DE3240412A1 - Laminierte sammelschiene hoher kapazitaet - Google Patents

Description

jNippon Mektron Co., Ltd., Seiwa Building, 12-15 Shiba-Daimon 1-choine Manato-ku, Tokyo 105, Japan

Laminierte Sammelschiene hoher Kapazität

Die Erfindung betrifft vielschichtige oder laminierte Sammelschienen, in welchen Kondensatoren eingebettet oder eingebaut sind. Diese Sammelschienen sind im allgemeinen so aufgebaut, , daß ein Isolationsmaterial und Leitermaterial überlappt gestaipelt oder laminiert werden, so daß sich die Sammelschiene ergibt, j wobei die Kapazitäten oder Kondensatoren unmittelbar in der Sam-.melschiene gebildet sind. Im einzelnen bezweckt die Erfindung 'die Schaffung einer verbesserten laminierten Sammelschiene hoher Kapazität mit einer Mehrzahl von in der Sammelschiene gebildeten Kondensatoren mit unterschiedlichem Frequenzverhalten und/oder Temperaturverhalten.

iAufgrund der Entwicklung in Richtung einer Eingabe-/Ausgabe- :Zusammenfassung in großem Maßstab zusätzlich zur Entwicklung \ hoher Packungsdichten elektronischer Bauteile auf Schaltungsträj gerplatten sind Saramelschienenkonstruktionen oder Buskonstruk- ; tionen zur Leistungsübertragung und zur Signalübertragung erfor- !derlich, welche einen niedrigen Induktivitätsbelag und einen niedrigeren Wellenwiderstand sowie eine hohe verteilte Kapazität besitzen, um unerwünschte Effekte des Hochfrequenzrauschens zu vermeiden.

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Laminierte Buskonstruktionen oder Sammelschieneη, bei denen Leiterschichten gestapelt und durch einen Isolationsfilm voneinander getrennt sind, der verhältnismäßig hohe Dielektrizi-J tätskonstante besitzt, sind als Zuleitungen für die Leistung , und als Zuleitungen für den Signalfluß bekannt, wobei diese ! Bauelemente im allgemeinen als Vielschichtsammelschiene oder laminierte Sammelschiene bezeichnet werden. Das dielektrische Material, welches normalerweise als zwischengelagerte isolieren-

de Trennschicht zwischen den Leiterschichten verwendet werden kann, ist jedoch bezüglich seiner Dielektrizitätskonstante begrenzt. Es wurde zwar bereits die Verwendung von Werkstoffen außerordentlich hoher Dielektrizitätskonstante vorgeschlagen, doch es ergaben sich Schwierigkeiten nicht nur bezüglich der Kosten sondern auch bezüglich praktischer technischer Gesichtspunkte, so daß sich hinsichtlich der Höhe der Dielektrizitätskonstante eine Begrenzung einstellte.

In der US-Patentschrift 4 266 091 ist eine laminierte Sammelschiene angegeben, welche in der Sammelschiene gebildete Kondensatoren aufweist und in einem wesentlich verbesserten Leistungszuführungssystem resultiert. Bei der Konstruktion nach der erwähnten Patentschrift ist ein unmittelbarer Einbau von Kondensatoren in die Sammelschiene vorgesehen, wobei die Kondensatoren vorzugsweise keramische Täfelchen oder Chips enthalten, die mit Silberelektroden versehen sind. Die Kondensatoren sind in Fenstern oder Ausschnitten der Isolationsschicht zwischen den Leitern der Sammelschiene angeordnet und elektrisch und/oder mechanisch mit den Leitern der Sammelschiene verbunden.

Bei allen Sammelschienen bekannter Art mit eingebauten Kondensatoren, beispielsweise bei Sammelschienen der soeben angesprochenen bekannten Art, haben sämtliche Kondensatoren jeweils dieselben charakteristischen Eigenschaften. Dadurch ergibt : sich eine Sammelschienenkonstruktion, bei der die Kapazität im wesentlichen direkt proportional mit der Anzahl eingebetteter ; Kondensatoren ansteigt. Die Frequenzeigenschaften und die Tempe- !

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ratureigenschaften der Sammelschiene sind jedoch auf die jeweiligen entsprechenden Eigenschaften der eingebauten Kondensatoren beschränkt»

Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer laminierten Sammelschiene die Frequenzeigenschaften und die . ! Temperatureigenschaften in einem weiten Bereich wählen zu j können und die zuvor erwähnte Beschränkung zu vermeiden.

j Diese Aufgabe wird durch die im anliegenden Anspruch 1 angege- : benen Merkmale gelöst.

Nach den hier angegebenen Konstruktionsgedanken ist eine Mehrzahl von Kondensatoren von unterschiedlichem Frequenzverhalten und/oder Temperaturverhalten in eine laminierte Sammelschiene eingebaut. Durch diesen Einbau von Kondensatoren mit unterschiedlicher Frequenzcharakteristik und/oder Temperaturcharakteristik in eine laminierte Sammelschiene ergibt sich eine Buskonstruktion, die eine übertragungsleitung darstellt, welche in einem weiten : Bereich von Frequenzen und Temperaturen betrieben werden kann.

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Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind im übrigen ■ Gegenstand der anliegenden Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer laminierten Sammelschiene mit eingebetteten oder eingebauten Kondensatoren,

Ϊ ^; Fig. 2 ausschnittsweise vergrößerte Aufsichten ^; und 3 auf eine Ausführungsform von Sammelschiej nenleitern zum Aufbau einer Sammelschiene

der hier angegebenen Art,

Fig. 4 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines Kondensators zum Einbau in eine Samme1schiene der vorliegend angegebenen Konstruktion,

Fig. 5 einen Schnitt durch eine bevorzugte

Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Sammelschiene in vergrößertem Maßstab,

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild, welches der in

Fig. 5 gezeigten Anordnung äquivalent ist,

I Fig. 7 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer laminierten Sammelschiene der hier angegebenen Art und

Fig. 8 eine Aufsicht auf eine Sammelschiene der in Fig. 7 verdeutlichten Konstruktion.

In Figur 1 sind zwei Sammelschienenleiter 1 und 3 dargestellt, welche mit einstückig angesetzten Anschlüssen 2 bzw. 4 versehen sind, welche in den jeweils gewünschten Abständen längs der Sammelschienenleiter vorgesehen sind. Die Sammelschienenleiter 1 und 3 sind bezüglich der Lage ihrer Anschlüsse 2 und 4 gegeneinander versetzt und voneinander durch einen Isolationsfilm 5 getrennt, der sich zwischen den Sammelschienenleitern 1 und 3 befindet. Der Isolationsfilm 5 ist mit öffnungen oder Fenstern (s. Figuren 5 und 7) versehen, um Kondensatoren 6 aufnehmen zu können. Die gesamte Konstruktion wird dann zu einer Baueinheit laminiert und mit einer äußeren Isolationsumhüllung 11 versehen (s. ebenfalls Figuren 5 und 7).

Wie den Figuren 2 und 3 zu entnehmen ist, sind die Sammelschienenleiter 1 und 3 mit rechteckigen Ausschnitten oder Öffnungen IA und 3A versehen, um an diesen Stellen die Kondensatoren 6 in jeweils vorbestimmten Intervallen aufnehmen zu können. Beim Zusam-

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; menbau der Sammelschiene werden die Sammelschienenleiter so aufeinander gelegt, daß die Ausschnitte IA und 3A sich decken und mit den öffnungen oder Fenstern in den zwischengelagerten

j Isolationsfilm 5 fluchten. In die Ausschnitte sind dünne Kon-

■ densatoren 6 eingelegt.

j Es sei nun auf Figur 4 Bezug genommen» Die Kondensatoren 6 j enthalten vorzugsweise dünne Keramikplättchen 7, welche charak-

! teristischerweise eine hohe Dielektrizitätskonstante besitzen und an ihrer Oberfläche bzw ο ihrer Unterseite mit leitfähigen äußeren Elektrodenschichten 8 bzw« 9 versehen sind. Die leitfähigen äußeren Elektrodenschichten 8 und 9 können vorzugsweise aus Nickel oder Kohlenstoff gefertigt sein. Bei der hier vorgeschlagenen Konstruktion sind die Kondensatoren 6 so ausgebildet, daß sie eine unterschiedliche Frequenzcharakteristik und/ oder Temperaturcharakteristik besitzen. Die Kondensatoren 6 werden bei der hier beschriebenen Konstruktion vorgefertigt.

Zur Herstellung einer laminierten Sammelschiene nach Figur 5 werden zwei langgestreckte Sammelschienenleiter 1 und 3 auf den einander gegenüberliegenden Seiten eines Isolationsfilmes 5 festgeklebt, wobei die Ausschnitte IA und 3A aufeinander ausgerichtet sind und sich auch mit den Ausschnitten im Isolationsfilm 5 decken. Dann werden die Kondensatoren 6 in die sich deckenden Ausschnitte der Sammelschienenleiter 1 und 3 und des Isolationsfilmes 5 eingesetzt. Darauf wird ein elektrisch leitfähiger Klebstoff 10 über die Elektrodenschichten 8 und 9 der Kondensatoren 6 aufgebracht, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Sammelschienenleitern 1 und 3 und den Elektrodenschichten 8 und 9 der Kondensatoren herzustellen. Schließlich wird ein oberflächlicher isolierender Abdeckfilm 11 durch Klebung auf den freiliegenden Oberflächen der Sammelschienenleiter 1 und 3 sowie am oberen und am unteren Rand befestigt, so daß die gesamte Sammelschiene eine feste Baueinheit bildet. Der elektrisch leitfähige Klebstoff bzw. die daraus bestehende Schicht 10 hält die Kondensatoren 6 in der richtigen Lage und

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stellt gleichzeitig die elektrische Verbindung zu den Sammelschienenleitern 1 und 3 her. Die laminierte Sammelschiene erreicht auf diese Weise eine Kapazität entsprechend derjenigen der Kondensatoren 6, die in der Sammelschiene eingebettet sind, ι in Zusammenwirkung mit dem Kapazitätsbelag aufgrund des zwischen ι den Sammelschienenleitern befindlichen Isolationsfilmes 5, wobei die Kapazität entsprechend dem Kapazitätsbelag in Figur 6 mit 12 j bezeichnet ist. Die hier angegebene Sammelschiene zeichnet sich j also durch eine hohe Kapazität aus. Bei der zuvor beschriebenen j Ausführungsform sind die Ausschnitte IA und 3A in den Sammelschienenleitern 1 und 3 vorgesehen, um darin die Kondensatoren 6 j unterzubringen. Es ist jedoch auch möglich, wie dies in Figur 7 gezeigt ist, die Kondensatoren 6 in Vertiefungen oder Ausnehmungen IB bzw. 3B anzuordnen, welche in den Sammelschienenleitern 1 ] und 3 eingeformt sind, wie aus Figur 7 hervorgeht. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 kann auch bei der Sammelschienen- : konstruktion nach Figur 7 der elektrische Kontakt zwischen den ; Elektrodenschichten 8 und 9 der Kondensatoren 6 einerseits und den Sammelschienenleitern andererseits durch elektrisch leitfähigen Klebstoff 10 hergestellt werden. Der Zusammenbau der Sammel- : schiene nach Figur 7 und das Einbetten ihrer Kondensatoren 6 ge-. staltet sich besonders zweckmäßig und einfach. Der elektische J Kontakt zwischen den Elektrodenschichten 8 und 9 der Kondensatoren 6 und den Sammelschienenleitern 1 und 3 läßt sich noch sicherer und einfacher erreichen als bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5.

Sind die Kondensatoren 6 besonders dünn, so können sie unmittelbar zwischen den flachen Sammelschienenleitern 1 und 3 angeordnet werden, ohne daß Ausschnitte IB und 3B vorgesehen sind. Wie oben bereits gesagt, ist es ein wesentliches Merkmal einer Sammelschiene oder Buskonstruktion der hier angegebenen Art, daß ! mehrere Kondensatoren 6 eingebaut sind, von denen sich wenigstens . einige bezüglich ihrer Frequenzcharakteristik und/oder ihrer Temperaturcharakteristik voneinander unterscheiden. Bekannte Sammel- ; schienen der hier angesprochenen Art konnten nur in einem Frequenz-

bereich oder einem Temperaturbereich betrieben werden, der ' gerade auf denjenigen Frequenzbereich oder Temperaturbereich

j beschränkt war, welchen die untereinander identischen Konden- ; satoren aufwiesen, während eine solche Beschränkung bei der

hier vorgeschlagenen Sammelschiene nicht anzutreffen ist. Nach- ; dem vielmehr eine Sammelschiene der hier angegebenen Art Kondenj satoren 67 unterschiedlicher Frequenzcharakteristik und/oder ! Temperaturcharakteristik enthält, erhält man eine Übertragungs-I leitung, welche in einem bedeutend weiteren Bereich der Fre-I quenzen und/oder der Temperaturen betreibbar ist, als dies bisi
her möqlich war.

: Kondensatoren 6 jeweils unterschiedlichen Frequenzverhaltens und/oder Temperaturverhaltens erhält man zweckmäßig in erster Linie durch Verwendung unterschiedlicher keramischer Werkstoffe oder einer jeweils unterschiedlichen Zusammensetzung des kera-

. mischen Materials 7 der Kondensatoren 6.

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Laminierte Sammelschiene mit einem ersten Sammelschienenleiter (1), der aus einem langgestreckten, flachen Leitermaterialstreifen gefertigt ist, mit mindestens einem zweiten Sammelschienenleiter (3), der ebenfalls aus einem langgestreckten, ι flachen Leitermaterialstreifen gefertigt ist, wobei die Sammelschienenleiter im Abstand voneinander und elektrisch voneinander isoliert gehalten sind und mit mindestens zwei in der Sammelschiene eingebauten Kondensatoren (6), dadurch gekennzeichnet, daß diese Kondensatoren (6) zwischen den Sammelschienenleitern (1, 3) angeordnet sind, jeweils einen flachen Trägerkörper (7) aus dielektrischem Werkstoff aufweisen, der auf den einander gegenüberliegenden Oberflächen mit Elektrodenschichten (8, 9) versehen ist, welche elektrische Verbindung zu den jeweils benachbarten Sammelschienenleitern haben, und jeweils unterschiedliche Frequenzkennlinie und/oder Temperaturkennlinie aufweisen.

   ■ 2. Sammelschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ι das dielektrische Material der Trägerkörper (7) der Kondensaj toren (6) von Keramikmaterial gebildet ist.

   3. Sammelschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, j daß das dielektrische Material des Trägerkörpers (7) eines der

   ■ Kondensatoren (6) von dem dielektrischen Material des Träger-': körpers eines anderen der Kondensatoren verschieden ist.

   ; 4. Sammelschiene nach einem, der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge-' kennzeichnet, daß d-ie Sammelschienenleiter (1, 3) von einer Isoliermaterialschicht (5) auf Abstand.und isoliert voneinander gehalten sind, wobei die Isoliermaterialschicht mit Öffnungen zur Aufnahme der Kondensatoren (6) versehen ist.

   5. Sammelschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Isolationsumhüllung (11) versehen ist, derart, daß die Sammelschienenleiter (1, 3)
   und die eingebauten Kondensatoren (6) sowie gegebenenfalls vorhandene weitere Bestandteile eine feste Baueinheit bilden.