Объемный высокочастотный интегральный модуль

 

Объемный высокочастотный интегральный модуль. Использование: техника связи, промышленное телевидение, система управления и радиоизмерительная техника. Сущность изобретения: объемный высокочастотный интегральный модуль содержит металлический корпус, основание и пакет закрепленных в оправке гибких диэлектрических плат с пленочными и навесными элементами и с прокладками, расположенными между слоями гибких диэлектрических плат, выполненными из диэлектрического пенистого материала с отверстиями для размещения навесных элементов, причем полости между корпусом и оправкой заполнены диэлектрическим пенистым материалом, элементы межплатной высокои низкочастотной коммутации, выводы высокои низкочастотных сигналов, соединенные с пленочными элементами. Корпус выполнен в виде соединенных цилиндрической части и части в виде усеченного конуса, на меньшем основании которого выполнено цилиндрическое углубление, а пакет выполнен конусообразным и составлен из набора узлов , выполненных в виде полых цилиндрических пальцеобразных сопряженных по скользящей посадке оправок, на которых с помощью наружных кольцевых фиксаторов закреплены с натяжением гибкие диэлектрические платы, причем наружный кольцевой фиксатор каждого узла сопряжен по диаметру с внутренней оправкой соседнего узла большего диаметра, при этом наружный кольцевой фиксатор наибольшего диаметра сопряжен цилиндрической частью корпуса, а внутренняя оправка узла наименьшего диаметра сопряжена с цилиндрическим углублением корпуса. 3 ил. СЛ С 4 СП 00 Ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,,,!Ж,„1758918 А1 (51)5 Н 05 К 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ виыьк„".- ", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

gg АРК Щ1

Изобретение относится к высокочастотной интегральной технике и может быть использовано в технике связи, промышленном телевидении, системах управления и в радиоизмерительной технике.

Известны интегральные модули, содержащие диэлектрические платы (ДП) с пленочными и навесными элементами (ПЭ и

Н33, собранные в пакет без воздушных промежутков между ДП с последующим корпусированием пакета ДП (заявка Японии N

60-106202, кл. Н 01 P 11/00; заявка Великобритании М 2126793, кл. Н 05 К 7/14).

Известен объемный высокочастотный интегральный модуль (ОВИМ), содержащий общий курс, ДП в виде диэлектрических сло(21) 4732355/21 (22) 29.08.89 (46) 30.08.92 Бюл. М 32 (71) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объединения "Точность" (72) А.А.Яшин, Л,Н.Плотникова и Ю.H.Ïðoхоров (56) Гвоздев В.И. и Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М.: Наука, 1985, с. 210, рис, 6, 16б.

Авторское свидетельство СССР

hh 1679664, кл. Н 05 К 7/02, 1988. (54) ОБЪЕМНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ (57) Объемный высокочастотный интегральный модуль. Использование: техника связи, промышленное телевидение, система управления и радиоизмерительная техника.

Сущность изобретения: объемный высокочастотный интегральный модуль содержит. металлический корпус, основание и пакет закрепленных в оправке гибких диэлектрических плат с пленочными и навесными элементами и с прокладками, расположенными между слоями гибких диэлектрических плат, выполненными из диэлектрического пенистого материала с отверстиями для размещения навесных элементов, причем полости между корпусом и оправкой заполнены диэлектрическим пенистым материалом, элементы межплатной высоко- и низкочастотной коммутации, выводы высоко- и низкочастотных сигналов. соединенные с пленочными элементами. Корпус выполнен в виде соединенных цилиндрической части и части в виде усеченного конуса, на меньшем основании которого выполнено цилиндрическое углубление. а пакет выполнен конусообразным и составлен из набора узлов, выполненных в виде палых цилиндрических пальцеобразных сопряженных по скользящей посадке оправок. на которых с помощью наружных кольцевых фиксаторов закреплены с натяжением гибкие диэлектрические платы, причем наружный кольцевой фиксатор каждого узла сопряжен по диаметру с внутренней оправкой соседнего узла большего диаметра, при этом наружный кольцевой фиксатор наибольшего диаметра сопряжен цилиндрической частью корпуса, а внутренняя оправка узла наименьшего диаметра сопряжена с цилиндрическим углублением корпуса, 3 ил, 1758918 ев с ПЭ, образующими различные типы линий передачи, активные НЭ. размещенные в "выборках" материала ДП, причем межплатная коммутация по трактам высокочастотных сигналов выполнена с помощью образованных из ПЭ согласующих объемных переходов(Гвоздев В.И. и Нефедов Е,И.

Обьемные интегральные схемы СВЧ. М.:

Наука, 1985, с. 210 — 211, рис. 6.16. б).

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является объемный высокочастотный интегральный модуль, содержащий прямоугольный корпус с основанием-радиатором, несущую втулку, закрепленную в корпусе на основании-радиаторе в его центральной части, полоско- вые платы с центральными отверстиями, выполненными в виде диэлектрических слоев с пленочными полосковыми элементами и навесными компонентами, диэлектрические прокладки с центральными отверстиями, расположенные между полосковыми платами соосно своими отверстиями с отверстиями полосковых плат с образованием пакета чередующихся между собой диэлектрических прокладок и полосковых плат и сквозного общего отверстия, который размещен укаэанным сквозным общим отверстием на несущей втулке внутри корпуса, размещенные в корпусе в пакете полосковых плат и диэлектрических прокладок элементы межплатной коммутации в виде перемычек, теплоотводящие элементы в виде тепловых труб, размещенных в корпусе, крышку, герметично соединенную по периметру со стенками корпуса, свободные полости которого заполнены пенистым диэлектриком, а также содержащий цилиндрический металлический стакан, расположенный внутри корпуса, тепловые трубы размещены в угловых участках прямоугольного, корпуса между наружной поверхностью стенок металлического стакана и внутренней поверхностью стенок прямоугольного корпуса, диэлектрические слои выполнены из гибкого теплостойкого высокочастотного тонколистового материала в виде витков ленты, расположенных спирально относительно центральной несущей втулки между наружной поверхностью несущей втулки и внутренней поверхностью цилиндрического металлического стакана, диэлектрические прокладки выполнены из гибкого пеноматериала в виде витков спирали, расположенных на несущей втулке, а элементы межплатной коммутации — в виде перемычек, образованных паяными соединениями между пленочными. элементами, размещенными на стыковочных торцах витков диэлектрических слоев (авт.co. N.

1679664, кл. Н 05 К 7/02, 1988).

Недостатками известного модуля являются недостаточно высокая плотность ком5 поновки, что объясняется использованием достаточно толстых (0,5 ... 2 мм) диэлектрических прокладок из гибкого пеноматериала); недостаточно высокая надежность конструкции, что обусловлено наличием па10 яных соединений между витками спиральной ленты, а также .недостаточной жесткостью самой спиральной лентой полосковой платы и появлением механических напряжений в зонах контакта НЭ с ПЗ при

15 формировании (изгибе) витков спиральной ленты; сложная технология изготовления, включающая в себя операции формирования многослойной, сло>кно изогнутой спи. ральной ленты полосковых плат, а также

20 операций присоединения (контактирования) коаксиальных микрокабелей и изготовления конструктивных тепловых труб с герметизацией последних.

Цель изобретения — увеличение плотно25 сти компоновки, повышение надежности и технологичности.

Положительный эффект, ожидаемый от использования изобретения, заключается в повышении плотности компоновки

30 в 5 — 8 раз, причем реализуются схемы с числом и номенклатурой функциональных узлов, в 3-5 раз большим (в сравнимых габаритах модулей). причем практически нет ограничения в {реальном)" наращива35 нии числа слоев (уровней) ДП; наде>кность возрастает на порядок со значительным увеличением механической прочности конструкции в процессе эксплуатации модуля в устройствах, подвергающихся значитель40 ным ударным нагрузкам и вибрации. Достигается снижение трудоемкости операций сборки (в экологической оценке) в 2-3 раза, Цель достигается тем, что в модуле, содержащем металлические корпус, основа45 ние и пакет закрепленных в оправке гибких диэлектрических плат с пленочными и навесными элементами и с прокладками, расположенными между слоями гибких диэлектрических плат, выполненными из

50 диэлектрического пенистого материала и с отверстиями для размещения навесных элементов, причем полости между корпусом и оправкой заполнены диэлектрическим пенистым материалом, элементы межплатной

55 высоко- и низкочастотной коммутации, выводы вйсоко- и низкочастотных сигналов, соединенные с, пленочными элементами, корпус выполнены в виде соединенных цилиндрической части и части в виде усеченного конуса, на меньшем основании

1758918 которого выполнено цилиндрическое углубление, а пакет выполнен конусообразныМ и составлен из набора узлов, выполненных в виде полых цилиндрических пальцеобразных сопряженных по скользящей посадке оправок, на которых с помощью наружных кольцевых фиксаторов закреплены с натяжением гибкие диэлектрические платы, причем наружный кольцевой фиксатор каждого узла сопряжен по диаметру с внутренней оправкой соседнего узла большего диаметра, и при этом наружный кольцевой фиксатор наибольшего диаметра сопряжен с цилиндрической частью корпуса, а внутренняя оправка узла наименьшего диаметра сопряжена с цилиндрическим углублением корпуса.

На фиг. 1 приведена конструкция объемного высокочастотного интегрального модуля; на фиг. 2 — схема сборки узла с диэлектрическими платами; на фиг, 3 — собранный отдельный узел с диэлектрическими платами с нанесенными пленочными элементами, Модуль содержит корпус 1 в виде соединенных цилиндрической части и части в виде усеченного конуса с основанием 2; последнее имеет цилиндрический кольцевой выступ 3 и резьбовые отверстия 4 под внешнее крепление модуля. На основании

2 размещен (размещены) проходной коаксиальный соединитель (соединители) 5 для внешней коммутации модуля по высокочастотным трактам передачи сигналов. В верхней части корпус 1 имеет цилиндрическое углубление 6, на крышке которого размещены проходные металлостеклянные соединители 7 для внешней коммутации по цепям смещения (питания активных НЭ) и низкочастотным трактам. Внутри корпуса 1 размещены узлы с диэлектрическими платами, каждый из которых содержит тонкую гибкую диэлектрическую плату 8 с нанесенными на ее поверхности пленочными элементами 9, с натяжением закрепленную на цилиндрической оправке 10 с помощью наружного кольцевого фиксатора 11 (12— цилиндрическая оправка сопряженного с предыдущим соседнего (последующего) узла с ДП). На внешней стороне крайней в пакете диэлектрической платы установлены навесные элементы 13; навесные элементы

14 могут быть установлены на внутренних диэлектрических платах пакета, при этом вводится слой 15 диэлектрического пеноматериала. Линией 16 показана эона 17 размещения внутренних узлов с ДП. Пакет с ДП закреплен в корпусе 1 пеноматериалом 18;

19 — фиксирующая взаимное расположение узлов с ДП пайка.

На фиг. 2 показана поясняющая конструкцию схема сборки элементов 8, 10 и 11 в узел с ДП до нанесения пленочных элементов.

На фиг. 3 показан собранный отдельный узел с ДП, содержащий элементы 8, 10 и 11 с нанесенными на лицевую сторону пленочными элементами 20 и с нанесенными на обратную сторону пленочными элементами

21; показаны элементы объемных распределенных согласующих переходов с емкостной связью: 22 — ступенчатого типа, 23 — с плавно изменяющимися размерами (Гвоздев В,И. и Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ. М,: Наука, 1985; табл

3.1. с. 122 — 123; рис, 2.21, 2.22, 2.23, с. 107; рис. 2,32, 2.33, с. 112).

Пример конкретного выполнения устройства показан на фиг, 1-3, которые иллюстрируют реализацию модуля, независимо от конкретной схемы электрической принципиальной, реализуемой в модуле. Различие в данном случае состоит лишь в числе узлов с ДП, в номенклатуре навесных элементов и топологическом рисунке на фиг. 3, Диэлектрические платы изготовлены из полиимидной пленки марки ПМ по ТУ6 — 19—

102 — 78, марки ПМ-414 по ТУ6-05-1141-78, марки "Кар оп Н", ПМА и др. с толщиной

30 — 130 мкм. Выбирают материалы с характеристиками tg д=0,003 ... 0,08 при t =20 С и tg д=0.0004 при t =220 С на частоте 1 ГГц;

e--.3,1 ... 3,8; рабочая температура до 220 С.

Слой 15 диэлектрика изготовлен из пористого фторопласта по ТУ6 — 05 — 1741 — 75 (сортамент-лист) с толщиной, соответствующей высоте используемых навесных элементов;

В качестве пеноматериала 18 используется пенополиуретан ППУ-350. Элементы корпуса, фиксаторы и оправка изготовлены из" алюминиевых сплавов с покрытием под пайку Хим. Н6 ... 9: фиксаторы и оправки — из сплавов типа Д16, В95 по ГОСТ 4784 — 74, корпус 1 и основание 2 — из сплава АМг-2 по

ГОСТ 21631-76. Выбор конструкционных материалов и выполнение внешней коммутации осуществляются по известным решениям (например, Яшин А.А. Конструирование микроблоков с общей герметизацией. М,: Радио и связь, 1985). Техпроцесс формирования пленочных элементов на полиимидных ДП приведен, например, в описании к заявке-прототипу.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от функционального назначения модуля высокочастотный сигнал подается на вход схемы, реализующей многофункциональные устройства типа диаг1758918 раммообразующих матриц с большими индексами М х N чисел входных и выходных каналов, наращенных фильтрами, усилителями и т,п. до качества автономного блока, либо приемно-передающие модули, или отводится от выхода схемы через коаксиальный соединитель 5. При этом смещение (питание) и низкочастотные сигналы подаются через металлостеклянные соединители 7, В обьемной структуре, образованной пространственно скомпонованными пленочными и навесными элементами, послойно разделенными диэлектрическими слоями, выполняется обработка высокочастотного сигнала: усиление, генерирование, преобразование, фильтрация и т.п, Обработка сигналов и передача их с уровня на уровень по вертикали является совмещенной; при этом функции передачи и согласования выполняют объемные распределенные емкостные переходы, Обработанный высокочастотный сигнал выводится из модуля через коаксиальный соединитель 5;

Формула изобретения

Объемный высокочастотный интегральный модуль, содержащий металлические корпус, основание и пакет закрепленных в оправке гибких диэлектрических плат с пленочными и навесными элементами и с прокладками, расположенными между слоями гибких диэлектрических плат, выполненными из диэлектрического пенистого материала и с отверстиями для размещения навесных элементов, причем полости между

5 корпусом и оправкой заполнены диэлектрическим пенистым материалом, элементы межплатной высоко- и низкочастотной коммутации, выводы высоко- и низкочастотных сигналов, соединенные с пленочными эле10 ментами, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности компоновки, повышения надежности и технологичности, корпус выполнен в виде соединенных цилиндрической части и части в виде усечен15 ного конуса, на меньшем основании которого выполнено цилиндрическое углубление, а пакет выполнен конусообразным и составлен из набора узлов, выполненных в виде полых цилиндрических пальцеоб20 разных сопряженных по скользящей посадке оправок, на которых с помощью наружных кольцевых фиксаторов закреплены с натяжением гибкие диэлектрические платы, причем наружный кольцевой фикса25 тор каждого узла сопряжен по диаметру с внутренней оправкой соседнего узла большего диаметра, при этом наружный кольцевой фиксатор наибольшего диаметра сопряжен с цилиндрической частью корпу30 са, а внутренняя оправка узла наименьшего диаметра сопряжена с цилиндрическим углублением корпуса.

1758918

Составитель B. Псаломщиков

Редактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор H. ТупиiИ

Заказ 3014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101