DE29900457U1

DE29900457U1 - Struktur für Hochfrequenzoszillatoren

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Publication number: DE29900457U1
Application number: DE29900457U
Authority: DE
Original assignee: National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Current assignee: National Chung Shan Institute of Science and Technology NCSIST
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 1999-06-10
Anticipated expiration: 2009-01-15
Also published as: US6028489A; NL1010933C1

Description

MODULARE HOCHFREQUENZOSZILLATOR-STRUKTUR

Das vorliegende Gebrauchsmuster betrifft die Struktur für Hochfrequenz-Oszillatoren, insbesondere eine Oszillatorstruktur mit einer Haupt-Leiterplatte zur Bildung einer Mehrzahl von Oszillatoreinheiten, von denen jedes einzelne direkt getestet wird, ohne von der Haupt-Leiterplatte abgenommen zu werden.

Der Hochfrequenzoszillator, wie etwa ein Mikrowellen- oder Spannungs-regleroszillator, wird in der Regel als kleines Teil einer Leiterplatte hergestellt und mit einer Metallmaske abgedeckt, um parasitäre Oszillation und Interferenzen zu verhindern, die sich infolge der hohen Oszillationsfrequenz ergeben. In der Massenproduktion wird eine Mehrzahl isolierter Oszillatoreinheiten auf einer großen Haupt-Leiterplatte gebildet, die danach so zerschnitten wird, daß man jeden einzelnen Oszillator auf einem kleinen Stück der Haupt-Leiterplatte erhält. Wie in Figur 4 dargestellt, wird eine Mehrzahl isolierter Oszillatoreinheiten (55) auf einer Haupt-Leiterplatte (50) gebildet. Zwei U-förmige Öffnungen (51, 52) ergeben sich mittels Durchlöcherns der Haupt-Leiterplatte (50) entlang dem Rand jeder Oszillatoreinheit (55), wobei jede Oszillatoreinheit (55) nur von zwei dünnen Verbindungsstegen (53, 54) gehalten wird. Danach können die Verbindungsstege (53, 54) von Hand gebrochen werden, um die einzelnen Oszillatoreinheiten (55) abzutrennen.

Unter Bezugnahme auf Figur 5A wird eine andere herkömmliche Haupt-Leiterplatte (60) zur Herstellung von Hochfrequenzoszillatoren dargestellt. Eine Mehrzahl identischer, matrizenfömnig angeordneter Oszillatoreinheiten (61) werden auf der Haupt-Leiterplatte (60) gebildet. Jede einzelne der Mehrzahl von Oszillatoreinheiten (61) ist durch eine Mehrzahl gekreuzter vertikaler und horizontaler geätzter Furchen (14) isoliert, die mit einer Ätzmesservorrichtung mit V-förmiger Schneide gezogen werden. Figur 5B ist eine Querschnittansicht der Haupt-Leiterplatte (60), und es wird außerdem dargestellt, daß die geätzten Furchen (14) auf beiden Oberflächen der Haupt-Leiterplatte gezogen sind, so daß zwei benachbarte Oszillatoreinheiten (61) lose miteinander verbunden sind. Danach kann die Haupt-Leiterplatte (60) leicht entlang der geätzten Furchen (14) gebrochen werden, um die Mehrzahl von Oszillatoreinheiten (61) für den Test zu erhalten.

Der Test der auf einem kleinen Stück einer Leiterplatte gebildeten und von der Haupt-Leiterplatte (50,60) abgetrennten Oszillatoreinheiten (55,61) wie oben beschrieben ist kompliziert, weil sämtliche Oszillatoreinheiten (51,61) eine nach der anderen getestet werden müssen und jeder Test auf unpraktische Art und Weise durchzuführen ist. Jede Oszillatoreinheit (55, 61) muß einzeln in einem speziell für die Aufnahme einer Oszillatoreinheit (90) konzipierten Testsitz (70) getestet werden, wie in Figur 6 dargestellt. Der Testsitz (70) weist einen Positionsschlitz (71) auf, in dem die zu testende Oszillatoreinheit (90) aufgenommen wird. Zu beiden Seiten des Testsitzes (70) ist ein mit dem Positionsschlitz (71) verbundener Durchgangsschlitz (72) zur Anbringung von Kabeln und eines Signalanschlusses (74) vorgesehen. Des weiteren ist eine dünne Leiterplatte (80) in einer dem Positionsschlitz (71) und den Durchgangsschlitzen (72) angepaßten Form vorzusehen, welche in den Testsitz (70) gesteckt wird. Die dünne Leiterplatte (80) weist mehrere Kupferfolienkontakte (82) und eine Kupferfolienerdung (81) auf ihrer Oberfläche auf. Der externe Anschluß der Kupferfolien (81,82) wird dazu verwendet, eine

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elektrische Verbindung zu Stromleitungen, Signalleitern oder zum Signalscharter (74) herzustellen. Der innere Anschluß der Kupferfolien (81,82) wird dazu verwendet, eine elektrische Verbindung mit der getesteten Oszillatoreinheit (90) herzustellen, wodurch Strom geliefert wird und Signale auf die Oszitlatoreinheit (90) übertragen werden, um Ausgangssignale vom Signalschalter (74) zur Durchführung der Tests zu erhalten. Wenn ein Test durchgeführt werden muß, ist des weiteren ein Gummiblock (73) in den Positionsschlitz (71) einzuschieben, nachdem die Oszillatoreinheit (90) darin untergebracht wurde, wodurch die Oszillatoreinheit (90) zur Herstellung und Erhaltung eines festen Kontakts mit der dünnen Leiterplatte (80) gebracht wird, um einen wirksamen elektrischen Kontakt zu gewährleisten. Demgemäß ist es offensichtlich, daß der Test unpraktisch ist, zumal eigens ein Testsitz (70) hergestellt und jede zu testende Oszillatoreinheit (90) von Hand in diesen Testsitz (70) eingefügt und aus diesem herausgenommen werden muß. Es besteht deshalb Bedarf nach einer neuen und verbesserten Oszillatorstruktur, um das unpraktische und komplexe Testverfahren zu ersetzen.

Das Ziel des vorliegenden Gebrauchsmusters ist die Bereitstellung einer modularen Hochfrequenzoszillator-Struktur, welche eine Haupt-Leiterplatte zur Bildung mehrerer Oszillatoreinheiten verwendet. Alle Oszillatoreinheiten werden direkt auf der Haupt-Leiterplatte getestet, wodurch sich die Verwendung eines eigenen Testsitzes zur Einzelprüfung der Oszillatoreinheiten erübrigt.

Um dieses Ziel zu erreichen, umfaßt die Haupt-Leiterplatte der modularen Hochfrequenzoszillator-Struktur eine obere Kupferfolienschicht, eine mittlere Kupferfolienschicht, die von der oberen Kupferfolienschicht durch eine erste Isolierschicht getrennt ist, und eine untere Kupferfolienschicht, die von der mittleren Kupferfolienschicht durch eine zweite Isolierschicht getrennt ist. Die obere Kupferfolienschicht weist eine Mehrzahl von Bauteil-Schaltmustern und eine Mehrzahl von Schaltmustern für positive Spannung, Erdung und Signalregelung auf. Jedes Bauteil-Schattmuster bietet Schaftverbindungen für eine Oszillatoreinheit. Die Mehrzahl positiver Spannungs- und Erdungs-Schaltmuster dienen dem Zweck, die einzelnen Oszillatoreinheiten mit externer Energie zu versorgen. Die Mehrzahl von Signalregelungs-Schaltmustem dienen dem Zweck, Regelungssignale auf die einzelnen Oszillatoreinheiten anzuwenden. Die mittlere Kupferfolienschicht weist eine Mehrzahl von Schaltmustem für die Stromübertragung und die Erdungsübertragung auf, um die Mehrzahl der positiven Spannungs- und Erdungs-Schaltmuster mit der Mehrzahl von Oszillatoreinheiten elektrisch zu verbinden. Die untere Kupferfolienschicht weist ein großes gemeinsames Erdungs-Schaltmuster auf, welches mit der Mehrzahl von Erdungs-Schaltmustern der oberen Kupferfolienschicht und der Mehrzahl von Erdungsübertragungs-Schaltmustem der mittleren Kupferfolienschicht elektrisch verbunden ist. Die Haupt-Leiterplatte ist auf eine Art und Weise geätzt, daß die obere und die untere Kupferfolienschicht durchgeschnitten werden und die mittlere Kupferfolienschicht ungeschnitten bleibt, wodurch jeder einzelne Oszillator isoliert wird und unmittelbar auf der Haupt-Leiterplatte getestet werden kann.

Andere Ziele, Vorteile und neue Funktionen des Gebrauchsmodells werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher, sofem diese unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
Die Zeichnungen:

Figur 1&Agr; - 1C sind eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Bildung einer Haupt-Leiterplatte mit drei Kupferfolienschichten der Hochfrequenzoszillator-Struktur nach dem vorliegenden Gebrauchsmuster;

Figur 2A ist die Draufsicht der oberen Kupferfolienschicht der Haupt-Leiterplatte; Figur 2B ist die Draufsicht der mittleren Kupferfolienschicht der Haupt-Leiterplatte; Figur 2C ist die Draufsicht der unteren Kupferfolienschicht der Haupt-Leiterplatte;

Figur 3 ist eine schematische Darstellung der oberen Kupferfolienschicht, welche die mittlere Kupferfolienschicht überlagert;

Figur 4 ist eine Draufsicht einer ersten herkömmlichen Haupt-Leiterplatte zur Bildung einer Mehrzahl von Oszillatoreinheiten;

Figur 5A ist eine Draufsicht einer zweiten herkömmlichen Haupt-Leiterplatte zur Bildung einer Mehrzahl von Oszillatoreinheiten;

Figur 5B ist eine Querschnittansicht der zweiten herkömmlichen Haupt-Leiterplatte zur Bildung einer Mehrzahl von Oszillatoreinheiten; und

Figur6 ist eine Explosionsansicht eines herkömmlichen Testsitzes zum Testen einer Oszillatoreinheit.

Die modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur gemäß dem vorliegenden Gebrauchsmuster bietet eine Haupt-Leiterplatte zur Bildung einer Mehrzahl von Oszillatoreinheiten. Das Verfahren zur Bildung der Haupt-Leiterplatte ist in Figur 1 dargestellt. Wie in Figur 1A dargestellt, wird eine Leiterplatte (10) mit einer ersten Isolierschicht mit einer Kupferfolienschicht (11,12) auf der Oberseite bzw. Unterseite versehen. Eine zweite Isolierschicht (15), deren Dicke jener der ersten Isolierschicht entspricht, und eine Kupferfolienschicht (13) werden aufeinandergelegt und an der Leiterplatte (10) befestigt. Dadurch entsteht eine Haupt-Leiterplatte mit drei Kupferfolienschichten (11,12,13), wie in Figur 1B dargestellt. Die obere Kupferfolienschicht (13) wird in erster Linie dazu verwendet, mehrere Bauteil-Schaltmuster zu bilden, die den Oszillatoreinheiten entsprechen. Die mittlere Kupferfolienschicht (11) wird dazu verwendet, mehrere Strom- und Erdungsübertragungs-Schaltmuster und Signalübertragungs-Schaltmuster in Entsprechung zu den Oszillatoreinheiten zu bilden. Die untere Kupferfolienschicht (12) wird dazu verwendet, ein gemeinsames Erdungs-Schaltmusterfürdie Oszillatoreinheiten zu bilden. Nachdem die elektronischen Bauteile an die Haupt-Leiterplatte gelötet wurden, wird auf der Haupt-Leiterplatte ein Ätzverfahren ausgeführt, durch welches der Bereich jede Oszillatoreinheit definiert wird, wobei das angewendete Ätzmesser mit einer V-förmigen Schneide versehen ist und auf geeignete Weise so geführt wird, daß die mittlere Kupferfolienschicht (11) nicht geschnitten wird. Wie in Figur 1C dargestellt, ist an den Oberflächen der Haupt-Leiterplatte durch das Ätzverfahren eine Mehrzahl V-förmiger geätzter Furchen (14) eingebracht, und nur die obere und untere Kupferfolienschicht (13,12) sind geschnitten. Daraus folgt, daß jede einzelne Oszillatoreinheit von den anderen isoliert ist und anschließend auf einfache Weise von der Haupt-Leiterplatte getrennt werden kann, indem die Haupt-Leiterplatte entlang der Mehrzahl der Furchen (14) gebrochen wird.

Das wichtigste Merkmal ist, daß die positiven Spannungs- und Erdungs-Schaltmuster (VCC, GND) sowie sämtliche Signalregulierungs-Schaltmuster (VT) jeder einzelnen Oszillatoreinheit elektrisch mit allen Oszillatoreinheiten verbunden sind. Um dies zu erreichen, ist eine Mehrzahl von Durchgangs-

löchern (139) an vorbestimmten Stellen der Haupt-Leiterplatte vorgesehen, wobei die Innenfläche jedes Durchgangsloches (139) mit leitendem Material beschichtet ist. Da die Mehrzahl von Durchgangslöchern (139) durch die drei Kupferfolienschichten (13,11,12) gebildet ist, sind die drei Kupferfolienschichten (13,11,12) elektrisch verbunden. Da des weiteren die mittlere Kupferfolienschicht (11) ungeschnitten ist, können die Strom- und Regulierungssignale auf jede Oszillatoreinheit auf der Haupt-Leiterplatte gelenkt werden. Durch Versorgung der Haupt-Leiterplatte mit Strom und die Aufbringung von Steuersignalen werden sämtliche Oszillatoreinheiten auf der Haupt-Leiterplatte mit Energie versorgt und in Betrieb genommen. Deshalb kann jede Oszillatoreinheit unmittelbar auf der Haupt-Leiterplatte getestet werden, wodurch sich die Testleistung erhöht, da sich nicht nur ein eigener Testsitz (70) erübrigt, sondern darüber hinaus auch die Arbeitsschritte der Positionierung der einzelnen Oszillatoreinheiten im Testsitz (70) und der nachfolgenden Entnahme aus demselben.

Die von den drei Kupferfolienschichten (11,12,13) der Haupt-Leiterplatte gebildeten Schaltmuster sind aufeinander bezogen gestaltet. In Figur 2A, 2B und 2C sind die Schaltmuster der drei Kupferfolienschichten dargestellt. Unter Bezugnahme auf Figur 2A hinsichtlich des Schaltmusters der oberen Kupferfolienschicht (13) (Bauteil-Schaltmuster) ist die Mehrzahl der gekreuzt vertikal und horizontal geätzten Furchen (14) vorgesehen, um eine Mehrzahl von im wesentlichen quadratischen Bereichen zu bilden, von denen ein jeder ein kompliziertes Bauteil-Schaltmuster zur Bereitstellung elektrischer Verbindungen unter den unterschiedlichen elektronischen Bauelementen einer Oszillatoreinheit aufweist. In jedem quadratischen Bereich befindet sich eine Oszillatoreinheit. Der andere Bereich der Haupt-Leiterplatte wird für Herstellungs- und Testzwecke verwendet. Es sind Schaltmuster für Erdung, positive Spannung und Signalregulierung (131,133,132) dargestellt und mit GND, VCC bzw. VT bezeichnet, mit denen die Anschlüsse für Erdung, positive Spannung und Signalregulierung während eines Tests hergestellt werden. Über diese Anschlüsse kann jede Oszillatoreinheit mit externem Strom und mit Regulierungssignalen versorgt werden (in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind nur diejenigen Oszillatoreinheiten als angeschlossen dargestellt, die in einer vertikalen Linie angeordnet sind.) Es ist deshalb nur eine einzige Energiequelle erforderlich, um sämtliche Oszillatoreinheiten mit Energie zu versorgen. Zusätzlich wird in Figur 2A eine Mehrzahl von streifenförmigen Signalsprung-Schaltmustern (134,135) für Signalsprünge dargestellt, die weiter unten im Detail beschrieben werden.

Figur 2B stellt das Schaltmuster der mittleren Kupferfolienschicht (11) (Strom-Schaltmuster) dar, welche eine Mehrzahl von Erdungs-, Signal- und Stromübertragungs-Schaltmustem (111,112, 113) bereitstellt, um das in Figur 2A dargestellte Erdungs-Schaltmuster (131) (auch bezeichnet mit GND), das Signalregelungs-Schaltmuster (132) (auch bezeichnet mit VT) und das positive Spannungs-Schaltmuster (133) (auch bezeichnet mit VCC) - gezeigt in Fig. 2 A -jeder einzelnen Oszillatoreinheit mit denjenigen einer anderen Oszillatoreinheit zu verbinden. Unter Bezugnahme auf Figur 2C bildet die untere Kupferfolienschicht (12) ein großes gemeinsames Erdungs-Schaltmuster (121). Figur 3 entsteht durch Überlappung von Figur 2A und Figur 2B, wobei die gestrichelten Linien die Schaltmuster der mittleren Kupferfolienschicht (11) zeigen. Es wird dargestellt, daß das Erdungs-Schaltmuster (111) der oberen Kupferfolienschicht (13), das Erdungsübertragungs-Schaltmuster (111) der mittleren Kupferfolienschicht (11) und das gemeinsame Erdungs-Schaltmuster (121) der unteren Kupferfolienschicht (12) elektrisch verbunden sind. Das Schaltmuster für popsitive Spannung (133) (auch mit VCC bezeichnet)

der oberen Kupferfolienschicht (13) ist mit der Oszillatoreinheit und dem streifenförmigen Sprung-Schaltmuster (135) darunter über das Leistungsbertragungs-Schaltmuster (113) der mittleren Kupferfolienschicht (11) verbunden, wobei das positive Spannungs-Schaltmuster (133) für die positive Spannung (auch bezeichnet mit VCC) des weiteren nach unten mit anderen Oszillatoreinheiten auf ähnliche Weise verbunden ist. Das Regulierungssignal-Schaltmuster (132) für die Steuersignale (auch bezeichnet mit VT) der oberen Kupferfolienschicht (13) ist über die Signalübertragungs-Schaltmuster (112) der mittleren Kupferfolienschicht (11) und das streifenfömnige Signalsprung-Schaltmuster (134) der oberen Kupferfolienschicht (13) erweiternd verbunden mit den Oszillatoreinheiten. Wenn die obere und die untere Kupferfolienschicht (13,12) geschnitten werden, um die Mehrzahl gekreuzter vertikaler und horizontaler geätzter Furchen (14) in der Haupt-Leiterplatte zu bilden, bleiben die Schaltmuster für Erdung, positive Spannung und Signalsteuerung (131,133,132) der oberen Kupferfolienschicht (13) mit den jeweiligen Oszillatoreinheiten über die mittlere Kupferfolienschicht (11) elektrisch verbunden, wodurch der Betrieb der Oszillatoreinheiten ermöglicht wird. Deshalb kann durch den Anschluß leitender Drähte an die Schaltmuster für positive Spannung, Steuersignale und Erdung (133,132,131) (auch bezeichnet mit VCC, VT, GND), um diese mit geeigneter Energie und Signalen zu versorgen, wie im oberen Bereich der Figur 3 dargestellt, jede Oszillatoreinheit direkt auf der Haupt-Leiterplatte getestet werden.

Obwohl der Gegenstand des vorliegenden Gebrauchsmusters unter Bezugnahme auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, versteht es sich von selbst, daß zahlreiche andere mögliche Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne deshalb von Geist und Umfang des nachstehend beanspruchten Gebrauchsmusters abzuweichen.

Claims

ö PATENTANSPRÜCHE

1. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur mit einer Haupt-Leiterplatte zur Bildung einer Mehrzahl von Oszillatoreinheiten, die Haupt-Leiterplatte umfassend:

eine obere Kupferfolienschicht mit einer Mehrzahl von Bauteil-Schaltmustern und einer Mehrzahl von Schaltmustem für positive Spannung, Erdung und Steuersignale, wobei jedes Bauteil-Schaltmuster Schaltungsanschlüsse für eine Oszillatoreinheit aufweist und die Mehrzahl der positiven Spannungs- und der Erdungs-Schaltmuster zur Versorgung der einzelnen Oszillatoreinheiten mit externer Energie und die Mehrzahl der Signalregulierungs-Schaltmusterzum Anlegen von Steuersignalen an die einzelnen Oszillatoreinheiten vorgesehen ist;

eine mittlere Kupferfolienschicht mit einer Mehrzahl von Leistungsübertragungs- und Erdungsübertragungs-Schaltmustem zur elektrischen Verbindung der Mehrzahl positiver Spannungsund Erdungs-Schaltmuster mit der Mehrzahl von Oszillatoreinheiten; eine erste Isolierschicht zwischen der oberen und der mittleren Kupferfolienschicht;

eine untere Kupferfolienschicht mit einem großen gemeinsamen Erdungs-Schaltmuster, das mit der Mehrzahl von Erdungs-Schaltmustem der oberen Kupferfolienschicht und der Mehrzahl von Erdungsübertragungs-Schaltmustern der mittleren Kupferfolienschicht elektrisch verbunden ist; und

eine zweite Isolierschicht zwischen der mittleren und der unteren Kupferfolienschicht, wobei die Haupt-Leiterplatte auf eine Weise geätzt wird, daß die obere und die untere Kupferfolienschicht durchgeschnitten werden, um die einzelnen Oszillatoreinheiten zu isolieren, und die mittlere Kupferfolienschicht ungeschnitten bleibt, wodurch die einzelnen Oszillatoren direkt auf der Haupt-Leiterplatte getestet werden können.

2. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die erste Isolierschicht eine Dicke aufweist, die jener der zweiten Isolierschicht entspricht.

3. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die obere, mittlere und untere Kupferfolienschicht gleichmäßig beabstandet sind.

4. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die Haupt-Leiterplatte mittels eines Ätzmessers mit V-förmiger Schneide geätzt wird.

5. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die mittlere Kupferfolienschicht des weiteren eine Mehrzahl von Signalübertragungs-Schaltmustern aufweist, um die Mehrzahl von Steuersignalen-Schaltmustern mit der Mehrzahl von Oszillatoreinheiten elektrisch zu verbinden.

6. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur nach Anspruch 5, wobei die obere Kupferfolienschicht des weiteren eine Mehrzahl von Signalsprung-Schaltmustern aufweist, um die Mehrzahl von Stromübertragungs- und Signalübertragungs-Schaltmustem elektrisch zu verbinden.

7. Modulare Hochfrequenz-Oszillatorstruktur nach Anspruch 1, wobei die Haupt-Leiterplatte eine Mehrzahl von Durchgangslöchem aufweist, deren Innenoberflächen mit leitendem Material beschichtet sind, wodurch die obere, mittlere und untere Kupferfolienschicht elektrisch verbunden werden.