DE4135191A1

DE4135191A1 - Erdungsverfahren zur verwendung bei hochfrequenten elektrischen schaltungen

Info

Publication number: DE4135191A1
Application number: DE4135191A
Authority: DE
Inventors: Cornelis T Veenendaal
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1992-04-30
Also published as: US5095616A; JPH0629048A; FR2668677A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft hochfrequente elektrische Schaltungen, und insbesondere ein Erdungsverfahren zur Ver wendung bei derartigen hochfrequenten elektrischen Schaltun gen, um durch Unterbrechungen in einer Erdungsleitung bedingte Strahlung zu eliminieren.

Bei hochfrequenten elektrischen Schaltungen wirken Sprünge oder Brüche in einer Erdungsleitung wie Antennen, die bei hohen Frequenzen Energie abstrahlen. Diese Energie wirkt sich bei hochfrequenten Signalanwendungen unterbrechend aus.

Bei elektrischen Signalen mit Frequenzen im oberen Gigahertz- Bereich, wie 20-40 GHz und darüber, hinterlassen herkömmliche Erdungsverfahren zwischen Platinenerdungsebenen und leitenden Gehäusewänden unter Verwendung metallischer Kontakte Lücken zwischen den Erdungsebenen und den Gehäusewänden in der Nähe der Platinen, wobei diese Lücken bei hohen Frequenzen zu Antennen werden. Diese Antennen strahlen bei Resonanzfrequen zen und ihren Oberwellen, die in direktem Verhältnis zu den Abmessungen der Lücken stehen, Energie ab.

Es wird daher nach einem Erdungsverfahren zur Verwendung bei hochfrequenten elektrischen Schaltungen gesucht, welches Risse und Brüche zwischen einer Platine und einem Gehäuse, welche als Antennen wirken können, in einer Erdungsleitung elimi niert, um eine Abstrahlung von Störenergie zu verhindern, die zu einer fehlerhaften Messung eines hochfrequenten Eingangs signals führen könnte.

Als Lösung für diese Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung ein Erdungsverfahren zur Verwendung bei hochfrequenten elek trischen Schaltungen zur Verfügung, welches sicherstellt, daß eine elektrische Erdungsleitung keine Sprünge oder Unter brechungen aufweist. Ein Elastomermaterial wird mit einem lei tenden Material imprägniert oder auf andere Weise mit leiten den Bahnen auf seiner Oberfläche versehen, um ein leitendes Elastomer mit sehr geringem Widerstand herzustellen. Das leitende Elastomer wird in einem Hohlraum in einem leitenden Gehäuse eingesetzt, innerhalb dessen eine Platine mit einer Erdungsebene so angeordnet ist, daß eine elektrische Verbin dung zwischen der Erdungsebene und dem leitenden Gehäuse besteht. Der leitende Elastomer ist hierbei geringfügig größer als der Hohlraum, so daß bei Anbringung eines Deckels an dem Gehäuse zum Abschluß des Hohlraumes Druck auf das leitende Elastomer ausgeübt wird, um es so zu verformen, daß jegliche Unterbrechungen der Erdungsleitung, die sonst bestehen könnten, ausgefüllt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Gehäuses mit Platine unter Verwendung eines Erdungsverfahrens gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 2 einen Aufriß eines Abschnittes der Querschnitts darstellung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Graphik der sich durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Erdungsverfahren ergebenden Strahlungsverringerung.

In den Fig. 1 und 2 weist ein leitendes Gehäuse 10 aus einem Material wie Messing oder dergleichen eine mit diesem eine Einheit bildende Platinenstützung 12 auf, auf der eine Platine 14 angeordnet ist. Die Platine 14 hat eine Seite 16 mit einer elektronischen Schaltung und eine Seite 18 mit einer Erdungsebene. Ein leitendes Elastomerteil 20 hat eine Form, die einen Bereich 22 über der Platine 14 füllt und dabei oben eine Höhe erreicht, die geringfügig über der Höhe des Bereiches liegt, wenn ein Deckel an dem Gehäuse 10 befestigt wird, um den Bereich abzuschließen. Das leitende elastome rische Teil 20 läßt sich durch Imprägnierung eines elastischen Polymeren, wie z. B. eines Silikonkautschuks, mit Silberteil chen im einem Maß herstellen, welches eine Resistivität von nicht mehr als einem Ohm pro Querschnittsfläche ergibt. Das silbergefüllte Polymerteil ist ein verhältnismäßig dünnes Plättchen, welches in den Boden einer Übergangsform eingesetzt und mit reinem flexiblen Polymermaterial ausgefüllt wird.

Alternativ kann ein Opfersubstrat, wie z. B. Kupfer, nahe beabstandete leitfähige Leitungen aufweisen, wie beispiels weise vier mm breite Leitungen mit Abständen von vier mm, aus einem Material wie z. B. Gold, das auf ihm aufgebracht ist, um eine biegsame Verbindungsschaltung zu bilden. Die biegsame Verbindungsschaltung wird auf den Boden einer Übergangsform gesetzt und mit einem flexiblen Polymermaterial ausgefüllt. Das Opfersubstrat wird dann entfernt. Eine weitere Alternative besteht darin, nur einen elastomerischen Block in einer Form mit leitfähigem Material, beispielsweise Silber, zu imprägnie ren. Bei allen Ausführungsformen liegt die Resistivität der Flächen, die die Erdungsebene 18 der Platine 14 und die Wände des Gehäuses 10 berühren, unterhalb einem Ohm pro Quadrat (-Zoll), und ist vorzugsweise so niedrig wie 0,2 Ohm pro Quadrat(-Zoll).

Wie im einzelnen in Fig. 2 dargestellt, wird nach Aufsetzen des Deckels über dem Bereich 22 und seiner Befestigung an dem Gehäuse 10 Druck auf das leitfähige elastomerische Teil 20 ausgeübt, wodurch sich dieses Teil verformt. Durch diese Ver formung des leitfähigen elastomerischen Teiles 20 werden alle Unterbrechungen in der Erdungsleitung zwischen der Erdungs ebene 18 der Platine 14 und den Wänden des Gehäuses 10 über brückt. Dies gewährleistet eine gute Erdung der Platine 14 ohne Bildung von "Antennen" aufgrund von Unterbrechungen, die einen Teil des hochfrequenten Signals von der Platine abstrah len könnten. Die Fig. 3 zeigt die harmonischen Strahlungen bei 5,5 und 11 GHz, sowie mehrere kleinere Resonanzen, die bei Verwendung herkömmlicher metallischer Erdungsverfahren oder bei ungenügendem Druck auf dem leitenden Elastomer 20 (darge stellt durch die gestrichelte Linie) auftreten, sowie demge genüber die Vermeidung derartiger Resonanzen (dargestellt durch die durchgezogene Linie) bei Verwendung des erfindungs gemäßen Erdungsverfahrens mit geeignetem Druck auf dem leiten den Elastomer, wie voranstehend beschrieben.

Daher stellt die vorliegende Erfindung ein Erdungsverfahren zur Verwendung bei hochfrequenten elektrischen Schaltungen zur Verfügung, welches ein zusammengedrücktes leitendes Elastomer in einem Hohlraum verwendet, um eine unterbrechungsfreie Erdungsleitung zwischen einer Platine und eine Wand des Hohlraumes zu erhalten.

Claims

1. Verfahren zur Erdung einer Platine in einer hochfre quenten Umgebung, wobei die Platine auf ihrer einen Seite eine Erdungsebene aufweist und sich innerhalb eines leitenden Gehäuses befindet, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Bildung eines leitfähigen Elastomers (20) mit geringer Resistivität pro Flächeneinheit, wobei das leitfähige Elastomer (20) eine Struktur hat, die einen Hohlraum (22) innerhalb des leitenden Gehäuses (10) ausfüllt, welcher zwischen der Platine (14) und Wänden des leitenden Gehäuses (10) gebildet wird;
- Einsetzen des leitenden Elastomers (20) in den Hohlraum (22), um elektrischen Kontakt zwischen der Erdungsebene (18) der Platine (14) und den Wänden des leitenden Gehäuses (10) herzustellen; sowie
- Verformung des leitenden Elastomers (20), um zu bewirken, daß das leitende Elastomer (20) in die Unterbrechungen in einer Erdungsleitung zwischen der Erdungsebene 18) und den Wänden fließt, um eine Abstrahlung von Energie von diesen Unterbrechungen aus zu verhindern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt der Bildung des Elastomers (20) den Schritt des Imprägnierens eines Blockes elastomerischen Materials mit einem leitfähigen Material zur Bildung des leitenden Elastomers umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt der Bildung des Elastomers (20) folgende Schritte umfaßt:

- Füllen eines verhältnismäßig dünnen Plättchens aus biegsamem Polymeren mit leitfähigem Material, um ein leitfähiges Plättchen herzustellen;
- Einsetzen des leitfähigen Plättchens in den Boden einer Form; und
- Ausfüllen des leitenden Plättchens mit biegsamem Polymermaterial, um das leitfähige Elastomer herzu stellen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt der Elastomerbildung folgende Schritte umfaßt:

- Anlegen einer Vielzahl von nahe beabstandeten elektrischen Leitern auf einem Opfersubstrat zur Bildung eines biegsamen Leiterplättchens;
- Einsetzen des biegsamen Leiterplättchens in den Boden einer Form;
- Ausfüllen des biegsamen Leiterplättchens mit einem biegsamen Polymermaterial, um die Leiter abzudecken; und
- Entfernen des Opfersubstrates, um das leitfähige Elastomer herzustellen.

5. Vorrichtung zur Erdung einer Platine (14), wobei die Platine (14) auf ihrer einen Seite eine Erdungsebene (18) aufweist, die an einem leitenden Gehäuse (10) anschließt, in dem sich die Platine (14) befindet, gekennzeichnet durch:

- ein leitfähiges Elastomer (20) mit geringer Resistivität pro Flächeneinheit, wobei sich das leitfähige Elastomer (20) im Gehäuse befindet und so angeordnet ist, daß es eine elektrische Verbindung zwischen der Erdungsebene (18) und dem leitfähigen Gehäuse (10) herstellt; und
- eine Vorrichtung zur Verformung des leitfähigen Elastomers (20), um zu bewirken, daß dieses in die Unterbrechungen einer Erdungsleitung zwischen der Erdungsebene und dem leitfähigen Gehäuse (10) fließt, um störende Energieabstrahlung, die durch die Unterbrechungen als Reaktion auf hochfrequente Signale verursacht wird, zu eliminieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Elastomer einen Block elastomerischen Materials (20) umfaßt, der mit einem leitfähigen Material imprägniert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Elastomer (20) folgendes umfaßt:

- ein Plättchen eines biegsamen Polymeren, gefüllt mit leitfähigem Material; und
- eine Füllung aus biegsamem Polymermaterial, die an dem Plättchen aus biegsamem Polymeren anhaftet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Elastomer (20) einen Block aus biegsamem Polymermaterial mit einer Vielzahl von leitfähigen Leitungen auf der Oberfläche des Blockes umfaßt.

9. Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen elastome rischen Teiles, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- Aufbringen einer Vielzahl nahe beabstandeter elektrischer Leiter auf einem Opfersubstrat zur Bildung eines biegsamen Leiterplättchens;
- Einsetzen des biegsamen Verbindungsplättchens in den Boden einer Form;
- Ausfüllen des biegsamen Verbindungsplättchens mit einem biegsamen Polymermaterial, das die Leiter abdeckt; und
- Entfernen des Opfersubstrates zur Herstellung des leitfähigen elastomerischen Teiles.