[0001] Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte, Wellenleiter oder Gehäuse mit einer Durchgangsbohrung
und darin eingebrachter HF-Durchführung, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs Patentanspruchs
1.
[0002] Üblicherweise sind Durchführungen aus Glas und Metall gefertigt, wobei das Glas in
einem Loch in der Verpackungswand angeordnet ist, als eine isolierende Unterstützung
und Dielektrikum dient, die einen geraden Metallstift, den Übertragungsleitungsleiter,
in einer isolierten Beziehung mit den Wänden der Metallverpackung hält und als eine
undurchdringliche Barriere für die Außenumgebung dient.
[0003] Die
US 5,376,901 offenbart eine hermetisch abgedichtete Millimeterwellenleitereinführungsübergangsdurchführung
zum Hindurchleiten elektrischer Signale hoher Frequenz in einen Schaltkreis, der mindestens
einen Wellenleiter einschließt. Sie benutzt Glas, um den von einem Ring und dem Stift
definierten Innenraum auszufüllen, um den Stift innerhalb des Rings und isoliert von
der Wellenleiterwand hermetisch abzudichten.
[0005] US 7,517,258 B1 beschreibt eine HF-Durchführung aus zwei, einen Mittelleiter umschließenden Hülsen,
welche miteinander verschweißt sind, wobei eine Hülse vollständig mit einem dielektrischen
Material gefüllt ist. Aus
US 6,841,731 B1 ist eine weitere HF-Durchführung bekannt, bei welcher eine HF-Durchführung mittels
einer Hülse gebildet ist, deren Länge der Durchgangsbohrung durch ein Gehäuse entspricht.
[0006] US 5,223,672 A beschreibt eine hermetische Durchführung, bei der eine Füllung mit Dielektrikum zwischen
dem Mittelleiter und der Hülse vorliegt, wobei die Hülse ein Kragenteil aufweist und
die Länge der Hülse der Länge der Durchgangsbohrung entspricht.
[0007] Bei der Konstruktion der HF-Durchführung wird Borosilikatglas zwischen dem zentralen
Metallstift, typischerweise einem aus Kovar-Material gebildeten Stift, und dem äußeren
Endring zurückfließen gelassen. Beim Zurückfließen bildet das geschmolzene Glas einen
Glasmeniskus um einen Teil der Länge des Stifts. Beim Härten bildet das Glas eine
starke Außendichtung.
[0008] Trotz ihrer Wirksamkeit haben solche Glas-Metall-Durchführungen einen Nachteil. Sie
sind nicht dauerhaft. Das Glas ist spröde. Wenn der vom Glas eingeschlossene Metallstift
der Durchführung bei der Handhabung oder dem Testen gebogen oder deformiert wird,
werden Glasteilchen bei dem den Stift umgebenden Glasmeniskus gebrochen. Dieser Bruch
gefährdet die Unversehrtheit der Durchführung. In einigen Fällen treten radiale Risse
oder Risse entlang des Umfangs im Glas auf.
[0009] Weitere Nachteile von herkömmlichen Glas-Metall-Durchführungen sind, dass der Anschluss
einen so genannten Luftkoax aufweist. Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung
einer Glas-Metall-Durchführung D in einem Gehäuse aus dem Stand der Technik. Mit dem
Bezugszeichen 1 ist die Wandung eines Gehäuses bezeichnet. Die Durchgangsbohrung DB
weist einen ersten Durchmesser GD und einen zweiten Durchmesser KD auf. In dem Bereich
der Durchgangsbohrung DB mit dem größeren Durchmesser GD ist eine HF-Durchführung
eingebracht. Die HF-Durchführung umfasst einen Ringkörper RK, welcher mit einem dielektrischen
Material DK gefüllt ist. Axial in dem Ringkörper ist ein Mittelleiter ML zur Führung
der HF-Signale angeordnet. Der Mittelleiter ML ragt in den Innen- und Außenbereich
IB, AB des Gehäuses. Im Innenbereich IB kann ein Anschluss des Mittelleiters ML an
ein Substrat (nicht dargestellt) z.B. eine Mikrostreifenleitung oder einem Hohlleiter
erfolgen. Der Anschluss kann allerdings aus fertigungstechnischen Gründen nicht direkt
am Austritt des Mittelleiters ML aus dem mit einem dielektrischen Material DK gefüllten
Ringkörpers RK erfolgen. Somit entsteht zwischen dem Austritt des Mittelleiters ML
aus dem mit einem dielektrischen Material DK gefüllten Ringkörpers RK und dem Anschluss
des Mittelleiters ML an ein Substrat ein so genannter Luftkoax LK. Dadurch ergeben
sich Übertragungsfehler und Signalverluste.
[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, eine HF-Durchführung für eine Einbringung in einer
Durchgangsbohrung einer Leiterplatte, Wellenleiter oder Gehäuse anzugeben, bei welcher
ein direkter Anschluss an ein Substrat möglich ist.
[0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Leiterplatte, Wellenleiter oder Gehäuse mit einer
Durchgangsbohrung und darin eingebrachter HF-Durchführung mit den Merkmalen des Anspruchs
1. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
[0012] Die erfindungsgemäß in die Leiterplatte-, Wellenleiter- oder Gehäusedurchgangsbohrung
eingebrachte HF-Durchführung umfasst eine mit einem dielektrischen Material vollständig
ausgefüllte Hülse und einen in der Hülse axial angeordneten Mittelleiter zur Übertragung
von HF-Signalen. Gemäß der Erfindung weist die Hülse an einem Ende ein sich radial
nach außen erstreckendes Kragenteil auf. Das Kragenteil hat einen Außendurchmesser,
größer ist als die zentrale Öffnung der Durchgangsbohrung. Gemäß der Erfindung entspricht
die Länge der mit dem dielektrischen Material vollständig gefüllten Hülse der Länge
der Durchgangsbohrung in der Leiterplatte, Wellenleiter oder Gehäuse.
[0013] Durch den fehlenden Luftkoax ist mit der erfindungsgemäßen HF-Durchführung ein leichteres
Kontaktieren des Mittelleiters an ein Substrat möglich.
[0014] Die Hülse ist hierbei aus Kovar gefertigt. Als dielektrisches Material wird Sinterglas
verwendet. Der Vorteil hierbei ist, dass sich Sinterglas thermisch und chemisch besser
mit Kovar verbindet als mit oxidischen Oberflächen, z.B. Wolfram. Eine Verbindung
mit Eisen ist wegen der stark unterschiedlichen Ausdehn
ungskoeffizienten nicht möglich.
[0015] Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand von Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer HF-Durchführung in einem Gehäuse nach dem Stand
der Technik,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen HF-Durchführung.
[0016] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen HF-Durchführung.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist die Wandung eines Gehäuses bezeichnet. Das Gehäuse 1 weist
eine Durchgangsbohrung DB auf, in welche die erfindungsgemäße HF-Durchführung D eingebracht
ist.
[0017] Die HF-Durchführung D weist einen Ringkörper RK, welcher mit einem dielektrischen
Material DK gefüllt ist. Axial in dem Ringkörper RK ist ein Mittelleiter ML zur Führung
der HF-Signale angeordnet. Der Mittelleiter ML ragt in den Innen- und Außenbereich
IB, AB des Gehäuses 1. Im Innenbereich IB kann ein Anschluss des Mittelleiters ML
an ein Substrat (nicht dargestellt) z.B. eine Mikrostreifenleitung oder einem Hohlleiter
erfolgen.
[0018] An einem Ende der Hülse weist die HF-Durchführung D ein sich radial nach außen erstreckendes
Kragenteil K auf. Das Kragenteil K weist einen Außendurchmesser DM_K auf, welcher
größer ist als der Durchmesser DM_DB der Durchgangsbohrung DB des Gehäuses.
[0019] Der Ringkörper RK kann in die Durchgangsbohrung DB eingeklebt oder eingelötet werden.
[0020] Mit der erfindungsgemäßen HF-Durchführung können HF-Signale von bis zu 40 GHz übertragen
werden.
[0021] Die HF-Durchführung kann eine Glas-Metall-Durchführung sein.
[0022] Zweckmäßig weist das Gehäuse 1 eine für das Kragenteil K passende Aussparung auf.
1. Leiterplatte, Wellenleiter oder Gehäuse mit einer Durchgangsbohrung (DB) und darin
eingebrachter HF-Durchführung, wobei die HF-Durchführung folgende Merkmale umfasst
- eine mit einem dielektrischen Material (DK), als undurchdringliche Barriere für
die Außenumgebung, gefüllte Hülse (RK) aus Kovar und
- einen in der Hülse (RK) axial angeordneten Mittelleiter (ML) zur Übertragung von
HF-Signalen, wobei die Hülse (RK) an einem Ende ein sich radial nach außen erstreckendes
Kragenteil (K) aufweist, wobei das Kragenteil (K) einen Außendurchmesser' (DM_K) hat,
der größer ist als die zentrale Öffnung (DM_DB) der Durchgangsbohrung (DB), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (RK) mit Sinterglas als dielektrischem Material vollständig gefüllt ist
und der Länge der Durchgangsbohrung (DB) entspricht, wobei durch den fehlenden Luftkoax
ein leichteres Kontaktieren des Mittelleiters an ein Substrat ermöglicht wird.
2. Leiterplattte, Wellenleiter oder Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Durchführung in die Durchgangsbohrung (DB) eingeklebt oder eingelötet ist.
1. Circuit board, waveguide or housing, comprising a through-hole (DB) and an RF feedthrough
inserted therein, the RF feedthrough comprising the following features
- a Kovar sleeve (RK) filled with a dielectric material (DK), as an impermeable barrier
to the external environment and
- a central conductor (ML) for the transmission of RF signals which is arranged axially
in the sleeve (RK), the sleeve (RK) having a radially outwardly extending collar part
(K) at one end, the collar part (K) having an outer diameter (DM_K) which is larger
than the central opening (DM_DB) of the through-hole (DB), characterized in that the sleeve (RK) is completely filled with sintered glass as the dielectric material
and corresponds to the length of the through-hole (DB), the lack of an air coax making
it easier for the central conductor to contact a substrate.
2. Circuit board, waveguide or housing according to claim 1, characterized in that the RF feedthrough is glued or soldered into the through-hole (DB).
1. Carte de circuit imprimé, guide d'ondes ou boîtier comportant un trou traversant (DB)
et une traversée RF montée dans celui-ci, la traversée RF présentant les caractéristiques
suivantes :
- un manchon (RK) en kovar rempli d'un matériau diélectrique (DK) comme barrière impénétrable
à l'environnement extérieur, et
- un conducteur central (ML) disposé axialement dans le manchon (RK), permettant de
transmettre des signaux RF, le manchon (RK) présentant à une extrémité une partie
de collerette (K) s'étendant radialement vers l'extérieur, la partie de collerette
(K) ayant un diamètre extérieur (DM_K) plus grand que l'ouverture centrale (DM_DB)
du trou traversant (DB), caractérisée en ce que le manchon (RK) est entièrement rempli de verre fritté comme matériau diélectrique
et correspond à la longueur du trou traversant (DB), l'absence du substrat Luftkoax
facilitant la mise en contact du conducteur central avec un substrat.
2. Carte de circuit imprimé, guide d'ondes ou boîtier selon la revendication 1, caractérisée en ce que la traversée RF est collée ou soudée dans le trou traversant (DB).