DE2422934A1 - Kondensator mit einstellbarer kapazitaet fuer anwendung in einer in mikrostriptechnik ausgefuehrten schaltung - Google Patents

Kondensator mit einstellbarer kapazitaet fuer anwendung in einer in mikrostriptechnik ausgefuehrten schaltung

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DE2422934A1
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capacitor
conductive
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Johannes Hendrik Cornel Heuven
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G5/00—Capacitors in which the capacitance is varied by mechanical means, e.g. by turning a shaft; Processes of their manufacture
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    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K2201/10196—Variable component, e.g. variable resistor

Description

PHX.0951 DEEN/EVII
D i ο ! -Inn H O0ST AUER
,,..,'. PHN- 6951
Ann.tidu,,a vom, 29. April 1974
Kondensator mit einstellbarer Kapazität für Anwendung in einer in Mikrostriptechnik ausgeführten Schaltung
Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einstellbarer Kapazität für Anwendung in eine in Mikrostriptechnik ausgeführten Schaltung mit einem Substrat aus dielektrischem Material, einer flachen Grundplatte aus Leiterwerkstoff an einer der breiten Substratseiten und einem schmalen streifenförmigen Leiter an der anderen breiten Substratseite,
In Mikrostriptechnik ausgeführte Schaltungen finden in der Mikrowellentechnik allgemeine Anwendung, Ein !-Tachteil dieser Mikro striptechnik ist, dass mechanisch abstiinnbare Elemente schwer verwirklicht werden können, weil diese Elemente grossrKumig sind und die sich an der Oberseite des schmalen streifenförmigen Leiters fortpflanzenden Wellen derart stören,
40 9 850/0773
PHN.695T. - 2,-- 4.3.74.
dass an der Stelle unerwünschte Oberflächenwellen angeregt werden.
Aus der USA-Patentschrift 3 693 118 ist ein für in Mikrostriptechnik ausgeführte Schaltung bestimmtes einstellbares Abstimmelement bekannt, das diesen Nachteil nicht hat, weil es von einer gegenüber einem schmalen streifenförmigen Leiter in einer Grundplatte angeordneten schlitzförmigen Oeffnung und einem darin einstellbar angeordneten leitenden
Schieber gebildet ist, mit welchem Schieber die Oeffnung mehr oder weniger abgedeckt werden kann.
Die grössten Nachteile dieses Abstimmelernentes sind, dass es kein abstimmbarer Kondensator ist, da sich bei Kapazitätsänderung dieses Elementes auch die SeIbstinduktivität ändert, und dass die Verwirklichung des kapazitiven Teiles dieses Elementes eine grosse Substratoberflach© je Einheit der Kapazität erfordert. Andere Nachteile sind die schwer verwirklichbare Konstruktion wegen der Rechteckform des Schlitzes, der Beschränkung der Stelle, an der dieses Element angeordnet werden kann, und wegen des seitlich des Substrats iiegenden Einstellmechanismus für die Einstellung des sich geradlinig bewegenden Schiebers und die nichtdefinierten Kontaktstellen zwischen dem Schieber und der Grundplatte, wodurch bei einer linearen Verschiebung des Schiebers sprunghafte Abstimmänderungen auftreten können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kondensator mit einstellbarer Kapazität für Anwendung in einer in Mikrostriptechnik ausgeführten Schaltung zu schaffen, der wenig Substrat-
409850/0773
PHN.6951. ■ 3 ·· ^.3.7^.
oberfläche pro Kapazitätseinheit erfordert und auf relativ einfache Weise verwirklichbar ist.
Der erfindungsgemässe Kondensator ist dadurch, gekennzeichnet, dass die Grundplatte aus mindestens zwei voneinander isoliert angeordneten Teilen aufgebaut ist, eine leitende Verbindung zwischen dem schmalen streifenförmigen Leiter und einem ersten Teil der Gx-undplatte vorgesehen ist und in geringer Entfernung von diesem ersten Teil der Grundplatte ein davon isoliert aufgestellter Körper angeordnet ist, dessen Lage gegenüber diesem ersten Teil der Grundplatte einstellbar und der leitende Körper für HF-Energie mit einem zweiten Teil der Grundplatte gekoppelt ist.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiels näher erläutert, wobei entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet worden sind. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines in Mikrostriptechnik ausgeführten Kondensators mit einstellbarer Kapazität nach der Erfindung, v.obei deutlichkeitshalber die verschiedenen Schichten, aus denen der Kondensator aufgebaut ist, getrennt wiedergegeben sind, und
Fig. 2 einen Querschnitt durch den zusammengesetzten Kondensator geniäss den in Fig. 1 angegebenen Linien IX-II.
Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Substrat 1 aus dielektrischem Material, welches an der Oberseite mit einem gut leitenden schmalen streifenförmigen Leiter 2 und an der Unterseite mit einer gut leitenden Grundplatte 3 verschen ist. Diese Anordnung
409850/0773..
PHN.6951. - 4 - ' 4.3.74..
ist ζβΒ. Teil einer nicht in den Figuren wiedergegebenen und auf demselben Substrat 1 angeordneten Oszillator- oder Frequenzvervielfachungsschaltung oder dergl.
Um bei derartigen Schaltungen die Abstimmung, bzw. die Anpassung zu ändern, ist ein Abstimmelement, z.B. ein regelbarer Kondensator, erforderlich. Die Verwirklichung eines derartigen Kondensators in Mikrostriptechnik ist jedoch nicht einfach. Ein Kondensator mit variabler Kapazität, der mit anderen Elementen der Schaltung an der Oberseite des Substrats angeordnet ist, stört nämlich in hohem Masse die sich entlang dem streifenförmigen Leiter 2 fortpflanzende Feldkonfiguration. Um dies zu vermeiden, ist der erfindungsgemässe Kondensator an der Unterseite des Substrates 1 angeordnet. Dazu ist die Grundplatte aus zwei voneinander isoliert angeordneten Teilen und 5 aufgebaut und ist eine leitende Verbindung 6 zwischen dem streifenförmigen Leiter 2 und dem Teil 5 der Grundplatte vorgesehen. Weiter ist in geringer Entfernung vom Teil 5 ein davon isoliert angeordneter Leitkörper 10 angeordnet, dessen Lage gegenüber dem Teil 5 einstellbar und der für HF-Energie mit dem anderen Teil 3 der Grundplatte gekoppelt ist, wobei eine variable Kapazität zwischen dem Teil 5 und dem Körper 10 gebildet wird.
Wie aus den Figuren ersichtlich, ist der Teil 3 der Grundplatte mit einer kreisförmigen Oeffnung 4 versehen, in der der sichelförmige Teil 5 liegt, der die Oeffnung 4 ungefähr zur Hälfte ausfüllt. Der Teil 5 wird z.B. gleichzeitig mit dem Teil 3 aufgedampft, oder wird gleichzeitig mit dem Teil 3
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PHN.6951. ■ ~ 5 - 4.3.72V.
durch Aetzen aus einer bereits in einer früheren Herstellungsstufe auf dem Substrat 1 angebrachten ununterbrochenen Grundplatte gewonnen.
Der streifenförmige Leiter 2, das Substrat 1 und der Teil 5 der Grundplatte sind mit zentrisch angeordneten Bohrlöchern versehen. Sie sind auf bekannte Weise mit einer dünnen Leiterschicht versehen, wodurch ein sogenanntes durchmetallisiertes Loch 6 gebildet ist, das die leitende Verbindung zwischen· dem streifenförmigen Leiter 2 und dem Teil 5 der Grundplatte bildet.
Der Leitkörper 10 liegt in einer Schicht 7» die an der Grundplatte anliegt. Die Schicht 7 kann aus jedem beliebigen Material aufgebaut sein. Vorzugsweise wird jedoch die Hülle der Mikrowellenanordnung verwendet. In dieser Schicht 7 ist ein erstes kreiszylindrisches Loch 8 mit grossem Durchmesser über einen Teil der Höhe dieser Schicht angeordnet und ist damit konzentrisch ein zweites kreiszylindrisches Loch 9 mit einem kleineren Durchmesser auf den restlichen Teil der Höhe dieser Schicht angebracht.
Der Leitkörper 10 ist kreiszylindrisch und hat über eine Höhe, die etwas geringer ist als die des Loches 8, einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der des Loches 8, und hat weiter ein kreiszylindrisches Stück, das einen Durchmesser hat, der etwas kleiner ist als der des Loches 9. Vom kreiszylindrischen Teil mit dem grössten Durchmesser, ist am freien Ende über ungefähr die halbe Höhe und die halbe Oberfläche Material derart entfernt, dass der restliche Teil eine Sichel
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PHN.6951. τ tf - ' 4.3.7^.
bildet. Auf dieser Sichel ist eine äusserst dünne Schicht 11 aus dielektrischem Material angebracht. Venn der Körper 10 aus Aluminium besteht, kann die Schicht 11 durch die Oxydhaut des Aluminiums gebildet werden, welche einerseits äusserst verschlöissfest ist und äusserst dünn sein kann, z.B. 10 ,um, und andererseits eine Dielektrizitätskonstante von 9 besitzt.
. In montiertem Zustand ist zwischen dem Körper 10 und der Schicht 7 ein Federring i4 angebracht, der dafür sorgt, dass die Oberfläche 11 flach an den Grundplattenteil 5 und/oder 3 gedrückt wird.
Durch die leitende Verbindung 6 des streifenförmigen Leiters 2 mit dem Grundplattenteil 5 und der äusserst dünnen Isolationsschicht 11 mit grosser Dielektrizitätskonstante ist erreicht worden, dass pro Einheit der Substratoberfläche eine sehr grosse Kapazität zwischen dem Leitkörper 10 und dem Leiter 2 verwirklicht werden kann, welche die sich entlang dem Leiter 2 fortpflanzende Wellenstruktur nicht stört.
Wenn die Schicht 7 und der Federring 14 aus leitendem Material hergestellt sind, kann der Durchmesser des Loches 8 genau so gross sein wie der des Loches 4, auch dann, wenn die Schicht 7 mit einer isolierenden Oxydhaut versehen sein würde, da diese für die HF-Energie eine sehr grosse Kapazität bildet und dadurch die HF-Energie kurzschliesst.
Besteht jedoch die Schicht 7 aus nichtleitendem Material, ist es bei konzentrisch liegenden Löchern 4 und 8 notwendig, dass der Durchmesser des Loches 8, somit der grösste Durchmesser des Körpers 10, grosser ist als der des Loches 4, ura
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PHN.6951. - 7 - " k.3.7h.
eine grosse Kapazität zwischen dem Körper 10 und dem Teil 3 der Grundplatte zu schaffen, wie in den Figuren wiedergegeben ist.
Es sei jedoch bemerkt, dass die Löcher 8 und h keine konzentrische Lage in bezug aufeinander zu haben brauchen und dass die Form des Teiles 5 und des Körpers 10 anders gewählt werden kann, obgleich die hier beschriebenen Formen den Vorteil aufweisen, dass sich die mechanischen Bearbeitungen auf Bohren und Drehen beschränken, wodurch ein mechanisch einfach herstellbarer Kondensator mit variabler Kapazität erzielt wird.
Das Ende des zylindrischen Teiles mit dem kleinsten Durchmesser des Körpers 10 ist mit einem Schlitz 13 versehen, um die Kapazität des Kondensators mit Hilfe eines Schraubenziehers einstellen zu können.
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Claims (3)

  1. PIIN. 6951. - 8 .- 4.3.7^.
    PATENTANSPRÜCHE;
    ι 1· f Kondensator mit einstellbarer Kapazität für Anwendung in einer in Mikrostriptechnik ausgeführten Schaltung mit einem Substrat aus dielektrischem Material, einer flachen Grundplatte aus Leiterwerkstoff an einer der breiten Substratseiten und einem schmalen streifenförmigen Leiter an der anderen breiten Substratseite, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundplatte aus mindestens zwei voneinander isoliert angeordneten Teilen (3, 5) aufgebaut ist, eine leitende Verbindung (6) zwischen dem schmalen streifenförmigen Leiter (2) und einem ersten Teil (5) der Grundplatte vorgesehen ist und in geringer Entfernung von diesem ersten Teil der Grundplatte ein davon isoliert aufgestellter Körper (lO) angeordnet ist, dessen Lage gegenüber diesem ersten Teil der Grundplatte einstellbar und der leitende Körper für HF-Energie mit einem zweiten Teil (3) der Grundplatte gekoppelt ist.
  2. 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dielektrisches Material-(11) mit einer hohen Dielektrizitätskonstante zwischen dem leitenden Körper (1O) und dem ersten Teil (5) der Grundplatte angeordnet ist,
  3. 3. Kondensator nacli Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Körper (1O) aus Aluminium hergestellt ist und das dielektrische Material (11) durch eine Oxydhaut des aus Aluminium hergestellten Körpers gebildet ist, ho Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Verbindung zwischen dem schmalen streifenförmigen Leiter (2) und dem ersten Teil (5) der Grundplatte
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    PHN.6951. - 9 - 4.3.7^.
    ein durchmetallisiertes Loch (6) ist, 5; Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an den gegenüber dem Substrat (1) liegenden Seiten der Grundplattenteile (3» 5) eine Schicht (7) angeordnet ist, in der der Leitkörper (1O) gelagert ist.
    6· Kondensator nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (3) der Grundplatte mit einer kreisförmigen Oeffnung (h) versehen ist, in der ein sichelförmiger erster Teil (5) der Grundplatte liegt, und der demgegenüber liegende Teil der Schicht (7) eine Bohrung (8) aufweist, in der ein zylinderförraiger Leitkörper (1O) angebracht ist, von dem ein Teil der Oberfläche des den Grundplatten zugewandten-Endes mit einer Erhöhung sichelförmigen Querschnittes versehen ist.
    409850/0773
    Leerseite
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