DE602004003717T2

DE602004003717T2 - Substrat mit hoher impedanz

Info

Publication number: DE602004003717T2
Application number: DE602004003717T
Authority: DE
Inventors: Olivier Reynet; Olivier Acher; Marc Ledieu
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2024-08-31
Also published as: JP2007504643A; FR2859309B1; DE602004003717D1; EP1661206A1; JP4901473B2; ATE348419T1; EP1661206B1; US7071876B2; US20060044209A1; FR2859309A1; WO2005024999A1; NO20053835D0; CA2508073A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Substrate mit hoher Impedanz. Derartige Substrate werden insbesondere in Höchstfrequenzeinrichtungen angewendet. Die Erfindung findet vor allem, jedoch nicht ausschließlich, in der Telekommunikation Anwendung, beispielsweise in dem Frequenzband, das von ungefähr 50 MHz bis ungefähr 4 GHz geht, um Antennen herzustellen.
STAND DER TECHNIK
Die US-Patentanmeldung 2003/0 048 234 A1, veröffentlicht im März 2003, beschreibt ein Substrat mit hoher Impedanz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Patentanmeldung EP 1 195 847 A2 , veröffentlicht im April 2002, nennt im Zusammenhang mit dem Stand der Technik, der in dieser Anmeldung angegeben ist, noch einmal verschiedene bekannte Ausführungsformen von Substraten mit hoher Impedanz. Diese Anmeldung beschreibt beispielsweise in Verbindung mit 9 und 10 davon einen künstlichen magnetischen Leiter 900, der eine Oberfläche mit hoher Impedanz darstellt, mit:
einer frequenzselektiven Oberfläche, die eine frequenzabhängige Permeabilität in Richtung der Normalen auf die frequenzselektive Oberfläche besitzt, einer leitfähigen Masseebene 806 parallel zu der frequenzselektiven Oberfläche und
einem Dielektrikum zwischen der Masseebene und der frequenzselektiven Oberfläche, in dem leitende metallische Abschnitte in Form von Zwischenwänden, die senkrecht zur Masseebene sind, die frequenzselektive Oberfläche mit der Masseebene verbinden.
Die Oberfläche ist frequenzselektiv, denn sie umfasst ein Netzwerk 102 aus Resonanzkreisen, auch als künstliche magnetische Moleküle 804 bezeichnet. Diese Resonanzkreise oder künstlichen magnetischen Moleküle 804 sind kapazitiv stark miteinander gekoppelt und bilden folglich eine frequenzselektive kapazitive Oberfläche.
Es sind verschiedene Ausführungsformen beschrieben, darunter insbesondere Mehrband-Oberflächen, die aus Schichten gebildet sind, die jeweils bei verschiedenen Frequenzen resonante Kreise aufweisen, und der Gebrauch einer derartigen Oberfläche, insbesondere für die Antennenherstellung.
Es ist bekannt, dass auf dem Gebiet der Antennen derartige Substrate mit hoher Impedanz sehr nützlich sind. Solche Oberflächen sind dazu vorgesehen, mit einer einfallenden elektromagnetischen Welle, die auf diese Oberfläche mit hoher Impedanz auftrifft, in Wechselwirkung zu treten. Sie ermöglichen, die Größe der verwendeten Einrichtungen zu verringern, während sie gleichzeitig die Eigenschaften der Trennschärfe und Richtwirkung der hergestellten Antennen verbessern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung zielt auf eine Oberfläche mit hoher Impedanz ab, die angesichts der Vakuumwellenlänge einer Welle mit einer Mittenfrequenz eines Frequenzbandes, für das die Oberfläche eine hohe Impedanz hat, eine geringe Dicke besitzt. Außerdem zielt sie auf eine Oberfläche mit hoher Impedanz ab, die eine große Bandbreite hat. Sie zielt unter Verwendung von Magnetwerkstoffen auf eine Oberfläche mit hoher Impedanz ab, die nicht durch die Werkstoffeigenschaften in ihren Arbeitsfrequenzen eingeschränkt ist. Sie zielt auf eine Oberfläche mit abstimmbarer hoher Impedanz ab, d. h. wovon die Mittenfrequenz und die Bandbreite auf Befehl variiert werden können.
Dazu betrifft die Erfindung ein Substrat mit hoher Impedanz, das eine erste Schicht oder Lage aus Isoliermaterial umfasst, die eine Unterseite bzw. untere Fläche und eine Oberseite bzw. obere Fläche besitzt, wobei das Substrat Leitermuster aufweist, die mit ihm mechanisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte der Leitermuster, die mit dem Substrat mechanisch verbunden sind, einem magnetischen Belag zugeordnet sind, und dadurch, dass wenigstens eine elektrische Zwischenverbindung zwei voneinander verschiedene Punkte eines Leitermusters, das mit dem Substrat mechanisch verbunden ist, elektrisch kontaktiert, wobei dieses Leitermuster, das einen zugeordneten magnetischen Belag hat, über diesen dem Leitermuster zugeordneten Belag hinweg mit dem Substrat mechanisch verbunden ist.
Der Ausdruck "Belag" bezeichnet die Gesamtheit der Punkte eines metrischen Raumes, von dem jede Koordinate in einem beschränkten Intervall liegt und dessen einfachstes Abbild der Quader ist. Es handelt sich folglich um ein Stück Materie.
In einer Ausführungsform sind die Leitermuster aus Leiterbahnen gebildet, die auf der einen und/oder der anderen der Flächen, der oberen bzw. unteren, der ersten Schicht oder Lage aus Isoliermaterial abgelagert sind.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Substrat hoher Impedanz neben einer ersten Schicht oder Lage aus Isoliermaterial eine zweite Schicht oder Lage mit einer oberen Fläche gegenüber der unteren Fläche der ersten Lage oder Schicht und einer unteren Fläche, wobei die Leitermuster wenigstens zum Teil dazwischen, auf die eine und/oder die andere der Flächen, die obere bzw. untere, dieser zweiten Schicht oder Lage abgelagert sind.
In einer Ausführungsform bilden die Leitermuster elektrische Schaltungen, gegebenenfalls zusammen mit aktiven oder passiven Komponenten. Vorzugsweise sind, wenn das Substrat hoher Impedanz eine zweite Schicht oder Lage umfasst, diese aktiven oder passiven Komponenten auf die eine und/oder die andere der Flächen, die obere bzw. untere, der zweiten Schicht oder Lage oberflächenmontiert.
In einer Ausführungsform sind die elektronischen Komponenten Elemente mit einem Widerstandswert und einem Kapazitätswert.
In einer Ausführungsform umfasst das Substrat mit hoher Impedanz außerdem eine Masseebene, die aus einer dritten Schicht oder Lage gebildet ist, die eine obere Fläche und eine untere Fläche aufweist, wobei wenigstens eine dieser Flächen aus einem leitenden Werkstoff gebildet ist.
Diese Masseebene kann sich oberhalb der oberen Fläche der ersten Schicht oder Lage befinden, wobei in diesem Fall die magnetischen Beläge mit der oberen Fläche dieser Masseebene mechanisch verbunden sein werden.
Die Masseebene kann sich auch unter der ersten Lage oder Schicht befinden, oder wenn die Ausführungsform eine zweite Lage oder Schicht umfasst, zwischen der ersten Lage oder Schicht und der zweiten Lage oder Schicht oder aber unter der zweiten Lage oder Schicht. In diesen letzteren Fällen werden die magnetischen Beläge mit der oberen Fläche der ersten Lage oder Schicht mechanisch verbunden sein.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Ausführungsbeispiele der Erfindung und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:
1 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
2 ein Ausführungsbeispiel für ein Leitermuster zeigt, das ermöglicht, zusammen mit den Verbindungen, die über den magnetischen Belag hinweg verlaufen, ein Solenoid zu bilden,
3 die Teile A und B aufweist, wobei es sich um Kurven handelt, die in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz, ausgedrückt in Gigahertz, für ein erfindungsgemäßes Substrat mit hoher Impedanz die Werte des Realteils der magnetischen Permeabilität μ' im Teil A bzw. die Werte der Magnetisierungsverluste μ'' im Teil B für verschiedene Widerstandswerte darstellen,
4 die Teile A und B aufweist, wobei es sich um Kurven handelt, die in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz, ausgedrückt in Gigahertz, für ein erfindungsgemäßes Substrat mit hoher Impedanz die Werte der magnetischen Permeabilität μ' im Teil A bzw. die Werte der Magnetisierungsverluste μ'' im Teil B für verschiedene Kapazitätswerte darstellen,
5 eine Perspektivansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
6 eine Perspektivansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der gesamten Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleichartige Ele mente mit gleicher Funktion, sodass die Beschreibung eines schon zu einer Figur kommentierten Elements nicht notwendig bei den im Folgenden beschriebenen Figuren erneut gebracht wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESONDERER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
Auf einer oberen Fläche 6 einer Platte aus Isoliermaterial 1, beispielsweise aus Kapton, sind mehrere elektrisch leitende Muster 3 angeordnet. Jedem der Leitermuster 3 ist ein Belag 5 aus Magnetwerkstoff zugeordnet. In der Ausführungsform, die in 1, 5 und 6 gezeigt ist, hat jeder Belag 5 die Form eines Parallelepipeds, beispielsweise eines Quaders. Jedes elektrisch leitende Motiv 3 bildet zusammen mit aktiven und/oder passiven Komponenten, in 1 im Ganzen genommen als ein Rechteck 7 dargestellt, eine elektrische Schaltung. Gemäß der Erfindung ist diese Schaltung um eine elektrische Zwischenverbindung ergänzt, beispielsweise in Form eines Drahts oder eines Bandes 13, um einen ersten Punkt 9 und einen von dem ersten verschiedenen zweiten Punkt 11 des Musters 3 miteinander zu verbinden. Ein Teil des Musters 3 und der Verbindungsdraht oder das Verbindungsband 13 bilden deshalb zusammen eine Windung, die den magnetischen Belag 5 umgibt. Im Allgemeinen wird es mehrere Windungen geben, die den magnetischen Belag 5 umgeben.
Ein Beispiel für das Muster 3, das eine Konfiguration mit mehreren Windungen ermöglicht, die gemeinsam ein Solenoid bilden, das den magnetischen Belag 5 umgibt, ist in 2 perspektivisch dargestellt. Das Motiv 5 umfasst mehrere Leiterbahnen 10, parallel zueinander und beispielsweise senkrecht zur Richtung der größten Länge des parallelepipedischen Belags 5. Die Bahnen 10 haben jeweils zwei Enden, 9 und 11. Es gibt n Bahnen mit jeweils einem ersten Ende 9₀ bis 9_n–1 und einem zweiten Ende 11₁ bis 11_n . Es gibt n Drähte oder Bänder 13₁ bis 13_n , wobei jeder Verbindungsdraht oder jedes Verbindungsband vom Rang p ein erstes Ende 9_p–1 mit einem zweiten Ende 11_p verbindet, wobei n und p ganze Zahlen sind und p kleiner oder gleich n ist. Um 2 zu vereinfachen, erscheinen die Bezugszeichen 9₀ , 9_n–1 nicht.
Die Windung oder Windungen aus einem Teil des Leitermusters 3 und den Verbindungen 13 sind in Reihe mit oder parallel zu den anderen Teilen des Leitermusters 3 geschaltet.
Ein Substrat mit hoher Impedanz, das die Erfindung berücksichtigt, ist gemäß der Ausführungsform hergestellt worden, die in Verbindung mit 1 und 2 beschrieben ist. Es ist eine Platte aus Kapton (eingetragenes Warenzeichen) 1 mit einer Oberfläche von 500 × 500 mm², anfänglich auf ihrer Oberseite bzw. oberen Fläche 6 verkupfert, verwendet worden. Die Leitermuster 3 sind durch Verfahren zum Ätzen der leitenden Schicht aus Kupfer hergestellt worden, die an sich auf dem Gebiet der gedruckten Schaltungen bekannt sind. Diese Muster in Bahnenform haben eine Breite von ungefähr 1 mm. An den in 1 mit 7 bezeichneten Stellen wurden eine Kapazität und ein Widerstand aufgebracht. In einem Ausführungsbeispiel betrug die Kapazität 21 Pikofarad und der Widerstand betrug 0,1 Ohm. Es ist auch möglich, zu einer Kapazität oder zu einem Widerstand mit festem Wert eine oder mehrere aktive Komponenten hinzuzufügen oder eine solche Kapazität oder einen solchen Widerstand durch eine oder mehrere aktive Komponenten zu ersetzen, wobei diese aktiven Komponenten einen variablen Wert der Kapazität und/oder des Widerstands haben, der beispielsweise elektronisch gesteuert wird. Im Allgemeinen ist der Kapazitätswert der Komponente eine Funktion einer elektrischen Größe, einer Spannung oder eines Stroms an der aktiven Komponente. Beispielsweise könnte die Varaktordiode ZC830B von dem Hersteller Zetex verwendet werden, die ermöglicht, die Kapazität des RC-Glieds 7 auf einfache Weise variieren zu lassen. In diesem Fall wird vorzugsweise, wie später in Verbindung mit 5 erläutert wird, eine Masseebene zwischen den Belägen 5 und den Leitermustern 3 eingefügt, wobei diese Letzteren in diesem Fall teilweise oder vollständig auf einer zweiten Lage oder Schicht 2 aufgebracht sind, die unter der Schicht 1 platziert ist.
Eine Magnetschicht, beispielsweise aus einem Elastomer mit 50 % Eisenpulver als Füllstoff, wird über den Leitermustern 5 angeordnet, beispielsweise mittels eines nichtleitenden Klebstoffs geklebt. Dieser Werkstoff weist eine magnetische Permeabilität μ' von 11 und schwache Magnetisierungsverluste, die kleiner als eins sind, auf. Es ist zu beachten, dass die Magnetisierungsverluste dem Imaginärteil des Wertes der magnetischen Permeabilität entsprechen.
Es wäre auch möglich gewesen, als Werkstoff, ohne dass die nachfolgend angeführten Beispiele eine erschöpfende Auflistung darstellen, einen Kautschuk oder einen Kunststoff mit einem Magnetpulver als Füllstoff zu verwenden. Vorzugs weise übersteigt der Volumenanteil des Magnetpulvers 30 %. Es ist auch möglich, Stapelungen von magnetischen und isolierenden Schichten zu verwenden, die wenigstens 5 Vol.-% Magnetwerkstoff aufweisen. Die Leitungsrichtung dieser Stapelungen wird vorzugsweise parallel zur Achse des Solenoids sein, das aus den Verbindungen 13 und ihrer Ergänzung durch das Muster 3 gebildet ist.
Die Schicht aus Magnetwerkstoff wird in zwei Richtungen der Ebene der Schicht, die beispielsweise senkrecht zueinander sind, über eine Tiefe von beispielsweise 5 mm geätzt, um die magnetischen Beläge 5 zu erhalten. Bei den Beispielen, die zu den Messungen gedient haben, von denen später die Rede sein wird, hatten die Beläge 5 Abmessungen von 5 × 3 × 30 mm. Unter Berücksichtigung des Zwischenraums zwischen den Belägen beträgt der Oberflächenanteil, der mit den Belägen belegt ist, ungefähr 10 %. Anschließend werden n Leitungsdrähte 13 aufgebracht, beispielsweise n = 5, die über jedem Belag 5 verlaufen, um mit jedem Muster 3 ein Solenoid mit 5 Windungen zu bilden, das den diesem Muster zugeordneten Belag 5 umgibt. Im Allgemeinen wird das Solenoid zwischen einer und 50 Windungen aufweisen. Das Solenoid ist in diesem Beispiel in Reihe mit dem RC-Glied aus dem Widerstand und der Kapazität, die in 1 symbolisch durch das Rechteck 7 dargestellt sind.
Der Vorteil der Einführung eines Magnetwerkstoffs, der einen Kern in dem auf diese Weise geformten Solenoid bildet, besteht darin, dass die magnetische Permeabilität im Vergleich zu dem Fall "ohne Kern" in bedeutendem Maße erhöht wird.
Der Anmelder hat Messungen der magnetischen Permeabilität und der Magnetisierungsverluste mit den magnetischen Belägen 5 aus Elastomermaterial mit 50 % Eisenpulver als Füllstoff durchgeführt, die, wie oben angegeben, für drei Werte, 0,1, 2 und 10 Ohm, des Widerstands R des RC-Glieds erhalten wurden. Die Kapazität C ist während dieser Messungen auf einem Wert von 50 Pikofarad geblieben. Das jeden Belag 5 umgebende Solenoid wies 5 Windungen auf.
Die in Abhängigkeit von der Arbeitsfrequenz erhaltenen magnetischen Permeabilitätseigenschaften sind als Kurven dargestellt, nämlich als 3, Teil A und B.
Die Werte der magnetischen Permeabilität μ' sind im Teil A von 3 dargestellt. Der Teil B stellt die Werte der Magnetisierungsverluste μ'' als Funktion der Fre quenz, ausgedrückt in Gigahertz, dar. Die Spitzenwerte von μ'' werden abnehmend sein, wenn der Wert des Widerstands zunimmt. Der höchste Peak hat eine Höhe von 5, er ist gleichzeitig der schmalste und wird für den Widerstandswert 0,1 erhalten. Die diesem Widerstandswert entsprechende Kurve ist mit a bezeichnet. Die zwei anderen Kurven, mit c bzw. b bezeichnet, haben jeweils Peaks, deren Höhe abnimmt und deren Breite zunimmt, wenn der Wert des Widerstands von 2 auf 10 Ohm geändert wird. So ändert sich in dem betrachteten Beispiel die Breite des Peaks der Magnetisierungsverluste von 10 MHz für den Widerstandwert 0,1 Ohm auf 35 MHz für den Widerstandswert 10 Ohm. Die Höhen von μ' und μ'' sind die wesentlichen Werte, welche die Impedanz, die von einer auf das auf diese Weise erhaltene Substrat mit hoher Impedanz auftreffenden elektromagnetischen Welle "gesehen wird", entscheidend beeinflussen. Der Ursprung der Welle befindet sich in der Nähe der Fläche 6 der Platte 1, auf der sich die magnetischen Beläge 5 befinden. Hohe Werte der magnetischen Permeabilität begünstigen den Erhalt von hohen Impedanzen über einen weiten Frequenzbereich. Schließlich beeinflussen die Werte von μ' bzw. μ'' entscheidend die Höhe des Verlusts, der mit der Frequenz verknüpft ist, wobei diese Verluste je nach den Anwendungen des Substrats mit hoher Impedanz erwünscht sind oder nicht. Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann die Höhe des Peaks der Magnetisierungsverluste sehr leicht durch eine einfache Veränderung eines Widerstandswertes eingestellt oder modifiziert werden. Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, die Werte der Permeabilität und der Magnetisierungsverluste einzustellen, indem die Dichte der Abdeckung der Fläche 6 mit den magnetischen Belägen 5 erhöht wird. So entsprechen beispielsweise die in 3 gezeigten Werte einem Abdeckungsgrad von 10 %, wie weiter oben erläutert ist. Der Übergang zu einem Abdeckungsgrad von 50 % würde den Wert von μ'' um einen Faktor 5 erhöhen. So wären, um höhere Werte der magnetischen Verluste μ'' zu erzielen, die Grade der Abdeckung der Fläche 6 durch die magnetischen Beläge 5 höher als 10 %, beispielsweise 50 oder vorzugsweise höher als 50 %. Zum Vergleich, die Herstellung eines Substrats hoher Impedanz, das die gleichen Impedanzen aufweist, wie sie aus den in 3 gezeigten Werten für μ' und μ'' resultieren, mittels Werkstoffen würde die Entwicklung von drei Werkstoffen erfordern, die jeweils Höchstfrequenzkennlinien aufweisen müssten, was ein teurer, langwieriger Prozess mit ungewissem Ergebnis sein kann. Gemäß der Erfindung genügt es, den Wert des Widerstands des RC-Glieds 7 richtig einzustellen. So wird erreicht, dass von einem Zustand hoher magnetischer Permeabilität μ' bei beispielsweise 200 MHz, günstig für eine hohe Impedanz, zu einem Zustand niedriger Permeabilität übergegangen wird, wodurch sich die Impedanz verringert. Es ist auch möglich, die Höhe des Peaks der Magnetisierungsverluste μ'' mit Hilfe einer elektronischen Schaltung zu steuern, die einen Widerstand aufweist, der von einem Einstellwert einer elektrischen Größe der Schaltung abhängig ist.
Der Anmelder hat außerdem Messungen der magnetischen Permeabilität und der Magnetisierungsverluste mit den magnetischen Belägen aus Elastomermaterial mit 50 % Eisenpulver als Füllstoff durchgeführt, die, wie oben angegeben, für sieben Werte, 38, 32, 21, 9, 5, 2 und 1 Pikofarad der Kapazität des RC-Glieds erhalten wurden. Der Widerstand R ist während dieser Messungen auf einem Wert von 0,1 Ohm geblieben.
Die sieben Kurven, im Teil A von 4 dargestellt, repräsentieren jeweils den Wert der magnetischen Permeabilität μ' für die verschiedenen Werte der Kapazität C.
Der Wert der Verluste μ'' in Abhängigkeit von der Frequenz in Gigahertz, aufgetragen auf der Abszisse, ist im Teil B von 4 dargestellt. Die Frequenz, die dem Verlustpeak entspricht, nimmt ab, wenn der Wert der Kapazität C zunimmt. So liegt bei der Kurve, die einem Kapazitätswert von 38 Pikofarad entspricht, ein Verlustpeak bei einem Wert von ungefähr 0,13 Gigahertz. Bei einem Kapazitätswert von 1 Pikofarad liegt der Verlustpeak bei einem Wert, der ungefähr 0,37 Gigahertz entspricht. Die Verlustpeaks der 5 anderen Kurven verteilen sich auf Zwischenwerte zwischen diesen beiden Frequenzwerten. Diese Peaks befinden sich bei Frequenzen, die zunehmen, wenn der Wert der Kapazität C von dem Wert 32 pF auf den Wert 2 pF abnimmt.
Diese Kurven veranschaulichen, dass es gemäß der Erfindung durch das Hinzufügen oder die Wahl einiger einfacher elektronischer Komponenten gelingt, eine Oberfläche mit hoher Impedanz zu verwirklichen, deren Frequenzgang einen Magnetisierungsverlustpeak aufweist, der Werte von mehreren Einheiten erreicht, und zwar ausgehend von einer sehr geringen Anzahl von magnetischen Belägen, die jeweils mit ihrem zugeordneten Solenoid versehen sind. Die Frequenz des Verlustpeaks kann auf einfache Weise angepasst werden, indem der Wert einer Kapazität eingestellt wird. Mit einer Kapazität, die elektronisch gesteuert werden kann, nämlich durch Verändern einer elektrischen Führungsgröße, ist es möglich, eine Frequenzagilität zu erzielen und die Frequenz, für die der Peak des Verlusts μ'' am höchsten ist und für die folglich die von der einfallenden elektromagnetischen Welle "gesehene" Impedanz am höchsten ist, gegebenenfalls schnell variieren zu lassen. Derartige Schaltungen sind dem Fachmann bekannt und werden nicht weiter kommentiert.
Eine weitere Ausführungsform wird nun in Verbindung mit 5 kommentiert. Bei dieser Ausführungsform ist wenigstens ein Teil oder die Gesamtheit des Leitermusters 3 auf einer zweiten Lage oder Schicht 2 angeordnet. Diese zweite Lage oder Schicht 2 hat zwei Flächen, eine obere Fläche 12 gegenüber der unteren Fläche 8 der ersten Lage oder Schicht 1 und eine untere Fläche 14. Die obere Fläche 12 der Lage oder Schicht 2 nimmt einen Teil 3₂ des Leitermusters 3 auf. Vorzugsweise umfasst der Teil 3₂ des Leitermusters 3 alle aktiven oder passiven Komponenten 7, die zusammen mit dem Leitermuster 3 eine Schaltung bilden. Gegebenenfalls ist weiterhin ein Teil 3₁ des Leitermusters 3 auf der oberen Fläche 6 der ersten Lage oder Schicht 1 vorhanden, wie in 5 gezeigt ist. Das Gleiche gilt für die magnetischen Beläge 5, die mit der oberen Fläche 6 der ersten Schicht oder Lage 1 mechanisch verbunden sind, beispielsweise durch Kleben. Auf an sich bekannte Weise werden die elektrischen Verbindungen zwischen dem Leitermusterteil 3₁ und dem Leitermusterteil 3₂ durch metallisierte Löcher 18 sichergestellt, welche die obere Fläche und die untere Fläche der Schicht oder Lage 1 verbinden. Insbesondere werden die Verbindungen zwischen den Zwischenverbindungen 13, die oberhalb eines magnetischen Belags 5 verlaufen, und dem Leitermusterteil 3₂ , das sich auf der Lage oder Schicht 2 befindet, durch solche metallisierten Löcher 18 sichergestellt, wenn der Leitermusterteil 3₂ eine Ergänzung zu diesen Zwischenverbindungen 13 umfasst, um ein Solenoid zu bilden. In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist die untere Fläche der Lage oder Schicht 2 metallisiert, sodass diese Lage oder Schicht 2 die Masseebene bildet. Folglich umfasst in dieser Ausführungsform das Substrat gemäß der Erfindung eine Masseebene, die sich unter der ersten Schicht oder Lage 1 gegenüber der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage befindet.
In zu dieser Ausführungsform alternativen Ausführungsformen, die dafür bestimmt sind, nach oben die elektromagnetischen Verluste, die durch die in dem Musterteil 3₂ fließenden Ströme erzeugt werden, zu verringern, ist eine Leiterebene 4, die eine Masseebene bildet, zwischen den Lagen oder Schichten 1 und 2 eingefügt. Die Leiterebene kann beispielsweise die Form einer dritten Schicht oder Lage 4 aufweisen. In 5 ist, um die Sicht auf die Schicht 2 nicht zu behindern, diese Ebene nur zum Teil gezeigt. Diese dritte Lage oder Schicht 4 umfasst dann metallisierte Löcher 18, die jeweils einen Verbindungsdurchlass bilden. Der Ausgang dieser Löcher ist in an sich bekannter Weise elektrisch isoliert, um einen Masseschluss der Verbindungen zu vermeiden.
Eine Variante der in 5 dargestellten Ausführungsform, die auch ermöglicht, nach oben die elektromagnetischen Verluste zu verringern, ist in 6 gezeigt. Bei dieser Ausführungsvariante ist die obere Fläche der Lage oder Schicht 1 vollständig metallisiert, ausgenommen die Stellen um die metallisierten Löcher 18, die Punkte der Lage oder Schicht 1 mit Punkten der Lage oder Schicht 2 elektrisch verbinden. Die metallischen Beläge 5 werden dann mittels eines elektrisch isolierenden Klebstoffs auf die Metallablagerung geklebt. Mit Ausnahme der metallisierten Löcher 18 und ihrer Ausgänge wird die Gesamtheit des Leitermusters 3 auf die zweite Lage oder Schicht 2 aufgebracht.

Claims

Substrat mit hoher Impedanz, das eine erste Schicht oder Lage (1) aus Isoliermaterial, die eine erste und eine zweite Fläche in Form einer unteren Oberfläche und einer oberen Oberfläche (6) besitzt, umfasst, wobei das Substrat Leitermuster (3) aufweist, die mit dem Substrat mechanisch verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte der Leitermuster (3), die mit dem Substrat mechanisch verbunden sind, einem magnetischen Belag (5) zugeordnet sind, der auf oder über einer der zwei Flächen des Substrats angeordnet ist, und dass wenigstens eine elektrische Zwischenverbindung (13) zwei voneinander verschiedene Punkte (9, 11) eines Leitermusters (3), die mit dem Substrat mechanisch verbunden sind, elektrisch kontaktiert, wobei dieses Leitermuster (3), das einen zugeordneten magnetischen Belag (5) hat, über diesen dem Leitermuster (3) zugeordneten magnetischen Belag (5) hinweg mit dem Substrat mechanisch verbunden ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitermuster (3) durch Leiterbahnen gebildet sind, die auf der einen und/oder der anderen der oberen Fläche (6) bzw. der unteren Fläche des Substrats abgelagert sind.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitermuster (3) durch Leiterbahnen gebildet sind, die auf der einen und/oder der anderen der oberen Fläche (6) bzw. der unteren Fläche des Substrats abgelagert sind und zusammen mit elektronischen Komponenten (7) eine elektrische Schaltung bilden.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Komponenten (7) Elemente sind, die einen Widerstandswert und einen Kapazitätswert haben.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Komponenten (7) ein oder mehrere aktive Elemente aufweisen, die einen Kapazitätswert besitzen, der in Abhängigkeit vom Wert einer elektrischen Größe, die in dieses oder in diese aktive Elemente eingegeben wird, veränderlich sein kann.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite Schicht oder Lage (2) umfasst, wobei diese zweite Schicht oder Lage (2) eine obere Fläche gegenüber der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) und eine untere Fläche besitzt und dass wenigstens ein Teil (3₂ ) jedes der Muster (3) mit der einen und/oder der anderen der oberen bzw. der unteren Fläche der zweiten Lage oder Schicht (2) mechanisch verbunden ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite Schicht oder Lage (2) umfasst, wobei diese zweite Schicht oder Lage (2) eine obere Fläche gegenüber der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) und eine untere Fläche besitzt und dass die Gesamtheit der Muster (3) mit der einen und/oder der anderen der oberen Fläche bzw. der unteren Fläche der zweiten Lage oder Schicht mechanisch verbunden ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zweite Schicht oder Lage (2) umfasst, wobei diese zweite Schicht oder Lage (2) eine obere Fläche gegenüber der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) und eine untere Fläche besitzt und dass die Gesamtheit der Leitermuster (3) sowie die Gesamtheit der elektronischen Komponenten, die mit diesen Mustern (3) eine elektrische Schaltung bilden, mit der einen und/oder der anderen der oberen Fläche bzw. der unteren Fläche der zweiten Lage oder Schicht (2) mechanisch verbunden sind.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Masseebene (4) umfasst, die sich unter der ersten Schicht oder Lage (1) gegenüber der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) befindet.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Masseebene umfasst, die sich unter der zweiten Schicht oder Lage (2) gegenüber der unteren Fläche der zweiten Schicht oder Lage (2) befindet.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Masseebene umfasst, die sich zwischen der ersten (1) und der zweiten (2) Schicht oder Lage (1, 2) gegenüber der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) befindet.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseebene durch eine Metallisierung der unteren Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) gebildet ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseebene durch eine Metallisierung der unteren Fläche der zweiten Schicht oder Lage (2) gebildet ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem eine Masseebene (4) umfasst, die sich über der ersten Schicht oder Lage (1) gegenüber der oberen Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) befindet.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseebene durch eine Metallisierung der oberen Fläche der ersten Schicht oder Lage (1) gebildet ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Beläge (5) mit der oberen Oberfläche der ersten Schicht oder Lage (1) mechanisch verbunden sind.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere elektrische Zwischenverbindungen (13) umfasst, wovon jede zwei voneinander verschiedene Punkte (9₀ , 9_n–1 , 11₁ , 11_n ) des Leitermusters (3), die mit dem Substrat mechanisch verbunden sind, über den dem Muster zugeordneten magnetischen Belag (5) hinweg elektrisch kontaktiert, wobei das Leitermuster (3) und die Zwischenverbindungen (13) gemeinsam einen Elektromagneten um den magnetischen Belag (5) bilden.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Muster (3), denen ein magnetischer Belag (5) zugeordnet ist, jeweils mehrere Zwischenverbindungen (13) umfassen, wovon jede zwei voneinander verschiedene Punkte (9₀ , 9_n–1 , 11₁ , 11_n ) des Leitermusters (3), die mit dem Substrat mechanisch verbunden sind, über den dem Muster (3) zugeord neten magnetischen Belag (5) hinweg elektrisch kontaktiert, wobei ein erster Teil des Leitermusters und die Zwischenverbindungen (13) gemeinsam einen Elektromagneten um den magnetischen Belag (5) bilden und wobei ein zweiter Teil des Musters mit kapazitiven und/oder resistiven Elementen eine Schaltung bildet, die die kapazitiven und/oder resistiven Elemente mit dem Elektromagneten parallel oder in Reihe schaltet.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Beläge aus Kautschuk oder aus einem Kunststoff bestehen, der mit einem Pulver aus einem leitenden Material beladen ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil des Pulvers aus magnetischem Material des Kautschuks oder des Kunststoffs, der die magnetischen Beläge bildet, größer als 30 % ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Beläge aus einem Material bestehen, das durch einen Stapel aus magnetischen und isolierenden Schichten gebildet ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Abdeckung der die magnetischen Beläge tragenden Fläche durch die magnetischen Beläge größer als 10 % ist.
Substrat mit hoher Impedanz nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Abdeckung der die magnetischen Beläge tragenden Fläche durch die magnetischen Beläge größer als 50 % ist.