DE19906498A1 - Elektrischer Anschluß mit einer Induktanz von nahezu Null - Google Patents
Elektrischer Anschluß mit einer Induktanz von nahezu NullInfo
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Abstract
Anschlußvorrichtung für die Energieversorgung eines Mikroprozessors mit einer parasitären Induktivität von nahezu Null, die beispielsweise der Verbindung eines Mikroprozessors mit seiner Stromversorgung dient, und die den Spannungsabfall aufgrund dynamischer Änderungen des Arbeitsstroms des Prozessors erheblich verringert.
Description
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit der Struktur und dem
Konstruktionsverfahren für elektrische Anschlüsse. Insbeson
dere betrifft die Erfindung eine neue Form und ein Konstruk
tionsverfahren zur Herstellung und zum Zusammenbau eines
elektrischen Anschlusses für ein Energieversorgungssystem, um
eine Induktanz nahe Null zu schaffen, um dadurch den Span
nungsabfall aufgrund dynamischer Änderungen des Arbeitsstrom
zu verringern.
Die mit der Energieversorgung befaßte Industrie ist nun mit
einer technischen Schwierigkeit konfrontiert, da der Computer
und viele andere Arten, in der Hand gehaltene Elektronikgerä
te mit einer niedrigeren Gleichstrom(DC)-Spannung betrieben
werden, d. h. einer Gleichspannung von 3,3 Volt oder niedri
ger, und gleichzeitig jedoch mit einem höheren Arbeitsstrom.
Ein Hauptproblem bei der Bereitstellung einer Gleich
stromenergieversorgung für den Computer oder anderen Handge
räten besteht in dem Spannungsabfall, der durch die Induktanz
des Anschlusses hervorgerufen wird, welche ihrerseits durch
Änderungen des dynamischen Arbeitsstroms hervorgerufen wird.
Ein üblicher, zwischen einer Spannungsquelle und einem Mikro
prozessor angeordneter Anschluß enthält zwei leitende Leitun
gen, um eine geschlossene elektrische Stromschleife zu bil
den. Zwischen diesen leitenden Leitungen wird ein parasitärer
Kondensator und Induktor erzeugt. Während eines Ruhezustandes
des Mikroprozessors wird ein sehr kleiner, gleichmäßiger
Gleichstrom von dem Energieversorgungssystem zu dem Mikropro
zessor geleitet. Im Moment der Betriebsaufnahme des Mikropro
zessors beträgt eine Größe einer unmittelbaren Stromänderung
auf den leitenden Leitungen etwa zweihundert Ampere pro Mi
krosekunde, d. h. 2 × 108 A/µs. Bei einer Induktanz von zwei
Nano-Henry (2.0 nH) beträgt ein plötzlicher Spannungsabfall
aufgrund der Induktanz des Anschlusses:
L (dI/dt) = (1 × 10-9) (2 × 10-8) = 0,2 Volt (1).
Hierbei ist (dI/dt) die Rate der Stromänderung und L die In
duktanz. Entsprechend dieser Gleichung wird ein Spannungsab
fall von 0,2 Volt aufgrund einer hohen Stromsteigerung er
zeugt. Als Resultat der Induktanz des Anschlusses erfährt der
Mikroprozessor einen erheblichen Spannungsabfall. Zum Zeit
punkt der Inbetriebnahme des Mikroprozessors tritt eine
plötzliche Vergrößerung des Stromes auf und als Antwort hier
zu erfährt der Mikroprozessor einen steilen Spannungsabfall.
Aufgrund des steilen Spannungsabfalls besteht ein großes Pro
blem darin, daß, falls die Spannung über eine Zeitspanne un
ter die von dem Mikroprozessor geforderte minimale Betriebs
spannung abfällt, während der Datenverarbeitung Informationen
verloren gehen können. Selbst, falls der Spannungsabfall
nicht zu einem Datenverlust führt, kann er eine Verzögerung
bei der Inbetriebnahme des Mikroprozessors hervorrufen. Die
Leistung des Mikroprozessors wird aufgrund des durch die In
duktanz hervorgerufenen Spannungsabfalls verschlechtert.
Folglich besteht zur Lösung dieser Probleme Bedarf an einem
verbesserten Anschluß zum Anschließen des Energieversorgungs
systems an den Mikroprozessor. Insbesondere sind eine neue
Form und ein neues Konstruktionsverfahren erforderlich, um
einen Anschluß zu konstruieren, um hierdurch die Induktanz
auf ein sehr niedriges Niveau abzusenken. Ein Anschluß, der
mit einer Induktanz nahe Null versehen ist, würde den Span
nungsabfall, der durch die Induktanz des Anschlusses beim
Auftreten von dynamischen Stromänderungen hervorgerufen wird,
verringern, und würde gleichzeitig die Menge der erzeugten
Wärme senken. Die Verzögerung der Inbetriebnahme des Mikro
prozessors, welche durch den plötzlichen Spannungsabfall her
vorgerufen wird, kann ebenfalls durch einen elektrischen An
schluß mit sehr niedriger Induktanz vermieden werden.
Es ist folglich ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
eine neue Konfiguration und ein Konstruktions- und Herstel
lungsverfahren eines Anschlusses für die Energiezufuhr zu ei
nem Mikroprozessor zu schaffen. Der neue und verbesserte An
schluß soll erheblich die Anschlußinduktanz während der Zeit
verringern, während der große Stromänderungen auftreten, so
daß die oben erwähnten Einschränkungen und Schwierigkeiten
nach dem Stand der Technik vermieden werden können.
Insbesondere ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung,
eine Konfiguration und ein Verfahren der Konstruktion und
Herstellung eines Anschlusses zur Energieversorgung eines Mi
kroprozessors zu schaffen, welcher eine Konfiguration der
Stromleitung aufweist, bei welcher das durch den Strom er
zeugte Magnetfeld gelöscht wird. Indem das durch den Strom
erzeugte Magnetfeld im wesentlichen gelöscht wird, wird die
Induktanz auf ein sehr niedriges Niveau verringert. Der Span
nungsabfall und die Wärmeerzeugung, die durch die Induktanz
des Anschlusses hervorgerufen werden, können erheblich ver
ringert werden.
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine Konfiguration
und ein Verfahren der Konstruktion und Herstellung eines An
schlusses zu schaffen, bei welchen parallele leitende Schich
ten zum Leiten von Gleichströmen verwendet werden, wobei die
durch den Strom erzeugten magnetischen Flüsse gegenseitig
aufgehoben werden. Diese neue Konfiguration wird sowohl beim
Eingangsende als auch am Ausgangsende angewandt, so daß die
Induktanz des Anschlusses im wesentlichen vermieden werden
kann.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Konfiguration und ein Verfahren der Konstruktion und Herstel
lung eines Anschlusses zu schaffen, indem parallele leitende
Schichten zum Leiten von Gleichströmen verwendet werden, die
durch eine wärmeleitende Isolationsschicht isoliert sind.
Ferner wird der Anschluß durch eine wärmeleitende Isolations
schicht zusammengefügt und geschützt, so daß die durch die
Stromleitung in dem Anschluß erzeugte Wärme wirksamer abge
führt werden kann.
Kurz gesagt, beschreibt die vorliegende Erfindung in einer
bevorzugten Ausführungsform einen elektrischen Gleich
strom(DC)-Anschluß. Der Gleichstromanschluß weist ein Ein
gangsende auf, welches für den Anschluß an eine Gleichspan
nungsquelle ausgebildet ist und ein Ausgangsende, welches für
den Anschluß an eine elektrische Einrichtung ausgebildet ist.
Das Eingangsende enthält eine leitende Schicht für hohe Ein
gangsspannung und eine leitende Schicht für niedrige Ein
gangsspannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und
die gleiche Größe aufweisen, und welche parallel zueinander
angeordnet sind, und die gegenüber der leitenden Schicht für
hohe Eingangsspannungen durch eine Eingangsisolationsschicht
isoliert sind. Das Ausgangsende enthält eine leitende Schicht
für hohe Ausgangsspannungen und eine leitende Schicht für
niedrige Ausgangsspannungen, welche im wesentlichen die glei
che Form und die gleiche Größe aufweisen, und welche parallel
zueinander angeordnet und gegenüber der leitenden Schicht für
hohe Eingangsspannungen durch eine Ausgangsisolationsschicht
isoliert sind. Der Gleichstromanschluß enthält ferner eine
Verbindungsschicht für hohe Spannungen, welche die leitende
Schicht für hohe Eingangsspannungen mit der leitenden Schicht
für hohe Ausgangsspannungen verbindet. Der Anschluß enthält
ferner eine Verbindungsschicht für niedrige Spannungen, wel
che die im wesentlichen gleiche Form und Größe wie die Ver
bindungsschicht für hohe Spannungen aufweist, und parallel zu
dieser angeordnet ist und gegenüber der Verbindungsschicht
für hohe Spannungen isoliert ist und die leitende Schicht für
niedrige Eingangsspannungen mit der leitenden Schicht für
niedrige Ausgangsspannungen verbindet. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform enthält der Gleichstromanschluß ferner eine
erste Isolations- und Schutzabdeckung, welche die Verbin
dungsschicht für hohe Spannungen überlagert und eine zweite
Isolations- und Schutzabdeckung, welche die Verbindungs
schicht für niedrige Spannungen überlagert. Der Anschluß ent
hält ferner eine Klipseinrichtung, um die erste Isolations- und
Schutzabdeckung und die zweite Isolationsabdeckung mit
einander zu verklipsen und fest aneinander zu halten, indem
durch Herunterdrücken der Anschluß als zusammengeklipste Ein
heit vorliegt. Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform
bestehen die Eingangsisolationsschicht und die Ausgangsisola
tionsschicht aus einem aus Kapton bestehenden Material.
Diese und weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung er
geben sich zweifelsfrei für den Fachmann aus der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform,
welche in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulicht ist.
Es zeigt:
Fig. 1A und 1B eine Querschnittsansicht bzw. eine perspek
tivische Ansicht eines Anschlusses nach der Erfindung, bei
welchem sich die durch den Strom erzeugten magnetischen Flüs
se gegenseitig aufgehoben werden, und
Fig. 2 ein funktionelles Blockdiagramm, welches einen Kon
nektor nach der vorliegenden Erfindung mit einer Induktanz
nahe Null zeigt, der zwischen eine Stromzufuhr und einen Com
puter zur Versorgung mit Gleichspannung geschaltet ist.
Die Fig. 1A und 1B zeigen eine Querschnittsansicht bzw.
eine perspektivische Ansicht eines neuen elektrischen An
schlusses mit einer Induktanz nahe Null. Der elektrische An
schluß 100 weist ein Eingangsende zum Anschluß an eine Elek
trode 105 positiver Spannung und an eine negative Elektrode
110 auf. Die positive Elektrode 105 ist an eine dünne leiten
de Schicht 115 für hohe Eingangsspannung und die negative
Elektrode 110 an eine dünne leitende Schicht 120 für niedrige
Eingangsspannung angeschlossen. Die dünne leitende Schicht
115 für die hohe Eingangsspannung ist gegenüber der dünnen
leitenden Schicht 120 für die niedrige Eingangsspannung durch
eine Eingangsisolationsschicht 125 isoliert. Der elektrische
Anschluß 100 weist ferner ein Ausgangsende auf. Gleichermaßen
enthält das Ausgangsende eine dünne leitende Schicht 130 für
hohe Ausgangsspannung und eine dünne leitende Schicht 135 für
niedrige Ausgangsspannung, welche gegeneinander durch eine
Ausgangsisolationsschicht 140 isoliert sind. Diese leitenden
Schichten, die durch eine Isolationsschicht voneinander iso
liert sind, sind zwischen einer oberen Isolationsschicht 150
und einer Bodenisolationsschicht 160 eingeklipst. Die obere
Isolationsschicht 150 und die Bodenisolationsschicht 160 wei
sen je eine innere leitende Schicht 155 bzw. 165 auf. Die in
nere leitende Schicht 155 steht in elektrischem Kontakt mit
der dünnen leitenden Schicht 115 für die hohe Eingangsspan
nung und der dünnen leitenden Schicht 130 für die hohe Aus
gangsspannung. Die innere leitende Schicht 165 steht im elek
trischen Kontakt mit der dünnen leitenden Schicht 120 für die
niedrige Eingangsspannung und der dünnen leitenden Schicht
135 für die niedrige Ausgangsspannung. Die obere Isolations
schicht 150 und die Bodenisolationsschicht 160 bestehen aus
elektrischem Isolationsmaterial mit einem hohen Wärmelei
tungskoeffizienten. Vorzugsweise können diese Schichten Iso
lationsschichten sein, die aus Kapton bestehen, welches von
der Firma DuPont hergestellt wird. Die oberen und unteren
leitenden Schichten 155 und 165 sind ferner voneinander durch
eine innere Isolationsschicht 157 bzw. 167 isoliert, welche
an der Innenfläche aufeinander zuweisenden inneren leitenden
Schichten 155 und 165 angebracht sind. Es ist folglich si
chergestellt, daß die innere leitende Schicht 155 keinen
Kurzschluß mit der inneren leitenden Schicht 165 aufweist.
Zwei Klammern 170 und 180 werden dann angebracht, um die obe
re Isolationsschicht 150 und die Bodenisolationsschicht 160
zusammenzuklipsen, um diese leitenden und isolierenden
Schichten sicher in festgelegten Positionen zu halten.
Der elektrische Anschluß 100 weist verschiedene Vorteile ge
genüber üblichen Anschlüssen auf. Der erste Vorteil dieses
Anschlusses 100 ist eine sehr niedrige Induktanz des An
schlusses. Die Induktanz nahe Null ist das Resultat der spe
ziellen Struktur. Wegen der speziellen Struktur sind die lei
tenden Schichten 115 und 130 hoher Spannung unmittelbar an
einanderliegend und parallel zu den leitenden Schichten 120
und 135 niedriger Spannung angeordnet. Folglich wird das ma
gnetische Feld, welches durch Änderungen des durch die lei
tenden Schichten 150 und 130 hoher Spannung geschickten
Stroms erzeugt wird, nahezu vollständig durch das magnetische
Feld aufgehoben, welches durch entsprechende Änderungen des
Stroms in den leitenden Schichten 120 und 135 niedriger Span
nung erzeugt wird. Fig. 2 zeigt die Aufhebung oder Löschung
der magnetischen Flüsse, die in den Schichten hoher Spannung
und niedriger Spannung erzeugt werden. Wie in der Zeichnung
gezeigt, übertragen die leitenden Schichten hoher Spannung
den Strom in einer Richtung, beispielsweise nach rechts, wäh
rend die leitenden Schichten niedriger Spannung den Strom in
einer entgegengesetzten Richtung übertragen, beispielsweise
nach links. Da die leitenden Schichten hoher Spannung und die
leitenden Schichten niedriger Spannung unmittelbar benachbart
und parallel zueinander liegen, werden zwei Gruppen magneti
scher Flüsse durch die leitenden Schichten hoher Spannung und
niedriger Spannung erzeugt. Diese beiden Gruppen magnetischer
Flüsse sind im wesentlichen in ihrer Größe gleich und weisen
in entgegengesetzte Richtungen. Diese beiden Gruppen magneti
scher Flüsse, die durch das Leiten von Strömen in diesen lei
tenden Schichten hoher und niedriger Spannung erzeugt werden,
heben somit einander auf.
Gemäß den Fig. 1A und 1B zeigt die vorliegende Erfindung
einen gleichstrom(DC)-elektrischen Anschluß, welcher ein Ein
gangsende enthält, der zum Anschluß an eine Gleichspannungs
quelle dient, und ein Ausgangsende enthält, welches zum An
schluß an eine elektrische Einrichtung dient. Das Eingangsen
de enthält eine leitende Schicht 115 hoher Eingangsspannung
und eine leitende Schicht 120 niedriger Eingangsspannung,
welche im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe
aufweisen, und parallel zueinander angeordnet sind, wobei ge
genüber der leitenden Schicht 115 hoher Eingangsspannung
durch eine Eingangsisolationsschicht 125 eine Isolierung vor
gesehen ist. Das Ausgangsende enthält eine leitende Schicht
130 hoher Ausgangsspannung und eine leitende Schicht 135
niedriger Ausgangsspannung, welche im wesentlichen die glei
che Form und die gleiche Größe aufweisen und parallel zuein
ander angeordnet sind, und welche durch eine Ausgangsisolati
onsschicht 140 gegenüber der leitenden Schicht 130 hoher Aus
gangsspannung isoliert sind. Der Anschluß enthält ferner eine
Verbindungsschicht 155 hoher Ausgangsspannung, welche die
leitende Schicht 115 hoher Ausgangsspannung mit der leitenden
Schicht 130 hoher Ausgangsspannung verbindet. Der Anschluß
enthält ferner eine Verbindungsschicht 165 niedriger Span
nung, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe wie
die Verbindungsschicht 155 hoher Spannung aufweist. Die Ver
bindungsschicht 165 niedriger Spannung ist parallel zu der
Verbindungsschicht 155 niedriger Ausgangsspannung angeordnet
und gegenüber dieser isoliert und verbindet die leitende
Schicht 120 niedriger Eingangsspannung mit der leitenden
Schicht 135 niedriger Ausgangsspannung. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform enthält der Gleichstromanschluß ferner einen
ersten Isolations- und Schutzdeckel, welcher die Verbindungs
schicht hoher Spannung überlagert und einen zweiten Isolati
ons- und Schutzdeckel, welcher die Verbindungsschicht niedri
ger Spannung überlagert. Der Anschluß 100 enthält ferner
Klipseinrichtungen, beispielsweise Klipseinrichtungen 170 und
180, um den ersten Isolations- und Schutzdeckel 150 und den
zweiten Isolations- und Schutzdeckel 160 zusammenzuklipsen
und sicher aneinander zu halten, um dadurch als zusammenge
klipste Einheit den Anschluß 100 zusammenzudrücken und zu
halten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform besteht die
Eingangsisolationsschicht 125 und die Ausgangsisolations
schicht 140 aus einem aus Kapton bestehenden Material. Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht die Ein
gangsisolationsschicht 125 und die Ausgangsisolationsschicht
140 aus einer Isolationsschicht mit einer Dicke zwischen 0,01
bis 0,05 mm. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
sind der erste Isolations- und Schutzdeckel 150 und der zwei
te Isolations- und Schutzdeckel 160 aus einem aus Kapton be
stehenden Material hergestellt.
Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrischen Gleichstrom(DC)-Anschlusses 100. Das Ver
fahren enthält die folgenden Schritte: (a) Bilden eines Ein
gangsendes zum Anschluß an eine Gleichspannungsquelle, indem
eine leitende Schicht 115 hoher Eingangsspannung und eine
leitende Schicht 120 niedriger Eingangsspannung geformt wer
den, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe auf
weisen und parallel zueinander angeordnet sind, und welche
durch eine Eingangsisolationsschicht 125 gegenüber der lei
tenden Schicht 115 hoher Eingangsspannung isoliert ist; (b)
Formen eines Ausgangsendes zum Anschluß an eine elektronische
Einrichtung, indem eine leitende Schicht 130 hoher Ausgangs
spannung und eine leitende Schicht 135 niedriger Ausgangs
spannung geformt werden, welche im wesentlichen die gleiche
Form und Größe aufweisen, parallel zueinander angeordnet sind
und gegenüber der leitenden Schicht 130 hoher Ausgangsspan
nung durch eine Ausgangsisolationsschicht 140 isoliert sind;
(c) Formen einer Verbindungsschicht 155 hoher Spannung, wel
che die leitende Schicht 115 hoher Eingangsspannung mit der
leitenden Schicht 130 hoher Ausgangsspannung verbindet; und
(d) Formen einer Verbindungsschicht 165 niedriger Spannung,
welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe wie die
Verbindungsschicht 155 hoher Spannung aufweist, parallel zu
der Verbindungsschicht 155 hoher Spannung angeordnet und ge
genüber dieser isoliert ist und welche die leitende Schicht
120 niedriger Eingangsspannung mit der leitenden Schicht 135
niedriger Ausgangsspannung verbindet. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform umfaßt das Verfahren ferner die folgenden
Schritte: (e) Verwenden eines ersten Isolations- und Schutz
deckels 115 zum Überlagern der Verbindungsschicht 155 hoher
Spannung und Verwenden eines zweiten Isolations- und Schutz
deckels 160 zum Überlagern der Verbindungsschicht 165 niedri
ger Spannung; und (f) Verwenden einer Klipseinrichtung 170
und 180 zum Zusammenklipsen und Halten des ersten Isolations- und
Schutzdeckels 150 und des zweiten Isolations- und Schutz
deckels 160 zum Zusammendrücken und Halten des Anschlusses
100 als zusammengeklipste Anordnung.
Zusammengefaßt beschreibt die Erfindung ferner einen elektri
schen Gleichstrom(DC)-Anschluß 100, welcher eine erste lei
tende Einrichtung, beispielsweise leitende Schichten 115,
155, 130, zum Verbinden eines Pols einer Gleichstromquelle
hoher Spannung mit einem Ausgangspol hoher Spannung enthält.
Der Anschluß enthält ferner zweite leitende Einrichtungen,
beispielsweise leitende Schichten 120, 165 und 135, um einen
Pol einer Gleichstromquelle niedriger Spannung mit einem Aus
gangspol niedriger Spannung zu verbinden. Die erste leitende
Einrichtung und die zweite leitende Einrichtung sind derart
gestaltet, daß sie ein erstes, durch den Strom erzeugtes ma
gnetisches Feld bzw. ein zweites, durch den Strom erzeugtes
magnetisches Feld produzieren, wobei das erste, durch Strom
erzeugte magnetische Feld im wesentlichen durch das zweite,
durch den Strom erzeugte magnetische Feld aufgehoben wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Anschluß
100 ferner wärmeleitende Isolationseinrichtungen, z. B. Kap
tonschichten 125 und 140, um die erste leitende Einrichtung
und die zweite leitende Einrichtung zu isolieren.
Die Erfindung beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrischen Gleichstrom(DC)-Anschlusses. Das Verfahren
enthält die folgenden Verfahrensschritte:
- (a) Formen erster leitender Einrichtungen zum Verbinden eines Pols hoher Spannung einer Gleichstromquelle mit einem Aus gangspol hoher Spannung;
- (b) Formen einer zweiten leitenden Einrichtung zum Verbinden eines Pols niedriger Spannung einer Gleichstromquelle mit ei nem Ausgangspol niedriger Spannung; und
- (c) Gestalten der ersten leitenden Einrichtung und der zwei ten leitenden Einrichtung derart, daß ein erstes stromerzeug tes magnetisches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes magne tisches Feld produziert werden, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen aufgehoben wird.
Fig. 2 ist ein funktionelles Blockdiagramm, welches den An
schluß 100 mit einer Induktanz nahe Null nach der Erfindung
zwischen einer Energieversorgung 100 und einem Mikroprozessor
200 angeschlossen zeigt. Der Mikroprozessor 200 kann ein Da
tenverarbeitungssystem hoher Geschwindigkeit sein, welches
auf einer gedruckten Schaltung (nicht speziell dargestellt)
angeordnet ist. Die leitende Schicht 130 hoher Ausgangsspan
nung und die leitende Schicht 135 niedriger Eingangsspannung
sind an den Pol hoher Spannung bzw. einen Erdpol der gedruck
ten Schaltung (PCB) des Mikroprozessors 200 angeschlossen.
Ein Datenverarbeitungssystem ist ferner durch die Erfindung
beschrieben. Dieses System enthält eine Energiezufuhr 100 und
einen Mikroprozessor 200, welcher auf einer gedruckten Schal
tung (PCB) angeordnet ist. Ein elektrischer Anschluß 100 ist
zwischen die Energiezufuhr 190 und den Mikroprozessor 200 ge
schaltet, um einen Gleichstrom (DC) zu dem Mikroprozessor 200
zu leiten. Der elektrische Anschluß 100 enthält erste leiten
de Einrichtungen zum Verbinden des Pols hoher Spannung der
Energieversorgung 100 mit einem Eingangspol hoher Spannung
auf der gedruckten Schaltung. Der Anschluß 100 weist ferner
zweite leitende Einrichtungen auf, um einen Pol niedriger
Spannung der Energiezufuhr 100 mit einem Pol niedriger Aus
gangsspannung auf der gedruckten Schaltung zu verbinden. Die
erste leitende Einrichtung und die zweite leitende Einrich
tung sind derart konfiguriert, daß sie ein erstes stromer
zeugtes magnetisches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes ma
gnetisches Feld produzieren, wobei das erste stromerzeugte
magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische
Feld im wesentlichen aufgehoben wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird folglich eine neue Kon
figuration und ein Konstruktions- und Herstellungsverfahren
für einen Anschluß für die Energieversorgung eines Mikropro
zessors geschaffen. Der neue und verbesserte Anschluß dient
dazu, die Anschlußinduktanz während der Zeit, während der
große Stromänderungen auftreten, zu reduzieren, derart, daß
die Einschränkungen und Schwierigkeiten nach dem Stand der
Technik überwunden werden können. Insbesondere wird durch die
Erfindung ein Anschluß geschaffen, welcher eine Konfiguration
der Stromleitung aufweist, bei der das stromerzeugte magneti
sche Feld aufgehoben wird. Indem das stromerzeugte magneti
sche Feld im wesentlichen aufgehoben wird, wird die Induktanz
auf einen sehr niedrigen Wert gesenkt. Der Spannungsabfall
und die Wärmeerzeugung, wie sie durch die Induktanz des An
schlusses hervorgerufen werden, können erheblich gesenkt wer
den. Parallele leitende Schichten zum Leiten der Gleichströme
sind in dem neuen Anschluß verwirklicht, wobei die stromer
zeugten magnetischen Flüsse gegenseitig aufgehoben werden.
Diese neue Konfiguration wird sowohl am Eingangs ende als auch
am Ausgangsende verwendet, so daß die Anschlußinduktanz im
wesentlichen vermieden werden kann. Der Anschluß enthält pa
rallele leitende Schichten zum Leiten von Gleichströmen, wel
che durch eine wärmeleitende Isolationsschicht gegeneinander
isoliert sind. Fernerhin wird der Anschluß durch eine wärme
leitende Isolationsschicht zusammengebaut und geschützt, der
art, daß die durch den Stromfluß in dem Anschluß erzeugte
Wärme effektiver abgeführt werden kann.
Claims (21)
1. Elektrischer Gleichstromanschluß, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gleichstromanschluß (100) folgende Bestandteile auf
weist:
ein Eingangs ende zum Anschluß an eine Gleichspannungsquelle (190) und ein Ausgangsende zum Anschluß an eine elektrische Einrichtung (200),
wobei das Eingangsende eine leitende Schicht (115) hoher Ein gangsspannung und eine leitende Schicht (120) niedriger Ein gangsspannung aufweist, welche im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, parallel zueinander an geordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (115) hoher Eingangsspannung durch eine Eingangsisolationsschicht (125) isoliert sind, und
wobei das Ausgangsende eine leitende Schicht (130) hoher Aus gangsspannung und eine leitende Schicht (135) niedriger Aus gangsspannung aufweist, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe haben, parallel zueinander angeordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (135) hoher Ausgangsspannung durch eine Ausgangsisolationsschicht (140) isoliert sind;
eine Verbindungsschicht (155) hoher Spannung, welche die lei tende Schicht (115) hoher Eingangsspannung mit der leitenden Schicht (130) hoher Ausgangsspannung verbindet; und
eine Verbindungsschicht (165) niedriger Spannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe, wie die Verbindungs schicht (155) hoher Spannung aufweist, und parallel zu der Verbindungsschicht (155) angeordnet und gegenüber dieser iso liert ist, und welche die leitende Schicht (120) niedriger Eingangsspannung mit der leitenden Schicht (135) niedriger Ausgangsspannung verbindet.
ein Eingangs ende zum Anschluß an eine Gleichspannungsquelle (190) und ein Ausgangsende zum Anschluß an eine elektrische Einrichtung (200),
wobei das Eingangsende eine leitende Schicht (115) hoher Ein gangsspannung und eine leitende Schicht (120) niedriger Ein gangsspannung aufweist, welche im wesentlichen die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen, parallel zueinander an geordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (115) hoher Eingangsspannung durch eine Eingangsisolationsschicht (125) isoliert sind, und
wobei das Ausgangsende eine leitende Schicht (130) hoher Aus gangsspannung und eine leitende Schicht (135) niedriger Aus gangsspannung aufweist, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe haben, parallel zueinander angeordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (135) hoher Ausgangsspannung durch eine Ausgangsisolationsschicht (140) isoliert sind;
eine Verbindungsschicht (155) hoher Spannung, welche die lei tende Schicht (115) hoher Eingangsspannung mit der leitenden Schicht (130) hoher Ausgangsspannung verbindet; und
eine Verbindungsschicht (165) niedriger Spannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe, wie die Verbindungs schicht (155) hoher Spannung aufweist, und parallel zu der Verbindungsschicht (155) angeordnet und gegenüber dieser iso liert ist, und welche die leitende Schicht (120) niedriger Eingangsspannung mit der leitenden Schicht (135) niedriger Ausgangsspannung verbindet.
2. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektrische Gleichstromanschluß (100)
ferner folgende Bestandteile enthält:
einen ersten Isolations- und Schutzdeckel (150), welcher die Verbindungsschicht (155) hoher Spannung überlagert und einen zweiten Isolations- und Schutzdeckel (160), welcher die Ver bindungsschicht (165) niedriger Spannung überlagert; und
Klipseinrichtungen (170, 180), um den ersten Isolations- und Schutzdeckel (150) und den zweiten Isolations- und Schutzdeckel (160) zusammenzuklipsen und sicher zu halten, um den An schluß (100) als geklipste Anordnung zusammenzudrücken und zu halten.
einen ersten Isolations- und Schutzdeckel (150), welcher die Verbindungsschicht (155) hoher Spannung überlagert und einen zweiten Isolations- und Schutzdeckel (160), welcher die Ver bindungsschicht (165) niedriger Spannung überlagert; und
Klipseinrichtungen (170, 180), um den ersten Isolations- und Schutzdeckel (150) und den zweiten Isolations- und Schutzdeckel (160) zusammenzuklipsen und sicher zu halten, um den An schluß (100) als geklipste Anordnung zusammenzudrücken und zu halten.
3. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingangsisolationsschicht (125) und
die Ausgangsisolationsschicht (140) aus einem aus Karton be
stehenden Material hergestellt sind.
4. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsisolationsschicht
(125) und die Ausgangsisolationsschicht (140) Isolations
schichten mit einer Dicke im Bereich zwischen 0,01 und 0,05
mm sind.
5. Elektrischer Gleichstromanschluß nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Isolations- und
Schutzdeckel (150) und der zweite Isolations- und Schutz
deckel (160) aus einem aus Karton bestehenden Material herge
stellt sind.
6. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Eingangsisolationsschicht (125) und
die Ausgangsisolationsschicht (140) aus einem wärmeleitenden
Isolationsmaterial hergestellt sind.
7. Elektrischer Gleichstromanschluß nach einem der Ansprüche
2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Isolations- und
Schutzdeckel (150) und der zweite Isolations- und Schutz
deckel (160) aus einem wärmeleitenden Isolationsmaterial her
gestellt sind.
8. Elektrischer Gleichstromanschluß, dadurch gekennzeichnet,
daß der elektrische Gleichstromanschluß (100) folgende Be
standteile aufweist:
erste leitende Einrichtungen (115, 130, 155) zum Verbinden eines Pols hoher Spannung einer Gleichstromquelle (190) mit einem Ausgangspol hoher Spannung und
zweite leitende Einrichtungen (120, 135, 165) zum Verbinden eines Pols niedriger Spannung einer Gleichstromquelle (190) mit einem Ausgangspol niedriger Spannung,
wobei die ersten leitenden Einrichtungen (115, 130, 155) und die zweiten leitenden Einrichtungen (120, 135, 165) derart konfiguriert sind, daß sie ein erstes stromerzeugtes magneti sches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes magnetisches Feld produzieren, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld aufgehoben wird.
erste leitende Einrichtungen (115, 130, 155) zum Verbinden eines Pols hoher Spannung einer Gleichstromquelle (190) mit einem Ausgangspol hoher Spannung und
zweite leitende Einrichtungen (120, 135, 165) zum Verbinden eines Pols niedriger Spannung einer Gleichstromquelle (190) mit einem Ausgangspol niedriger Spannung,
wobei die ersten leitenden Einrichtungen (115, 130, 155) und die zweiten leitenden Einrichtungen (120, 135, 165) derart konfiguriert sind, daß sie ein erstes stromerzeugtes magneti sches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes magnetisches Feld produzieren, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld aufgehoben wird.
9. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der elektrischer Gleichstromanschluß
(100) ferner folgende Bestandteile aufweist:
eine wärmeleitende Isolationseinrichtung (125, 140), welche isolierend zwischen der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) angeordnet sind.
eine wärmeleitende Isolationseinrichtung (125, 140), welche isolierend zwischen der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) angeordnet sind.
10. Elektrischer Gleichstromanschluß nach Anspruch 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitenden Isolationsein
richtungen (125, 140), die zwischen den ersten leitenden Ein
richtungen (115, 130, 155) und den zweiten leitenden Einrich
tungen (120, 135, 165) isolierend angeordnet sind, aus einer
Kaptonschicht bestehen.
11. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Gleichstro
manschlusses (100), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren
die folgenden Schritte umfaßt:
- (a) Herstellen eines Eingangsendes zum Verbinden einer Gleichstromquelle (190) durch Formen einer leitenden Schicht (115) hoher Eingangsspannung und einer leitenden Schicht (120) niedriger Eingangsspannung, welche im wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweisen, parallel zueinander ange ordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (115) hoher Eingangsspannung durch eine Eingangsisolationsschicht (125) isoliert sind;
- (b) Herstellen eines Ausgangsendes zum Anschluß an eine elek tronische Einrichtung (200) durch Formen einer leitenden Schicht (130) hoher Ausgangsspannung und einer leitenden Schicht (135) niedriger Ausgangsspannung, welche im wesentli chen die gleiche Form und Größe aufweisen, parallel zueinan der angeordnet sind und gegenüber der leitenden Schicht (130) hoher Ausgangsspannung durch eine Ausgangsisolationsschicht (140) isoliert sind;
- (c) Formen einer Verbindungsschicht (155) hoher Spannung, welche die leitende Schicht (115) hoher Eingangsspannung mit der leitenden Schicht (130) hoher Ausgangsspannung verbindet; und
- (d) Formen einer Verbindungsschicht (165) niedriger Spannung, die im wesentlichen die gleiche Form und Größe, wie die Ver bindungsschicht (155) hoher Spannung aufweist, parallel zu dieser angeordnet und gegenüber der Verbindungsschicht (165) hoher Spannung isoliert ist, und die die leitende Schicht (120) niedriger Eingangsspannung mit der leitenden Schicht (135) niedriger Ausgangsspannung verbindet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
- (e) Verwenden eines ersten Isolations- und Schutzdeckels (150) zum Überlagern der Verbindungsschicht (155) hoher Span nung und Verwenden eines zweiten Isolations- und Schutzdeckels (160) zum Überlagern der Verbindungsschicht (165) nied riger Spannung; und
- (f) Verwenden einer Klipseinrichtung (170, 180) zum Zusam menklipsen und Halten des ersten Isolations- und Schutzdeckels (150) und des zweiten Isolations- und Schutzdeckels (160), um dadurch den Anschluß (100) zusammenzudrücken und als geklipste Anordnung zu halten.
13. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Verfahrensschritt des Isolierens der leitenden
Schicht (115) hoher Eingangsspannung gegenüber der leitenden
Schicht (120) niedriger Eingangsspannung durch die Eingangsi
solationsschicht (125) darin besteht, daß eine Kaptonschicht
zwischen der leitenden Schicht (115) hoher Eingangsspannung
und der leitenden Schicht (120) niedriger Eingangsspannung
angeordnet wird, und daß der Verfahrens schritt des Isolierens
der leitenden Schicht (130) hoher Ausgangsspannung gegenüber
der leitenden Schicht (120) niedriger Ausgangsspannung durch
die Ausgangsisolationsschicht (140) darin besteht, daß eine
Kaptonschicht zwischen der leitenden Schicht (130) hoher Aus
gangsspannung und der leitenden Schicht (135) niedriger Aus
gangsspannung angeordnet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Verfahrens schritt des Anordnens der Eingangsisolations
schicht (125) zwischen der leitenden Schicht (115) hoher Ein
gangsspannung und der leitenden Schicht (120) niedriger Ein
gangsspannung und der Verfahrens schritt des Anordnens einer
Ausgangsisolationsschicht (140) zwischen der leitenden
Schicht (130) hoher Ausgangsspannung und der leitenden
Schicht (135) niedriger Ausgangsspannung darin bestehen, daß
jeweils eine Isolationsschicht (125, 140) mit einer Dicke
zwischen 0,01 und 0,05 mm zur Anwendung gelangt.
15. Verfahren nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeich
net, daß der Verfahrensschritt der Verwendung des ersten Iso
lations- und Schutzdeckels (150) und des zweiten Isolations- und
Schutzdeckels (160) darin bestehen, daß ein aus Kapton
bestehendes Material verwendet wird, um den oberen und unte
ren Isolations- und Schutzdeckel (150, 160) zu formen.
16. Verfahren nach Anspruch 11 und 12, dadurch gekennzeich
net, daß der Verfahrensschritt des Anordnens der Eingangsiso
lationsschicht (125) zwischen der leitenden Schicht (115) ho
her Eingangsspannung und der leitenden Schicht (120) niedri
ger Eingangsspannung und der Verfahrensschritt des Anordnens
einer Ausgangsisolationsschicht (140) zwischen der leitenden
Schicht (130) hoher Ausgangsspannung und der leitenden
Schicht (135) niedriger Ausgangsspannung darin bestehen, daß
eine wärmeleitende Isolationsschicht angeordnet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 12 und 16, dadurch gekennzeich
net, daß der Verfahrensschritt der Verwendung des ersten Iso
lations- und Schutzdeckels (150) und des zweiten Isolations- und
Schutzdeckels (160) darin bestehen, daß der erste Isola
tions- und Schutzdeckel (150) und der zweite Isolations- und
Schutzdeckel (160) aus einem wärmeleitenden Isolationsmateri
al hergestellt wird.
18. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Gleichstro
manschlusses (100), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren
die folgenden Schritte umfaßt:
- (a) Formen einer ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) zum Anschließen eines Pols hoher Spannung einer Gleichstrom quelle (190) an einen Ausgangspol hoher Spannung;
- (b) Formen einer zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) zum Anschließen eines Pols niedriger Spannung einer Gleichstromquelle (190) an einen Ausgangspol niedriger Span nung; und
- (c) Konfigurieren der ersten leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165) zum Erzeugen eines ersten stromerzeugten magnetischen Feldes bzw. eines zweiten stromerzeugten magnetischen Feldes, wobei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen aufgehoben wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verfahren ferner den Verfahrensschritt (d) des Anordnens
einer wärmeleitenden Isolationseinrichtung (125, 140) isolie
rend zwischen der ersten leitenden Einrichtung (115, 130,
155) und der zweiten leitenden Einrichtung (120, 135, 165)
umfaßt.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verfahrensschritte des Anordnens der wärmeleitenden Iso
lationseinrichtung (125, 140) isolierend zwischen der ersten
leitenden Einrichtung (115, 130, 155) und der zweiten leiten
den Einrichtung (130, 135, 165) darin besteht, daß eine Kap
tonschicht angeordnet wird.
21. Datenverarbeitungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das
Datenverarbeitungssystem folgende Bestandteile umfaßt:
eine Energieversorgung (190);
einen auf einer gedruckten Schaltung (PCB) angeordneten Mi kroprozessor;
einen elektrischen Anschluß (100), welcher zwischen der Ener gieversorgung (190) und dem Mikroprozessor (200) angeschlos sen ist, um den Mikroprozessor (200) mit einem Gleichstrom (DC) zu versorgen,
wobei der elektrische Anschluß (100) folgende Bestandteile umfaßt:
eine erste leitende Einrichtung (115, 130, 155) zum Verbinden eines Pols hoher Spannung der Energieversorgung (190) mit ei nem Ausgangspol hoher Spannung auf der gedruckten Schaltung und
eine zweite leitende Einrichtung (120, 135, 165) zum Verbin den eines Pols niedriger Spannung der Energieversorgung (190) mit einem Ausgangspol niedriger Spannung auf der gedruckten Schaltung,
wobei die erste leitende Einrichtung (115, 130, 155) und die zweite leitende Einrichtung (120, 135, 165) konfiguriert sind, um ein erstes stromerzeugtes magnetisches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes magnetisches Feld zu produzieren, wo bei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen aufgehoben wird.
eine Energieversorgung (190);
einen auf einer gedruckten Schaltung (PCB) angeordneten Mi kroprozessor;
einen elektrischen Anschluß (100), welcher zwischen der Ener gieversorgung (190) und dem Mikroprozessor (200) angeschlos sen ist, um den Mikroprozessor (200) mit einem Gleichstrom (DC) zu versorgen,
wobei der elektrische Anschluß (100) folgende Bestandteile umfaßt:
eine erste leitende Einrichtung (115, 130, 155) zum Verbinden eines Pols hoher Spannung der Energieversorgung (190) mit ei nem Ausgangspol hoher Spannung auf der gedruckten Schaltung und
eine zweite leitende Einrichtung (120, 135, 165) zum Verbin den eines Pols niedriger Spannung der Energieversorgung (190) mit einem Ausgangspol niedriger Spannung auf der gedruckten Schaltung,
wobei die erste leitende Einrichtung (115, 130, 155) und die zweite leitende Einrichtung (120, 135, 165) konfiguriert sind, um ein erstes stromerzeugtes magnetisches Feld bzw. ein zweites stromerzeugtes magnetisches Feld zu produzieren, wo bei das erste stromerzeugte magnetische Feld durch das zweite stromerzeugte magnetische Feld im wesentlichen aufgehoben wird.
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