DE102012003054B4

DE102012003054B4 - HF-Durchführung

Info

Publication number: DE102012003054B4
Application number: DE102012003054.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Lausch; Albert Chmelicek; Harald Mayr; Dirk Höfig
Original assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Current assignee: Hensoldt Sensors GmbH
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2032-02-15
Also published as: EP2815408B1; WO2013120469A1; EP2815408A1; DE102012003054A1

Abstract

HF-Durchführung zur Einbringung in eine in einer Leiterplatte, einem Wellenleiter oder einem Gehäuse ausgeführten Durchgangsbohrung (DB) umfassend eine mit einem dielektrischen Material (DK), als undurchdringliche Barriere für die Außenumgebung, vollständig ausgefüllte Hülse (RK) 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 Länge der mit dem dielektrischen Material vollständig gefüllten Hülse (RK) der Länge der Durchgangsbohrung (DB) entspricht wobei durch den fehlenden Luftkoax ein leichteres Kontaktieren des Mittelleiters an ein Substrat ermöglicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine HF-Durchführung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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.
Die US 5 376 901 A 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.
Weitere HF-Durchführungen sind z. B. aus DE 699 23 805 T2 oder DE 20 2009 001 395 U1 bekannt.
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.
US 5 223 673 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.
Bei der Konstruktion der HF-Durchführung wird Borosilikatsglas 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.
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.
Weitere Nachteile von herkömmlichen Glas-Metall-Durchführungen ist, dass der Anschluss einen so genannten Luftkoax aufweist. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Glas-Metall-Durchführung D 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.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine HF-Durchführung anzugeben, bei welcher ein direkter Anschluss an ein Substrat möglich ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die HF-Durchführung mit den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße 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.
Durch den fehlenden Luftkoax ist mit der erfindungsgemäßen HF-Durchführung ein leichteres Kontaktieren des Mittelleiters an ein Substrat möglich.
Die Hülse ist hierbei zweckmäßig aus Kovar gefertigt. Als dielektrisches Material wird zweckmäßig Sinterglas verwendet. Der Vorteil hiebei 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 Ausdehungskoeffzienten nicht möglich.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer HF-Durchführung nach dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen HF-Durchführung.
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 einbringbar ist.
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.
An einem Ende der Hülse weist die HF-Durchführung D ein sich radial nach außen erstreckendes Kragenteil K auf. Das Kragenteil K weist einen Außendruchmesser DM_K auf, welcher größer ist als der Durchmesser DM_DB der Durchgangsbohrung DB.
Der Ringkörper RK kann in die Durchgangsbohung DB eingeklebt oder eingelötet werden.
Mit der erfindungsgemäßen HF-Durchführung können HF-Signale von bis zu 40 GHz übertragen werden.
Die HF-Durchführung kann eine Glas-Metall-Durchführung sein.
Zweckmäßig weist das Gehäuse 1 eine für das Kragenteil K passende Aussparung auf.

Claims

HF-Durchführung zur Einbringung in eine in einer Leiterplatte, einem Wellenleiter oder einem Gehäuse ausgeführten Durchgangsbohrung (DB) umfassend eine mit einem dielektrischen Material (DK), als undurchdringliche Barriere für die Außenumgebung, vollständig ausgefüllte Hülse (RK) 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 Länge der mit dem dielektrischen Material vollständig gefüllten Hülse (RK) der Länge der Durchgangsbohrung (DB) entspricht wobei durch den fehlenden Luftkoax ein leichteres Kontaktieren des Mittelleiters an ein Substrat ermöglicht wird.
HF-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (RK) aus Kovar gefertigt ist.
HF-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrisches Material (DK) Sinterglas ist.
HF-Durchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Durchführung in die Durchgangsbohrung (DB) einklebbar oder einlötbar ist.