HF-Abschlusswiderstand mit einer planeren Schichtstruktur

Die vorliegende Erfindung betrifft einen HF-Abschlusswiderstand mit einer plana- ren Schichtstruktur, die auf einem Substrat eine Widerstandsschicht zum Umwandeln von HF-Energie in Wärme, eine Eingangsleiterbahn zum Zuführen von HF-Energie und eine Masseanschussleiterbahn zum elektrischen Verbinden mit einem Massekontakt aufweist, wobei die Eingangsleiterbahn mit einem ersten Ende der Widerstandsschicht elektrisch verbunden ist und die Masseanschussleiterbahn mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Widerstandsschicht elektrisch verbunden ist und an einem massekontaktseitigen Ende der Schichtstruktur die Masseanschussleiterbahn die oberste Schicht der Schicht- struktur ausbildet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer planaren Schichtstruktur für einen HF- Abschlusswiderstand, wobei auf einem Substrat eine Widerstandsschicht zum Umwandeln von HF-Energie in Wärme, eine Eingangsleiterbahn zum Zuführen von HF-Energie und eine Masseanschussleiterbahn zum elektrischen Verbinden mit einem Massekontakt ausgebildet wird, wobei die Eingangsleiterbahn mit einem ersten Ende der Widerstandsschicht elektrisch verbunden wird und die Masseanschussleiterbahn mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Widerstandsschicht elektrisch verbunden wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.

HF-Abschlusswiderstände finden beispielsweise für die Anpassung von HF-Baugruppen im Mobil- und Richtfunkbereich mit sehr hohen Sendeleistungen Anwendung, z.B. zum Abschluss eines Combiners oder Antennenausganges. Abschlusswiderstände erhöhter Verlustleistung besitzen große Widerstandsstruktu- ren, um die eingekoppelte HF-Leistung auf diese Fläche zu verteilen. Dies wirkt

sich jedoch ungünstig auf den Reflexionsfaktor bei breitbandiger Anwendung aus, bzw. der Abschlusswiderstand ist bei gleichen Reflexionsfaktoren lediglich in einem schmaleren Frequenzband verwendbar.

Bei den oben erwähnten HF-Abschlusswiderständen sind spezielle Konstruktionen der Substratstrukturen notwenig, um durch diese den sehr hohen technischen Ansprüchen gerecht zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen HF-Abschlusswiderstand der o.g. Art sowie ein Verfahren der o.g. Art derart auszugestalten, dass der Massean- schluss der Widerstandstruktur des Substrates an den Massekontakt, wie beispielsweise eine Gehäusewand, einerseits sehr kurz ist, um eine möglichst genaue Anpassung des Wellenwiderstandes zu erhalten, andererseits aber so konstruiert ist, dass sich noch eine gute Lötstelle für den Massekontakt zwischen Masseanschussleiterbahn und Massekontakt ausbilden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen HF-Abschlusswiderstand der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 6 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Bei einem HF-Abschlusswiderstand der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Masseanschussleiterbahn wenigstens teilweise auf der Wider- Standsschicht angeordnet ist.

Bei einem Verfahren der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zuerst die Widerstandsschicht auf dem Substrat ausgebildet wird und danach die Masseanschussleiterbahn wenigstens teilweise auf der Widerstandsschicht ausgebil- det wird.

Dies hat den Vorteil, dass die Oberseite der Masseanschussleiterbahn vollständig frei liegt und damit für die Kontaktierung mit dem Massekontakt vollständig zur Verfügung steht. Hierdurch ist es möglich, die Masseanschussleiterbahn so kurz

wie für eine ausreichende elektrische Verbindung mit dem Massekontakt nötig auszubilden, so dass die negativen elektrischen Auswirkungen des Masseanschlusses auf die Anpassung des Wellenwiderstandes des HF-Abschlusswiderstandes minimiert und gleichzeitig die zur elektrischen Kontaktierung zur Ver- fügung stehende Oberfläche maximiert werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist am massekontaktseitigen Ende der Schichtstruktur die Masseanschussleiterbahn auf dem Substrat angeordnet und weist eine sich in Richtung des ersten Endes der Widerstandsschicht erstreckende Erweiterung auf, die auf der Widerstandsschicht angeordnet ist.

Eine gute und funktionssicher herstellbare elektrische Kontaktierung zwischen der Masseanschussleiterbahn und dem Massekontakt erzielt man dadurch, dass sich eine von dem Substrat abgewandte Oberseite der Masseanschussleiterbahn so- wohl im Bereich des massekontaktseitigen Endes der Schichtstruktur, in dem die Masseanschussleiterbahn auf dem Substrat aufliegt, als auch im Bereich der Erweiterung, in dem die Masseanschussleiterbahn auf der Widerstandsschicht aufliegt, in einer Fläche erstreckt.

Zum Abführen der in der Widerstandsschicht erzeugten Wärme ist die planare Schichtstruktur in einem Gehäuse aus elektrisch leitendem Werkstoff angeordnet, wobei der Massekontakt das Gehäuse ist.

Zweckmäßigerweise ist der Massekontakt an einer massekontaktseitigen Stimflä- che der planaren Schichtstruktur angeordnet.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen HF-Abschlusswiderstands in Aufsicht,

Fig. 2 den HF-Abschlusswiderstand von Fig. 1 in schematischer Schnittansicht,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Anpassung des Wellenwiderstandes über die Frequenz für eine Länge der Masseanschussleiterbahn von L = 0,6 mm und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Anpassung des Wellenwiderstandes über die Frequenz für eine Länge der Masseanschussleiterbahn von L = 1 ,1 mm

Die aus Fig.1 ersichtliche, bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen HF-Abschlusswiderstands umfasst eine Widerstandsschicht 10, eine Eingangsleiterbahn 12 und eine Masseanschussleiterbahn 14. Die Widerstandsschicht 10, die Eingangsleiterbahn 12 und die Masseanschussleiterbahn 14 sind als jeweilige Schichten auf einem Substrat 16 ausgebildet und bilden eine planare Schichtstruktur. Die Eingangsleiterbahn 12 ist mit einem ersten Ende 18 der Widerstands- schicht 10 elektrisch verbunden und die Masseanschussleiterbahn 14 mit einem dem ersten Ende 18 gegenüberliegenden zweiten Ende 20 der Widerstandsschicht 10 elektrisch verbunden. Die Widerstandsschicht 10 dient zum Umwandeln von HF-Energie in Wärme, die Eingangsleiterbahn 12 dient zum Zuführen von HF-Energie und die Masseanschussleiterbahn 14 dient zum elektrischen Verbin- den mit einem Massekontakt 22 (Fig. 2).

Die von der Eingangsleiterbahn 12 (in Fig. 2 nicht dargestellt), der Widerstandsschicht 10 und der Masseanschussleiterbahn 14 gebildete planare Schichtstruktur ist aus Fig. 2 näher ersichtlich. Der Massekontakt 22 ist stirnseitig an einem mas- sekontaktseitigen Ende der Schichtstruktur angeordnet und ist beispielsweise ein Teil eines Gehäuses. Dieses Gehäuse ist aus einem elektrischen leitenden Werkstoff hergestellt und hat dadurch auch gute Wärmeleitungseigenschaften, so dass die in der Widerstandsschicht 10 entstehende Wärmeenergie über das Gehäuse an einen Kühlkörper abgeleitet wird.

Die Masseanschussleiterbahn 14 stellt den elektrischen Kontakt zwischen der Widerstandsschicht 10 und dem Gehäuse 22 her. Erfindungsgemäß ist die Masseanschussleiterbahn 14 wenigstens teilweise auf der Widerstandsschicht 10 angeordnet. Am massekontaktseitigen Ende der Schichtstruktur ist die Massean-

schussleiterbahn 14 auf dem Substrat 16 angeordnet. In Richtung des ersten Endes 18 der Widerstandsschicht 10 erstreckt sich eine Erweiterung 24 der Masseanschussleiterbahn 14, die auf der Widerstandsschicht 10 angeordnet ist, d.h. die Widerstandsschicht 10 ist im Bereich der Erweiterung 24 zwischen dem Sub- strat 16 und der Masseanschlussleiterschicht 14 angeordnet.

Eine von dem Substrat 16 abgewandte Oberseite 26 der Masseanschussleiterbahn 14 erstreckt sich sowohl im Bereich des massekontaktseitigen Endes der Schichtstruktur, in dem die Masseanschussleiterbahn 14 auf dem Substrat 16 auf- liegt, als auch im Bereich der Erweiterung 24, in dem die Masseanschussleiterbahn 14 auf der Widerstandsschicht 10 aufliegt, in einer Fläche. Diese ebene O- berseite 26 der Masseanschussleiterbahn 14 dient zum Herstellen des elektrischen Kontaktes mit dem Gehäuse 22, wobei bevorzugt eine Lötverbindung hergestellt wird. Hierzu muss eine Länge 28 der Masseanschussleiterbahn 14, d.h. eine Ausdehnung der Masseanschussleiterbahn 14 in Ausbreitungsrichtung der HF-Welle, eine gewisse Mindestlänge haben, da sich sonst keine ausreichende Lotkehle ausbilden kann. Andererseits ergeben sich umso größere negative Auswirkungen auf die Impedanzanpassung, je größer der Wert für die Länge 28 ist. Dadurch, dass die Masseanschussleiterbahn 14 am massekontaktseitigen Ende der Schichtstruktur auch im Bereich der überlappung mit der Widerstandsschicht 10 die oberste Schicht darstellt, kann diese Länge 28 so klein gewählt werden, wie dies für die Kontaktierung mit dem Gehäuse unbedingt notwendig ist. Der negative Einfluss der Masseanschussleiterbahn 14 auf die Impedanzanpassung des HF-Abschlusswiderstandes ist dadurch minimiert.

Es ist eine kurze geometrische Distanz zwischen dem zweiten Ende 20 der Widerstandschicht 10 und der Gehäusewand 22 notwendig. Gleichzeitig besteht die technologische Forderung nach einer ausreichenden Länge 28 der Lötverbindung sowie einem kostengünstigen Aufbau. Durch den erfindungsgemäßen Schichtauf- bau (Masseanschussleiterbahn 14 auf Widerstandsschicht 10) wird allen Forderungen Rechnung getragen. Es ergibt sich ein einfacher, kostengünstiger Aufbau (keine Stirnkontaktierung), eine ausreichende Lötfläche für eine gleichmäßige, saubere Lötverbindung (Masseverbindung zum Gehäuse 22, die eine Kehlbildung gewährleistet), und man hat trotz großer Widerstandsstrukturen einen Ansatzpunkt

zur Optimierung des Reflexionsfaktors, da die Länge 28 der Masseanschlussleiterbahn 14 einen entscheidenden Einfluss auf die elektrischen Parameter besitzt. Die dargestellte kostengünstige Fertigungstechnologie für planare Strukturen, wirkt sich sehr vorteilhaft auf die HF-Eigenschaften aus.

Ein Verfahren zum Herstellen einer planaren Schichtstruktur für einen HF-Abschlusswiderstand, wobei auf einem Substrat eine Widerstandsschicht zum Umwandeln von HF-Energie in Wärme, eine Eingangsleiterbahn zum Zuführen von HF-Energie und eine Masseanschussleiterbahn zum elektrischen Verbinden mit einem Massekontakt ausgebildet wird, wobei die Eingangsleiterbahn mit einem ersten Ende der Widerstandsschicht elektrisch verbunden wird und die Masseanschussleiterbahn mit einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Widerstandsschicht elektrisch verbunden wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die Widerstandsschicht auf dem Substrat ausgebildet wird und danach die Masseanschussleiterbahn wenigstens teilweise auf der Widerstandsschicht ausgebildet wird.

Der Einfluss der Länge L 28 der Masseanschussleiterbahn 14 ist in den Fig. 3 und 4 veranschaulicht. In Fig. 3 ist die Impedanzanpassung über die Frequenz für L = 0,6 mm und in Fig. 4 ist die Impedanzanpassung über die Frequenz für L = 1 ,1 mm angeben. Wie unmittelbar ersichtlich, ergibt sich im Bereich von 0,50 GHz bis 2.00 GHz eine um ca. 4 dB besser Impedanzanpassung für Länge 28 L = 0,6 (Fig. 3).