DE2157707A1

DE2157707A1 - Miniaturverzögerungsleitung

Info

Publication number: DE2157707A1
Application number: DE19712157707
Authority: DE
Inventors: Toru Ikeda; Kondo Shigeru Higashiosaka; Hashimoto Kozo Neyagawa; Osaka Tamura (Japan). P
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-11-15
Publication date: 1972-10-05
Also published as: DE2157707B2; US3750054A; NL7201063A; CA941474A; FR2127510A5; GB1369302A; DE2157707C3

Description

PATEKTANWiLTS Dr.-taij.-H-.i-MS RbSCHKE D!pi.-h.-5.'H^;riZ A3ULAR

D£uUN 33 Augusts-Viktoria-Straf« f β

M 3050

Matsushita Electric Industrial Co.,Ltd.,1006 Kadoma* Osaka (Japan)

Miniaturverzögerungsleitung

Gegenstand der Erfindung ist eine für hohe Frequenzen verwendbare Verzögerungsleitung mit einem Kern und einem Kernglied, das mindestens zwei Plansche aufweist. Der aus einem Kunststoff bestehende Kern trägt eine SiIberfarbschicht und zwischen den flanschen eine aus vielen Windungen bestehende Spule aus einem harzbeschichteten Draht. Am Kern sind Anschlusskontakte vorgesehen, die mit dem Draht der Spule und mit der Silberfarbschicht verbunden sind. Der Kern und die Spule sind in einem ü-ehäuse angeordnete

Die Erfindung betrifft eine Miniaturverzögerungsleitung mit verteilten Konstanten, die für Hochfrequenzsignale verwendet werden soll, und die im besonderen mehrere Spulen auf einem Kunststoffkern aufweist, der mit einer leitenden Silberfarbe belegt ist.

Die Miniaturisierung elektronischer Hochfrequenzschaltungselemente, ZoBe für Farbfernseher beanspruchte immer kleinere Schaltungselemente, wie z.ü. Miniaturverzögerungsleitungen.

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Eine Verzögerungsleitung für den Hochfrequenzbereich von unge- fähr 5 IHz mit verteilten Konstanten bestand bisher aus Spulen dicker und dünner Drähte, die auf einem Kern aufgewickelt waren. Wegen der erforderlichen Kapazität waren die Abmessungen solcher Verzögerungsleitungen verhältnismäßig groß bei einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 145 mm. Eine andere Ausführung einer solchen Verzögerungsleitung besteht aus einer Kombination mit zwei getrennten Kapazitäts- und Induktivitäts-elementen. Eine derartige Verzögerungsleitung kann bis einer Größe von 12 χ 12 χ 45 mm verkleinert werden; jedoch beträgt die Frequenz, bis zu der diese Verzögerungsleitung verwendet werden kann nur ungefähr 2,8 MHz. Es ist bei Verzögerungsleitungen dieser Art ziemlich schwierig, die Wirbelstromverluste bei hohen Frequenzen niedrig zu halten. Miniaturisierte Verzögerungsleitungen üiüssen daher unbedingt auch bei hohen 1'req.uenzen von beispielsweise 5 MHz verwendbar sein.

Die Erfindung bezweckt eine Miniaturverzögerungsleitung für die genannten hohen Frequenzen mit geringen iieistungsverlusten zu schaffen, die durch eine geringe Temperaturabhängigkeit der Kapazitanz gekennzeichnet ist bei geringen ljeistungsverlusten.

Die erfindungsgemäße Verzögerungsleitung weist einen Kunststoffkern mit mindestens zwei Kunststofflanschen auf, die mit dem Kern einstückig hergestellt sind, und ferner ist der Spulenkern mit Silberfarbe beschichtet und trägt eine aus vielen Windungen bestehende Spule aus einem mit einem Harzbelag versehenen Draht, welche Spule mit einem ü'üllmaterial versehen ist. Der Kunststoffkern trägt an dem einen Ende einen von der Silberfarbe isolierten und mit dem einen Ende des Spulendrahtes verbundenen Anschlusskontakt und an dem anderen Ende zwei Anschlusskontakte, von denen der eine Kontakt mit der Silberfarbe leitend verbunden ist, während der andere Anschlusskontakt von der Silberfarbe isoliert und mit dem anderen Ende des Spulendrahtes leitend verbunden ist. Ein (iehäuse umschließt den Kunststoffkern und die genannte Spule.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

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I" eine ' schaubildliche Darstellung einer Miniaturverzögerungsleitung nach der Erfindung,

Pig·2 ein Querschnitt durch die Verzögerungsleitung in der durch die Anschlusskontakte 17, 18 in der Fig.1 verlaufenden Ebene,

Fig*;* ein Querschnitt durch den für die Spulenwicklung verwendeten Draht, .

Fig.4 eine schaubiMliche Darstellung einer in einem G-ehäuse angeordneten Verzögerungsleitung nach der Erfindung,

Fig„5 ein Schaltplan für eine der Verzögerungsleitung nach der Erfindung gleichwertige Schaltung und die

Fig»6 eine graphische Darstellung der Temperaturabhängigkeit einer Verzögerungsleitung nach der Erfindung»

Wie aus den Figuren 1, 2 und 4 zu ersehen ist, weist die Verzögerungsleitung nach der Erfindung einen Kunststoffkern mit einem Kernglied 16 und mit mindestens, mit dem Kernglied einstückig hergestellten Flanschen auf. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kern mit den Flanschen 1—15 versehen. Der gesamte Kern 16 zusammen mit den Flanschen 1-15 ist mit einem Anstrich aus einer Silberfarbe 20 versehen. Zwischen je zwei benachbarten Flanschen trägt der Kern eine Spule 22 mit einer Anzahl von Windungen eines mit einem Harz beschichteten Drahtes 23» und jeder Abschnitt zwischen zwei Flanschen ist mit einem Spulenfüllmaterial 21 gefüllt, um die Kapazität zu bestimmen. An dem einen Ende des Kunststoffkerns ist z_oB. am Flansch 1 ein Anschlusskontakt 17 befestigt, der von der Silberfarbe isoliert ist. Am anderen Ende des Kunststoffkerns sind z.B„ am Flansch 15 zwei weitere Anschlusskontakte 18 und 19 angebracht, von denen der Anschlusskontakt 19 mit der Silberfarbe leitend verbunden ist, während der andere Anschlusskontakt von der Silberfarbstoffschicht 20 isoliert ist.

Der Leiterdraht der Yficklung 22 ist an beiden Enden mit den beiden isolierten ^nschlusskontakten 17 und 18.verbunden. Der Kunststoffkern ;nit der 7/icklung 22 ist in einem Gehäuse 25 so angeordnet, dass die'V/icklung 22 von der Innenseite der ü-ehäusewandung einen Abstand aufweist. - ■.'x·".. :.; .

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Wie in der Fig.3 dargestellt, besteht der Leiterdraht 22 aus einem leitenden Metall 23, das mit einem Harz 24 beschichtet ist. Für die Schicht 24 ist zu bevorzugen Polyuräthan, Polyamid, Polyäthylen, Polyester, Polyvinylformal und Kombinationen dieser Substanzen. Diese Harzschicht 24 wirkt als ein Dielektrikum, wobei die Dicke der Schicht so bemessen werden kann, dass die gewünschte Kapazität erzeugt wirdo Eine geringe Dicke führt zu einem hohen Kapazitätswert andererseits aber auch zu einer größeren Anzahl von üiadellöehern, wodurch der Leckstrom verstärkt wird. Um befriedigende Ergebnisse zu erzielen, ist bei der Harzschicht eine Dicke von 10 bis 20 Mikron zu bevorzugen.

Es ist jedoch ziemlich schwierig, mit der Harzschicht 24 allein einen befriedigenden Kapazitätswert zu erhalten. Zu diesem Zweck werden die Abschnitte der Spule 22 mit einem Spulenfüllmaterial ausgefüllt (21), das vorzugsweise aus Polymethyl phenylsilikon, Polyalkylphenylsilikon, Polydimethylsilikon, Poly-trifluorchloräthan und aus Kombinationen dieser Substanzen besteht. Bei Verwendung dieser Füllmaterialien wird die Temperaturabhängigkeit der resultierenden Kapazität in einem Temperaturbereich von -40° bis 70⁰C abgesenkt, und zusätzlich wird die Kapazität erhöht.

Der Kunststoffkern 16 kann zusammen mit mindestens zwei flanschen aus jedem geeigneten und verfügbaren Kunststoff hergestellt werden. Eine in bezug auf die Temperatur sehr stabile Verzögerungsleitung kann aus einem Kunststoff angefertigt werden, dessen Wärmeausdehnung bei Temperaturen von ο bis 10O⁰G weniger als 10 beträgt. Für diesen Zweck sind Kunststoffe zu bevorzugen, wie Phenolharz, Epoxidharz und Polyesterharz,

Der Silberfarbstoffbelag 20 wirkt als Elektrode für einen Kondensator, der aus der Harzschicht 24 und dem Spulenfüllmaterial 21 besteht, während die andere Elektrode von dem leitenden Metalldraht 23 gebildet wird» Die Verzögerungsleitung nach der Erfindung weist zwischen zwei benachbarten Flanschen mehrere Kondensatoren auf, deren Anzahl der Anzahl der Windungen der Spule 22 entspricht, wie in der Figo5 als gleichwertige Schaltung dargestellt. Die in der Fig„5 dargestellte Induktanz Jj wird

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von der Spule 22 erzeugt. Bei Verwendung der Spule 22 allein besteht die Gefahr, dass hohe Wirbelstromverluste bei Frequenzen von 5 MBz eintreten. Es wurde ermittelt, dass durch die Verwendung des Silberfarbstoffbeiags 20 diese Wirbelstromverluste vermindert werden» Wird anstelle der Beschichtung mit dem genannten Silberfarbstoff eine elektrolose Plattierung mit Kupfer oder Wickel durchgeführt, so werden die hohen Wirbelstromverluste nicht wesentlich herabgesetzt» Die Schicht 20 aus dem Silberfarbstoff soll an der Oberfläche einen elektrischen Widerstand von 1 bis 10 Ohm aufweisen, damit die Wirbelstromverluste begrenzt werden können, und damit die Schicht 20 als Elektrode für den genannten Kondensator wirken kann. Die Dicke der Silberfarbstoff schicht 20 übt einen Einfluss auf die Wirbelstromverluste aus und soll vorzugsweise 10 bis 100 Mikron betragen·

Ein Verfahren zum Herstellen der Verzögerungsleitung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Kunststoff ein einstückiger Kern mit einem Kernglied und mit mindestens zwei Flanschen geformt wird, dass die Oberfläche des Kerns mit einem Trialkyl-benzylammoniumchlorid enthaltenden oberflächenaktiven Agens behandelt wird, z.B. mit Polyvinylbenzyltrimethylammoniumchlorid, dass der behandelte Kunststoffkern getrocknet wird, dass der getrocknete Kunststoffkern in Silberfarbe eingetaucht wird, dass der Kern mit einer eine Anzahl von Windungen umfassenden Spule versehen wird, dass die Spule mit einem Spulenfüllstoff ausgefüllt wird, dass an dem einen Ende des Spulenkerns ein Anschlusskontakt und am anderen Ende des Kerns zwei Jinschlusskontakte angebracht werden, und dass der Kern in ein Gehäuse eingesetzt wird.

Der genannte Silberfarbstoff weist Silberpartikel auf, die in einem aus Harz bestehenden Träger dispergiert sind, welcher Silberfarbstoff nach dem Aushärten elektrisch leitend ist. Dieses Material ist jedoch nicht das einzige, das verwendet werden kann. Anstelle der Silberpartikel können auch Kupferpartikel, nickelpartikel, Goldpartikel oder Kombinationen dieser Partikel in einem Harzbindemittel verwendet werden, wobei nach dem Aushärten die gleichen Ergebnisse wie mit dem Silberfarbstoff erhalten werden»

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.Nachstehend wird eine besondere, in den Figuren 1-4 dargestelle Ausführungsform beschrieben, auf die -die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.

Aus Phenolharz wird ein einstückiger Kern mit einem. Kernglied 16 und mit 15 Planschen nach an sich bekannten Verfahren hergestellte Das Kernglied 16 weist einen Durchmesser von 5" mm und eine Länge von 45,1 mm auf. Die genannten 15 Flansche sind 0,7 nun von einander entfernt und fast quadratisch mit den Abmessungen 9»5 x 9,0 χ 2,35 nmu Der Kern wurde an der Oberfläche mit einem flächenaktiven Agens, wie Trialkyl-benzylammoniumchlorid, behandelt und dann 1 Stunde lang bei einer Temperatur von 50⁰C getrocknet. Der getrocknete Kern wird dann in eine Silberfarbe eingetaucht, die unter der .Bezeichnung "Dotite D-775" von der Firma Fujikura Kasei Co„, Ltd. .in Japan bezogen werden kann. Die an der Oberfläche des Kerns haftengebliebene Silberfarbe wird eine Stunde lang bei einer Temperatur von 100⁰C ausgehärtet. Die auf diese Weise erzeugt Silberfarbschicht weist einen elektrischen Oberflächenwiderstand von 4 0hm und eine Dicke von 100 Mikron auf. Zwischen zwei benachbarten Flansch trägt der Spulenkern je einen aus 100 Windungen bestehenden "Spulenabschnitt mit Ausnahme der beiden Endabschnitte, die je einen Spulenabschnitt mit je 115 Windungen enthalten.

Die Spulenabschnitte bestehen aus Kupferdraht mit einem Durchmesser von 80 Mikron und mit einem Polyuräthanbelag, der eine Dicke von 20 Mikron aufweist. Der die 14 Spulenabschnitte tragende Kern wird zehn Sekunden lang in ein Bad aus Polymethylphenylsilikon mit einer Temperatur von 12O⁰C eingetaucht, wobei die Spulenabschnitte mit dem genannten Material ausgefüllt werden. An dem einen Ende des Kerns wird ein Anschlusskontakt von der Silberfarbe isoliert angebracht, während am anderen Ende des Kerns zwei Anschlusskontakte angebracht werden, von denen der eine Kontakt von der Silberfarbe isoliert ist. Diese Isolation wird durch Abreiben des Silberfarbstoffes in einem kleinen Bezirk bewirkt·

Der fertige einheitliche Kern wird mit den drei angebrachten Anschlusskontakten wird in eineöehäuse aus Phenolharz bei trockener Luft eingesetzt, welches ü-ehäuse durch einen elastischen

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Deckel aus porösem Polyuräthanharz verschlossen wird. Auf den Deckel wird flüssiges Epoxidharz gegossen, welcher Deckel als Schutz gegen das Eindringen des Epoxidharzes in das Gehäuse
wirkt, üachdem Aushärten des Epoxidharzes bei Raumtemperatur wird das Gehäuse fest verschlossen. Es muss vermieden werden, dass das Epoxidharz in das Gehäuse eindringt, da hierbei größere Schwankungen der üapazitanz der fertigen Verzögerungsleitung mit der Temperatur verursacht werden.

Die auf die beschriebene Weise hergestellte Verzögerungsleitung weist die nachstehend angeführten Merkmale auf:

charakteristische Impedanz 1800 Ohm

Zeitverzögerung ' -1,15 Mikrosekunden

Nennfrequenzbereich 5 Megahertz

Kapazität 650 Pikofarad

Induktanz 2,05 Millihenry

Wie in der i^vig_e6 mit einer Vollinie dargestellt, schwankt die Kapazitanz der erfindungsgemäßen Verzögerungsleitung nur
■sehr wenig mit der Temperatur. Eine Verzögerungsleitung mit dem gleichen Aufbau jedoch ohne Spulenfüllmaterlal weist eine niedrigere iLapazitanz auf, die sich mit der Temperatur stärker verändert, wie in der Pig_o6 durch die gestrichelt gezeichnete Kurve dargestellt ist«

Patentansprüche

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Claims

Patent a.nsprüche

Verzögerungsleitung, die einen Kern mit einem aus einem Kunststoff bestehenden. Kernglied und mit mindestens zwei, mit dem Kernglied einstückig hergestellten Planschen aufweist, gekennzeichnet durch einen Belag aus einer Silberfarbe auf dem Kern, durch eine auf den Kern zwischen den . genannten flansch aufgewieklte und eine Anzahl von Windungen eines mit einem Harzbelag versehenen Drahtes^umfassende Spule, durch ein die Spule ausfüllendes Spulenfüllmaterial, durch einen an dem einen Ende des Kunststoffkerns angebrachten und von der Silberfarbe isolierten Anschlusskontakt, der mit dem einen Ende der Spule leitend verbunden ist, durch zwei an dem anderen Ende des Kunststoffkerns angebrachte Anschlusskontakte, von denen der eine Kontakt mit der SiIberfarbschicht leitend verbunden ist, während der andere Kontakt von der Silberfarbschicht isoliert und mit dem anderen Ende des Spulendrahtes leitend verbunden ist, und durch ein Gehäuse, das den Kunststoffkern und die Spule umschließtc
2. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule von der Innenseite der G-ehäusewandung einen Abstand aufweist.
3β Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberfarbschicht einen spezifischen elektrischen Oberflächenwiderstand von 1—10 Ohm aufweist.
4. "Verzögerungsleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberfarbschieht eine Dicke von 10 bis 100 Mikron aufweist.

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5«i Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenfüllmaterial aus Polymethylphenylsilikon, Polyalkylphenylsilikon, Polydomethylsilikon, Poly-trifluorchloräthan oder aus Kombinationen dieser Substanzen besteht.
6. Verzögerungsleitung.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulendraht mit einem Harz beschichtet ist, das aus Polyuräthan, Polyamid oder aus Kombinationen der genannten Substanzen besteht und eine Dicke von 10 bis 20 Mikron aufweist.
7. Verzögerungsleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der für die Herstellung des .kerns verwendete Kunststoff aus einem Phenolharz, einem Epoxidharz oder aus einem " Polyesterharz besteht.

8· Verfahren zum Herstellen einer Verzögerungsleitung, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Kunststoff ein Kern mit einem Kernglied und mit mindestens zwei und mit dem Kernglied einstückig erzeugten flanschen hergestellt wird, . dass die Oberfläche des Kunststoffkerns mit einem Triakylbenzylammoniumehlorid enthaltenden oberflächenaktiven Agens behandelt wird, dass der behandelte Kunststoffkern getrocknet wird, dass der getrocknete Kunststoffkern in eine Silberfarbe eingetaucht wird, dass, die Silberfarbe ausgehärtet wird, dass der Kern zwischen den flanschen mit einer aus einer (

Anzahl von Windungen bestehenden Spule versehen wird, dass die Spulenwindungen mit einem Spulenfüllstoff ausgefüllt werden, dass an dem einen Ende des Kunststoffkerns ein Anschluss kontakt angebracht wird, dass am anderen Ende des Kunststoffkerns zwei Anschlusskontakte angebracht werden, und dass der resultierende Kern in ein Gehäuse eingesetzt wird.

9a Verfahren zum Herstellen einer Verzögerungsleitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der fertige Kern in ein mit trockener Luft ausgefülltes Ü-ehäuse eingesetzt wird«

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L e e r s e i t e