3 definierten Kammern maschinell herausgearbeitet wurden, d. h. von dem oberen Ende der Metallbasis herausgeschnitten wurden. Dies erzeugte ei ne wesentlich schwerere Basis oder Gehäuse. Wegen der Notwendig keit, maschinell zu bearbeiten, war es teurer zu fertigen.

Des weiteren wurden herkömmliche Durchführungen, insbesondere Gleichstrom- und Hochfrequenz-Durchführungen vom Glastyp, in Durchführungsdurchgängen ausgebildet, die durch diese Metallba sis gebohrt wurden. Die Anschlußstifte der Durchführungen ragten zur Verbindung mit einem entsprechenden Substrat aufwärts in die entsprechenden Kammern und mußten mit den geeigneten Schalt kreisanschlußstellen auf dem Substrat verkabelt und verlötet werden, wenn das letztere angebracht wurde. Aufgrund des vorher gehenden Aufbaus war es jedoch nicht möglich, ein einzelnes Sub strat zu verwenden. Ein Schaltkreissubstrat wurde für jede ein zelne Kammer hergestellt. Nachdem die entsprechenden Mikro elektronikchips mit dem geeigneten Substrat zusammengebaut wur den, wurden die einzelnen Schaltkreissubstratanordnungen einzeln an die richtige Stelle innerhalb ihrer entsprechenden Kammer ab gelegt. Danach wurden die hervorstehenden Durchführungsan schlußstifte mit den entsprechenden Anschlüssen an dem entspre chenden Substrat verkabelt. Man erhielt dann eine größere Anzahl Teile und eine komplexere Vorgehensweise beim Zusammenbau, als bei der vorliegenden Erfindung.

Somit ist erkennbar, daß die Erfindung ein einfacheres und leichter herzustellendes Hochfrequenz-Mehrfachchipgehäuse als zuvor bietet. Durch die Beseitigung von Glasdurchführungen kön nen die Einzelteile des Gehäuses und das Gehäuse energischer als der vorherige Gehäuseaufbau gehandhabt werden, wodurch die Her stellungskosten reduziert werden und aufgrund einer vergrößerten Ausbeute die Herstellungszeit verringert wird.

Es wird angenommen, daß die vorhergehende Beschreibung der be vorzugten Ausführungsform der Erfindung im Detail ausreichend ist, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung herzustellen und zu verwenden. Es wird jedoch ausdrücklich vor ausgesetzt, daß die Einzelheiten der Elemente, die für den vor hergehenden Zweck vorgestellt wurden, den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen, insofern Äquivalente zu diesen Ele menten und andere Modifikationen davon, von denen alle innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, für Fachleute auf dem Gebiet beim Lesen dieser Spezifikation ersichtlich werden. Somit soll die Erfindung allgemein in dem vollen Umfang der beigefügten An sprüche verstanden werden.

Claims

1. Mehrfach-Chipmodul, mit:

- einem Substrat (1) aus dielektrischem Material, das wenigstens einen elektronischen Hochfrequenzschaltkreis aufweist,
- einem Dichtring (5) aus Metall, der auf einer oberen Oberflä che des Substrats (1) angebracht ist, und eine Umfangswand zum Eingrenzen eines vorbestimmten Bereichs der oberen Oberfläche des Substrats (1) und wenigstens eine Hilfswand (8) aufweist, um den vorbestimmten Bereich in getrennte erste Kammern zu unter teilen,
- elektrischen Verbindungskontakten (21), die sich durch das Substrat (1) erstrecken und in einer räumlichen Anordnung beab standet angeordnet sind, wobei jede der ersten Kammern wenig stens einen Verbindungskontakt (21) aufweist,
- erste leitfähige Anschlußstifte (9), die erste, mit einem er sten Teil der Verbindungskontakte (21) verbundene Enden und zweite, sich von dem Substrat (1) weg erstreckende Enden aufwei sen,
- einer Basisplatte (3) aus Metall, die auf einer unteren Ober fläche des Substrats (1) angebracht ist und Durchführungen (15) aufweist, die in einer der räumlichen Anordnung der Verbindungs kontakte (21) entsprechenden Anordnung angebracht und mit diesen so ausgerichtet sind, daß je ein zweites Ende der ersten An schlußstifte (9) in einer entsprechenden Durchführung (15) ange ordnet ist,
- Kappen (11) aus Metall, die in denjenigen Durchführungen (15) angeordnet sind, in denen die ersten Anschlußstifte (9) angeord net sind, und die einen hohlen zylindrischen Teil aufweisen, der jeweils einen der ersten Anschlußstifte (9) berührungsfrei um gibt, so daß jede Kappe (11) und der ihr zugeordnete erste An schlußstift (9) eine koaxiale Übertragungsleitung definieren, die eine charakteristische Impedanz Z₀ hat.

2. Mehrfach-Chipmodul gemäß Anspruch 1, mit:

- einem ersten Masseleiter, der zwischen der oberen Oberfläche des Substrats (1) und dem Dichtring (5) angeordnet ist,
- einem zweiten Masseleiter, der zwischen der unteren Oberfläche des Substrats (1) und der Basisplatte (3) angeordnet ist, wobei die Masseleiter, der Dichtring (5) und die Basisplatte (3) lei tend verbunden sind.

3. Mehrfach-Chipmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei elektrische Übertragungsleitungen (25) eine charakteristische Impedanz Z₀ ha ben und wenigstens eine Übertragungsleitung (25) mit einem er sten Verbindungskontakt (9) in den ersten Kammern verbunden ist.

4. Mehrfach-Chipmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zweiten leitfähigen Anschlußstiften (7), die erste, mit ei nem zweiten Teil der elektrischen Verbindungskontakte (21) ver bundene Enden und zweite, sich von dem Substrat (1) weg erstreckende Enden aufweisen.

5. Mehrfach-Chipmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die ersten Anschlußstifte (9) eine erste Länge haben.

6. Mehrfach-Chipmodul gemäß Anspruch 5, bei dem die zweiten An schlußstifte (7) eine zweite Länge haben.

7. Mehrfach-Chipmodul gemäß Anspruch 6, bei dem die Durchführun gen (15) in der Basisplatte (3) eine dritte Länge haben, wobei die dritte Länge größer als die erste und die zweite Länge ist.

8. Mehrfach-Chipmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Kappen (11) ein unterlegscheibenförmiges Ende des zylindri schen Teils aufweisen, wodurch eine runde Mittenöffnung defi niert wird.

9. Mehrfach-Chipmodul, mit:

- einem Substrat (1) zum Tragen einer Vielzahl elektronischer Hochfrequenzschaltkreise, wobei das Substrat (1) ein dielektri sches Material umfaßt, starr ist und eine flache Form hat,
- wobei das Substrat (1) einen ersten flachen Masseleiter auf einer oberen Oberfläche und einen zweiten flachen Masseleiter auf einer unteren Oberfläche aufweist, wobei der zweite flache Masseleiter mit dem ersten flachen Masseleiter verbunden ist, um die flachen Masseleiter elektrisch zu verbinden,
- wobei das Substrat (1) zusätzlich eine erste Vielzahl elektri scher Verbindungskontakte (21) aufweist, die sich durch das Substrat (1) erstrecken,
- einem Metalldichtring (5),
- wobei der Metalldichtring (5) in Kontakt mit dem ersten fla chen Masseleiter an der oberen Oberfläche des Substrats (1) an gebracht ist,
- wobei der Metalldichtring (5) eine Umfangswand auf einer obe ren Oberfläche des Substrats (1) zum Eingrenzen eines vorbe stimmten Bereichs der oberen Oberfläche des Substrats (1) hat, wobei der Metalldichtring (5) zusätzlich eine Vielzahl Hilfswän de hat, die mit der Umfangswand verbunden sind und in dem vorbe stimmten Bereich angeordnet sind, um den vorbestimmten Bereich in eine Vielzahl getrennter Kammern zu unterteilen,
- wobei die erste Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte (21) beabstandet auf dem Substrat (1) verteilt ist, um eine erste räumliche Anordnung von Verbindungskontakten (21) zu definieren, und wobei zumindest eine von der Vielzahl getrennter Kammern zu mindest einen der Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte (21) enthält,
- wobei das Substrat (1) zusätzlich eine Vielzahl elektrischer Übertragungsleitungen (25) aufweist, wobei die Übertragungslei tungen (25) zwischen den getrennten Kammern verteilt sind, wobei zumindest eine der Vielzahl Übertragungsleitungen (25) elek trisch mit einem entsprechenden ersten Teil der Vielzahl elek trischer Verbindungskontakte (21) verbunden ist, wobei jede der Übertragungsleitungen (25) eine charakteristische Impedanz Z₀ hat,
- einer ersten Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte (9) einer er sten vorbestimmten Länge, wobei die erste Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte (9) ein erstes Ende hat, das an einem entspre chenden ersten Teil der Vielzahl elektrischer Verbindungskontak te (21) angebracht ist, wobei ein zweites Ende davon sich von dem Substrat (1) weg erstreckt,
- einer zweiten Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte (7) einer zweiten vorbestimmten Länge, wobei die zweite Vielzahl leitfähi ger Anschlußstifte (7) ein erstes Ende hat, das an einem ent sprechenden zweiten Teil der Vielzahl elektrischer Verbindungs kontakte angebracht ist, wobei ein zweites Ende davon sich von dem Substrat (1) weg erstreckt,
- einer Metallbasisplatte (3), wobei die Metallbasisplatte (3) im Abschluß mit der unterseitigen Oberfläche des Substrats (1) in Kontakt mit dem zweiten flachen Masseleiter angeordnet ist, um die Metallbasisplatte (3), den zweiten flachen Masseleiter, den ersten flachen Masseleiter und den Dichtring (5) elektrisch zu verbinden,
- wobei die Metallbasisplatte (3) eine Vielzahl Durchführungen (15) aufweist, wobei die Durchführungen (15) in der Metallbasis platte (3) in der räumlichen Anordnung beabstandet über der Me tallbasisplatte (3) verteilt sind, bei der die Durchführungen (15) mit den elektrischen Verbindungskontakten (21) ausgerichtet sind,
- wobei die Durchführungen (25) in der Metallbasisplatte (3) ei ne dritte vorbestimmte Länge haben, wobei die dritte vorbestimm te Länge größer als die ersten und zweiten vorbestimmten Längen ist, bei der die erste und zweite Vielzahl leitfähiger Anschluß stifte (7, 9) von entsprechenden der Durchführungen (15) in der Metallbasisplatte (3) aufgenommen werden und das zweite Ende der ersten Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte (9) in zugeordneten der Durchführungen (15) in der Metallbasisplatte angeordnet sind,
- einer Vielzahl Metallkappen (11), von denen jede einen hohlen zylindrischen Teil und ein unterlegscheibenförmiges Ende des zy lindrischen Teils aufweist, wodurch eine runde Mittenöffnung de finiert wird, und
- wobei die Vielzahl Metallkappen (11) in denjenigen Durchfüh rungen (15) in der Metallbasisplatte (3) angeordnet ist, die leitfähige Anschlußstifte der ersten Vielzahl elektrischer An schlußstifte (9) enthalten, um die leitfähigen Anschlußstifte (9) ohne physikalischen Kontakt zu umgeben,
- wobei jede der Metallkappen (11) und der zugeordneten leitfä higen Anschlußstifte (9) eine koaxiale Übertragungsleitung defi nieren, die eine charakteristische Impedanz von Z₀ hat.

10. Mehrfach-Chipmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem

- die Basisplatte (3) Wellenleiterdurchführungen (17) zum Leiten von Hochfrequenzenergie enthält,
- die ersten Kammern zweite Kammern umfassen, deren Anzahl der Anzahl der Wellenleiterdurchführungen (17) durch die Basisplatte (3) entspricht und die über entsprechenden Wellenleiterdurchfüh rungen (17) angeordnet sind,
- das zwischen dem Dichtring (5) und der Basisplatte (3) ange ordnete Substrat (1) strukturierte Metalleiter auf der oberen Oberfläche aufweist, die über entsprechenden Wellenleiterdurch führungen (17) liegen und einen vorbestimmten Bereich überdecken, der kleiner als der Querschnitt der Wellenleiterdurchfüh rungen (17) ist, wobei Durchführungen durch das Substrat (1) freigelassen sind, um Mikrowellenenergie durch das Substrat (1) zu Wellenleitern zu übertragen, wobei die strukturierten Metall leiter, das Substrat (1) und die entsprechende Kammer einen Mi krostreifenleitung-zu-Wellenleiter-Übergang definieren.

11. Mehrfach-Chipmodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die ersten leitfähigen Anschlußstifte (9) eine nagelstift förmige Gestalt haben, die einen scheibenförmigen Teil eines er sten Durchmessers und einer ersten Dicke, und einen zweiten zy linderförmigen Teil eines zweiten Durchmessers, der kleiner als der erste Durchmesser ist, und einer zweiten Länge aufweist, wo bei die beiden Teile jedes Anschlußstifts (9) koaxial zueinander ausgerichtet sind.

12. Erfindung gemäß Anspruch 11, mit Anschlußflecken (23) zum Befestigen der ersten Anschlußstifte (9), die mit der Unterseite des Substrats (1) verbunden sind, jeweils einem elektrischen Verbindungskontakt (21) zugeordnet sind, eine scheibenförmige Gestalt haben, sowie zu den elektrischen Verbindungskontakten (21) koaxial ausgerichtet und mit diesen elektrisch verbunden sind, um die Anschlußstifte (9) indirekt mit den elektrischen Verbindungskontakten (21) zu verbinden, wobei die Anschlußflecken (23) eine dritte Dicke und einen dritten Durchmesser haben, der größer als der zweite vorbestimmte ist.

13. Mehrfach-Chipmodul gemäß Anspruch 12, bei dem

- der erste Durchmesser 0,0762 cm (30 mils) und die erste Dicke 0,01524 cm (6 mils) beträgt,
- der zweite Durchmesser 0,0381 cm (15 mils) beträgt und die zweite Länge im Bereich zwischen 0,1016 cm (40 mils) und 0,254 cm (100 mils) liegt, und
- der dritte Durchmesser 0,1016 cm (40 mils) und die dritte Dicke 0,00508 cm (2 mils) beträgt.

14. Mehrfach-Chipmodul, mit:

- einem Substrat zum Tragen einer Vielzahl elektronischer Hoch frequenzschaltkreise, wobei das Substrat ein dielektrisches Ma terial umfaßt,
- wobei das Substrat zusätzlich eine erste Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte aufweist, die sich durch das Substrat er strecken,
- einem Metalldichtring,
- wobei der Metalldichtring an einer oberen Oberfläche des Substrats angebracht ist,
- wobei der Metalldichtring eine Umfangswand auf einer oberen Oberfläche des Substrats zum Eingrenzen eines vorbestimmten Be reichs der oberen Oberfläche des Substrats hat, wobei der Me talldichtring zusätzlich eine Vielzahl Hilfswände hat, die mit der Umfangswand verbunden sind und in dem vorbestimmten Bereich angeordnet sind, um den vorbestimmten Bereich in eine Vielzahl getrennter Kammern zu unterteilen,
- wobei die erste Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte be abstandet auf dem Substrat verteilt sind, um eine erste räumli che Anordnung von Verbindungskontakten zu definieren, und wobei jede der Vielzahl getrennter Kammern zumindest einen der Viel zahl elektrischer Verbindungskontakte enthält,
- das Substrat zusätzlich eine Vielzahl elektrischer Übertra gungsleitungen aufweist, wobei die Übertragungsleitungen zwi schen den getrennten Kammern verteilt sind, wobei jede der Viel zahl Übertragungsleitungen elektrisch mit einem entsprechenden ersten Teil der Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte ver bunden ist, wobei jede der Übertragungsleitungen eine charakte ristische Impedanz Z₀hat,
- einer ersten Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte einer ersten vorbestimmten Länge, wobei die erste Vielzahl leitfähiger An schlußstifte ein erstes Ende hat, das an einem entsprechenden ersten Teil der Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte ange bracht ist, wobei ein zweites Ende davon sich von dem Substrat erstreckt,
- einer zweiten Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte einer zwei ten vorbestimmten Länge, wobei die zweite Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte ein erstes Ende hat, das an einem entsprechenden zweiten Teil der Vielzahl elektrischer Verbindungskontakte ange bracht ist, wobei ein zweites Ende davon sich von dem Substrat erstreckt,
- einer Metallbasisplatte, wobei die Metallbasisplatte im Ab schluß mit einer unterseitigen Oberfläche des Substrats angeord net ist,
- wobei die Metallbasisplatte eine Vielzahl Durchführungen auf weist, wobei die Durchführungen in der Metallbasisplatte in der räumlichen Anordnung beabstandet über Metallbasisplatte verteilt sind, wobei die Durchführungen mit den elektrischen Verbindungs kontakten ausgerichtet sind,
- wobei die Durchführungen in der Metallbasisplatte eine dritte vorbestimmte Länge haben, wobei die dritte vorbestimmte Länge größer als die ersten und zweiten vorbestimmten Längen ist, wo bei die erste und zweite Vielzahl leitfähiger Anschlußstifte von entsprechenden der Durchführungen in der Metallbasisplatte auf genommen werden und das zweite Ende der ersten Vielzahl leitfä higer Anschlußstifte in zugeordneten der Durchführungen in der Metallbasisplatte angeordnet sind,
- einer Vielzahl Metallkappen, von denen jede einen hohlen zy lindrischen Teil und ein unterlegscheibenförmiges Ende des zy lindrischen Teils aufweist, wodurch eine runde Mittenöffnung de finiert wird, und
- wobei die Vielzahl Metallkappen in denjenigen Durchführungen in der Metallbasisplatte angeordnet ist, die leitfähige An schlußstifte der ersten Vielzahl elektrischer Anschlußstifte enthalten, um die leitfähigen Anschlußstifte ohne physikalischen Kontakt zu umgeben,
- die Metallbasisplatte eine Vielzahl Wellenleiterdurchführungen zum Leiten von Hochfrequenzenergie enthält,
- wobei die von dem Dichtring definierte Vielzahl Kammern eine zweite Vielzahl Kammern enthält, die zahlenmäßig der Vielzahl Wellenleiterdurchführungen entspricht,
- wobei die zweite Vielzahl Kammern über entsprechenden der Vielzahl Wellenleiterdurchführungen in der Basisplatte liegt,
- wobei das Substrat, das zwischen dem Dichtring und der Basis platte schichtweise angeordnet ist, strukturierte Metalleiter auf der oberen Oberfläche des Substrats enthält, die über ent sprechenden Wellenleiterdurchführungen liegen, wobei die struk turierten Metalleiter einen vorbestimmten Bereich überdecken, der kleiner als der Querschnitt der Wellenleiterdurchführungen ist, wobei eine Durchführung durch das dielektrische Substrat freigelassen wird, um Mikrowellenenergie durch das Substrat zu einen entsprechenden Wellenleiter zu koppeln, wobei die struktu rierten Metalleiter, das Substrat und die Kammer einen Mikrost reifenleitung-zu-Wellenleiter-Übergang definieren.

15. Mehrfach-Chipmodul, wobei das Mehrfach-Chipmodul enthält:
einen Metalldichtring, ein dielektrisches Substrat und eine Me tallbasisplatte in einer schichtweisen Anordnung, wobei die Me tallbasisplatte wenigstens eine rechteckige Wellenleitereinrich tung aufweist, die mit der Basisplatte eine Einheit bildet und sich durch die Basisplatte erstreckt, um Mikrowellenenergie zwi schen dem Modul und externen elektronischen Vorrichtungen zu übertragen, und das dielektrische Substrat Mikrostreifenübertra gungsleitungen trägt, wobei der Dichtring wenigstens eine Kammer definiert, wobei die Kammer über dem Wellenleiterdurchgang in der Basisplatte liegt, wobei das Substrat auf einer oberen Ober fläche des Substrats einen strukturierten Metalleiter zur Ver bindung mit wenigstens einer der Mikrostreifenübertragungslei tungen aufweist, wobei der strukturierte, auf dem Substrat ange ordnete Metalleiter über dem Wellenleiterdurchgang liegt, wobei der strukturierte Metalleiter einen vorbestimmten Bereich ab deckt, der kleiner als der Querschnitt des Wellenleiterdurch gangs ist, wobei eine Durchführung durch das dielektrische Substrat freigelassen ist, um Mikrowellenenergie durch das Substrat zu dem Wellenleiter zu koppeln, wobei der strukturierte Metalleiter, das Substrat und die Kammer einen Mikrostreifenlei tung-zu-Wellenleiter-Übergang definieren.