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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine flexible gedruckte
Schaltung oder ein flexibles gedrucktes Kabel (FPC) und betrifft
spezieller eine neue und verbesserte FPC, welche Erdungsleiter aufweist,
die zumindest einem Paar von pseudoverdrillten Leitern in der FPC
zugeordnet sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrische
Leitungen sollten oft vor elektromagnetischer Interferenz (EMI)
und Funkfrequenzinterferenz (RFI) geschützt werden, die von der elektrischen
Leitung ausgehen oder auf diese einwirken. Obgleich EMI und RFI
oft als synonyme Bezeichnungen gebraucht werden, wird EMI verwendet,
um Energie zu assoziieren, die irgendwo in dem elektromagnetischen
Spektrum auftritt, wogegen RFI tendenziell eine Störung im
Funkkommunikationsband assoziiert. EMI-Energie kann außerhalb
wie auch innerhalb der elektrischen Leitung erzeugt werden. Externe
EMI-Energie kann die Funktionsweise der elektrischen Leitung oder
des mit dieser gekoppelten elektrischen Gerätes stören, wogegen interne EMI-Energie "Nebensprechen" und "Rauschen" erzeugen kann, welche
Fehler in den Signalen, beispielsweise Daten, die über die
elektrische Leitung übertragen werden,
erzeugen können.
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Elektrische
Verbinder sind besonders anfällig
für Probleme,
die durch EMI-Energie bewirkt werden, wegen der Dichte der Kontakte
in den Verbindern und den in den Verbindern vorgesehenen Öffnungen
für elektrische
Anschlusskontakte und Kabel. Während
verschiedenartige elektrische Verbinder mit Abschirmungen ausgeführt werden,
die gegen EMI/RFI-Energie wirksam sind, ist es oft wünschenswert,
ebenso die Kabel abzuschirmen, die sich zu den Verbindern hin erstrecken,
wie die Verbinder selbst abzuschirmen.
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Eine
Art von Kabel, das genutzt wird, um die Auswirkungen der Interferenz
zu reduzieren, wird als ein Kabel mit "verdrilltem Aderpaar" bezeichnet. Diese Art von Kabel enthält zwei
benachbarte Leiter oder differenzielle Aderpaare, die in Bezug aufeinander derart
verdrillt sind, dass die seitliche Lage jedes Leiters an jeder Verdrehung
umgekehrt wird. Bei einem gegebenen differenziellen Aderpaar fließen elektrische
Ströme
in jedem der Leiter in entgegengesetzte Richtungen, sodass sich
ein doppelter Vorteil der Konfiguration mit differenziellem Aderpaar
ergibt.
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Erstens
wird die relative Lage der Leiter in Bezug aufeinander ständig umgekehrt.
Infolgedessen hat ein etwaiges äußeres magnetisches
oder elektrisches Feld in der Nähe
des verdrillten Paars von Leitern eine allgemein gleichförmige Auswirkung auf
dieses differenzielle Paar von Leitern. Angesichts der Tatsache,
dass der Strom in den Signalleitern des differenziellen Aderpaares
in entgegengesetzte Richtungen fließt und die Auswirkung einer
induzierten oder eingekoppelten Rauschkomponente auf diese beiden
Signalleiter allgemein gleich ist, werden etwaige schädliche Auswirkungen
von äußeren elektromagnetischen
Feldern reduziert, wenn nicht gar ausgeschlossen, und zwar durch
Abtrennen dieses Gleichtaktrauschens von dem differenziellen Signal, wodurch
die Wahrscheinlichkeit vermindert wird, dass Fehler in die Daten
eingetragen werden, welche auf diesen Signalleitern übertragen
werden.
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Zweitens
wird ein elektromagnetisches Feld erzeugt, wenn Strom durch einen
Leiter fließt.
Die Ausrichtung dieses Feldes hängt
von der Richtung des Stromflusses in dem Leiter ab. Mit dem ständigen Lagewechsel
der einander gegenüber
liegenden Leiter, welche das differenzielle Signalpaar bilden, wird
die Feldausrichtung für
einen gegebenen Bereich fortlaufend umgekehrt und kann als selbstauslöschend betrachtet
werden. Dieser Auslöschungseffekt
kann die Strahlungsemissionen von einem gegebenen differenziellen
Aderpaar im Wesentlichen unterdrücken.
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Die
FPC stellt ein weiteres Medium dar, das für Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung
zwischen Computern und den an diesen angeschlossenen Peripheriegeräten genutzt
wird. Eine FPC wird typischerweise unter Anwendung eines Prozesses ausgebildet,
bei welchem ein Leiter, wie etwa Kupfer, gleichmäßig auf einem flexiblen Isolatorsubstrat
abgeschieden wird. Eine Maske mit einer gewünschten Struktur wird dann
auf den Leiter aufgebracht und der Leiter wird überall, außer an der Stelle der Maske, entfernt.
Wenn die Maske entfernt wird, verbleibt nur der Leiter in der gewünschten
Struktur auf dem Substrat. Ein Isolator wie etwa ein Band oder eine
flexible Folie wird über
dem Leiter und auf das flexible Substrat aufgebracht, um den Leiter
in Zwischenlage zwischen zwei Isolatoren anzuordnen.
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Während Leiter
auf der gleichen Seite des Isolatorsubstrats einer FPC nicht überkreuzt
werden können,
kann eine "pseudoverdrillte" Anordnung in einer
FPC erzielt werden, indem Leiter eines gegebenen Aderpaars auf entgegengesetzten
Seiten des Isolatorsubstrats angeordnet werden. Die Pfade dieser
Leiter sind geringfügig
und entgegengesetzt versetzt in Bezug auf einen gemeinsamen nominellen Pfad,
und dieser Versatz wird an vorgegebenen-Stellen periodisch umgekehrt. Ein Beispiel
für eine "pseudoverdrillte" FPC-Anordnung ist
in US-Patent 3,761,842 vom 25. September 1973 gezeigt. Ein weiteres
Beispiel einer pseudoverdrillten FPC-Anordnung ist in der gleichzeitig
anhängigen
Anmeldung 08/861,291 aufgezeigt, die am 21. Mai 1997 eingereicht
worden ist (US-Patent 5,939,952) und an den Abtretungsempfänger der
vorliegenden Erfindung übertragen
ist.
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In
eine pseudoverdrillte FPC gemäß dem Stand
der Technik ist typischerweise kein Erdungssystem integriert, wenn
das Kabel einen zweischichtigen Aufbau aufweist, bei dem nur zwei
leitfähige Schichten
vorhanden sind, oder wenn das Kabel einen jeweiligen Leiter des
Paares auf einer entgegensetzten Seite eines isolierenden Trägers oder
Substrats aufweist. Eine solche flexible gedruckte Schaltung oder
FPC nach dem Stand der Technik ist in den 1 und 2 der
Zeichnungen dargestellt und ist generell mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Die FPC 1 umfasst ein flexibles, dielektrisches Substrat 2,
auf dessen entgegengesetzten Seiten eine Mehrzahl von Paaren pseudoverdrillter
Leiter 3a und 3b angeordnet ist. Der Leiter 3a ist
auf einer Seite oder Oberfläche
des flexiblen dielektrischen Substrats 2 angeordnet und
der andere Leiter 3b ist auf der entgegengesetzten, anderen
Seite oder Oberfläche
des Substrats 2 angeordnet. Eine isolierende Schicht oder
Beschichtung kann über
den Leitern 3a und 3b aufgebracht sein oder kann über den
gesamten entgegengesetzten Oberflächen des flexiblen dielektrischen
Substrats 2 aufgebracht sein, sodass die Leiter 3a und 3b durch
die Schicht abgedeckt sind. Auf diese Weise ist jeder der Leiter 3a und 3b zwischen dem
flexiblen Substrat 2 und der Schutzschicht, welche die
Oberfläche
abdeckt, auf welcher die Leiter 3a und 3b angeordnet
sind, in Zwischenlage aufgenommen.
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Jeder
Leiter 3a und 3b verläuft in Längsrichtung der FPC 1 in
einem oszillierenden Muster, das durch abwechselnd gerade Abschnitte 4 und
schräge Abschnitte 5 gebildet
wird. Infolgedessen erstrecken sich diese Leiter 3a und 3b in
einem periodischen Muster symmetrisch in Bezug aufeinander, aber
auf entgegengesetzten Seiten oder Oberflächen des flexiblen Substrats 2.
Die geraden Abschnitte 4 jedes Leiters 3a und 3b liegen
allgemein parallel zueinander, wechseln aber entlang zweier paralleler,
aber beabstandeter Linien 4a und 4b (1)
einander ab. Die schrägen
Abschnitte 5 jedes der Leiter 3a und 3b verbinden
zwei benachbarte gerade Abschnitte 4 und erstrecken sich
somit allgemein zwischen Übergangsstellen
oder Schnittstellen 7 von gerade zu schräg, die auf
den Linien 4a und 4b liegen. Angesichts der Tatsache,
dass die Leiter 3a und 3b symmetrisch, aber entgegengesetzt
zueinander angeordnet sind, erstrecken sich die geraden Abschnitte 4 der
Leiter 3a und 3b in Längsrichtung allgemein parallel
zueinander, aber seitlich in Bezug aufeinander beabstandet (von
links nach rechts, so wie die Abschnitte 4 in 1 zu
sehen sind). Folglich ist der gerade Abschnitt 4 des Leiters 3a auf
einer Seite des Substrats 2 mit der Linie 4a ausgerichtet,
wenn der gerade Abschnitt 4 des anderen Leiters 3b auf
der entgegengesetzten Seite des Substrats 2 mit der Linie 4b ausgerichtet
ist, und umgekehrt. Folglich überkreuzen
die schrägen
Abschnitte 5 der Leiter 3a und 3b einander
auf entgegengesetzten Seiten des Substrats 2 an Überkreuzungspunkten 8.
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Jeder
der Leiter 3a und 3b endet separat in einem von
einer Mehrzahl von Flecken 9 (1 – 2)
an den Rändern 2a und 2b des
flexiblen Substrats 2. Die Flecken 9 einiger der
Leiter (zum Beispiel des Leiters 3b) können ein zugehöriges Durchgangsloch
oder Via 10 aufweisen. Diese Flecken 9 sind in
gleichmäßigen Intervallen
entlang der Ränder 2a und 2b der
FPC 1 angeordnet, und zwar für eine Anlage an gleichmäßig beabstandeten
Kontakten eines zugeordneten elektrischen Verbinders. Daher kann
jeder entgegengesetzte Rand der FPC 1, welcher die pseudoverdrillten
Leiter 3a und 3b aufweist, in einen solchen elektrischen
Verbinder eingefügt werden,
um eine erforderliche elektrische Verbindung herzustellen.
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Bei
der in den 1 – 2 dargestellten FPC
gemäß dem Stand
der Technik weisen die geraden Abschnitte 4 der Leiter 3a und 3b über ihre
Länge hin
gleichmäßige oder
gleiche Breiten auf. Bei einer alternativen Ausführungsform könnte die
Länge der
geraden Abschnitte 4 variieren, wie in der gleichzeitig
anhängigen
Anmeldung 08/998,437 aufgezeigt ist, die am 26. Dezember 1997 eingereicht
worden ist (US-Patent 6,057,512) und an den Abtretungsempfänger der
vorliegenden Erfindung übertragen
ist. Jeder schräge
Abschnitt 5 jedes der Leiter 3a und 3b der
in den 1 – 2 offenbarten
FPC 1 nach dem Stand der Technik nimmt in der Breite gleichmäßig in einer
Richtung von dem Übergangspunkt
oder der Schnittstelle 7 von gerade zu schräg eines
der Leiter 3a und 3b zu dem jeweiligen Überkreuzungspunkt 8 dieser
Leiter 3a und 3b hin ab, wo der schräge Abschnitt 5 seine
minimale Breite erreicht. Angenommen, 1) die Dicke der
Leiter 3a und 3b (d. h. in einer Richtung senkrecht
zu der Ebene der FPC 1) ist gleich über die gesamte Länge der
Leiter 3a und 3b; 2) der Abstand in der
gleichen senkrechten Richtung zwischen den Leitern 3a und 3b bleibt
konstant; und 3) die Dielektrizitätskonstante des Materials zwischen
den Leitern 3a und 3b (d. h. des Substrats 2) bleibt
konstant, so erhöht
sich aufgrund der Verringerung der Breite jedes schrägen Abschnitts 5 die
Impedanz der Leiter 3a und 3b.
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Andererseits
nimmt die Impedanz dieser Abschnitte 5 auch ab, weil der
Mittellinienabstand von Leiter zu Leiter zwischen schrägen Abschnitten 5 der Leiter 3a und 3b in
jedem pseudoverdrillten Aderpaar abnimmt, da die schrägen Abschnitte 5 an
jedem Überkreuzungspunkt 8 enger
zueinander kommen. Jeder schräge
Abschnitt 5 nimmt jedoch gleichmäßig in der Breite ab, je näher er dem Überkreuzungspunkt 8 kommt,
sodass bewirkt wird, dass die Impedanz gleichmäßig zunimmt. Anders ausgedrückt vermindert
sich der Mittellinienabstand von Leiter zu Leiter zwischen den schrägen Abschnitten 5 jedes
Paares von Leitern 3a und 3b, während sich
diese an jedem der Überkreuzungspunkte 8 näher kommen,
sodass die Impedanz der Leiter 3a und 3b abnimmt.
Jedoch nimmt die Breite oder seitliche Abmessung der schrägen Abschnitte 5 ebenfalls
ab, so wie diese den Überkreuzungspunkten 8 näher kommen,
sodass die Impedanz der Leiter 3a und 3b gleichmäßig zunimmt. Zusammengefasst
nimmt die Impedanz der Leiter 3a und 3b gleichzeitig
ab, aufgrund der Reduzierung des relativen Abstandes zwischen den
Mittellinien der Leiter 3a und 3b in den schrägen Abschnitten 5, und
zu, aufgrund der allmählichen
Verjüngung
oder Verschmälerung
der Leiter 3a und 3b in diesen schrägen Abschnitten 5.
Diese gleichzeitige Abnahme und Zunahme der Impedanzen der Leiter 3a und 3b führt dazu,
dass die Impedanz in den schrägen Abschnitten 5 im
Wesentlichen unverändert
bleibt, während
sich diese von den Übergangspunkten 7 von
gerade zu schräg
zu den Überkreuzungspunkten 8 hin
erstrecken. Die Impedanz in den schrägen Abschnitten 5 wird
vorzugsweise derart eingestellt, dass sie gleich der Impedanz in
den sich parallel erstreckenden Abschnitten 4 der pseudoverdrillten
Leiter 3a und 3b ist, sodass die pseudoverdrillte
FPC 1 eine relativ konstante Impedanz über ihre gesamte Länge hin
aufweist.
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Wenn
eine FPC unter idealen Bedingungen betrieben wird, ist ein Rückpfad oder
eine Erde (bisweilen als "virtuelle
Masse" bezeichnet)
nicht notwendig. Das Signal in einem Leiter kann dem Signal in dem
anderen Leiter jedoch vorauslaufen, sodass die Signale versetzt
oder unsymmetrisch sind. Dies tritt tendenziell auf, wenn die Signale über eine
längere
Zeitspanne hin übertragen
werden, oder über
eine längere
Strecke, oder mit einer Hochgeschwindigkeits-Datenübertragungsrate. Probleme,
die mit solchen versetzten oder unsymmetrischen Signalen verbunden
sind, würden
reduziert werden, wenn ein Massebezug bezüglich der Leiter gegeben wäre.
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Bisher
werden bei einer FPC Erdungsgitter verwendet, wenn ein Massebezug
benötigt
wird. Diese Gitter stellen eine Erdungsebene aus einem leitfähigen Drahtgeflecht
dar, das durch eine Mehrzahl von Erdungsleitern gebildet wird, die
einander überkreuzen,
sodass sie offene Zwischenräume
zwischen sich bestimmen. Durch solche Erdungsgitter kommt/kommen
jedoch eine zusätzliche
Schicht oder zusätzliche Schichten
zu der zweischichtigen FPC hinzu. Dies erhöht die Komplexität der FPC
und verteuert daher deren Herstellung. Ein Beispiel für eine FPC
mit einer Erdungsgitteranordnung ist in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung
08/932,545 aufgezeigt, die am 17. September 1997 eingereicht worden
ist (US-Patent 6,559,377 B1) und dem Abtretungsempfänger der
vorliegenden Erfindung übertragen
ist.
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Folglich
wäre es
vorteilhaft, ein Erdungssystem in einer FPC bereitzustellen, ohne
dass es notwendig ist, eine zusätzliche
Schicht zu der FPC hinzuzufügen.
Ein solches Erdungssystem wäre
insbesondere nützlich
in einer FPC, die Leiter auf entgegengesetzten Seiten eines isolierenden
Substrats aufweist, um eine pseudoverdrillte flache FPC auszubilden.
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Aus
US-Patent 4,991,665 ist ein Leiterverlauf einer flexiblen Schaltung
mit allgemein seitwärts vorstehenden
Zackenabschnitten bekannt, die dazu angepasst sind, eine charakteristische
Impedanz zu erzeugen.
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Aus
US-Patent 4,798,918 ist eine hochgradig dichte flexible Schaltung
bekannt, bei welcher eine einzelne Signalspur von vier Erdungsspuren umgeben
ist.
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Aus
der veröffentlichten
europäischen
Patentanmeldung
EP 0 307 597 ist
eine Hauptplatine mit gedruckter Schaltung für Busse von Mikroprozessoren
bekannt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein neues
und verbessertes Erdungssystem bei einer flexiblen gedruckten Schaltung
bereitzustellen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue
und verbesserte FPC bereitzustellen, die zumindest ein Paar von
pseudoverdrillten Leitern aufweist, sowie Erdungsleiter, die jedem
dieser Paare von pseudoverdrillten Leitern zugeordnet sind.
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Eine
noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
neue und verbesserte FPC bereitzustellen, bei welcher zumindest
ein Paar von pseudoverdrillten Leitern auf entgegengesetzten Seiten
eines Isolatorsubstrats angeordnet ist und ein Erdungsleiter auf
jeder dieser entgegengesetzten Seiten des Substrats angeordnet ist,
wobei jeder dieser Erdungsleiter einem der pseudoverdrillten Leiter zugeordnet
ist.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Entsprechend
dieser und vieler weiterer Aufgaben der vorliegenden Erfindung umfasst
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine FPC mit einem flexiblen dielektrischen
Substrat, das eine erste und eine zweite entgegengesetzte Seite
aufweist. Die Schaltung, die auf dem Substrat angeordnet ist, umfasst
erste und zweite pseudoverdrillte flexible Leiter. Der erste pseudoverdrillte
Leiter ist auf der ersten Seite des Substrats angeordnet und der zweite
pseudoverdrillte Leiter ist auf der zweiten Seite des Substrats
angeordnet. Jeder pseudoverdrillte Leiter weist ein periodisches
Muster auf, wobei der erste pseudoverdrillte Leiter in Bezug auf
den zweiten pseudoverdrillten Leiter in Längsrichtung um die Hälfte einer
Periode des periodischen Musters verschoben ist. Der erste und der
zweite pseudoverdrillte Leiter erstrecken sich entlang jeweils einer
entgegengesetzten ersten und zweiten Seite des dielektrischen Substrats
in solcher Weise, dass Überkreuzungspunkte
definiert sind, an denen der erste und der zweite pseudoverdrillte
Leiter einander überkreuzen,
obgleich sie durch das flexible dielektrische Substrat voneinander
getrennt sind. Außerdem
ist ein Satz aus ersten und zweiten zusätzlichen Leitern auf dem dielektrischen
Substrat vorgesehen und kann mit Massepotential gekoppelt werden.
Ein erster zusätzlicher
Leiter ist auf der ersten Seite des Substrats angeordnet und ist
seitlich von dem ersten pseudoverdrillten Leiter beabstandet, folgt
aber allgemein dem Pfad oder der Form desselben. Der zweite zusätzliche
Leiter ist auf der zweiten Seite des Substrats angeordnet und ist
von dem zweiten pseudoverdrillten Leiter seitlich beabstandet, folgt
aber allgemein dem Pfad oder der Form desselben. Der erste und der
zweite pseudoverdrillte Leiter und ihre entsprechenden ersten und
zweiten zusätzlichen
Leiter können
als ein massebezogener Satz von pseudoverdrillten Leitern betrachtet
werden. Vorzugsweise decken dielektrische flexible Schichten die
Außenseiten
der pseudoverdrillten und der zusätzlichen Leiter ab, die auf
der ersten und der zweiten Seite des Dielektrikums angeordnet sind.
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Typischerweise
umfasst die FPC gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Mehrzahl solcher massebezogener Sätze aus pseudoverdrillten Leitern, die
auf einem flexiblen Substrat angeordnet sind. In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist jeder Satz der massebezogenen Sätze von
pseudoverdrillten Leitern in einem derartigen Abstand zu jedem anderen
benachbarten massebezogenen Satz pseudoverdrillter Leiter angeordnet,
dass keiner der Leiter in den massebezogenen Sätzen pseudoverdrillter Leiter über einem
anderen liegt. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Abstand zwischen benachbarten massebezogenen Sätzen von
pseudoverdrillten Leitern derart vermindert, dass ein zusätzlicher
Leiter in einem der massebezogenen Sätze von pseudoverdrillten Leitern
auf einer Seite des flexiblen Substrats über einem auf der anderen Seite
des flexiblen Substrats vorgesehenen zusätzlichen Leiter aus einem anderen,
benachbarten massebezogenen Satz pseudoverdrillter Leiter liegt.
In einem solchen Fall können Durchkontaktierungen,
so genannte Vias, genutzt werden, um die übereinander liegenden zusätzlichen Leiter
zu koppeln.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
anhand der detaillierten Beschreibung deutlich werden, die in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, welche als neuartig erachtet
werden, sind insbesondere in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt. Die
Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am besten
unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung verstanden werden,
und zwar in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen genommen,
in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in den Figuren
bezeichnen und wobei:
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1 eine
vergrößerte, fragmentarische Aufsicht
eines Längenstücks eines
Paares von pseudoverdrillten Leitern gemäß dem Stand der Technik ist,
wobei der dargestellte Abschnitt von Leitern zwei Pseudoverdrehungen
enthält
und vorstehend im Hintergrund der Erfindung diskutiert worden ist;
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2 eine
fragmentarische Aufsicht einer flexiblen gedruckten Schaltung gemäß dem Stand der
Technik ist, welche eine Mehrzahl von Paaren pseudoverdrillter Leiter
enthält
und welche zuvor im Hintergrund der Erfindung diskutiert worden
ist;
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3 eine
vergrößerte, fragmentarische Aufsicht
eines Abschnitts einer flexiblen gedruckten Schaltung ist, welche
die vorliegende Erfindung verkörpert,
wobei die flexible gedruckte Schaltung zumindest einen massebezogenen
Satz pseudoverdrillter Leiter enthält, wobei jeder der Sätze aus
einem Paar pseudoverdrillter Leiter und zusätzlichen Leitern, die als Erdungssystem
genutzt werden können, besteht,
wobei der dargestellte Abschnitt der flexiblen gedruckten Schaltung
zwei Pseudoverdrehungen oder Abschnitte des massebezogenen Satzes
pseudoverdrillter Leiter darstellt;
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4 eine
fragmentarische Aufsicht einer die vorliegende Erfindung verkörpernden
flexiblen gedruckten Schaltung ist, welche eine Mehrzahl massebezogener
Sätze pseudoverdrillter
Leiter enthält;
und
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5 eine
fragmentarische Aufsicht einer zusätzlichen Ausführungsform
einer die vorliegende Erfindung verkörpernden flachen flexiblen
Schaltung ist, welche wiederum eine Mehrzahl massebezogener Sätze pseudoverdrillter
Leiter enthält,
wobei der Abstand zwischen den massebezogenen Sätzen pseudoverdrillter Leiter
im Vergleich zu dem Abstand zwischen benachbarten massebezogenen
Sätzen pseudoverdrillter
Leiter bei der in 4 dargestellten Ausführungsform
vermindert ist.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Nehmen
wir nun spezieller auf die 3 – 4 der
Zeichnungen Bezug, so ist in diesen eine FPC gezeigt, welche die
vorliegende Erfindung verkörpert
und welche generell mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet
ist. Wie bei der in den 1 und 2 dargestellten
FPC 1 gemäß dem Stand
der Technik umfasst die FPC 101 zumindest ein Paar pseudoverdrillter
Leiter 103a und 103b. Verschiedene unterschiedliche
Signale können
mittels dieser Leiter 103a und 103b übertragen
werden, sodass die Leiter 103a und 103b bisweilen
nachfolgend als "Signal"leiter bezeichnet
werden. Die Signalleiter 103a und 103b erstrecken
sich in Längsrichtung
der FPC 101 auf entgegengesetzten Seiten eines flexiblen Substrats 102 in
einem oszillierenden oder periodischen Muster, das durch abwechselnd
gerade Abschnitte 104 und schräge Abschnitte 105 gebildet wird,
wie zuvor bei der Beschreibung der pseudoverdrillten Leiter 3a und 3b gemäß dem Stand
der Technik in Verbindung mit den 1 und 2 diskutiert worden
ist. Folglich sind die Bestandteile der FPC 101, auf die
hier speziell Bezug genommen wird, mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet wie die entsprechenden Bestandteile in der FPC 1,
außer
dass jedes dieser Bezugszeichen um den Wert 100 erhöht ist.
Angesichts der Ähnlichkeit
der Merkmale der pseudoverdrillten Leiter 3a und 3b in
Verbindung mit der FPC 1 aus den 1 und 2 und
der pseudoverdrillten Leiter 103a und 103b der
FPC 101 werden die Merkmale dieser Leiter 103a und 103b in
Verbindung mit der in den 3 – 4 dargestellten
FPC 101 nicht noch einmal wiederholt.
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Im
Gegensatz zu der FPC 1 aus den 1 – 2 enthält die FPC 101 ein
Paar zusätzlicher
oder folgender Leiter 114a, 114b, die auf entgegengesetzten
Seiten des flexiblen dielektrischen Substrats 102 angeordnet
sind. Diese zusätzlichen
Leiter 114a und 114b können mit Massepotential gekoppelt
werden und werden vorliegend bisweilen als "Masse-" oder "massebezogene" Leiter bezeichnet. Einer der zusätzlichen
Leiter 114a ist auf der gleichen Seite oder Oberfläche des
dielektrischen Substrats 102 wie der Signalleiter 103a angeordnet,
und der andere zusätzliche
Leiter 114b ist auf der entgegengesetzten Seite oder Oberfläche des
Substrats 102 zusammen mit dem Signalleiter 103b angeordnet.
Die zusätzlichen Leiter 114a und 114b weisen
Anschlussflecken 116 auf entgegengesetzten Seiten des flexiblen
Substrats 102 an den Rändern 102a und 102b auf,
wobei die Flecken 116 mittels eines leitfähigen Durchgangslochs
oder Vias 118 zusammengeführt oder gekoppelt sind.
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Generell "widerspiegeln" die zusätzlichen Leiter 114a und 114b die
Signalleiter 103a bzw. 103b oder folgen diesen
in einer Längsrichtung
entlang einer Signal-Mittellinie 120, die sich in Längsrichtung entlang
der FPC 101 erstreckt, sodass ein massebezogener Satz 115a pseudoverdrillter
Leiter durch die Signalleiter 103a und 103b sowie
die zusätzlichen Leiter 114a und 114b gebildet
wird (im Falle von 4 sind drei solcher massebezogener
Sätze 115a, 115b und 115c pseudoverdrillter
Leiter dargestellt). Anders ausgedrückt weist der Signalleiter 103a ein
allgemein periodisches oder oszillierendes Muster aus geraden Abschnitten 104 und
schrägen Abschnitten 105 auf.
Der zusätzliche
Leiter 114a erstreckt sich allgemein parallel zu dem Signalleiter 103a auf
der gleichen Seite oder Oberfläche
des Substrats 102 und weist gerade Abschnitte 122a und 122b sowie
schräge
Abschnitte 123 auf, die sich entlang der geraden Abschnitte 104 bzw.
der schrägen Abschnitte 105 des
Signalleiters 103a, aber in geringfügigem Abstand zu diesen erstrecken.
Folglich ist das Muster des zusätzlichen
Leiters 114a allgemein parallel zu dem Muster des Signalleiters 103a ausgeführt. Wie
zuvor in Verbindung mit dem geraden Abschnitt 4 des Leiters 3a bei
der FPC 1 beschrieben, könnte die Länge der geraden Abschnitte 104 des
Signalleiters 103a variieren, und somit könnte auch
die Länge
der geraden Abschnitte 122a und 122b des zusätzlichen
Leiters 114a variieren, so wie sich die Länge des
Signalleiters 103a ändert.
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Der
zusätzliche
Leiter 114b ist auf der zu der Seite, auf welcher der zusätzliche
Leiter 114a angeordnet ist, entgegengesetzten Seite des
flexiblen dielektrischen Substrats 102 angeordnet (d. h.
der zusätzliche
Leiter 114b ist auf der gleichen Seite des flexiblen dielektrischen
Substrats 102 angeordnet, auf welcher der Leiter 103b angeordnet
ist). Wie der zusätzliche
Leiter 114a weist der zusätzliche Leiter 114b gerade
Abschnitte 122a und 122b sowie schräge Abschnitte 123 auf,
welche sich allgemein parallel zu den geraden Abschnitten 104 bzw.
den schrägen Abschnitten 105 des
Signalleiters 103b, aber im Abstand zu diesen erstrecken.
Folglich ist das Muster des zusätzlichen
Leiters 114b allgemein parallel zu dem Muster des Signalleiters 103b vorgesehen.
Wie zuvor in Verbindung mit dem geraden Abschnitt 104 des
Leiters 103a beschrieben, könnte die Länge der geraden Abschnitte 104 des
Signalleiters 103b variieren, und somit könnte auch
die Länge
der geraden Abschnitte 122a und 122b des zusätzlichen
Leiters 114b variieren, so wie sich die Länge des
Signalleiters 103b ändert.
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Wie
in den vorstehenden Beschreibungen angegeben, definieren die Überkreuzungspunkte 108 der
Signalleiter 103a und 103b die Signal-Mittellinie 120 in
Längsrichtung
(siehe insbesondere 3). Grundsätzlich weisen die Signalleiter 103a und 103b allgemein
die Gestalt einer "Sinuswelle" auf, die um die
Mittellinie 120 herum an jedem Überkreuzungspunkt 108 zentriert
ist. Die zusätzlichen Leiter 114a und 114b kreuzen
jedoch tatsächlich
niemals die Signal-Mittellinie 120 (die geraden Abschnitte 122b liegen über der
Mittellinie 120). Diesbezüglich befindet sich der zusätzliche
Leiter 114a immer auf der gleichen Seite des Signalleiters 103a oder versetzt
zu diesem (der rechten Seite, wie in 3 der Zeichnungen
zu sehen), sodass der zusätzliche Leiter 114a genau
dem periodischen Muster des Signalleiters 103a folgt. Anders
ausgedrückt
folgt der zusätzliche
Leiter 114a allgemein dem gleichen Muster wie der Signalleiter 103a,
ist aber um eine Mittellinie 120a zentriert, welche seitlich
von der Signal-Mittellinie 120 versetzt ist (in 3 nach
rechts). Analog befindet sich der zusätzliche Leiter 114b auf
der entgegengesetzten Seite des Substrats 102 immer auf
der gleichen Seite des Signalleiters 103b oder versetzt zu
diesem (wie in 3 der Zeichnung zu sehen auf der
linken Seite), sodass der zusätzliche
Leiter 114b genau dem periodischen Muster des Signalleiters 103b folgt.
Anders ausgedrückt
folgt der zusätzliche Leiter 114b allgemein
dem gleichen Muster wie der Signalleiter 103b, ist aber
um eine Mittellinie 120b zentriert, welche seitlich von
der Signal-Mittellinie 120 versetzt ist (in 3 nach
links). Bei dieser Anordnung wechseln die geraden Abschnitte 122a und 122b der
zusätzlichen
Leiter 114a und 114b bei jeder Pseudoverdrehung
der Signalleiter 103a und 103b aus einer Lage
vollständig
außerhalb
des Musters der Signalleiter 103a und 103b zu
einer Lage vollständig
innenseitig der Signalleiter 103a und 103b in Bezug
auf die längsseitige
Mittellinie 120 des Leitermusters.
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Spezieller
bezeichnet das Bezugszeichen 125 in 3 einen
gegebenen Verdrillungsabschnitt der Signalleiter 103a und 103b zwischen
einem Paar von Überkreuzungspunkten 108 derselben,
und das Bezugszeichen 126 bezeichnet den nächst benachbarten
Verdrillungsabschnitt der pseudoverdrillten Signalleiter 103a und 103b.
In dem Verdrillungsabschnitt 125 liegen die geraden Abschnitte 122a der zusätzlichen
Leiter 114a und 114b "außenseitig" der geraden Abschnitte 104 der
Signalleiter 103a und 130b (d. h. links oder rechts
von diesen in 3). In dem Verdrillungsabschnitt 126 liegen
die geraden Abschnitte 122b der zusätzlichen Leiter 114a und 114b "innenseitig" der geraden Abschnitte 114 der
Signalleiter 103a und 103b. Diesbezüglich fallen
die geraden Abschnitte 122b der zusätzlichen Leiter 114a und 114b in
dem Verdrillungsabschnitt 126 mit der Leiter-Mittellinie 120 zusammen
oder sind auf der Linie derselben angeordnet.
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In
Verbindung mit der FPC 101, die in den 3 – 4 dargestellt
ist, ist der Abstand entlang der Mittellinie 120 zwischen
benachbarten. Überkreuzungspunkten 108 im
Wesentlichen gleich. Es ist jedoch festgestellt worden, dass eine
zufallsmäßige Lage
von Überkreuzungspunkten 108 für Leiter
wie etwa die Leiter 103a und 103b ein Nebensprechen und
Rauschen zwischen diesen Leitern 103a und 103b reduziert.
Folglich können
stochastisch unterschiedliche Längen
oder Abstände
zwischen benachbarten Überkreuzungspunkten 108 genutzt
werden. Beispielsweise kann der Abstand oder die Länge zwischen
benachbarten Überkreuzungspunkten 108 stochastisch
in einem Bereich des 0,5- bis 1,5-fachen einer gegebenen mittleren
Länge,
so wie durch die Zufallsstatistik bestimmt, variieren.
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Ein
weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass
leitfähige
Durchkontaktierungen (Vias) 128 vorgesehen werden können, die sich
durch das dielektrische Substrat 102 hindurch erstrecken,
um die geraden Abschnitte 122b der zusätzlichen Leiter 114a und 114b in
den Verdrillungsabschnitten 126, wo die zusätzlichen
Leiter 114a und 114b mit der Mittellinie 120 zusammenfallen,
zu verbinden. Eine solche Zusammenführung oder Kopplung der zusätzlichen
Leiter 114a und 114b stellt minimale Erdungsspannungsgradienten
in der FPC 101 sicher.
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Wie
es bei den schrägen
Abschnitten 105 der Signalleiter 103a und 103b der
Fall ist, sind die schrägen
Abschnitte 123 der zusätzlichen
Leiter 114a und 114b derart offenbart, dass ihre
Breite gleichmäßig in einer
Richtung von Übergangspunkten 130 von
gerade zu schräg
der jeweiligen zusätzlichen
Leiter 114a und 114b zu benachbarten Überkreuzungspunkten 132 hin
abnimmt, wobei die zusätzlichen
Leiter 114a und 114b die Signalleiter 103a und 103b überkreuzen.
Wie zuvor mit Bezug auf die schrägen
Abschnitte 5 in der FPC 1 diskutiert, kann diese
Verminderung der Breite der schrägen
Abschnitte 123 derart vorgesehen sein, dass die Impedanz
der schrägen
Abschnitte 123 ähnlich
der Impedanz der geraden Abschnitte 122a und 122b ist.
Bei der Alternative können
die schrägen
Abschnitte 123, welche die geraden Abschnitte 122a und 122b verbinden,
eine gleichmäßige Breite
aufweisen.
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Obgleich
die Breite der zusätzlichen
Leiter 114a und 114b in der Richtung quer zu der
längsseitigen
Mittellinie 120 allgemein gleich der Breite der Signalleiter 103a und 103b ist,
können
die zusätzlichen
Leiter 114a und 114b in jedem Abschnitt der FPC 101 im
Vergleich zu dem entsprechenden Abschnitt der Signalleiter 103a und 103b eine
größere Breite
aufweisen. Außerdem
könnten
sich die geraden Abschnitte 122b jedes der zusätzlichen
Leiter 114a und 114b über die Mittellinie 120 hinaus
erstrecken, sodass sie näher
an ihrem jeweiligen geraden Abschnitt 104 des entsprechenden
Signalleiters 103a und 103b angeordnet sind, anstatt zusammenfallend
mit der Mittellinie 120 angeordnet zu sein. Wie spezieller
in den 3 – 4 dargestellt
ist, endet jeder der Leiter 103a und 103b separat
in einem von einer Mehrzahl von Flecken 109 an den Rändern 102a und 102b des
flexiblen Substrats 102. Die Flecken 109 einiger
der Leiter (beispielsweise des Leiters 103b) können ein
zugehöriges
Durchgangsloch oder Via 110 aufweisen. Analog können die
Flecken 116, in welchen die zusätzlichen Leiter 114a und 114b enden,
ebenfalls entlang der Ränder 102a und 102b des
Substrats 102 angeordnet sein. Diese Flecken 109 und 116 sind
entlang der Ränder 102a und 102b der
FPC 101 derart angeordnet, dass an diesen Kontakte eines
zugehörigen
elektrischen Verbinders in Anlage kommen können. Daher kann jeder der
entgegengesetzten Ränder
der FPC 101 in einen solchen elektrischen Verbinder eingefügt werden,
um eine erforderliche elektrische Verbindung herzustellen.
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5 zeigt
eine FPC, welche die vorliegende Erfindung verkörpert und welche generell mit
dem Bezugszeichen 201 bezeichnet ist. Die FPC 201 enthält eine
Mehrzahl von pseudoverdrillten Leitern 203a und 203b.
Wie es bei den Leitern 103a und 103b bei der FPC 101 aus
den 3 und 4 der Fall war, können mittels
dieser Leiter 203a und 203b verschiedene unterschiedliche
Signale übertragen werden,
sodass die Leiter 203a und 203b nachfolgend bisweilen
als "Signal"leiter bezeichnet
werden. Jeder der Signalleiter 203a und 203b erstreckt
sich in Längsrichtung
der FPC 201 auf entgegengesetzten Seiten eines flexiblen
Substrats 202 in einem oszillierenden oder periodischen
Muster, das durch abwechselnd gerade Abschnitte 204 und
schräge
Abschnitte 205 gebildet wird, und zwar in ähnlicher
Weise wie bei den zuvor beschriebenen pseudoverdrillten Leitern 103a und 103b.
Folglich sind die Bestandteile der FPC 201, auf die hier
speziell Bezug genommen wird, mit dem gleichen Bezugszeichen wie
die entsprechenden Bestandteile in der FPC 101 bezeichnet,
außer
dass jedes dieser Bezugszeichen um den Wert 100 erhöht ist.
Angesichts der Ähnlichkeit
der Merkmale der pseudoverdrillten Leiter 103a und 103b in
Verbindung mit der FPC 101 aus den 3 und 4 und
der pseudoverdrillten Leiter 203a und 203b der
FPC 201 werden die Merkmale dieser Leiter 203a und 203b in
Verbindung mit der in 5 dargestellten FPC 201 nicht
noch einmal wiederholt.
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Wie
bei der FPC 101 enthält
die FPC 201 ein Paar zusätzlicher oder folgender Leiter 214a, 214b, die
auf entgegengesetzten Seiten des flexiblen dielektrischen Substrats 202 angeordnet
sind. Diese zusätzlichen
Leiter 214a und 214b können mit Massepotential gekoppelt
werden und werden vorliegend bisweilen als "Masse"leiter bezeichnet. Jeweils ein Paar
solcher Leiter 214a und 214b ist jeweils einem Paar
der Leiter 203a und 203b zugeordnet. Diesbezüglich ist
einer der zusätzlichen
Leiter 214a auf der gleichen Seite oder Oberfläche des
dielektrischen Substrats 202 wie der Signalleiter 203a angeordnet, und
der andere zusätzliche
Leiter 214b ist auf der entgegengesetzten Seite oder Oberfläche des
Substrats 202 zusammen mit dem Signalleiter 203b angeordnet.
Die zusätzlichen
Leiter 214a und 214b weisen Anschlussflecken 216 auf
entgegengesetzten Seiten des flexiblen Substrats 202 an
den Rändern 202a und 202b auf,
wobei die Möglichkeit
besteht, die Flecken 216 mittels eines leitfähigen Durchgangslochs
oder Vias 218 zusammenzuführen oder zu koppeln.
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Im
Allgemeinen "widerspiegeln" die zusätzlichen
Leiter 214a und 214b die Signalleiter 203a bzw. 203b oder
folgen diesen, sodass sich der zusätzliche Leiter 214a allgemein
parallel zu dem Signalleiter 203a auf der gleichen Seite
oder Oberfläche
des Substrats 202 erstreckt und der zusätzliche Leiter 214b sich
allgemein parallel zu dem Signalleiter 203b auf der entgegengesetzten
Seite oder Oberfläche des
Substrats 202 erstreckt. Diesbezüglich weisen die zusätzlichen
Leiter 214a und 214b jeweils gerade Abschnitte 222a und 222b sowie
schräge
Abschnitte 223 auf, welche sich allgemein parallel zu den
geraden Abschnitten 204 bzw. den schrägen Abschnitten 205 der
Signalleiter 203a und 203b, aber im Abstand zu
diesen erstrecken. Folglich ist das Muster der zusätzlichen
Leiter 214a und 214b allgemein parallel zu dem
Muster der Signalleiter 203a bzw. 203b vorgesehen.
Darüber
hinaus bildet jedes Paar von Signalleitern 203a und 203b sowie
das diesem entsprechende Paar zusätzlicher Leiter 214a und 214b einen massebezogenen
Satz pseudoverdrillter Leiter. In 5 sind vier
solcher massebezogenen Sätze pseudoverdrillter
Leiter dargestellt und sind jeweils mit den Bezugszeichen 215a, 215b, 215c und 215d bezeichnet.
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In
gewissem Unterschied zu der FPC 101 ist der Abstand zwischen
jedem der massebezogenen Sätze 215a, 215b, 215c und 215d von
pseudoverdrillten Leitern in der FPC 201 geringer als der
Abstand zwischen benachbarten massebezogenen Sätzen 115a, 115b und 115c von
pseudoverdrillten Leitern in der FPC 101. Infolgedessen
liegen die geraden Abschnitte 222a der zusätzlichen
Leiter 214a bei einem gegebenen massebezogenen Satz von
pseudoverdrillten Leitern, beispielsweise dem massebezogenen Satz 115a,
auf der entgegengesetzten Seite des Substrats 202 über den
geraden Abschnitten 222a des anderen zusätzlichen
Leiters 214b in dem nächst
benachbarten massebezogenen Satz von pseudoverdrillten Leitern,
beispielsweise dem massebezogenen Satz 115b. Dennoch liegt
ein zusätzlicher
Leiter 214a in jedem gegebenen massebezogenen Satz von
pseudoverdrillten Leitern näher
jedem benachbarten Leiter 203a als jedem anderen Leiter 203a in
irgendeinem anderen massebezogenen Satz von pseudoverdrillten Leitern,
und ein zusätzlicher Leiter 214b liegt
in jedem gegebenen massebezogenen Satz von pseudoverdrillten Leitern
jedem benachbarten Leiter 203b näher als jedem anderen Leiter 203b in
irgendeinem anderen massebezogenen Satz pseudoverdrillter Leiter.
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Wie
es in Verbindung mit der FPC 101 der Fall war, besteht
ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung in der Möglichkeit,
leitfähige
Vias 228 bereitzustellen, die sich durch das dielektrische
Substrat 202 hindurch erstrecken, um die geraden Abschnitte 222b der
zusätzlichen
Leiter 214a und 214b in einem gegebenen massebezogenen
Satz von pseudoverdrillten Leitern (beispielsweise dem massebezogenen
Satz 215a) zu verbinden, wo diese auf gegenüberliegenden
Seiten des Substrats 202 übereinander liegen. Eine solche
Zusammenführung
oder Kopplung der zusätzlichen
Leiter 214a und 214b stellt minimale Erdungsspannungsgradienten
in der FPC 201 sicher. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Vias
zwischen den zusätzlichen
Leitern 214b und 214a benachbarter massebezogener
Sätze von pseudoverdrillten
Leitern bereitzustellen. Beispielsweise ist in 5 gezeigt,
dass die Vias 228a den zusätzlichen Leiter 214b in
dem massebezogenen Satz 215c von pseudoverdrillten Leitern
und den zusätzlichen
Leiter 214a in dem massebezogenen Satz 215d von
pseudoverdrillten Leitern koppeln. Wiederum stellt diese Zusammenführung oder
Kopplung der zusätzlichen
Leiter 214a und 214b bei solchen benachbarten
massebezogenen Sätzen
von pseudoverdrillten Leitern minimale Erdungsspannungsgradienten zwischen
den zusätzlichen
Leitern benachbarter massebezogener Sätze von pseudoverdrillten Leitern
in der FPC 201 sicher.
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Wie
ebenfalls in 5 in Verbindung mit dem massebezogenen
Satz 215a von pseudoverdrillten Leitern dargestellt ist,
endet jeder der Leiter 203a und 203b separat in
einem von einer Mehrzahl von Flecken 209 an den Rändern 202a und 202b des flexiblen
Substrats 202. Die Flecken 209 einiger der Leiter
(beispielsweise des Leiters 203b) können ein zugehöriges Durchgangsloch
oder Via 210 aufweisen. Analog können die Flecken 216,
in welchen die zusätzlichen
Leiter 214a und 214b enden, ebenfalls entlang
der Ränder 202a und 202b des
Substrats 202 angeordnet sein. Diese Flecken 209 und 216 sind
entlang der Ränder 202a und 202b der
FPC 201 derart angeordnet, dass an ihnen Kontakte eines
zugeordneten elektrischen Verbinders in Anlage kommen können. Dafür kann jeder
entgegengesetzte Rand der FPC 201 in einen solchen elektrischen
Verbinder eingefügt
werden, um eine erforderliche elektrische Verbindung herzustellen.
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Eine
weitere Variante der vorliegenden Erfindung würde darin bestehen, die Schaltung
der FPC als eine verbesserte Eintakt-FPC mit hoher Dichte zu verwenden.
Anstatt die Signalleiter 103a und 103b (3 und 4)
sowie die Signalleiter 203a und 203b (5)
als pseudoverdrillte Leiter für
differenzielle Signale zu nutzen, könnte jeder Signalleiter zum Übertragen
einzelner Signale als Teil eines Eintaktsystems genutzt werden.
Als solches ist jeder Signalleiter einem Bezugsleiter benachbart
und folgt diesem. Das Vorhandensein des Bezugsleiters gestattet die
Möglichkeit,
eine Primärkopplung
des Signals zu dem Bezugsleiter herzustellen, und dadurch die Möglichkeit
eines Eintaktbetriebs.
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Man
wird verstehen, dass die Erfindung in anderen speziellen Formen
verkörpert
sein kann, ohne dass vom Schutzumfang derselben, wie er durch die
anhängenden
Ansprüche
definiert ist, abgewichen wird. Beispielsweise könnten, obgleich die Leiter
mit allgemein geraden Abschnitten gezeigt sind, die Leiter "glatter", wie eine Sinuswelle,
sein. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen sind daher in
jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu
betrachten und die Erfindung ist nicht auf die vorliegend angegebenen
Details beschränkt.