DE2810514A1

DE2810514A1 - Steckverbinder mit stoerschutz

Info

Publication number: DE2810514A1
Application number: DE19782810514
Authority: DE
Inventors: Gerald Joseph Selvin
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1978-09-21
Also published as: JPS5714551B2; FR2384366B1; US4126840A; JPS53121189A; CA1098979A; FR2384366A1

Description

Steckverbinder mit Störschutz

Die Priorität der Anmeldung Nr. 776 829 vom 14. März 1977 in den Vereinigten Staaten von Amerika wird beansprucht. Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder und insbesondere einen Steckverbinder mit Filter, um elektromagnetische Störungen zu verringern.

Ein Problem, das häufig bei den Benutzern von elektronischen Einrichtungen auftritt, ist das der elektromagnetischen Störungen. So sind z.B. komplexe,mit Festkörpern arbeitende Vermittlungssysteme, wie man sie in der Telefonindustrie findet, gegenüber Störungen empfindlich, die von einer Vielzahl von lärmerzeugenden Quellen herrühren. Zusätzlich können die Hochfrequenzschaltkreise des Systems ebenfalls eine Lärmquelle sein. Solche Störungen lassen sich bis zu einem gewissen Grad durch Einhüllung der elektronischen Einrichtung in eine dichte Metallhülle unter Erzielung eines störsicheren Aufbaues verringern. Es steht jedoch weiterhin das Problem eines wirtschaftlichen Störschutzes für hunderte von Signalleitungen, die in das Telefonsystem ein und -austreten.

Der ideale Platz für einen Störschutz oder für einen Filter ist innerhalb der Steckverbindung für die Signalleitungen. Steckverbinder mit Störschutz sind in der Technik bekannt. Bei der einen Ausführungsform besitzt jeder elektrische Kontakt in der Steckverbindung seinen eigenen Störschutz, einschließlich einer Vielzahl von kleinen ringförmigen Ferritelementen sowie einer zerbrechlichen Keramikröhre, die entsprechend zu einem Störschutzfilter zusammengesetzt sind.

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Bei einer anderen Form der Störschutzfilter nach dem Stand der Technik wird die Induktivität durch eine Ferritscheibe bewirkt, die eine Vielzahl von öffnungen zur Aufnahme der Steckverbinderkontakte aufweist und somit die Anzahl der erforderlichen Teile gering hält. Man hat auch schon eine leitende Scheibe mit einer Vielzahl von öffnungen als Kondensatorteil des Störschutzfilters verwendet. Es ist jedoch für jeden Kondensator ein entsprechendes dielektrisches Rohr erforderlich.

Die folgenden US-Patente offenbaren Steckverbindungen mit Störschutzfiltern der oben besprochenen Arten: 3 002 162, 3 447 104, 3 535 676, 3 573 677, 3 721 869 und 3 854 107.

Es muß gesagt werden, daß die Störschutztechnik,wie sie in den hierin und den genannten Patenten beschriebenen Steckverbindern verwendet wird, für Steckverbinder mit einer Vielzahl von Kontakten, wie es bei Telefonsteckern der Fall ist, nicht praktisch ist, da eine große Zahl von Einzelteilen erforderlich ist zur Erzielung einer entsprechenden Störschutzkapazität, was wiederum zu einer kostenintensiven Konstruktion im Hinblick auf Herstellung und Aufbau führt. Ein in der Telefonindustrie verwendeter typischer Steckverbinder wird in dem US-Patent 3 002 176 offenbart und enthält 50 Kontakte. Darüber hinaus kann eine solche Störschutzanordnung nicht ohne weiteres in Steckverbindern eingebaut werden, die bereits installiert sind, da die Störschutzelemente um die Kontakte in den Steckverbindern herum angebracht werden müssen.

Eine weitere mögliche Form eines Steckverbinders mit Störschutz wird in dem US-Patent 3 538 464, erteilt an Walsh, offenbart. Dieses Walsh-Patent beschreibt einen Steckverbinder mit Störschutz, der einen vielschichtigen monolithischen Keramikkondensator benutzt. Die Kontakte in dem Steckverbinder erstrecken sich durch öffnungen in dem Kondensator. Wechselweise angeordnete

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Netzelektroden in dem Kondensator führen in die Wand jeder öffnung und sind durch eine leitende Schicht auf der Wand verbunden, die wiederum mit dem Kontakt in der öffnung Berührung hat. Die Masseplatten des Kondensators sind in dem dielektrischen Substrat desselben zwischen den stromführenden Elektroden eingebettet und führen zum Ausenrand des Subtrats, wo sie an das Gehäuse des Steckverbinders elektrisch angeschlossen sind. Obgleich ein derartiger Aufbau die Zahl der Einzelteile verringert, die für die Störschutzkapazität in dem Steckverbinder erforderlich sind, so hat er doch den Nachteil, daß wie bei den oben besprochenen Steckverbindern mit Störschutz der Kondensator in der Durchführanordnung aufgebaut ist. Das heißt, die Kontakte müssen durch die Kondensatorteile hindurchführen.

Störschutzfilter nach dem Durchführsystem, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind zum Einbau in bereits installierte Steckverbindungen unpraktisch. Darüber hinaus können Störschutzfilter des Durchführsystems nur in Standardsteckverbinder, wie sie im Fernsprechverkehr benutzt werden, dann eingebaut werden, wenn der Steckverbinder vollständig neu ausgeformt wird, was hohe Kosten verursacht.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen billigen und passenden Störschutz für bereits installierte Fernsprechsysteme oder dergleichen zu schaffen, der keinen Ausbau oder Umbau der in dem System gegenwärtig verwendeten Steckverbinder erforderlich macht.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

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In der vorliegenden Erfindung wird ein Steckverbinder mit Störschutz beschrieben, der aus einem Gehäuse mit mindestens einer Reihe von darin untergebrachten Kontakten besteht. Ein monolithischer Kondensator ist auf dem Gehäuse entlang der einen Seite der Kontaktreihe befestigt. Der Kondensator besteht aus einem dielektrischen Substrat mit einer Vielzahl von parallelen, voneinander getrennt angeordneten stromführenden Elektroden an der Frontseite den Kontakten gegenüber. Die Elektroden fluchten mit den Kontakten und sind an diese angeschlossen. Mindestens eine weitere Elektrode ist auf dem Substrat in kapazitiver Beziehung zu den stromführenden Elektroden befestigt. In einer bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung stellt die zweite Elektrode die Masseelektrode dar, die sich zum Dielektrikum hin erstreckt und mit dem Gehäuse des Steckverbinders verbunden ist.

Der Steckverbinder besitzt vorzugsweise die Form eines Adapters, der kompatibel ist mit herkömmlichen Steckverbindern wie z.B. den Fernsprechsteckverbindern des allgemein Typs, beschrieben in dem US-Patent 3 002 176. Es muß jedoch berücksichtigt werden, daß die Erfindung nicht auf einen derartigen Steckverbinder oder einen einfachen Fernsprechsteckverbinder beschränkt ist, sondern daß sie bei jeder beliebigen Steckverbinderanordnung angewendet Werden kann. Bei einem Adaptersteckverbinder ist ein zweites Steckverbindergehäuse auf dem monolithischen Kondensator befestigt und zwar entgegengesetzt zu dem erstgenannten Steckverbindergehäuse in der oben beschriebenen Anordnung, wobei die Kontakte an die stromführenden Elektroden auf dem Kondensator angeschlossen sind. Im Falle eines herkömmlichen Fernsprechsteckverbinders_/ der zwei Reihen von Kontakte enthält, ist der monolithische Kondensator mit parallelliegenden, getrennten stromführenden Elektroden auf den gegenüberliegenden Flächen versehen. Die Kanten des Kondensators liegen zwischen den Kontaktreihen von jedem der Steckverbinder,

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die stromführenden Elektroden sind dabei an die Kontakte angeschlossen. Bei einer derartigen Anordnung sind eine oder mehrere Masseebenen in dem Keramiksubstrat des monolithischen Kondensators eingebettet und mit den zwei Steckverbindergehäusen verbunden.

Der hierin beschriebene Steckverbinderadapter ist einfach herzustellen, indem der monolithische Kondensator auf den Steckverbinderhälften eines herkömmlichen Steckverbinders befestigt wird, ohne daß es erforderlich ist, den Steckverbinder oder die darin befindlichen Kontakte zu überarbeiten oder neu zusammenzusetzen und wobei ferner auch jegliche Hilfsverdrahtungen überflüssig sind. Der resultierende Adapter kann in ein Feld von bestehenden Steckverbindern eingesetzt werden, wobei die Notwendigkeit entfällt, die bereits installierten Steckverbinder zu ersetzen. Die Erfindung eignet sich auch zur Erschaffung einer sogenannten "Inline" Störschutzkapazität bei elektrischen Steckverbindern, wobei die Kosten gering sind wegen der Einfachheit des Aufbaus und der kleinen Zahl an erforderlichen Teilen.

Die Erfindung wird im weiteren anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist die perspektivische Ansicht des Steckverbinderadapters mit Störschutz nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ist die Explosionsansicht des Adapters aus Fig. 1, wobei die Abdeckung entfernt ist und ein Einbettmaterial den monolithischen Kondensator bedeckt,

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Adapters, bei dem die Epoxyharzbeschichtung und die Abdeckung weggelassen sind und Abstandhalter gezeigt werden, die während des Zusammenbaus Verwendung finden,

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Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Adapter nach Fig. 3, wobei Ausschnitte der Wände des Gehäuses des Steckverbinderteils des Adapters entfernt sind, um die darin befindlichen Kontakte zu zeigen,

Fig. 5 ist die Unteransicht des monolithischen Kondensators, wie er in dem Adapter nach den Fig. 1 bis 4 Verwendung findet,

Fig. 6 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5, er zeigt die Einbettung der Erdelektroden in dem keramischen Substrat des Kondensators,

Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6, der das Layout der einen Erdelektrode zeigt,

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die elektrischen Äquivalente der Störschutzanordnung des Adapters nach der Erfindung zeigt, und

Fig. 9 ist ein Querschnitt durch einen vielschichtigen monolithischen Kondensator, der bei der Erfindung benutzt werden kann.

In den Fig. 1 bis 8 der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform der Steckverbindung nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugsziffer 10 gezeigt, die als Adapter ausgebildet ist, der zwischen dem Steckerteil und dem Kupplungsteil befestigt ist, wie in dem oben genannten Patent beschrieben wird. Der Adapter besteht aus dem Kupplungsteil 12 und dem Steckerteil 14. Steckerund Kupplungsteil können mit den Teilen aus dem US-Patent 3 002 identisch sein. Der Kupplungsteil besteht aus dem leitendem Gehäuse 16, das den in Fig. 4 gezeigten Isolator 18 aufweist. Zwei parallel liegende Kontaktreihen 20 sind in dem Isolator 18 untergebracht. Jeder Kontakt besitzt einen vorderen Kontaktteil 22 und einen

rückwärtigen Endteil 24. Die Kontakteile 22 der Kontakte liegen unmittelbar neben dem Anschlußende 26 des Kupplungsgehäuses, während die Enden der Kontakte auf der Rückseite über den Endteil 28 des Gehäuses hinausragen, so daß sie dort freiliegen. Steckerund Kupplungsteil fluchten mit ihren einander zugekehrten Teilen. Der Steckerteil 14 ist mit dem Kupplungsteil 12 identisch bis auf die Kontakte, die darin so angeordnet sind, daß sie in die Kontakte der eingreifenden Kupplung passen, die wiederum selbst mit dem Kupplungsteil 12 identisch sein kann. Somit kann der Adapter 10 nach der Erfindung zwischen Stecker- und Kupplungsteile eingeschoben werden, die mit den Teilen 12 und 14 identisch sind. Die Stecker- und Kupplungsteile 14 und 12 können genormte Teile sein, wie sie in der Pernsprechxndustrxe üblich sind.

Ein monolithischer Keramikkondensator 30 sitzt zwischen den Endteilen 28 der Stecker- und Kupplungsteile 12 und 14. Der Kondensator besitzt eine rechteckige Form mit parallelen Kanten 32 und 34 und den Seitenkanten 36 imd 38. Die Kanten 32 und 34 liegen zwischen den zwei Reihen der Endteile 24 der Kontakte in den entsprechenden Teilen 12 und 14. um für den Adapter eine Kapazität zwischen Netz und Masse zu erreichen, sind parallellaufende getrennte stromführende Elektroden 40 und 42 an den oberen und unteren Begrenzungsflächen des keramischen Dielektrikums 44 des Kondensators jeweils vorgesehen. Der Abstand der stromführenden Elektroden entspricht dem Abstand der Endteile 24 der Kontakte 20. Der Kondensator sitzt zwischen den zwei Reihen von Kontakten in jedem der Anschlußteile, so daß die stromführenden Elektroden mit den Endteilen der Kontakte fluchten. Die Kontakte sind an den Elektroden angelötet oder auf andere Weise befestigt. Man erkennt, daß der monolithische Kondensator nach der vorliegenden Erfindung an der einen Seite der Endteile von jeder Kontaktreihe befestigt ist, wobei die stromführenden Elektroden

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an der Außenfläche des Substrats des Kondensators angeordnet sind, so daß sie unmittelbar neben den Kontakten zu liegen kommen. Dadurch erhält man eine kapazitive Verbindung zu den Kontakten ohne daß diese oder die Verbinderteile, in denen sie befestigt sind, verändert werden müssen.

Zwei Erdungsplatten 46 sind in das keramische Substrat 44 des Kondensators eingebettet. Sie liegen parallel zueinander und parallel zu der oberen und unteren Begrenzungsfläche des Kondensators, so daß sie eine kapazitive Beziehung zu den stromführenden Elektroden 40 und 42 herstellen. Wie Fig. 4 zeigt, erstrecken sich die Erdungsplatten vollständig durch das Substrat bis zu den Seitenkanten 36 und 38 desselben. Eine leitende Bschichtung 48 ist auf den beiden Seitenkanten, die die Erdungsplatten 46 verbindet. Die Beschichtung 48 erzeugt eine große leitende Fläche für eine Masseverbindung zu dem Gehäuse 16 des Stecker- und des Kupplungsteils. Diese Masseverbindung wird vorzugsweise mit Hilfe von Metallbändern 50 erzielt, die an der leitenden Beschichtung 48 und über eine geeignete Vorrichtung an ihren entgegengesetzten Enden mit dem rückwärtigen Teil des Gehäuses 16 verlötet sind, wie Fig. 4 zeigt.

Beim Zusammenbau der Teile des Adapters 10 nach der vorliegenden Erfindung werden vorzugsweise Zwischenstücke 52 beim Aufbau der Befestigungsflansche 54 des Verbindergehäuses von Stecker und Kupplung mit eingebaut, um den monolithischen Kondensator zwischen den zwei Kontaktreihen der Verbinderteile zu halten. Die Endstücke der Kontakte werden mit den stromführenden Elektroden auf den gegenüberlxegenden Seiten des Kondensators vorzugsweise mit Hilfe der Wellenlöttechnik verbunden. Danach werden die Metallstreifen 50 an die Schicht 48 auf dem Substrat und dem Gehäuse angelötet. Anschließend wird eine Verbindung 56 zum Einbetten über

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die Kontakte und den Kondensator aufgebracht, wie Fig.2 zeigt. Nach dem Aushärten derselben können die Zwischenstücke 52 aus dem Verbindergehäuse entfernt werden. Danach wird eine Abdeckung aus Ober- und Bodenteilen 58 und 60 und Seitenteile 62 und 64 über den eingebettenden Bereich des Adapters auf irgendeine geeignete Weise angebracht, so daß eine Schutzhülle für den Kondensator entsteht, wie Fig. 1 zeigt.

In Fig.8 ist dargestellt die kapazitive Netz-Masseverbindung, die durch den monolithischen Kondensator 30 nach der Erfindung bewirkt wird. Obgleich die zwei Erdungsplatten 46 in der Zeichnung gezeigt werden, und zwar eingebettet in dem Substrat des Kondensators, so ist doch zu bemerken, daß eine einzige, gemeinsame Erdungsplatte an ihrer Stelle verwendet werden kann. Als weitere Alternative können die Erdungsplatten 46 weggelassen werden, so daß nur eine Netz- Netzverbindung besteht. Diese Verbindung nutzt die geringstmögliche Zahl an Kondensatorelektroden für den geringsten Kapazitätswert einer geforderten Netz- Netzdämpfung. Sie ergibt jedoch keine Netz-Massedämpfung von gleichphasigen Störspannungen. Durch Verbindung der Kondensatoren für Netz-Masse,wie in der Ausbildungsform der Figur gezeigt, kann die auf der Masse beruhende Störung und Spannung gedämpft werden ebenso wie die Störung von der Netz-Netzverbindung. Obgleich die Netz-Masseverbindung zweimal soviel Kondensatoren erfordert, so ist diese Anordnung vorzuziehen, um die elektromagnetischen Störungen zu verringern.

Eine kombinierte Netz-Netz und Netz-Masseverbindung auf kapazitiver Basis kann mit Hilfe einer vielschichtigen monolithischen Kondensatoranordnung erzeugt werden, wie sie Fig. 9 zeigt, worin die Bezugsziffern 72 Erdungsplatten und die Bezugsziffern 74 einen zweiten Satz von drei stromführenden Elektroden darstellt. Durch diese Aufsplittung des Kondensators läßt sich eine wirkungsvolle Netz-Netzkapazität bei kleinerem Netz-Massekapazitätswert erzielen. Sie hilft diese engen Kondensatortoleranzen zu verringern, die zur Aufrechter-

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haltung eines bestimmten Widerstandsgleichgewichtes erforderlich sind. Während diese Netz-NetzStörungsdämpfung erreicht wird _} ist die Dämpfung bei den gleichphasigen Störsignalen, die bei der Netz-Masseverbindung auftreten, geringer. Obgleich die Kombination eines vielschichtigen Kondensators nach Fig. 9 einen Kompromiß darstellt, bei dem eine gewisser Netz-Netzstörscfrutz bei verringerter Toleranz erzielt wird, so ist das mehr vielschichtige Bauteil verhältnismäßig teuer herzustellen. Deshalb stellt der Kondensator nach den Fig. 5 bis 7 den besten Kompromiß bezüglich einer Störschutzkapazität und billiger Herstellung dar, und findet deshalb in der Fernsprechindustrie weitgehende Verbreitung.

Es muß noch erwähnt werden, daß die vorliegende Erfindung einen neuen monolithischen Keramikkondensator schafft, der für den direkten äußeren Anschluß an elektrische Kontakte von herkömmlichen Elektroverbindern ausgebildet ist, wodurch eine verdrahtete Verbindung überflüssig und somit die Gesamtzahl an Lötverbindungen auf ein Minimum herabgesetzt wird. Wie bereits oben dargelegt, kann man mit Hilfe der Wellenlöttechnik gleichzeitig die einzelenen Kontakte mit den stromführenden Elektroden des monolithischen Kondensators verbinden und damit die Herstellungskosten verringern.

Obgleich der in der vorliegenden Anmeldung offenbarte Adapter zwei elektrische Verbindungen enthält, die jeweils zwei Kontaktreihen aufweisen, so muß doch erwähnt werden, daß der monolithische keramische Kondensator zwischen zwei Verbinder eingebaut werden kann, von denen jeder nur eine Reihe von Kontakten besitzt, wobei die stromführenden Elektroden auf der einen Fläche des Kondensators weggelassen sein könnnen. Eine weitere Alternative besteht darin, den Kondensator direkt bei der Herstellung des Verbinders in diesen einzubauen und nicht in einen Adapter, wie er in den Figuren gezeigt wird. Wird der Kondensator in den Verbinder direkt mit eingebaut, so kommt er zwischen die zwei Kontaktreihen desselben in

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ähnlicher Weise zu liegen wie oben beschrieben. Wenn die Enden der Kontakte als sogenannte Lötöffnungen ausgebildet sind, wie es typisch ist für Fernsprechanschlüsse, können die Drähte direkt in die Kontakte in der üblichen Weise eingelötet und zum besonderen Schutz des Kondensators eingegossen werden.

Im Gegensatz zu den kostenintensiven und komplexen Durchführungskondensatoren, wie sie in den Steckverbindern mit Störschutz nach dem Stand der Technik Verwendung finden, liefert die vorliegende Erfindung einen Steckverbinder, in dem ein monolithischer Kondensator längs einer Reihe von Kontakten befestigt ist, wobei die stromführenden Elektroden an der Frontseite des Kondensators direkt an den Kontakten angelötet sind. Somit; ist keine Materialänderung beim Steckverbinder erforderlich, wobei gleichzeitig eine Störschutzkapazität in bereits vorhandene Steckverbinder eingeführt werden kann in einer einfachen und billigen Weise.

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Claims

DEUTSCHE ITT INDUSTRIES GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

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. Patentansprüche

Steckverbinder mit Störschutz, gekennzeichnet durch ein Schluß- und ein Rückende, mindestens eine Reihe von Kontakten, die zum Anschlußende hin Kontaktteile und zum Rückende hin Endteile besitzen, einen monolithischen Kondensator neben dem Rückende des Gehäuses, der sich längs der einen Seite der Reihe von Kontakten hinzieht, die mit den stromführenden Elektroden verbunden sind, wobei der Kondensator aus einem dielektrischen Substrat mit einer Vielzahl von Parallelen getrennt voneinander auf der Oberfläche und gegenüber den Kontakten liegenden Elektroden besteht, die mit den Kontakten fluchten, sowie einer weiteren Elektrodenanordnung auf dem Substrat, das zu den stromführenden Elektroden in kapazitive¹!· Beziehung steht.

Dr.Rl/bk

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2. Steckverbinder, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode aus einer Erdungselektrode besteht, die sich zum Substrat hin erstreckt und mit dem Gehäuse verbunden ist.
3. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungselektrode in dem Substrat eingebettet ist.
4. Steckverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat parallel zueinander verlaufende Seitenkanten besitzt, daß die Vorderkanten neben den Endteilen der Kontakte liegen, daß die Erdungselektrode mindestens eine der Seitenkanten überdeckt und daß die Erdungselektrode mit dem Gehäuse an dieser Seitenkante in Verbindung steht.
5. Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile der Kontakte an dem Gehäuseende freiliegen und der Kondensator an dem Ende befestigt ist.
6. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel zueinander verlaufende räumlich getrennte Kontaktreihen vorhanden sind, daß der Kondensator zwischen den zwei Kontaktreihen befestigt ist und daß die weitere Elektrodenanordnung aus einem Satz von parallel verlaufenden getrennten stromführenden Elektroden auf der Oberfläche des Substrats besteht, die gegenüber der zweiten Kontaktreihe fluchtend mit dieser liegen, und daß die Endteile der Kontakte der zweiten Reihe mit den Elektroden verbunden sind.

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