[发明专利]壳壁衬套有效
申请号: | 201080038676.X | 申请日: | 2010-09-02 |
公开(公告)号: | CN102484954A | 公开(公告)日: | 2012-05-30 |
发明(设计)人: | C·德勒冯;O·旺迪耶;D·内沃 | 申请(专利权)人: | 泰勒斯公司 |
主分类号: | H05K5/06 | 分类号: | H05K5/06;H05K5/02 |
代理公司: | 北京戈程知识产权代理有限公司 11314 | 代理人: | 程伟;王锦阳 |
地址: | 法国塞纳*** | 国省代码: | 法国;FR |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 衬套 | ||
技术领域
本发明涉及电源封装的领域,特别涉及设置在这些封装中的穿通件。
背景技术
图1显示了密封的电源封装。
该封装包括金属基座100,其上设置有包括四个壁的金属隔间。两个密封的穿通件101和102的每一个位于相对的壁中,在多数情况下允许微波信号线(未显示)进入和退出。
密封的穿通件104允许低频信号(例如电源或控制信号)的传输。在组装不同部件的阶段过程中,金属格栅103允许这些不同的信号连接到一起,从而防止静电放电。
这种微封装用于微波领域中,用于基于裸片(例如大功率放大器)提供电气功能。
图2显示了现有技术中通过密封的穿通件的截面图。由陶瓷绝缘体制成的穿通件101允许信号线202穿过封装的壁203。穿通件倚靠在封装的基座204上。信号线包括封装外部的第一部件202a、封装内部的第二部件202b和嵌入穿通件中的第三部件202c。信号线连接至位于封装内部的部件205。放置在基座204和部件205之间的底座206允许部件与信号线202放置在相同的水平处,并且能够限制由于连接线的长度而引起的微波失配。
多层陶瓷穿通件包括:与封装的基座204接触的第一层201a,在第一层201a的表面上放置信号线202;以及在壁203处覆盖第一层201a的第二层201b。
使用真空电源封装的一个主要问题是存在被称为次级发射倍增的效应,其可能出现在密封的穿通件附近。次级发射倍增是出现在在真空下发射微波的设备中的寄生效应。其特别出现在真空管、粒子加速器和卫星上的微波电路中。基本的次级发射倍增机制如下所述:通过微波场被加速的初级电子撞击表面,导致发出次级电子,次级电子转而被微波场加速并且撞击表面,导致发出其他的次级电子。对于给定几何形状和特定频率及振幅的场,满足发射电子数指数增长的条件。从而满足次级发射倍增放电的条件。发射电子数的增长受到饱和效应的限制,而且放电可能随着时间波动。
次级发射倍增经常是一种不需要的效应:微波场失去能量,用于加速电子,电子获得的能量基本上在碰撞时被转化为热(发射的次级电子的能量较低)。因此微波结构中发射或储存的能量均减少,并且微波结构被加热。
放电效应出现在封装中位于封装外部的信号线部分与封装的金属壳之间。其相应地破坏信号线。由于封装包含气体,密封封装内部的信号线部分不受影响。在非密封封装的情况下,封装内部的信号线部分也受到次级发射倍增的影响。防止这种效应的最简单的方法是使外部信号线与其他导电元件间隔的足够远。为此,计算能够避免次级发射倍增的最小安全距离d。该距离取决于信号的功率。通常对于40W的信号,对于6dB的裕度安全距离是2mm,对于10dB的裕度安全距离是2.5mm。裕度考虑了电磁仿真中的不确定性以及待克服的制造公差。根据实施的标准,认为6dB的裕度足以保证完全不存在次级发射倍增,但是需要电子实验来证实不存在次级发射倍增。10dB的裕度足以免除电子实验的必要性。
因此,穿通件的第一层201a的高度至少等于该安全距离d,以防止封装的线202和基座204之间的次级发射倍增。第二层201b的高度至少等于该安全距离d,以防止封装的线202与壁203之间的次级发射倍增。因此,穿通件的高度至少是安全距离d的两倍。通常,对于40W的传输功率,对于10dB的裕度穿通件至少具有5mm的总高度。该距离d还适用于线202a和金属壁之间的水平面。
当希望在线中传输更高的功率时会出现问题。例如,对于150W的功率,对于10dB的裕度安全距离d变为5mm。该距离表示要增大密封穿通件的高度。根据现有技术,高度大约为6mm的陶瓷穿通件就达到了制造极限。换言之,很难制造高度为10mm的穿通件。
此外,增大穿通件制造于其中的基板的高度导致难以解决的电气问题。图3显示了10mm高的穿通件的输入/输出处的信号反射率的变化曲线302以及相关的功率损耗曲线301。Y轴的单位是分贝,X轴的单位是千兆赫。在绘制响应曲线时观察到截止频率,在截止频率以下传输信号的功率损耗可忽略不计,在截止频率以上功率损耗猛增。在该频率以上,穿通件不再能够使用。该效应是由于波不再在信号线中传播而导致的,信号线开始像天线一样辐射。对于10mm高的穿通件,截止频率位于2GHz左右。因此,穿通件不能用于3GHz的信号。
总而言之,该穿通件具有以下缺点:首先,该穿通件很难制造;此外,其具有电气方面的限制(对于2GHz以上的频率而言);最后,没有底座的封装的总高度是难以接受的,也不能与已知的制造方法兼容。
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