DE2929612B1 - Schaltungsanordnung in Microstrip-Bauweise fuer mit Leistungstransistoren bestueckte Schaltungen der Hoechstfrequenztechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung in Microstrip-Bauweise laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

ίο Schaltungsanordnungen dieser Art sind bekannt. Die Dicke der Trägerplatte ist hierbei so gewählt, daß sich für die darauf ausgebildeten Microstripleitungen ein Wellenwiderstand von etwa 50 Ohm ergibt, der also dem Wellenwiderstand der in Deutschland üblichen Koaxialkabel entspricht, mit dene solche Schaltungsanordnungen meist verbunden sind. Je dicker diese dielektrischen Trägerplatten gewählt werden, um so breiter können auch die auf der Vorderseite der Platte ausgebildeten Microstrip-Leiterstreifen gewählt werden, also auch die ohmschen Verluste dieser Microstrip-Leitungen verringert werden. Aus diesen elektrischen Gründen und auch aus rein mechanischen Gründen werden solche Trägerplatten meist einige Millimeter dick ausgewählt. Die elektrische Verbindung zwischen den Anschlußfahnen des Leistungstransistors, der meist in einer der Form seines Kühlflansches entsprechend ausgefrästen Ausnehmung der Trägerplatte eingesetzt ist und meist auf einem darunter angebrachten Kühlblock aufgeschraubt ist, und den zu dieser

jo Ausnehmung geführten Microstrip-Leitungen auf der Vorderseite der Trägerplatte mußte bisher immer durch eine bleibende Lötverbindung hergestellt werden, da an dieser Anschlußstelle außerdem stets noch Transformations-Schaltungs-EIemente angelötet werden mußten, um den relativ niederohmigen Eingangswiderstand des Leistungstransistors, der nur etwa 1 bis 3 Ohm beträgt, an den demgegenüber relativ hochohmigen Wellenwiderstand der Microstrip-Leitungen, der wie gesagt meist etwa 50 Ohm beträgt, anzupassen. Mußten bei solchen bekannten Anordnungen Leistungstransistoren ausgewechselt werden, so mußten diese Lötverbindungen gelöst werden, und nach dem Einbau des neuen Transistors mußten dann wieder erneut Abgleicharbeiten zur Wellenwiderstandsanpassung durchgeführt werden. Die Herstellung solcher bekannter Schaltungsanordnungen ist relativ kompliziert und erfordert sehr präzise Handlötarbeiten und zusätzliche elektrische Abgleicharbeiten, und ein Auswechseln eines Leistungstransistors ohne Neuabgleich der Schaltung ist bei den bekannten Anordnungen praktisch nicht möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung in Microstrip-Bauweise für mit Leistungstransistoren bestückte Schaltungen der Höchstfrequenztechnik, insbesondere der UHF- bzw. VHF-Nachrichtentechnik, zu schaffen, die einfach herstellbar ist und bei der vor allem auch das einfache Auswechseln des Leistungstransistors ohne erneute Abgleicharbeiten möglich ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Schaltungsanordnung laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung sind die Anschlußfahnen des Leistungstransistors mit Microstrip-Leitungen verbunden, die auf einem zusätzlichen kleinen Trägerfolienstück mit wesentlich kleinerem Wellenwiderstand als auf der dickeren Trägerplatte ausgebildet sind, also mit

ORIGINAL INSPECTED

einem Wellenwiderstand, der etwa dem Eingangswiderstand des Transistors entspricht. Aus diesem Grunde sind an der Kontaktstelle zwischen den Anschlußfahnen des Leistungstransistors und diesen Microstrip-Leitungen der Trägerfolie keinerlei Anpassungsmaßnahmen nötig. Es ist daher möglich, die galvanische Verbindung zwischen diesen Anschlußfahnen und diesen Microstrip-Leitungen der Trägerfolie lösbar auszubilden und diese beiden Teile nur durch ein geeignetes Klemmteil zur Herstellung des Verbindungskontaktes aneinander anzudrücken. Nach dem Abnehmen dieses Klemmtciles kann auf diese Weise ein Transistor einfach abgenommen und gegen einen neuen ersetzt werden; die Anschlußfahnen des neu eingesetzten Transistors werden über das Klemmteil dann wieder unmittelbar an der gleichen Stelle wie die Anschlußfahnen des ausgewechselten Transistors mit den Microstrip-Leitungen auf der Leiterfolie in Kontakt gebracht, so daß ein Neuabgleich der Schaltung nicht nötig ist. Gemäß der Erfindung ist es also erstmals möglich, bei solchen Schaltungsanordnungen die Leistungstransistoren einfach auszuwechseln. Die elektrische Verbindung zwischen den Microstrip-Leitungen auf der dünnen Trägerfolie mit den Microstrip-Leitungen der dickeren Trägerplatte wird durch die erfindungsgemäße Maßnähme relativ weit weg von den Anschlußfahnen gelegt. Es ist damit möglich, die zum Übergang von der Microstrip-Leitung mit relativ geringem Wellenwiderstand auf die Microstrip-Leitung von relativ großem Wellenwiderstand der Trägerplatte erforderlichen bekannten Anpassungsmaßnahmen in einem Bereich vorzunehmen, der von der eigentlichen Transistor-Anschlußstelle entfernt liegt, wodurch die Herstellung solcher Schaltungsanordnungen sehr vereinfacht und verbilligt wird. Für eine breitbandige Wellenwider-Stands-Anpassung können an dieser vom eigentlichen Transistoranschluß abgesetzten Stelle auch zusätzliche Transformationsnetzwerke angebracht werden.

Bei bestimmten Leitungstransistoren wird der Emitteranschluß unmittelbar durch den den Transistor tragenden Kühlflansch gebildet. In diesem Fall muß der auf Masse liegende Emitteranschluß möglichst induktionsarm mit der rückseitigen Metallkaschierung der dünnen Trägerfolie elektrisch in Kontakt gebracht werden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat es sich daher als zweckmäßig erwiesen, in die den Transistor aufnehmende Ausnehmung der Trägerplatte eine zusätzliche Kontaktfeder einzusetzen, die mit der Seitenfläche des Kühlflansches des Transistors guten elektrischen Kontakt macht und die außerdem unmittelbar großflächigen Kontakt mit der rückseitigen Metallkaschierung der Trägerfolie herstellt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den Ausschnitt einer dielektrischen Trägerplatte 1, auf deren Vorderseite in Microstrip-Bauweise verschiedene Leiterstreifen 2 angebracht sind und auf deren Rückseite eine durchgehende Massekaschierung 16 angebracht ist. Auf dieser Trägerplatte 1 sind außerdem zusätzliche, nicht dargestellte Bauelemente der Schaltungsanordnung angebracht. Im Bereich eines mit den Microstrip-Leitungen 2 elektrisch zu verbindenden Leitungstransistors 3 ist auf der Trägerplatte 1 ein Stück einer relativ dünnen Trägerfolie 4 aufgebracht. Die Rückseite dieser Trägerfolie 4 aus dielektrischem Material ist mit einer durchgehenden Metallkaschierung 4' versehen, und auf der Vorderseite sind in Microstrip-Bauweise entsprechende Microstrip-Leiterstreifen 12 aufgebracht Die Dicke dieser Trägerfolie 4 ist wesentlich geringer als die Dicke der Trägerplatte 1 gewählt; die Trägerplatte 1 besitzt beispielsweise eine Dicke von 1,6 mm, die Trägerfolie nur eine Dicke von 0,12 mm, sie ist also nur etwa Vio so dick wie die Trägerplatte 1. Auf der relativ dicken Trägerplatte 1 können die Microstrip-Leitungen mit üblichen Breiten und dem gewünschten relativ hohen Wellenwiderstand von etwa 50 Ohm realisiert werden, während auf der wesentlich dünneren Trägerfolie 4 die Microstrip-Leitungen mit wesentlich geringerem Wellenwiderstand von beispielsweise nur 1 bis 3 Ohm ebenfalls mit üblichen Breiten für die Leiterstreifen realisiert werden können. Im Bereich der Trägerfolie 4 ist auf der Vorderseite der Trägerplatte 1 eine durchgehende Metallkaschierung 16' vorgesehen, die mit der rückseitigen Massekaschierung 16 in Verbindung steht und mit der auSerdem die rückseitige Massekaschierung 4' der Trägerfolie 4 verlötet ist Die Trägerfolie 4 und die Trägerplatte 1 besitzen zu diesem Zweck in diesem Bereich eine Vielzahl von durchgehenden Lötlöchern 5. Das Auflöten der Trägerfolie 4 kann in einem Arbeitsgang mit der Herstellung der Trägerplatte 1 und deren Bestückung mit entsprechenden Bauelementen im Lötbad erfolgen. Im Befestigungsbereich für den in Fig. 1 nach oben abgehoben gezeichneten Leistungstransistor 3 ist in der Trägerfolie 4 und in der Trägerplatte 1 eine Ausnehmung 6 vorgesehen, die in ihrem Umriß der Form des Kühlflansches 7 des Leistungstransistors entspricht Auf der Rückseite der Leiterplatte 1 ist ein relativ dicker Kühlblock 8 befestigt, der in seinem in der Ausnehmung 6 freiliegenden Bereich Befestigungslöcher 9 für die Schrauben 10 des Kühlflansches 7 aufweist Im eingebauten Zustand des Transistors decken sich die seitlich abstehenden Anschlußfahnen U mit den auf der Vorderseite der Leiterfolie 4 ausgebildeten Anschlußleitungszügen 12, die vom Rand der Folie 4 bis unmittelbar an den Rand der Ausnehmung 6 reichen. Die Anschlußfahnen 11 liegen flach auf den Enden dieser Leitungszüge 12 auf. Sie werden durch einen über Schrauben 13 von oben auf die Leiterplatte aufgeschraubten Klemmring 14 in festem Kontakt gehalten. Vorzugsweise erfolgt das Andrücken der Anschlußfahnen auf die darunterliegenden Leiterstreifen 12 über Nippel 15, die federnd in der Stirnfläche des Ringes 14 eingesetzt sind. Am Obergang 23 von den einen geringen Wellenwiderstand aufweisenden Microstrip-Leitungen der Folie 4 auf die einen größeren Wellenwiderstand aufweisenden Microstrip-Leitungen 2 der Trägerplatte 1 können bekannte Transformationsanordnungen 23' vorgesehen sein, die entweder auf der Trägerfolie 4 oder auf dem anschließenden Bereich der Trägerplatte 1 ausgebildet sind, also auf jeden Fall in einem Berich, der relativ weit von den Klemmstellen der Transistoranschlußfahnen entfernt liegt, und die daher durch die vorgesehene Klemmbefestigung nicht gestört werden.

Fig.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, und zwar für einen Leistungstransistor, dessen Emitteranschluß unmittelbar elektrisch mit dem Kühlflansch 7 verbunden ist Der Kühlflansch wird wieder wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 Ober Schrauben 10auf die in der Ausnehmung 6 freiliegende Oberfläche des Kühlblockes 8 aufgeschraubt. Damit der elektrische Anschluß zwischen dem Emitter — metallischem Kühlflansch 7 — und der rückseitigen Massekaschie-

rung 4' der Trägerfolie 4 möglichst induktivitätsarm hergestellt wird und nicht nur über den Kühlblock 8 erfolgt, der mit der rückseitigen Massekaschierung 16 der Trägerplatte 1 und über die zum Anlöten der Folie 4 vorgesehenen Lötbohrungen 5 auch mit der rückseitigen Metallkaschierung der Trägerfolie 4 elektrisch in Verbindung steht, sind auf den gegenüberliegenden Längsseiten der in diesem Fall rechteckigen Ausnehmung 6 zusätzliche metallische Kontaktfederleisten 17 angebracht, die nach dem Einsetzen des entsprechend rechteckigen Kühlflansches 7 mit den Seitenflächen 18 dieses Flansches guten elektrischen Kontakt machen. Die Kontaktfedern 17 sind schmale Blechstreifen, die zwischen Folie 4 und Trägerplatte 1 mit eingelötet sind und an denen senkrecht nach unten in die Ausnehmung abstehende Schränkkontakte angebracht sind. Der Kühlflansch 7 wird federnd zwischen den gegenüberliegenden Kontaktfedern 17 gehalten. Die nach beiden Seiten abstehenden Anschlußfahnen 19 des Leistungstransistors 3 werden wieder wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 durch ein Klemmteil auf die bis zur Ausnehmung geführten Leiterstreifen 12 auf der Vorderseite der Trägerfolie 4 angedrückt, und zwar besteht in diesem Ausführungsbeispiel das Klemmteil aus einem Blechteil 20, das zusammen mit dem Kühlflansch 7 mittels der Schrauben 10 am Kühlblock 8 angeschraubt wird. Seitlich von diesem Blechteil sind nach unten abgebogene Andrückfinger 21 vorgesehen, die an ihrem Ende jeweils Isoliermaterialschuhe 11 tragen und durch welche die über die Leiterstreifen 12

ίο ragenden Anschlußfahnen 19 fest an die Leiterzüge 12 angedrückt werden.

Die Befestigung der Trägerfolie 4 auf der Trägerplatte 1 kann anstelle durch Löten auch durch andere bekannte Befestigungsmaßnahmen erfolgen, beispielsweise durch Klemmen.

Entsprechendes gilt für die Klemmverbindung zwischen den Anschlußfahnen 11 bzw. 19 und den Leiterstreifen 12. Hierfür sind beispielsweise auch einfache Schraubverbindungen geeignet, wenn die Anschlußfahnen entsprechende Löcher aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung in Microstrip-Bauweise für mit Leistungstransistoren bestückte Schaltungen der Höchstfrequenztechnik, bei der jeder Leistungstransistor jeweils in einer Ausnehmung der Microstrip-Trägerplatte eingesetzt und mit seinen Anschlußfahnen elektrisch mit den Microstrip-Leitungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite der Trägerplatte (1) eine Microstrip-Trägerfolie (4) angebracht ist, auf der Microstrip-Leitungen (12) ausgebildet sind, die mit den Microstrip-Leitungen (2) der Trägerplatte (1) verbunden sind und einen gegenüber diesen wesentlich geringeren und an den Eingangswiderstand des Transistors (3) angepaßten Wellenwiderstand aufweisen, und die Anschlußfahnen (11,19) des Transistors (3) über ein auf der Trägerplatte (1) befestigtes Klemmteil (14, 20) auf diese Microstrip-Leitungen (12) der Trägerfolie (4) angedrückt sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen den Mikrostrip-Leitungen (12,2) der Trägerfolie (4) und der Trägerplatte (1) bekannte Transformationsschaltungselemente angebracht sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfolie (4) so dünn gewählt ist, daß der Wellenwiderstand ihrer Microstrip-Leitungen (12) etwa '/5 bis </io des Wellenwiderstandes der Microstrip-Leitungen (2) auf der Trägerplatte (1) ist.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Trägerfolie (4) nur etwa ¹A bis Vio der Dicke der Trägerplatte (1) gewählt ist.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Befestigungsbereich der Trägerfolie (4) auf der Vorderseite der Trägerplatte (1) eine durchgehende Massekaschierung (16') vorgesehen ist, mit der die rückseitige Massekaschierung der Trägerfolie (4) galvanisch verbunden ist, insbesondere verlötet ist.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmteil ein Ringteil (14) aus Isoliermaterial ist, in welchem auf die Anschlußfahnen (11) des Leistungstransistors (3) drückende federnde Nippel (15) eingesetzt sind

7. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche für Leistungstransistoren, deren Emitteranschluß durch deren Kühlflansch gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einem Rand der den Kühlflansch (7) aufnehmenden Ausnehmung (6) der Trägerplatte (1) ein Kontaktfeder (17) angebracht ist, die mit der rückseitigen Metallkaschierung der Trägerfolie (4) elektrisch verbunden, insbesondere verlötet ist und die bei eingesetztem Leistungstransistor (3) mit den Seitenflächen (18) des Kühlflansches (7) Kontakt macht.

8. Schaltungsaufbau nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmteil ein zusammen mit dem Kühlflansch (7) anschraubbares Blechteil (20) ist, an dem seitliche abstehende, an ihren Enden Isolierschuhe (22) tragende und mit diesen auf die entsprechend seitlich abstehenden Anschlußfahnen

(19) des Leistungstransistors (3) drückende Klemmfinger (21) ausgebildet sind.