Объемный высокочастотный интегральный модуль

(71) Конструкторское бюро приборостроения Научно-производственного объединения Точность(54) ОБЪЕМНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙИНТЕГРАЛЬНЫЙ 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 пакетзакрепленных в оправке гибких диэлектрических плат с пленочными и навесными элементами и с прокладками, расположеннымимежду слоями гибких диэлектрических плат,выполненными из диэлектрического пени 00 Изобрет ной интегра пользовано телевидении измерительн Известн жащие диэл ночными иение относится к высокочастотльной технике и может быть исв технике связи, промышленном , системах управления и в радиоой технике,ы интегральные модули, содеректрические платы (ДП) с пленавесными элементами (ПЭ и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(и.,Ж нп 1 75891 8 А 1 стого 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,НЭ), собранные в пакет без воздушных промежутков между ДП с последующим корпусированием пакета ДП (заявка Японии Гч.60-106202, кл. Н 01 Р 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 слоев 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.св, М1679664, кл. Н 05 К 7/02, 1988).Недостатками известного модуля являются недостаточно высокая плотность ком 5 поновки, что объясняется использованиемдостаточно толстых (0,52 мм) диэлектрических прокладок из гибкого пеноматериала); недостаточно высокая надежностьконструкции, что обусловлено наличием па 10 яных соединений между витками спиральной ленты, а также .недостаточнойжесткостью самой спиральной лентой полосковой платы и появлением механическихнапряжений в зонах контакта НЭ с ПЗ при15 формировании (изгибе) витков спиральнойленты; сложная технология изготовления,включающая в себя операции формирования многослойной, слокно изогнутой спи. ральной ленты полосковых плат, а также20 операций присоединения (контактирования) коаксиальных микрокабелей и изготовления конструктивных тепловых труб сгерметизацией последних.Цель изобретения - увеличение плотно 25 сти компоновки, повышение надежности итехнологичности,Положительный эффект, ожидаемыйот использования изобретения, заключается в повышении плотности компоновки30 в 5 - 8 раз, причем реализуются схемы счислом и номенклатурой функциональныхузлов, в 3-5 раз большим (в сравнимыхгабаритах модулей). причем практическинет ограничения в (реальном) наращива 35 нии числа слоев (уровней) ДП; надекностьвозрастает на порядок со значительнымувеличением механической прочности конструкции в процессе эксплуатации модуля вустройствах, подвергающихся значитель 40 ным ударным нагрузкам и вибрации. Достигается снижение трудоемкости операцийсборки (в экологической оценке) в 2-3 раза,Цель достигается тем, что в модуле, содержащем металлические корпус, основа 45 ние и пакет закрепленных в оправке гибкихдиэлектрических плат с пленочными и навесными элементами и с прокладками, расположенными между слоями гибкихдиэлектрических плат, выполненными из50 диэлектрического пенистого материала и сотверстиями для размещения навесных элементов, причем полости между корпусом иоправкой заполнены диэлектрическим пенистым материалом, элементы межплатной55 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 основаниикоторого выполнено цилиндрическое углубление, а пакет выполнен конусообразныМ и составлен из набора узлов, выполненных в виде полых цилиндрических пальцеобразных сопряженных по скользящей посадке оправок, на которьх 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. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 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 ТУб - 19 - 102 - 78, марки ПМпо ТУ 6-05-1141-78, марки "Кар 1 оп Н", ПМА и др. с толщиной 30 - 130 мкм. Выбирают материалы с характеристиками т 9 д=0,0030,08 при 1=20 С и тц д=0.0004 при 10=220 С на частоте 1 ГГц; я=3,13,8; рабочая температура до 220 С. Слой 15 диэлектрика изготовлен из пористого фторопласта по ТУб - 05 - 1741 - 75 (сортамент-лист) с толщиной, соответствующей высоте используемых навесных элементов; В качестве пеноматериала 18 используется пенополиуретан ППУ. Элементы корпуса, фиксаторы и оправка изготовлены из" алюминиевых сплавов с покрытием под пайку Хим, Нб9; фиксаторы и оправки - из сплавов типа Д 16, В 95 по ГОСТ 4784 - 74, корпус 1 и основание 2 - из сплава АМгпо 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 диаграммообразующих матриц с большими индексами М х Й 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 и зоб рете н и я Обьемный 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 эле ментами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения плотности компоновки, повышения надежности и технологичности, корпус выполнен в виде соединенных цилиндрической части и части в виде усечен ного конуса, на меньшем основаниикоторого выполнено цилиндрическое углубление, а пакет выполнен конусообразным и составлен из набора узлов, выполненных в виде полых цилиндрических пальцеоб разных сопряженных по скользящей посадке оправок, на которых с помощью наружных кольцевых фиксаторов закреплены с натяжением гибкие диэлектрические платы, причем наружный кольцевой фикса тор каждого узла сопряжен по диаметру свнутренней оправкой соседнего узла большего диаметра, при этом наружный кольцевой фиксатор наибольшего диаметра сопряжен с цилиндрической частью корпу са, а внутренняя оправка узла наименьшегодиаметра сопряжена с цилиндрическим углублением корпуса,1758918Составитель В, Псаломщиков едактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор Н. Тупица каз 3014 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101