KR890004204B1 - 여과접속기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

여과접속기

제 1 도는 본 발명에 의한 여과접속기의 조립체를 나타내는 일부단면 사시도.

제 2 도는 제 1 도에 도시된 조립체의 일부를 나타내는 수직단면도.

제 3 도는 제 1 도에 도시된 여과접속기의 3-3선 단면도.

제 4 도는 핀에 조립되어 있는 여과요소의 1개 축전기를 타나내는 단면도.

제 5 도는 제 4 도에 도시된 바와 같은 축전기를 다수 포함하는 여과요소의 전개도.

제 6 도는 제 5 도에 도시된 여과요소의 사시도.

제 7 도는 제 6도의 7-7선에 따른 확대단면도.

제 8 도는 각각의 핀의 주위에 철 슬리이브가 설치되어 있는 여과접속기를 타나내는 부분단면도.

제 9 도는 접지전극이 기질을 덮어주고 있지 않은 여과접속기와 제 1 도 내지 제 7 도에 도시된 바와 같은 여과접속기에 있어서의 감쇠곡선을 비교하여 나타내는 도표이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8 : 여과접속기 10 : 하우징

12 : 상부덮개 14 : 하부덮게

16 : 여과요소 18 : 핀

19 : 철 슬리이브 22 : 납땜결합부

24, 31, 26, 41 : 구멍 32 : 접지접점

42 : 알룸나 기질 44 : 접지전극층

43, 45 : 접지전극의 단부 46, 48 : 유전체층

50 : 핀전극의 층 52, 54 : 유리포위제층

본 발명은 전기기계에서의 전자기적 간섭을 감소시키기 위한 여과접속기 (filter connector)에 관한 것이다. 더욱 상세히 말하면, 본 발명은 일련의 두껴운 피막축전기(thick film capacitor)의 각종 소자내에 구멍을 가지고 있으며, 이들 각각의 구멍은 전기전도성 핀을 수용하여 이 핀에 가하여지는 각종의 주파수를 감쇠시키도록 되어 있는 여과접속기에 관한 것이다.

전기장치로 부터의 고주파 간섭을 감퇴시키기 위한 여과접속기는 다수의 특허문헌, 예를 들면 미국특허 제3538464호, 제4126840호, 제4144509호, 제4187481호 등에 공지되어 있다. 이들 특허문헌의 각각에 있어서, 여과기와 함께 사용된 축전기는 모노리틱(monolithic)구조를 형성하는 일련의 세라믹층으로 되어 있다, 또한, 두꺼운 피막축전기도 미국특허 제4274124호에 공지되어 있다. 현재의 여과접속기에서는 모노리틱 축전기가 사용되고 있기는 하지만, 예컨데 상기 미국특허 제4274124호에 기재된 바와 같은 두꺼운 피막축전기를 이들 모노리틱 축전기의 대신에 사용하는 것은 현재까지의 실용적으로 가능하지 못하였다. 여과접속기에 사용되어 고주파를 감쇠시키기에 충분히 낮은 인덕턴스를 가진 두꺼운 피막축전기를 설계함에 있어서 상당한 문젯점이 발생되었기 때문이다.

최근, 컴퓨터(특히 가정용 컴퓨터)의 상용이 보편화됨에 따라서, 상당히 많은 양의 전자기적 고주파신호가 발생되어 기타의 전기장치와 간섭하게 되었다. 이와같은 신호들의 출력을 감소시키기 위하여, 미합중국 연방통신위원회(FCC)에서는 상기 신호를 발생원에서 감쇠시킬 것을 요구하는 규정을 발표한 바 있다.

여과기에 사용되고 있는 모노리틱 축전기구조는, 예컨데 개인용 컴퓨터와 같이 값산 전자장치에 사용되기에는 너무 비싸다. 두꺼운 피막축전기를 사용하면 여과접속기의 제조원가를 크게 낮추어줄 수 있기 때문에, 이와같이 인덕턴스가 낮은 두꺼운 피막축전기를 사용한 여과접속기의 개발이 필요한 것이다. 유용한 상업적 여과기는 주파수 1000 메가헤르쯔(MHz)의 전자기적 신호를 적어도 30 데시벨(dB)만큼 감쇠시킨다.

본 발명에 의하면, 반복적인 순서로 위치하여 여과요소를 형성할 수 있도록 특수하게 고안된 두꺼운 피막축전기를 이용하여, 1000 MHz까지의 넓은 대역의 주파수를 여과할 수 있는 값싼 전기적 여과접속기가 제공된다. 상기 여과요소는 밀접하게 위치된 두꺼운 피막축전기로 구성되며, 각각의 축전기내의 구멍에는 전기전도성 핀이 정착되어 있다. 이 축전기에는, 2개의 수평면을 가지며 일반적으로 직사각형 형태인 알루미나 기질상에 다수의 물질층이 스크린인쇄되어 있다. 1개의 층은 접지전극을 형성하는 금속화층이다.

이 전극은 접속기의 하우징에 접지되어 있다. 이 층은 알루미나 기질의 실질적으로 전체 수평면을 덮어주며, 전지전도성 핀들을 선드리지 않고 이 핀들을 수용하기에 충분한 크기의 구멍들을 가지고 있다.

다른 하나의 층은 핀전극을 형성하는 금속화층이며, 이 층의 면적은 기질내의 주어진 구멍의 주위부분으로 한정되어 있다. 이 층은 납땜결합부를 통하여 핀과 전기적으로 접촉되어 있다. 상기의 2개 전극층의 사이에는, 본질적으로 유전체인 또 하나의 층이 한쪽 전극의 위에 직접 가하여져 있다. 이 층은, 상기 접지전극의 층이 첫번째 층일 경우에 이 접지전극의 수평면과 실질적으로 겹쳐지지만, 접지전극 양측의 가장 긴 2개의 단부는 노출되도록 한다. 또한, 이 층에는 전기전도성 층이 유전체 물질을 건드리지 않고도 통과하기에 겨우 충분한 정도의 구멍들이 있다. 또한 유전체 물질은 각각의 구멍에 가장 가까운 접지전극의 수직면을 덮는다.

마직막 층인 네번째 층은, 전기접촉부 또는 납땜부를 제외한 모든 층을 덮어주어 수분의 침입을 방지하기 위한 비전도성의 포위층이다. 이와같은 본 발명의 여과접속기는 적어도 1000 MHz까지의 금초단파에서의 실질적인 감쇠를 유지시킨다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에 도시된 바와 같은 여과접속기(8)의 하우징(10)은 상부덮개(12)와 하부덮개(14)로 이루어져 있다. 이 하우징(10)은 여과부재(16)상에 장착된 2개 열이 핀(18)들을 감싸고 있다. 여과접속기(8)의 내부는 상부절연재(20)와 바닥절연재(38)로 보호되어 있다.

상기 핀(18)들은 납땜결합부(22)에 의하여 여과부재(16)상에 개별적으로 장착되어 있다.

필요에 따라서는, 나선식 삽입체(28)를 이와같은 여과접속기에 설치함으로써 캐비넷에 대한 장착 및 고정을 용이하게 할 수도 있다.

핀(18)의 상부에 씌워지는 암플러그(female plug) (도시되지 않았음)에 대한 접지접촉이 아루어질 수 있도록, 상부덮개(12)상에는 접지접점(32)들이 설치되어 있다. 상부덮개(12)와 하부덮개(14)는 탭(40)에 의하여 상호 고정된다. 핀(18)은 직선형일 수도 있고, 제 1 도 내지 제 3 도에 도시된 바와같은 직각형일 수도 있다.

제 2 도 내지 제4도에는, 핀(18)을 여과요소(16)에 부착시키는 납땜결합부(22)가 도시되어 있다. 바닥절연재(38)내의 구멍(31)들은 핀(18)에 대한 바닥출구의 역할을 한다. 여과요소(16)내의 구멍(30)은 핀(18)이 이 여과요소를 통과하기 위한 통로의 역할을 함과 동시에 납땜결합부(22)의 위치로도 된다.

여과요소(16)의 구조는 제 4 도와 제 5 도에 나타나 있다. 설명목적상, 제 4 도에서는 이 여과요소(16)에 대해 하나의 축전기만이 도시되어 있다. 이 여과요소(16)는 한쪽 수평면상에 금속화층(44)이 스크린인쇄되어 있는 알루미나 기질(44)로 이루어져 있다. 이 금속화층(44)은 접지전극을 형성하는 것으로서, 부분(36)에서 하부덮개(14)에 납땜된다. 이 접지전극은 알루미나 기질(42)의 실질적으로 전체 표면을 덮도록 되어있다. 제 5 도에 도시된 바와같이, 이 접지전극내에는 핀(18)들을 건드리지 않고 이 핀(18)들을 수용하기에 충분한 크기를 갖는 구멍(24)들이 있다.

상기 금속화층(즉, 접지전극) (44)은 스크린인쇄된 유전체층(46)에 의하여 부분적으로 덮여있다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 1개의 유전체층에 대해 설명되어 있으나, 실제로는 2개의 유전체층(46) (48)이 접지전극상에 스크린인쇄됨으로써 전극들사이의 단락(段絡)에 대해 더욱 확실한 보호작용이 이루어질 수 있도록 한다.

제 5 도에 도시된 바와같이 유전체층(46) (48)에도 구멍(26)들이 있으며, 이들 구멍의 크기는 핀(18)의 직경보다 약간 크다. 유전체층(46) (48)은 접지전극(44)의 단부(43) (45)를 제외한 수평면을 덮도록 되어 있는데, 상기 단부(43) (45)들은 하부덮개(14)에 접지시키기 위한 납땜부분으로 사용된다. 또한, 유전체층(44) (46)은 구멍(24)에 연속되는 접지전극(44)의 수직단부에도 역시 가하여진다(제 4 도 참조).

제 2 의 금속화층(50)은 일반절으로 화살표머리와 같은 형태의 규칙적인 패턴으로 유전체층의 상부에 간헐적으로 스크린인쇄되어 있다. 이 금속화층(50)은 일령의 핀전극을 형성하는 것으로서, 각각의 핀전극은 납땜결합부(22)에 의하여 핀(18)과 전기적으로 접촉되어 있다. 이 금속화층(즉, 핀전극) (50)은 유전체층(46) (48)의 표면상에 배치된 화살표머리 형태의 상호 격리된 일련의 간혈적층을 형성하도록 스크린인쇄되어 있다(제 5 도 및 제 6 도 참조). 각각의 구멍(26)에는 1개씩의 핀전극(50)이 연속되어서, 구멍(41)의 주위틀 고리모양으로 둘러싸고 있다. 또 하나의 층인 유리 포위체층(52) (54)은 핀전극(50)과 유전체층(46) (48)을 모두 덮고 있다.

제 5 도에는 단지 하나의 유리 포위체층이 도시되어 있으나, 실제로는 안전성을 우하여 2개의 유리 포위체층이 핀전극(50)의 상부에 인쇄되는 것이 보통이다. 따라서, 본 명세서내에서의 "유리 포위체층"이란 1개 혹은 다수의 유리 포위제층을 의미하는 것이다.

화살표머리 형태의 핀전극(50)은 여과접속기내의 축전기를 밀접하게 위치시키는 수단으로서의 역할을 하며, 따라서 축전기의 면적을 증가시켜서 그 커패시턴스 값을 증가시키는 역할을 한다, 본 발명에서 사용된 형태의 축전기를 제조하기 위한 목적을 만족시키기 위하여서는, 기타 형태의 핀전극을 사용할 수 있음도 물론이다.

금속화층에서는 귀금속 또는 귀금속의 합금이 사용되는 것이 바람직하다. 그러나, 구리에 의한 금속화 조성물도 사용가능하다.

특히 바람직한 금혹화 조성물은 팔라듐/은 합금이다. 각각의 금속화층은 통상의 스크인쇄법에 의하여 가해진다. 본 발명에서 사용된 유전체물질은 축전기에 통상적으로 사용되는 임의의 불질일 수 있다. 그러나, 티탄산바륨이 바람직하다.

유리 포위체는 그 팽창계수가 기타의 성분들과 조화되기만 한다면, 축전기에 통상적으로 사용되는 임의 형태의 것이어도 좋다.

핀(18)에는 또한 제 8 도에 도시된 바와같은 철 슬리이브(ferrite sleeve)(19)가 부착될 수도 있다. 이러한 슬리이브는 예컨대 미국특허 제4144509호 등에 공지되어 있다. 본 발명의 특정한 여과요소를 사용하면, 철 슬라이브를 사용한 여과접속기에 있어서의 여과작용을 증가시킬 수 있다.

본 발명에서 사용된 금속화층은 귀금속 혹은 구리의 미세한 금속분말과, 이 금속에 대한 접합제와, 상기 금속분말을 균일하게 분포시키기 위한 담체를 함유하는 조성물로 부터 제조된다. 이 조성물은 스크린인쇄법에 의해 가하여지며, 그후 스크린인쇄된 조성물을 공지 방법에 의해 태워서 이 조성물로 부처 담체를 제거한다.

제 4 도 및 제 5 도에는 접지전극(44)의 층이 첫번째 층이며 핀전극(50)의 층이 세번째 층인 것같이 도시되어 있으나, 이것은 바뀌어질 수도 있다. 즉, 핀전극(50)은 각 구멍(41)의 주위의 알루미나기질(42)에 직접 스크린인쇄될 수도 있다. 이 경우에는, 유전체층(46) (48)이 핀전극(50)의 층위에 납땜결합부(22)를 위한 부분을 제외하고 중첩적으로 가해진다. 접지전극(44)은 유전체층(44) (46) 및 알루미나 기질(42)의 수평면상의 모든 노출부분에 스크린인쇄될 것이다. 유리 포위제층(52) (54)은 제 4 도에서와 동일한 방식으로 가해진다. 이 유리 포위제층은 납땜지역인 단부(43) (45)를 제외한 모든 노출면을 덮게된다.

본 발명에 의해 얻어지는 고주파에서의 낮은 인덕턴스는 접지전극과 핀전극과의 기하학적 관계에 직접적으로 기인한다. 만약 접지 전극과 유전체가 핀의 단지 한쪽만 위치한다면, 제 9 도의 감쇠곡선(a)가 얻어진다. 이 곡선에 의하면, 200MHz 이상의 극초단파 지역(특히, 700MHz 이상의 지역)에서 감쇠작용이 감소하며, 따라서 여과작용이 감소함을 알 수 있다. 이와같이 감쇠작용이 감소하는 이유는, 축전기내의 전극의 인덕턴스에 의해 200MHz 부근에서 직렬공진[감쇠곡선(a)에서의 날카로운 피이크로 표시된 부분]이 축전기에 나타나기 때문이다.

접지전극이 실질적으로 전체 기질상에 위치하며 유전체가 구멍을 둘러사는 경우에는, 핀으로 부터의 전류가 2개의 성분으로 나위어지며, 각각의 전류성분은 여과요소(16)이 각 면상의 접지연결점으로 유입된다.

이와같이 2개의 병렬적 전류경로가 형성됨으로써, 전극 인덕턴스의 실효치가 감소하는 것이다. 이와같이 인턱턴스가 감소되면 직렬공진 주파수가 증가되며, 따라서 제 9 도의 감쇠곡선(b)에 표시된 바와 같이 감쇠작용이 증가하게 된다.

Claims (25)

1. 하우징과, 이 하우징내에 둘러싸여져 있는 여과요소와, 이 여과요소내에 장착된 전기전도성 핀을 가지고 있으며, 전자기적 간섭을 감쇠시키기 위한 전기적 여과접속기에 있어서, 상기 여과요소는 구멍들을 포함하는 2개의 수평면을 가진 알루미나 기질상에 다수의 층을 스크린인쇄하여 형성된 상호 밀접하게 위치한 다수의 두꺼운 피막축전기 및 이에 장착된 전기전도성 핀들로 이루어지며, 하나의 층은 상기 하우징과 전기적으로 접촉하는 접지전극을 형성하는 두꺼운 금속화 피막으로서 상기 기질의 한쪽 수평면을 실질적으로 덮으며, 접지전극을 형성하는 이 층내에는 이 접지전극을 건드리지 않고 상기 전기전도성 핀들을 통과시키기에 충분한 직경을 갖는 구멍들이 있음을 특징으로 하는 여과접속기.
2. 제 1 항에 있어서, 접지전극을 형성하는 상기층은 기질에 가하여진 첫번째 층이며, 두번째 층은 절연성의 유전체 물질의 층으로서 전기적 접촉지역을 제외하고는 적어도 기질내의 각각의 구멍을 둘러싸는 부분에 상기 접지전극상에 가하여져 있고, 세번째 층은 간혈적인 핀전극을 형성하는 두꺼운 금속화 피막으로서 기질내의 각각의 구멍을 둘러싸는 부분에 상기 두번째 층위에 가하여짐으로써, 핀과는 전기적으로 접촉하고 접지전극과는 절연되도록 되어있는 여과접속기.
3. 제 2 항에 있어서, 네번째 층은 비전도성 포위제의 층으로서 전기적 접촉지역을 제외한 모든 노출된 층을 덮으며 가타의 층과 조화될 수 있는 팽창계수를 갖도록 되어있는 여과접속기.
4. 제 3 항에 있어서, 여과요소의 첫번째 층이 귀금속의 금속화층인 여과접속기.
5. 제 3 항에 있어서, 여과요소의 첫번째 층이 팔라듐/은 합금의 금속화층인 여과접소기.
6. 제 3 항에 있어서, 여과요소의 세번째 층이 귀금속의 금속화층인 여과접속기.
7. 제 3 항에 있어서, 여과요소의 세번째 층이 팔라듐/은 합금의 금속화층인 여과접속기.
8. 제 3 항에 있어서, 여과요소의 첫번째 층이 구리의 금속화층인 여과접속기.
9. 제 3 항에 있어서, 여과요소의 세번째 층이 구리의 금속화층인 여과접속기.
10. 제 2 항에 있어서, 세번째 금속화층이 화살표 머리의 형태인 여과접속기.
11. 제 1 항에 있어서, 철 슬리이브(ferrite sleeve)가 각각의 전기전도성 핀을 둘러싸도록 되어있는 여과접속기.
12. 하우징과, 이 하우징내에 둘러싸여져 있는 여과요소의, 이 여과요소내에 장착된 전기전도성 핀을 가지고 있으며, 전자기적 간섭을 감쇠시키기 위한 전기적 여과접속기에 있어서, 상기 여과요소는 상호 밀접하게 위치한 다수의 두꺼운 피막축전기로 이루어지며, 각각의 피막축전기에는 적어도 2개의 평평한 수평면을 가지고 있는 그리고 그 위에는 스크린인쇄된 다수의 층을 갖는 알루미나 기질내의 구멍내에 핀이 수용되어 있으며, 첫번재 층은 귀금속의 금속화층으로서 상기 하우징에 접지되며 또한 기질의 한쪽 수평면을 실질적으로 덮는 전극을 형성하고, 이 첫번째 층에는 이 층을 건드리지 않고 상기 전기전도성 핀들을 통과시키기에 충분한 직경을 갖는 구멍들이 있으며, 두번째 층은 절연성의 유전체 물질의 층으로서 외부의 전기적 접촉지역을 제외하고는 상기 첫번째 층을 실질적으로 덮음과 동시에 각 구멍의 주위에서 첫번째 층과 고리형태로 중첩되고, 세번째 층은 간혈적인 핀전극을 형성하는 금속화층으로서 기질내의 각 구멍을 둘러싸며 두번째 층과 고리형태로 중첩되도록 가하여져 있으며, 네번째 층은 비전도성 포위제의층으로서 기질 및 기타의 층과 조화될 수 있는 팽창계수를 갖고 전기적 접촉지역을 제외한 모든 노출된 층을 덮도록 되어 있음을 특징으로 하는 여과 접속기.
13. 제12항에 있어서, 상기 핀전극을 형성하는 금속화층이 기질내의 각각의 구멍내로 연장되어 이에 접착되어 있는 여과접속기.
14. 제 1 항에 있어서, 상기 접지전극은 두번째 층 및 기질의 실질적으로 모든 수평면위에 가하여진 세번째층이며, 첫번째 층은 간혈적인 핀전극을 형성하도록 기질내에 각각의 구멍의 주위에 기질상에 가하여진 금속화층이고, 두번째 층은 각각의 핀전극 위에 가하여진 유전체 물질의 층인 여과접속기.
15. 제14항에 있어서, 내번째 층은 비전도성 포위제의 층으로서 기질 및 기타의 층과 조화될 수 있는 팽창계수를 가지며 전기적 접촉지역을 제외한 모든 노출된 층을 덮도록 되어있는 여과접속기.
16. 제15항에 있어서, 여과요소의 첫번째 층이 귀금속의 금속화층인 여과접속기.
17. 제15항에 있어서, 여과요소의 첫번째 층이 팔라듐/은 합금의 금속화층인 여과접속기.
18. 제15항에 있어서, 여과요소의 세번째 층이 귀금속의 금속화층인 여과접속기.
19. 제15항에 있어서, 여과요소의 세번째 층이 팔라듐/은 합금의 금속화층인 여과접속기.
20. 제15항에 있어서, 여과요소의 첫번째 층이 구리의 금속화층인 여과접속기.
21. 제15항에 있어서, 여과요소의 세번째 층이 구리의 금속화층인 여과접속기.
22. 제14항에 있어서, 첫번째 금속화층이 화살표 머리의 형태인 여과접속기.
23. 하우징과, 이 하우징내에 둘러싸여져 있는 여과요소와, 이 여과요소내에 장착된 전기전도성 핀을 가지고 있으며, 전자기적 간섭을 감쇠시키기 위한 전기적 여과접속기에 있어서, 상기 여과요소는 상호 밀접하게 위치한 다수의 두꺼운 피막축전기로 이루어지며, 각각의 피막축전기에는 적어도 2개의 평평한 수평면을 가지고 있는 그리고 그 위에는 스크린인쇄된 다수의 층을 갖는 알루미나 기질내의 구멍내에 핀이 수용되어 있으며, 첫번째 층은 간헐적인 핀전극을 형성하는 귀금속의 금속화 층으로서 각 구멍의 주위 및 내부에 기질상에 가하여져 있고, 이 첫번째 층은 기질내의 구멍을 통과하는 상기 전기전도성 핀과 전기전으로 접촉되어 있으며, 두번째 층은 전기적 접촉지역을 제외하고 층위에 충첩되어 있는 절연성 유전체 물질의 층이고, 세번째 층은 접지전극을 형성하는 귐금속의 금속화층으로서 두번째 층 및 기질의 한쪽 수평면의 실질적인 전체에 중첩되어 있으며, 네번째 층은 비전도성 포위제의 층으로서 기질 및 기타의 층과 초화될 수 있는 팽창계수를 갖고 전기적 접촉 지역을 제외한 모든 노출된 층을 덮도록 되어있음을 특징으로 하는 여과접속기.
24. 제23항에 있어서, 상기 핀전극을 형성하는 금속화층이 기질내에 각각의 구멍내로 연장되어 이에 접착되어 있는 여과접속기.
25. 제 1 항에 있어서, 기질의 한쪽 수평면상의 전기전도성 하우징과 접지전극의 사이에 전기적 접속이 이루어져 있는 여과접속기.

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