FI89230B - Ferritkomponent foer montering pao ett moensterkort samt elektrisk krets - Google Patents

Description

1 89230

Painokytkentälevylle asennettava ferriittikomponentti sekä sähköinen piiri Tämä keksintö liittyy komponentteihin, joita käyte-5 tään suurtaajuussignaalien vaimentamisessa videonäyttölait-teiden piiristössä ja erityisesti suurtaajuussignaalien vaimentamiseen käyttämällä ferriittikomponentteja.

Viritys- ja videosignaalien käsittelypiirit, kuten ne, joita käytetään esimerkiksi televisiovastaanottimissa, 10 tietokonemonitoreissa ja videonauhureissa, vaativat huolel lista suunnittelua epäsuotavien signaalihäiriöiden estämiseksi. Suurtaajuisen signaalienergian läsnäolo voi toimia yhdessä piirin hajakapasitanssin ja johdininduktanssin kanssa piireissä, joissa on esimerkiksi suurtaajuisia kanava-15 transistoreja kehittäen suurtaajuisia signaalivärähtelyjä, jotka voivat häiritä piirin toimintaa. Suurtaajuinen energia voi myös kytkeytyä yhdestä piiristä toiseen paljaiden komponenttijohtimien kautta aiheuttaen myös epäsuotavaa piiritoimintaa.

20 Ohjaamattoman suurtaajuusenergian ongelman ratkaisu sisältää ferriittilistojen käytön sijoitettuna kriittisille komponenteille tai johdinliittimille. Ferriittilistat, jotka ovat tyypillisesti renkaan tai sylinterin muodossa, toimivat suurtaajuuskuristimina ja vaimentavat suurtaajuista 25 virtaa, joka kulkee niihin liittyvissä liittimissä tai johtimissa. Ferriittilistat edustavat hyvin pientä impedanssia tasavirralla tai alhaisilla signaalitaajuuksilla, mutta niiden impedanssi kasvaa signaalitaajuuden kasvaessa. Erilaisilla ferriittikomposiiteilla on erilaiset impedanssi-30 taajuusominaiskäyrät, jotka ferriittien valmistajat ovat esittäneet.

Ferriittilistan vaatimuksia tietyssä piiripaikassa ei useinkaan tunneta ennen kuin piiri on konstruoitu ja testattu. Kun tarve ferriittilistaa varten on määrätty, on 35 usein tarpeen sijoittaa lista komponentin liittimelle tai 2 89230 ' johtimelle käsin siten lisäten piirin valmistusaikaa ja -kuluja.

Piirisuunnitteli jät käyttävät enenevässä määrin joh-timettomia sirukomponentteja, jotta vähennetään piirin ko-5 kovaatimuksia. Nämä johtimettomat sirut ovat tyypillisesti pieniä, ohuita, litteitä komponentteja, jotka sovitetaan painokytkentälevyn johdinpuolelle asennuskoneilla. Siruja pidetään paikoillaan levyllä liimalla, kuten epoksilla. Sirun reunat voivat käsittää komponentin sähköiset liitti-10 met. Sähköinen kosketus sirun liittimien ja piirikytkentä levyn välille aikaansaadaan juotossillalla, joka tyypillisesti levitetään aalto- tai sulatusjuottamiskoneella.

Johtimettomat sirukomponentit ovat erityisen käyttökelpoisia viritettyjen piirien rakenteessa videolaitteita 15 varten, kuten televisiovastaanottimia, tietokonemonitoreja ja videonauhureita varten. Epäsuotava suurtaajuusenergian siirtyminen paljaiden johtimien kautta tavanomaisesti joh-dotettujen komponenttien välillä voidaan helpommin hallita käyttämällä johtimettomia sirukomponentteja. Tämä voi puo-20 lestaan sallia tarkan ennakoinnin sen suhteen, missä fer-riittilistat ovat tarpeen siten vähentäen piirin suunnittelu- ja testausaikaa. Ferriittilistojen sijoittaminen piiriin on kuitenkin yhä tehtävä käsin tai tavanomaisilla ak-siaalijohtimisten komponenttien sijoitustekniikoilla.

25 Edellä esitetyt ongelmat ratkaistaan keksinnön mu kaisesti patenttivaatimuksen 1 mukaisella ferriittikompo-nentilla ja patenttivaatimuksen 7 mukaisella sähköisellä piirillä.

Esillä olevan keksinnön yhden piirteen mukaisesti 30 johtimeton sirukomponentti sovitettavaksi sähköiselle pai-nopiirilevylle käsittää sähkö johtimen, jolla on ensimmäinen ja toinen johtimeton kosketinliitin. Magneettisesti läpäisevä ferriittimateriaali oleellisesti ympäröi johdinta ensimmäisen ja toisen johtimettoman kosketinliittimen ollessa 35 tavoitettavissa sähköisen kosketuksen aikaansaamiseksi joh- 3 89230 timeen.

Oheisessa piirustuksessa kuvio 1 on isometrinen kaaviollinen kuva sähkökomponentista, joka on esillä olevan keksinnön yhden piirteen mukainen; 5 Kuvio 2 on isometrinen kuva kuviossa 1 esitetystä komponentista esittäen edustavan asennus järjestelyn;

Kuvio 3 on päällipoikkileikkauskuva kuviossa 1 esitetystä sähkökomponentista otettuna linjaa 3-3 pitkin;

Kuvio 4 on sivupoikkileikkauskuva kuviossa 1 esite-10 tystä sähköisestä komponentista otettuna linjaa 4-4 pitkin;

Kuvio 5 on käyrä, joka esittää edustavan sähköisen ominaiskäyrän kuviossa 1 esitetyn kaltaiselle komponentille;

Kuvio 6 on isometrinen kaaviollinen kuva sähköisestä 15 komponentista, joka esittää esillä olevan keksinnön toisen piirteen;

Kuvio 7a on isometrinen kaaviokuva sähköisestä komponentista, joka esittää esillä olevan keksinnön erään muun piirteen; 20 Kuvio 7b on päällipoikkileikkauskuva kuviossa 7a esitetystä sähkökomponentista otettuna linjaa 7-7 pitkin;

Kuvio 8 on kaaviokuva piiristä, joka sisältää kuvioiden 1, 6 tai 7a mukaisen sähkökomponentin; ja

Kuvio 9 on päällikuva piirilevystä, joka sisältää 25 komponentit, jotka muodostavat kuviossa 8 esitetyn piirin. Viitaten kuvioon 1, siinä on esitetty sähkökomponentti 10, joka muodostaa suurtaajuisten signaalien vaimennuksen samoin kuin tavanomainen ferriittilista, mutta on pinta-asennetun tai johtimettoman sirukomponentin muodossa. Kuviossa 30 2 komponentti 10 on esitetty asennettuna paikoilleen paino- kytkentälevylle 11. Komponentti 10 on sovitettu piirilevyn 11 johdin- tai kalvopuolelle kaupallisesti saatavilla olevilla rakenteeltaan tunnetuilla johtimettoman sirun asen-nuskoneilla ja se pidetään paikoillaan epoksilla käyttäen 35 tavanomaisia sirun epoksointitekniikoita. Sähköliitospii- 4 89230 rilevyyn on toteutettu tavanomaisten sulatus- tai aaltojuo-tostekniikoiden avulla, jotka muodostavat juotossiltalii-toksen 18 kalvojohtimen 19 kanssa.

Kuten on esitetty kuvioissa 3 ja 4, komponentti 10 5 käsittää ensimmäisen ferriittimateriaalia 12 olevan kerroksen. Johdinmateriaalia 13 oleva kerros voidaan höyrykerros-taa ferriittikerrokselle 12. Toinen ferriittimateriaalin kerros 14 voidaan puristaa ensimmäiselle kerrokselle 12 ja johdinkerrokselle 13. Johdin 13 tulee täten suljetuksi fer-10 riittimateriaalin sisään tai sen ympäröimäksi lukuun ottamatta pintaa 15 ja pintaa 16, jotka sijaitsevat komponentin 10 vastakkaisissa päissä, jotka muodostavat johtimettomat kosketukset, jotka sallivat sähköisen pääsyn johtimeen 13 juotossiltaliitoksen 18 kautta, kuten on esitetty kuviossa 15 2. Johdin 13 voidaan myös muodostaa johdin levynä tai joh tona, ferriittimateriaalin ollessa valettuna ja kovettuna johtimen ympärille. Muuttavat, joilla ferriittimateriaali voidaan saada oleellisesti ympäröimään johdinmateriaalia olevaa pätkää, ovat luonnollisesti myös mahdollisia. Suur-20 taajuuksilla useiden satojen megahertsien yläpuolella tulee esimerkiksi hyvin tärkeäksi aikaansaada läheinen kosketus ferriittimateriaalin ja johtimen välille, koska pintavaikutus saa kaiken johtimen virran kulun tapahtumaan joidenkin tuhannesosasenttimetrien sisällä johtimen pinnassa. 25 Ferriittimateriaali on siten tehokkaimmillaan, jos se on läheisessä kosketuksessa sähköjohtimen kanssa. Eräs tekniikka tämän toteuttamiseksi olisi johdinmateriaalin höyry-kerrostaminen tai limittäminen kahden ferriittimateriaali-sen laatan väliin.

30 Mahdollinen menetelmä suuren määrän ferriittisuojat- tuja sirukomponentteja valmistamista varten voi käsittää ohuen ferriittimateriaalisen levyn muodostamisen tasaiselle pinnalle. Johdinkuvio voitaisiin sitten höyry kerrostaa ferriittikerrokselle. Toinen ferriittikerros voitaisiin 35 sitten sijoittaa ensimmäiselle ferriittikerrokselle ja joh- 5 89230 dinkerrokselle. Ferriitti voitaisiin sitten kovettaa. Valmis materiaali voitaisiin sitten koneistaa tai muutoin erottaa yksittäisiksi ferriittisirukomponenteiksi.

Piiri-impedanssi, joka aikaansaadaan tietyllä fer-5 riittimateriaalin tyypillä edustavaa komponenttia 10 varten, on osittain johtimen 13 läpikulkevan virran taajuuden määräämä. Tasavirralla tai alhaisilla signaalitaajuuksilla komponentin 10 impedanssi on hyvin pieni tai olematon. Kun virta kulkee johtimen 13 läpi, se kehittää magneettikentän. 10 Kun signaalitaajuus kasvaa ferriittimateriaalin permeabili-teetti kasvaa aikaansaaden magneettikentän suuremman osan kulun ferriittimateriaalin läpi. Tämä kohottaa piirin impedanssia komponentin 10 läheisyydessä vaimentaen tehokkaasti epäsuotavia korkeataajuisia signaaleja. Tyypillinen impe-15 danssi-signaalitaajuusvastekäyrä on esitetty kuviossa 5 kahdelle erilaiselle ferriittimateriaalille, jotka on valmistanut Fair-Rite Products Corp. Wallkillista, New Yorkista ja ne on identifioitu kuviossa 5. Kuten voidaan nähdä kuviosta 5, ferriittimateriaalin tyyppi voi vaikuttaa pii-20 rin impedanssiin tietyllä taajuudella. On mahdollista tuottaa erityinen impedanssi-taajuusvasteominaiskäyrä muodostamalla ferriittisuojattu komponentti useista erilaisista ferriittimateriaaleista. Kuten on esitetty kuviossa 6, suo-jaelementit 20, 21, 22 ja 23, jotka on sijoitettu pi- 25 tuussuuntaista johdinsignaalitietä pitkin, käsittävät valmiin ferriittisuojakomponentin 24. Kukin suojaelementti voi käsittää erityyppistä ferriittimateriaalia, jolla on erilainen impedanssi-taajuusominaiskäyrä. Kukin suojaelementti myötävaikuttaa kokonaisimpedanssi taajuusominaiskäyrään si-30 ten, että on mahdollista suunnitella piirikomponentti, jolla on oleellisesti mikä tahansa haluttu impedanssi-taajuusominaiskäyrä .

Ferriittisuojakomponentin edustama impedanssi määräytyy myös käytetyn ferriittimateriaalin määrästä ja eri-35 tyisesti johdintien pituudesta ferriittimateriaalin läpi.

6 39230 Käyttösovellutuksissa, jotka käyttävät tavanomaista putkimaista ferriittilistaa, on usein tarpeen käyttää kahta tai useampaa listaa sarjassa halutun signaalivaimennuksen aikaansaamiseksi.

5 On luonnollisesti mahdollista käyttää kahta tai useampaa ferriittisuojakomponenttia, kuten komponenttia 10, aikaansaamaan lisäsignaalivaimennusta. Kuitenkin tämä vähentää etuja, jotka aikaansaadaan komponentin pienellä koolla. Kuvio 7 esittää välineen, jolla yksi ainoa kompo-10 nentti voi muodostaa signaalivaimennuksen, johon muutoin tarvitaan kaksi tai useampia komponentteja. Ferriitti suo-jakomponentti 25 käsittää ferriittimateriaalia, joka ympäröi johdinta 27. Johdin 27 on muodostettu mutkikkaana reittinä, joka lisää signaalireitin pituutta ferriitti materi-15 aalin 26 läpi ja siten lisää piirin impedanssia ja vastaavasti signaalivaimennuksen määrää.

Kuvio 8 esittää kaaviollisen diagrammin sähköpiirin osasta, joka sisältää kaksihilaisen mosfetin 30, jota esimerkinomaisesti käytetään suurtaajuusvahvistimena televi-20 siovastaanottimen virittimessä, kuten siinä, joka on löydettävissä RCA Corporationin valmistamasta väritelevisio-vastaanottimesta CTC-121. Kondensaattori 31 aikaansaa suu-rtaajuusreitin maahan estäen takaisinkytkennän hilalta 32 hilalle 33, joka häiritsisi mosfetin 30 toimintaa. Konden-25 saattori 31 voi kuitenkin muodostaa suurtaajuusoskillaat-torin hilalle 32 johtavan johtimen induktanssin kanssa. Jotta vaimennetaan näitä värähtelyjä, ferriittisuojakompo-nentti 34 on sijoitettu hilan 32 johtimelle. Suojakompo-nentin, kuten kuvioissa 1, 6 tai 7a esitetyn komponentin 30 käyttö sallii komponentin 34 sijoittamisen lähelle hilan 32 liitintä, mikä on erityisen tärkeää viritetyissä piireissä, jotta eliminoidaan suurtaajuuskytkeytyminen komponentti johtimien kautta. Ferriittisirukomponentin 34 käyttö johtaa piirikytkentälevyn tilan tehokkaaseen käyttöön. Komponentti 35 34 voidaan sijoittaa automaattisen sijoituskoneen avulla, 7 >3 9 2 30 joka on nopeampi ja tehokkaampi kuin käsin sijoittaminen. Manuaalista asetusta vaadittiin aikaisemmin, koska aksiaa-likomponenttien asennuskone ei kyennyt asentamaan komponenttia kyllin lähelle mosfettia 30 suurtaajuussignaalien 5 vaimentamiseksi tehokkaasti. Kuvio 9 esittää esimerkinomaisesti mosfetin 30, kondensaattorin 31 ja ferriittisuojakom-ponentin 34 pinta-asennettuina komponentteina paikoillaan piirilevyllä 36. Vastaavat komponentit kuvioissa 8 ja 9 on merkitty käyttäen samoja viitenumerolta.

10 On myös suotavaa joissakin tapauksissa sijoittaa ferriittilistat bipolaaristen transistorien johtimille vaimentamaan suurtaajuusvärähtelyjä. Johtimettomien transisto-risirujen käyttö tekee tämän kuitenkin mahdottomaksi. Fer-riittilistojen käyttö, joissa on aksiaaliset liitosjohti-15 met, ei salli ferriittilistojen sijoittamista kyllin lähelle transistoria piirilevyn tilan käyttämiseksi tehokkaasti. Kuvioissa 1, 6 tai 7a esitetyn kaltaisen ferriittisuojakom-ponentin käyttö sallii ferriittisuojakomponentin halutun sijoittamisen lähelle transistoria mahdollistaen samalla 20 samanlaisen komponentin asennuslaitteen ja teknologian tehokkaan hyväksikäytön.

Claims (8)

1. Sähköiselle painokytkentälevylle (11) asennettava ferriittikomponentti (10), joka käsittää sähköjohdin- 5 välineen (13) ja magneettisesti läpäisevän ferriittisuo-javälineen (12, 14), joka oleellisesti ympäröi mainittua sähköjohdinvälinettä (13), tunnettu siitä, että komponentti on mainitulle levylle pinta-asennettava kyt-kentälangaton komponentti ja sisältää ensimmäisen (15) ja 10 toisen (16) kytkentälangattoman liitinnavan, ja että mainitun johdinvälineen ensimmäinen ja toinen kytkentälangaton liitinnapa ovat saavutettavissa sähköisen kosketuksen muodostamiseksi mainitun johdinvälineen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen komponentti, 15 tunnettu siitä, että komponentti on yleisesti suorakulmaisen suuntaissärmiön (10) muodossa ja että sähkö-johdinväline on saavutettavissa mainittuina kytkentälan-gattomina liitinnapoina (15, 16) suorakulmaisen suuntaissärmiön vastakkaisissa päissä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen komponentti, tunnettu siitä, että sähköjohdinväline (13) määrittää oleellisesti suoran reitin ferriittisuojavälineen läpi.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen komponentti, 25 tunnettu siitä, että sähköjohdinväline (27) määrittää mutkallisen reitin ferriittisuojavälineen läpi.

5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen komponentti, tunnettu siitä, että ferriittisuojaväline käsittää useita erilaisia ferriittimateriaaleja, jotka 30 määrittävät erilliset vyöhykkeet (20, 21, 22, 23), joilla vyöhykkeillä kullakin on erilainen sähköinen taajuus-impe-danssiominaiskäyrä.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen komponentti yhdistelmänä sähköisen painokytkentälevyn (11) 35 kanssa, joka käsittää sähköisesti johtavan foliokuvion 9 <3 9230 (19), tunnettu siitä, että sähköä johtavat juo-tossillat (18) on muodostettu ensimmäisen ja toisen kyt-kentälangattoman liitinnavan (15, 16) ja mainitun sähköä-johtavan foliokuvion vastaavien alueiden väliin. 5

7. Sähköinen piiri, joka käsittää: painokytkentälevyn (11); ja useita pinta-asennettavia sirukomponentteja (31, 40, 41, 42, 43), jotka on asennettu painokytkentälevylle, tunnettu siitä, että jonkin patenttivaatimuksista 10 1-6 mukainen pinta-asennettava ferriittikomponentti (34) on asennettu yhden sirukomponentin (30) sähkönavan (32) viereen ja kytketty siihen sähköisesti suurtaajuussignaa-livaimennusta varten.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen piiri, t u n -15 n e t t u siitä, että yksi sirukomponentti on transistori (30). ίο ό 9 2 30