DE60110042T2

DE60110042T2 - Verpackung für mikrowellenbauteile

Info

Publication number: DE60110042T2
Application number: DE60110042T
Authority: DE
Inventors: Jan Hendrik Mannak; Ivo Antoni Gerardus Maatman
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: CA2398270C; WO2001058227A1; NL1016260C2; EP1256262A1; US20030107128A1; DE60110042D1; CA2398270A1; EP1256262B1; ATE293348T1; AU2001240574A1; US6713867B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpacken einer Schaltung, welche Mikrowellenbauteile oder Mikrowellenbauteile und digitale Bauteile enthält, wobei die Bauteile auf einer gedruckten Schaltung angeordnet werden. Zum Verpacken einer Schaltung der zuvor erwähnten Art wird auf dem Fachgebiet von einem hermetischen Metallgehäuse Gebrauch gemacht, wobei wenigstens die Mikrowellenbauteile ungekapselt in einem Inertgas angeordnet werden. Es ist tatsächlich eine ideale Verpackung, aber es ist auch eine teure, da jede Verbindung über eine Glasperle in der Gehäusewand erfolgen muss. Insbesondere, wenn es viele Verbindungen gibt, welche zum Beispiel digitale Steuersignale übertragen, werden die Kosten der Verpackung unerschwinglich und somit unmöglich.
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verpackungsverfahrens ist, dass die Verpackung beträchtlich schwerer und voluminöser als die Schaltung selbst ist. Dieser Nachteil ist zum Beispiel insbesondere bei Anwendungen für Luftfahrzeuge zu spüren.
Ungeschützte Schaltungen können mit Ausnahme von Mikrowellenbauteilen bekanntlich gegen Feuchtigkeit und Korrosion geschützt werden, indem sie mit einer Deckschicht aus Lack, zum Beispiel einem Polymerlack, versehen werden. Zum Schutz der Mikrowellenbauteile ist dies nicht möglich, da die Deckschicht dielektrische Verluste einführt und bewirkt, dass die Schaltung suboptimal oder gar nicht funktioniert.
Außerdem ist eine Schaltung, die auf diese Weise verpackt ist, sehr anfällig für Feuchtigkeit, da jegliche Feuchtigkeit in der Nachbarschaft der Schaltung Verluste von derartiger Größe verursacht, dass die Schaltung nicht mehr funktioniert.
Verpackte Schaltungen sind auch für elektrische und elektronische Elemente bekannt. Die Patentanmeldung EP 0 308 676 offenbart solch eine Verpackung, welche eine Zwischenschicht aus syntaktischem Schaumstoff und eine Deckschicht zum Schutz gegen Umwelteinwirkungen bereitstellt. Die Zwischenschicht ist elastisch und zusammendrückbar, um mechanische Spannungen auf die elektrischen und elektronischen Elemente zu vermeiden.
Das Verfahren der Erfindung bewältigt diese Schwierigkeiten und wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 definiert. Wenigstens die Mikrowellenbauteile werden mit einer Schicht aus syntaktischem Schaumstoff bedeckt. Die syntaktische Schaumstoffschicht verringert die dielektrischen Verluste, da nur ein sehr geringfügiges Dielektrikum in der Nachbarschaft der Mikrowellenbauteile vorhanden ist, während sie gleichzeitig den Abstand zwischen den Mikrowellenbauteilen und jeglicher Feuchtigkeit, die in der Deckschicht vorhanden ist, vergrößert.
Eine vorteilhafte Ausführung des erfinderischen Verfahrens wird durch die Merkmale von Patentanspruch 2 definiert. Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass im syntaktischen Schaumstoff 50 bis 80% des Volumens von Mikrohohlperlen eingenommen werden. Der syntaktische Schaumstoff dieser Zusammensetzung ist robust genug, verursacht nur geringe dielektrische Verluste und ist außerordentlich leicht. Im Vergleich zu einer Schaltung, die auf eine bekannte Weise hermetisch verpackt ist, werden das Volumen und das Gewicht wenigstens halbiert.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfinderischen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung während des Aushärtens der Matrix in einer derartigen Position gehalten wird, dass ein Auftrieb infolge der Gravitationskraft oder eine Zentrifugalkraft die Mikrohohlperlen zu den Mirowellenbauteilen führen. Somit verringert die verhältnismäßig starke Konzentration von Mikrohohlperlen in der Matrix nahe den Mikrowellenbauteilen die dielektrischen Verluste noch weiter, während die mechanischen Eigenschaften des syntaktischen Schaumstoffs praktisch gleich bleiben.
Eine bevorzugte Ausführung des erfinderischen Verfahrens, die einen zusätzlichen Vorteil darin aufweist, dass einerseits keine elektromagnetische Strahlung zu den Mikrowellenbauteilen durchdringen kann und dass andererseits die Mikrowellenbauteile daran gehindert werden, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, ist dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftrag der Deckschicht die Deckschicht wenigstens an den Punkten, an welchen die Mikrowellenbauteile angeordnet sind, mit einer Metallisierung versehen wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfinderischen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung in Form einer leitenden Lackfarbe oder durch Aufbringen von Metallpartikeln durch Sputtern aufgetragen wird. Eine alternative vorteilhafte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung durch Befestigen einer Metallplatte über der syntaktischen Schaumstoffschicht durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Verpackung, die durch die Merkmale von Patentanspruch 8 definiert wird, für eine gedruckte Schaltung, welche Mikrowellenbauteile oder Mikrowellenbauteile und digitale Bauteile umfasst. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass die Packung für die Mikrowellenbauteile eine Schicht aus syntaktischem Schaumstoff aufweist, die wenigstens die Mikrowellenbauteile bedeckt, wobei die syntaktische Schaumschicht anschließend mit einer feuchtigkeitsbeständigen Deckschicht bedeckt wird.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren erklärt, wobei:
1 eine Schaltung gemäß der Erfindung in Draufsicht schematisch darstellt;
2 eine Schaltung gemäß der Erfindung im Querschnitt schematisch darstellt;
3 eine Schaltung gemäß der Erfindung im Querschnitt schematisch darstellt, wobei sie mit einer Wand versehen ist;
4 eine Schaltung gemäß der Erfindung im Querschnitt schematisch darstellt, wobei sie mit einer Kappe versehen ist.
1 stellt schematisch eine gedruckte Schaltung 1 gemäß der Erfindung dar, auf welcher digitale Bauteile 2a, 2b, 2c, ... und Mikrowellenbauteile 3a, 3b, 3c ... angeordnet sind. An den Punkten, an welchen die digitalen Bauteile 2a, 2b, 2c, ... angeordnet sind, ist die gedruckte Schaltung 1 auf eine Weise, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, mehrlagig realisiert, und zum Ein- und Ausführen von digitaler Information ist sie auch mit einer Steckverbindung 4 versehen. An den Punkten, an welchen die Mikrowellenbauteile 3a, 3b, 3c, ... angeordnet sind, ist die gedruckte Schaltung 1 auf eine Weise, die auf dem Fachgebiet bekannt ist, als Mikrostreifenleitung 5 realisiert, und zum Ein- und Ausführen von Mikrowellensignalen ist sie auch mit Steckverbindungen 6a, 6b versehen.
2 stellt eine gedruckte Schaltung 1 gemäß der Erfindung im Querschnitt entlang der Linie AA' in 1 schematisch dar, wobei ein digitales Bauteil 2h, die Mikrowellenbauteile 3d, 3g, die Mikrostreifenleitung 5 und die Steckverbindung 4 zu erkennen sind. Gemäß der Erfindung sind die Mikrowellenbauteile 3d, 3g und die Mikrostreifenleitung 5 vollständig mit einer Schicht aus syntaktischem Schaumstoff 7 bedeckt. Syntaktischer Schaumstoff als solcher ist auf dem Fachgebiet bekannt und wird zum Beispiel verwendet, um schwimmenden Körpern Auftrieb zu verleihen. Auf die syntaktische Schaumstoffschicht und auf den Rest der gedruckten Schaltung 1 ist eine Deckschicht 8 zum Beispiel aus Polymerlack aufgetragen.
3 stellt ebenfalls eine gedruckte Schaltung 1 gemäß der Erfindung im Querschnitt entlang der Linie AA' in 1 schematisch dar, wobei um den Mikrowellenteil herum eine Wand 9 zum Beispiel aus einem synthetischen Material aufgetragen ist, welche das Füllen mit syntaktischem Schaumstoff erleichtern kann. In dieser Ausführung ist außerdem eine Metallisierung 10 mit einer leitenden Lackfarbe oder durch Sputtern auf die Deckschicht 8 aufgetragen. Die Metallisierung 10 kann auch die Form einer Metallplatte über der Schicht aus syntaktischem Schaum annehmen und anschließend zum Beispiel unter Verwendung einer Lötverbindung an einen Erdungskontakt in der gedruckten Schaltung 1 angeschlossen werden.
4 stellt eine gedruckte Schaltung 1 gemäß der Erfindung im Querschnitt entlang der Linie AA' in 1 schematisch dar, wobei um den Mikrowellenteil herum eine Kappe 11 aus einem synthetischen Material oder Metall befestigt ist, die mit einer Öffnung 12 versehen ist, durch welche Kappe 11 mit syntaktischem Schaumstoff gefüllt werden kann. Bei einer Metallkappe wird automatisch ein geeigneter Schutz gegen Mikrowellenstrahlung bewirkt, und bei einer synthetischen Kappe kann die Deckschicht zusätzlich mit einer Metallisierung versehen werden, wenn bevorzugt.
Natürlich kann das zuvor beschriebene Verpackungsverfahren auch, wenn die Schaltung nur Mikrowellenbauteile enthält, und insbesondere zum Verpacken von Mikrowellenelementen auf einem Substrat zum Beispiel aus Keramikmaterial oder Duroid vorteilhaft verwendet werden.

Claims

Verfahren zum Verpacken einer Schaltung (1), welche Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) oder Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) und digitale Bauteile (2a, 2b, 2c, ...) enthält, wobei die Bauteile (2a, 2b, 2c, ..., 3a, 3b, 3c, ...) auf einer gedruckten Schaltung (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) mit einer Schicht aus syntaktischem Schaumstoff (7) bedeckt werden, wobei die Schaltung (1), welche die Schicht aus syntaktischem Schaum aufweist, anschließend mit einer feuchtigkeitsbeständigen Deckschicht (8) bedeckt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der syntaktische Schaumstoff eine Matrix (9) aus Epoxidharz oder Cyanatester umfasst, die mit Mikrohohlperlen aus Glas oder einem Keramikmaterial gefüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im syntaktischen Schaumstoff (7) 50 bis 80% des Volumens von den Mikrohohlperlen eingenommen werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) während des Aushärtens der Matrix (9) in einer derartigen Position gehalten wird, dass ein Auftrieb infolge der Gravitationskraft oder eine Zentrifugalkraft die Mikrohohlperlen zu den Mikrowellenbauteilen (3a, 3b, 3c, ...) führen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Auftrag der Deckschicht (8) die Deckschicht (8) wenigstens an den Punkten, an welchen die Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) angeordnet sind, mit einer Metallisierung (10) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (10) in Form einer leitenden Lackfarbe oder durch Aufbringen von Metallpartikeln durch Sputtern aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallisierung (10) durch Befestigen einer Metallplatte über der syntaktischen Schaumstoffschicht (7) durchgeführt wird.
Verpackung für eine gedruckte Schaltung (1), welche Mikrowellenbauteile oder Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) und digitale Bauteile (2a, 2b, 2c, ...) umfasst und mit einer feuchtigkeitsbeständigen Deckschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung für die Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) eine Schicht aus syntaktischem Schaumstoff (7) aufweist, die wenigstens die Mikrowellenbauteile (3a, 3b, 3c, ...) bedeckt, wobei die syntaktische Schaumschicht (7) anschließend mit der Decksicht (8) bedeckt wird.