DE3211541A1

DE3211541A1 - Stromschiene hoher kapazitanz

Info

Publication number: DE3211541A1
Application number: DE3211541A
Authority: DE
Inventors: Michael M. 1950 Kraainem Gottlieb
Original assignee: Rogers Corp
Current assignee: Mektron Nv Gent Be
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1982-11-04
Also published as: CA1187953A; FR2503475A1; GB2095892B; GB2095892A; BE892687A; US4399321A; FR2503475B1

Description

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KUFWAGEL PATENTANWALTS

ΙΑΝΟνΥΕΗΠΒΠΪ. 37 0000 MÖNCHEN 2 TBt- O Β9/ Ci) Ο7 0/J

München, den 29. März I982 /J Anwal tsaktenz. : 194 - Pat=, 59

j Rogers Corporation, Main Street, Rogers, Connecticut 06263. . Vereinigte Staaten von Amerika

Stromsch.tene hoher Kapazitanz

~⁹~ ^ FVK-123

" Stromschiene hoher Kapazitanz "

Die Erfindung betrifft Stromschienen hoher Kapazitanz, insbesondere miniaturisierte Stromschienen , bei welchen mehrlagige kapazitive Elemente zwischen zwei parallel verlaufenden Schienenleitern untergebracht sind.

Herkömmliche Stromschienen von verhältnismässig kleinen oder miniaturisierten Abmessungen sind auf diesem Gebiet seit einer Reihe von Jahren bekannt. Diese Vorrichtungen werden zur Leistungs-und/oder Signalübertragung in einer Reihe von Systemen verwendet, wie zum Beispiel Komputerschaltungen und integrierten Schaltkreisen. Diese Mehrschichten-Stromschienen nach dem Stand der Technik weisen mindestens zwei leitende Platten auf, gewöhnlich in Form von länglichen Platten oder Schienen aus Kupfer, welche durch einen isolierenden Film voneinander getrennt sind. Bei einem typischen Vertreter dieser Stromschienenbauart werden Kupferleiter verwendet mit einer Dicke von etwa 0,25 mm bei einer Gesamtdicke der Stromschiene von etwa 0,5 mm bis 3 mm, einer Breite von etwa 3,8 mm bis 5 mm und in Längen bis zu etwa 400 mm. Charakteristisch bei dieser Bauart ist eine isolierende Trennschicht aus einer dielektrischen Kunststoffolie, wie etwa der als MYLAR bekannte Polyesterwerkstoff. Die MYLAR Trennschicht und die leitenden Platten werden durch einen Klebstoff zusammengehalten. Herkömmliche Stromschienen dieser Bauart nach dem Stand der Technik haben eine verhältnismässig niedrige Kapazitanz mit der Folge, dass diese Vorrichtungen vergleichsweise unwirksam sind betreffs Unterdrückung von Hochfrequenzgeräusch. Dieses llochfrequenzgerausch ist äusserst unerwünscht, besonders in den Fällen, wo die Stromschiene zur Signalübertragung verwendet wird.
Ein bekannter Versuch zur Eliminierung dieses Geräuschproblems besteht darin, nach der Fertigstellung der Stromschieneneinheit an diese Kondensatoren anzuschliessen. Wenn bei dieser Lösung auch die Kapazitanz

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erhöht und das Geräusch minimiert wird, so entstehen doch zusätzliche. Kosten und eine längere Herstellungszeit.

Bei einer anderen Stromschienenbauart nach dem Stand der Technkik sind einzelne kapazitive Elemente vorgesehen, welche zwischen zwei Stromleitern eingefügt sind. Diese Stromschienen haben die gewünschte hohe Kapazitanz. Ausführungsformen solcher Stromschienen hoher Kapazitanz werden in den US-Patenten Nrn. 4.236·.038 und 4.236.046 und in der Patentanmeldung Nr. 950.266 beschrieben. Die bei dieser Stromschienenbauart verwendeten hochkapazitiven Elemente sind dünne Lagen oder Plättchen aus dielektrischem Material, gewöhnlich aus einem keramischen mit einer hohen Dielektrizitätskonstante. Die beiden Aussenflachen der Plättchen sind vollständig mit einem dünnen, kontinuierlichen Film aus leitendem Material belegt, wobei diese leitenden Filme elektrisch mit je einem Stromschienenleiter verbunden sind.

Die Erfindung hat die Aufgabe , ausgehend von einer Stromschiene der eingangs erwähnten Art, eine neuartige und verbesserte Konstruktion einer miniaturisierten Stromschieneneinheit vorzuschlagen , in welche mehrlagige kapazitive Elemente integriert sind» Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Stromschiene der eingangs erwähnten Gattung , durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angeführten Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen , in denen gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen sind , dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben . Es zeigen :

Figur 1 , eine Teildraufsicht auf eine erfindungsgemässe Stromschiene ;

Figur 2, eine vergrösserte perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung eines mehrlagigen kapazitiven Elementes zur Integrierung in die Stromschiene nach Figur 1 ;

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Figur 3, eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 3-3 in Figur 1 ;

Figur 4, eine vergrösserte Darstellung des Abschnitts 4 der Vorrichtung in Figur 3 .

In Figur 1 ist ein Segment einer vorgeschlagenen

miniaturisierten Stromschiene pauschal mit 2 bezeichnet. Die Stromschiene umfasst zwei längliche , parallele Stromschienenleiter 22 und 22' ( Figuren 3 und 4 ) , von denen sich Signalverteilerzinken oder -finger IZ- 6 bzw, 8 hinwegerstrecken . Eine Mehrzahl von mehrlagigen Kondensatorelementen 10 befinden sich in der Stromschiene 2 zwischen den beiden Schienenleitern, wie dies im folgenden näher beschrieben wird .

In Figur 2 ist ein mehrlagiges Kondensatorelement für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung pauschal mit 10 bezeichnet. Das Element besteht aus einer Reihe von leitenden Lagen 12 , welche durch Lagen 13 aus einem Material mit hoher Dielektrizitätskonstante getrennt sind . Dieses dielektrische Material ist vorzugsweise ein Keramikwerkstoff wie etwa Bariumtitanat . Jede der leitenden Lagen 12 hat nur eine blossliegende Extremität an einer Seite des Elements 10 , wobei alternierende leitende Lagen 12 freiliegende Extremitäten an der gleichen Seite das Elementes 10 aufweisen . Die beiden gegenüberliegenden Seiten des Elementes 10 / zu denen die leitenden Lagen 12 sich hin erstrecken , sind metallbeschichtet, wodurch leitende Stirnplatten 16a und 16b definiert sind ; die Gruppen von alternierenden leitenden Lagen 12 sind in elektrischem Kontakt mit den Stirnplatten 16a und 16b .

Das mehrlagige Kondensatorelement 10 kann

dadurch gebildet werden, dass Teile der entgegengesecscaii Flächen der dielektrischen Keramikplättchen oder -waffeln mit einem leitenden Material belegt werden , wie etwa Silber oder ein leitender Klebstoff , wonach iti-ahrere solcher Lagen zu einer mehrlagigen Anordnung

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zusammengefügt werden » Die leitenden Stirnplc-ttsn 16a und 16b können ebenfalls aus Silber oder ein&ss leitenden Klebstoff bestehen , Alternativ können mehrlagige Kondensatorelemente dadurch gebildet werden, dass dünne Blättchen von leitenden· Material ir- cteTE dielektrischen Material eingebettet "werden , wobei. alternierende Plättchen aus leitendem Material mit den Platten 16a und 16b aus dea gleichen leitenden E-Iaterial verbunden werden. Mehrlagige Kondensatoreisraente dieses Typs sind auf dem Markt erhältlich von der Firma ÄVX CERAMICS CORP. , Myrtle Beach, South Carolina,.

Xn den Figuren 3 und 4 ist ein Segment d-sr vorgeschlagenen Stromschiene pauschal mit 18 bezeichnet= Die Stromschiene 18 umfasst ein© isolierende Lage 20„ welche lamellenartig zwischen zwei Schienenleitern _?-2 und 22° vorgesehen ist» Diese Kunststoffolie ist. mit öffnungen 24 versehen, welche Fenster oder Taschsn definieren. Die öffnungen 24 haben die gleiche Form wie die mehrlagigen Kondensatorelesnsnte 10 , sind jedoch etwas grosser» Die Kondensatorelemente 10 werden in den öffnungen 24 so positioniert, dass ein ■ Zwischenraum zwischen ihnen und den -Schienenleitern 22 und 22" bestehen bleibt und somit kein versehentlicher oder unerwünschter Kontakt zwischen den Elementen 10 und den Schienenleitern besteht= Sur weiteren Absicherung eines unerwünschten Kontaktes zi«/ischen den Elementen 10 und den Schienenieitern kann der Perimeter der öffnungen 24 in der islierenden Lage 20 kleiner ausgeführt werden als die entsprechende öffnung in den Leitern 22 , so dass gewährleistet ist, dass die mehrlagigen Kondensatorelemente 10 in einer im wesentlichen in allen Richtungen gleich grossen Entfernung von den Leitern 22 gehalten werden.

Ein wesentlicher Umstand ist darin"zu sehen , dass sich die Stirnplatten 16a und 16b in einem bestimmten Abstand von den Extremitäten 25 der Leiter 22 und 22° „ welche teiliveise die seitliche Begrenzung der öffnungen 24 definieren, befinden. Die gewünschte innere Kapazitans

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der Stromschieneneinheit wird bewerkstelligt durch c;.s Herbeiführen eines selektiven Kontaktes zwischen den Stirnplatten 16 und den Stromschienenleitern 22 „ Zu diesem Zweck ist jede der Stirnplatten 16 mit eifia;v_; anderen Leiter 22 verbunden. So kann beispielsweise die Stirnplatte 16a mit dem Leiter 22 verbunden sein und die Stirnplatte 16b mit dem Leiter 22' ( sieha Figur 4 ) . Die Verbindung zwischen den Stirnplattsii 16 und den Leitern 22 kann mit Hilfe irgendeiner

Ij passenden leitenden Verbindung 26 , die etwa aus Lrv;-. leitendem Klebstoff etc. bestehen kann , durchgeführt werden , so lange darauf geachtet wird , dass jede-Stirnplatte 16 mit nur einem Stromschienenleiter verbunden wird . Die elektrischen Verbindungsmittel 26 können auch dazu verwendet werden, die mehrlagigen Kondensatorelemente 10 in der Stromschieneneinheit mechanisch zu positionieren und zu befestigen ; die Elemente 10 können natürlich auch in irgendeiner anderen Art und Weise mechanisch positioniert werden* An jedem Leiter 22 kann noch aussen eine

isolierende Kunststoffschicht 28 vorgesehen werden, oder aber kann die ganze Stromschieneneinheit in einem solchen isolierenden Kunststoff eingekapselt werden» Jedes der mehrlagigen Kondensatorelemente kann wie vorstehend beschrieben angeschlossen werden, so dass die gegenüber liegenden Stirnplatten mit jeweils einem anderen der Stromschienenieiter verbunden sind, welch letztere im wesentlichen senkrecht in Bezug zu den genannten Stirnplatten liegen . Auf diese Weise wird über die gesamte Länge der Stroni™ Schieneneinheit eine interne Kapazitanz hergestellte

Die erfindungsgemässen Stromschienenleiter sind Kupferelemente , welche verzinnt sein können % sie sind ungefähr 0,25 mm dick und haben eine Ereit-a oder Höhe von etwa 3,8 mm bis etwa 5 mm und eine Länge von rund 50 mm bis 400 mm , abhängig vom jeweiliger! Anwendungsfall für diese Stromschiene. Das ker.amischs

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Material „ aus welchem die mehrlagigen kapasitivin Elemente oder Streifenkondens&toran bestehen_f hat vorzugsweise eine verhälnismässig hohe Dielsktri"; tat konstante „ zum Beispiel eine, solche von sehr als 5Gu itfobei die Dicke des elektrischen iiatsirials von i-^qef'i 0112 lam bis etWi 0,38 xnra gehen, kann» Dia iseraiS-aicii- nenden. Abmessungen der gegenüberliegenden. Seiten der KondensatoreleMente liegen„ parallel su den von den Stromschienenleitern definierten Ebenen gemessen,, in der Grössenordnung von etwa 5 nun χ 5 mm bis etwa 5 mm χ 76 mm für das einseine Element, oder aber kann der mehrlagige Kondensator sich über die ganze Längs der Stromschieneneinheit erstrecken , wenn er in Gestalt von Streifenkondensatoren vorliegt»

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Leerseite

Claims

Stromschiene hoher Kapazitanz " FVK-12 Patentansprüche

Stromschiene, gekennzeichnet durch isolierende„ aus einem flachen, länglichen Streifen bestehende Mittel (20) aus nicht leitendem Material mit entgegengesetzt gerichteten ersten und zweiten Flächen , mindestens eine erste , sich durch diese isolierenden· Mittel hindurch erstreckende öffnung , einen ersten Stromschienenleiter (22) , welcher mit den ersten Flächen der isolierenden Mittel (20) verklebt ist , wobei dieser Leiter (22) mit mindestens einer , sich durch ihn hindurch erstreckendenöffnung versehen ist , welche sich mit der ersten öffnung (24) der isolierenden Mittel (20) deckt, einen zweiten Stromschienenleiter (22') , welcher mit der zweiten Fläche der isolierenden Mittel (20) verklebt ist, wobei dieser Leiter (22') mit mindestens einer , sich durch ihn hindurch erstreckenden öffnung versehen ist, welche sich mit der ersten öffnung (24) der isolierenden Mittel (20) deckt, mindestens erste Kondensatormittel (10) , bestehend aus einem dielektrischen Material (13) mit einer hohen Dielektrizitätskonstante , wobei diese Kondensatormittel· eine Mehrzahl von im wesentlichen parallel und mit Zwischenräumen angeordneten Lagen aus leitendem Material (12) , welche durch das die Zwischenräume ausfüllende dielektrische Material (13) getrennt sind, aufweisen, mindestens zwei dieser Lagen aus leitendem Material (12) an jeweils einer von zwei entgegengesetzt gerichteten Stirnplatten (16a, 16b) der Kondensatormittel befestigt sind , die Kondensatormittel in den sich deckenden öffnungen (24) der isolierenden Mittel (20) und des ersten und zweiten Leiters in der Weise positioniert sind , dass die Stirnplatten (16a, 16b) im wesentlichen senkrecht zu den genannten ersten und zweiten Flächen des isolierenden Mittels (20).stehen, durch erste Mittel, welche eines der beiden ersten Lagenpaare der leitenden Kondensator-

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lagen elektrisch mit dem ersten Stromschienenleiter (22) verbinden , und durch zweite Mittel, welche das andere der beiden ersten Lagenpaare der leitenden Kondensatorlagen elektrisch mit dem zweiten Stromschienenleiter (22¹) verbindet.
2. Stromschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatormittel (10) mindestens ein zweites Paar der mit Zwischenräumen angeordneten, leitenden Lagen aufweist , wobei die Lagen dieses zweiten Lagenpaares im wesentlichen parallel zu den Lagen des ersten Lagenpaares angeordnet und die Lagen des zweiten Lagenpaares elektrisch mit den zugeordneten Lagen des ersten Paares verbunden und von den Stromschienenleitern räumlich getrennt sind.
3. Stromschiene nach Anspruch 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die sich deckenden öffnungen des ersten und des zweiten Stromschienenleiters (22, 22") eine grössere Querschnittsfläche haben als die öffnung (24) in den isolierenden Mitteln (20) .
4. Stromschiene nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten elektrischen Verbindungsmittel aus einer Lotverbindung (26) bestehen.
5 5. Stromschiene nach den Ansprüchen 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten elektrischen Verbindungsmittel aus einem leitenden Klebstoff (26) bestehen.
6. Stromschiene nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierenden Mittel

(20) desweiteren eine nicht leitende Schutzschicht (28) aufweisen, welche die ersten und zweiten Stromschienenleiter (22, 22') und die Kondensatormittel (10) überzieht.
7. Stromschiene nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter des zweiten Lagenpaares in dielektrisches Material (13) eingebettet sind.