WO2007147271A1 - Hochfrequenzbauteil sowie ein verfahren zum herstellen eines solchen bauteils - Google Patents

Hochfrequenzbauteil sowie ein verfahren zum herstellen eines solchen bauteils Download PDF

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WO2007147271A1
WO2007147271A1 PCT/CH2007/000258 CH2007000258W WO2007147271A1 WO 2007147271 A1 WO2007147271 A1 WO 2007147271A1 CH 2007000258 W CH2007000258 W CH 2007000258W WO 2007147271 A1 WO2007147271 A1 WO 2007147271A1
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dielectric
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ptfe
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inner conductor
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PCT/CH2007/000258
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Stephan Schlumpf
Stefan Metz
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Huber+Suhner Ag
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08F214/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18—Monomers containing fluorine
    • C08F214/26—Tetrafluoroethene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/1834—Construction of the insulation between the conductors
    • H01B11/1839—Construction of the insulation between the conductors of cellular structure
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing co-axial cables
    • H01B13/0167—After-treatment
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    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/06—Insulating conductors or cables
    • H01B13/14—Insulating conductors or cables by extrusion
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
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    • H01B3/445—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from vinylhalogenides or other halogenoethylenic compounds from vinylfluorides or other fluoroethylenic compounds

Definitions

  • the present invention relates to the field of high frequency engineering. It relates to a high-frequency component according to the preamble of claim 1 and a method for producing such a component.
  • Dielectric constant ⁇ r and loss angle tan ⁇ are decisive for the transmission properties of the cable.
  • extrusion For the production of solid dielectric coaxial cables, there are essentially two methods in the prior art, namely (1) extrusion and (2) banding / winding technique.
  • the extrusion is further subdivided into (1a) melt extrusion and (1b) paste extrusion.
  • Melt extrusion is only possible with meltable thermoplastics.
  • plastic granules are fed via funnels to a screw extruder. The granules are melted and mixed and in the extrusion head, the plastic compound is injected around the inner conductor.
  • the shape and dimension of the dielectric is determined by the configuration of the extrusion head and the take-off speed.
  • Paste extrusion is mainly used when using PTFE.
  • the starting material is a PTFE powder that is in a very pure form and must be stored under very specific climatic conditions.
  • the PTFE powder is added with a lubricant, e.g. a special gasoline. It is also important to ensure the correct temperature and sufficient ventilation (risk of explosion, environmental impact).
  • the PTFE-lubricant mixture is placed in a pressure cylinder and then injected at high pressure onto the inner conductor of the cable.
  • the dimension of the dielectric is defined by the shape of the extrusion head and the withdrawal speed of the inner conductor wire.
  • the PTFE powder thus forms a fibrous soft dielectric around the inner conductor.
  • the lubricant gasoline
  • the lubricant must then be vaporized in a special oven controlled from the dielectric
  • PTFE is preferably used as the dielectric material.
  • PTFE is selected both because of the low dielectric constant ⁇ r and because of the low loss angle tan ⁇ (compare the above-mentioned table).
  • PTFE also has excellent properties against mechanical as well as thermal stress, ie it is high temperature resistant, chemical resistant, UV stable, has good sliding properties and is anti-adhesive.
  • PFA perfluoroalkoxy copolymer
  • the dielectric constant can be further lowered; in particular, the Dielectric constant can be further reduced if the compact material is replaced by foamed material: PTFE sintered: 2.05
  • thermoplastically processable PTFE TP-PTFE
  • this would not only already have advantages in the production of coaxial cables, but in addition can also be foamed in order for a coaxial RF cable in the GHz range a particularly suitable To provide extrudable dielectric. It should then be a relative dielectric constant of 1, 1 - 1, 5 can be achieved.
  • the advantages of such a foamed TP-PTFE would be:
  • the object is solved by the totality of the features of claims 1 and 9.
  • the core of the invention is to use a newly developed melt-processable thermoplastic PTFE as a dielectric in high-frequency components in order to exploit the good high-frequency properties of the material while at the same time simplifying processability.
  • High frequency component comprises at least two conductors, and that the dielectric is arranged between the conductors.
  • the conductors may be formed as an inner conductor and outer conductor, wherein the outer conductor coaxially surrounds the inner conductor.
  • the high-frequency component is a concentric coaxial component, in particular a coaxial cable.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the high-frequency component is provided for an operating frequency in the GHz range.
  • thermoplastic PTFE material of the dielectric comprises a PTFE polymer with a co-monomer, wherein the co-monomer is less than 1 wt .-% and less than 0.5 mol. % is present and is selected from the group consisting of hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoromethyl vinyl ether, perfluoropropyl vinyl ether and perfluoro (2,2-dimethyl-1,3-dioxole).
  • the melt flow index (MFI) of the thermoplastic PTFE material is preferably between 0.25 and 50 g / 10 min, and the elongation at break is at least 10%.
  • the dielectric properties are improved by the fact that the dielectric is completely or partially foamed.
  • Gaps within the dielectric to create, for example, are filled with air and thus favorably affect the dielectric constant of the entire arrangement.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the melt-processable, thermoplastic PTFE material for the dielectric is foamed on extrusion, that for extrusion a extruder equipped with a screw conveyor is used and that for foaming gas in the area of the screw conveyor is introduced into the extruder.
  • nitrogen or CO 2 is used as the gas.
  • melt-processable thermoplastic PTFE can be used as a dielectric
  • Fig. 2 in a simplified system diagram an extrusion plant for
  • Fig. 1 an exemplary coaxial cable is shown in partial sectional view, in which according to the invention from the aforementioned documents US-B1 -6,531, 559; US-B2-6,548,612 and US-B1 -6,737,165 known, melt processable thermoplastic PTFE can be used as a dielectric.
  • the coaxial cable 10 of FIG. 1 comprises a central inner conductor 11, which is concentrically enclosed by an outer conductor 13.
  • Inner conductor 11 and outer conductor 13 may consist of the usual, suitable for RF applications materials and possibly surface-coated.
  • the gap between the inner conductor 11 and the outer conductor 13 is filled with an extruded dielectric 12, which consists of a melt-processable thermoplastic PTFE and is preferably foamed to further improve the dielectric properties.
  • the coaxial cable 10 may be enclosed by a protective and insulating cable sheath 14.
  • the extrusion plant 16 of FIG. 2 comprises as its central unit an extruder 23 with a vertically arranged screw conveyor 25, which is fed continuously through a funnel 24 extrusion material (PTFE granules), and the supplied material down to an extruder die 28th where it is extruded in a molten state around the horizontal conductor 11 passed horizontally through the extruder die 28.
  • a funnel 24 extrusion material PTFE granules
  • the inner conductor 11 is unwound with a unwinder 17 from a supply roll and out to compensate for variations over a dancer 18. After passing through a double disc 19, the inner conductor 11 is preheated by means of a preheater 20 before it enters the extruder die 28. When exiting the extruder die head 28, the inner conductor 11 is then surrounded by the still hot PTFE dielectric 12, which is cooled in a subsequent cooling bath 26 again. At the outlet of the cooling bath 26, the diameter of the sheathed inner conductor 11, 12 is then measured and controlled by means of a diameter measuring device 27.
  • the dielectric 12 is foamed during the extrusion, which is due to the
  • melt processability of the PTFE material used is possible.
  • nitrogen under pressure over a Injection line is injected into the molten material located in the region of the screw conveyor 25 and dissolved in the material and homogenized during the further conveying process.
  • the molten material expands under pressure, the dissolved gas bubbles out and leads to the foaming of the material.
  • the foam formed then solidifies in the cooling bath 26.
  • the PTFE material for the dielectric 12 is preferably taken a PTFE polymer with a co-monomer, wherein the co-monomer is present in less than 1 wt .-% and less than 0.5 mol% in the material and from Group consisting of hexafluoropropylene, perfluoroalkyl vinyl ether, perfluoromethyl vinyl ether, perfluoropropyl vinyl ether and perfluoro (2,2-dimethyl-1, 3-dioxole) is selected.
  • the melt flow index (MFI) of the thermoplastic PTFE material is between 0.25 and 50 g / 10 min, and the elongation at break is at least 10%.
  • the described coaxial cable 10 is only one example of a high frequency component in which the melt processable thermoplastic PTFE material can be used as a dielectric.
  • Other high-frequency components with such a dielectric may be in the context of the invention, for example, EMP arrester, as described in WO-A1 -9943052, or coaxial connector, as in EP-B1-1 222 717, or mobile antennas, such as in EP-A1-0 502 818.
  • EMP arrester as described in WO-A1 -9943052
  • coaxial connector as in EP-B1-1 222 717
  • mobile antennas such as in EP-A1-0 502 818.

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Abstract

Bei einem Hochfrequenzbauteil (10) mit einem Dielektrikum (12), welches im Betrieb den im Hochfrequenzbauteil (10) herrschenden HF-Feldern ausgesetzt ist, wird eine vereinfachte Herstellbarkeit bei gleichzeitig guten HF-Eigenschaften dadurch erreicht, dass als Dielektrikum (12) ein schmelzverarbeitbares, thermoplastisches PTFE-Material vorgesehen ist.

Description

BESCHREIBUNG
HOCHFREQUENZBAUTEIL SOWIE EIN VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES SOLCHEN BAUTEILS
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochfrequenztechnik. Sie betrifft ein Hochfrequenzbauteil gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils.
STAND DER TECHNIK
Bei Koaxialkabeln wird in den meisten Fällen zwischen dem Innenleiter und dem den Innenleiter koaxial umgebenden Aussenleiter ein festes Dielektrikum angeordnet, dessen physikalische Eigenschaften wie relative
Dielektrizitätskonstante εr und Verlustwinkel tan δ massgeblich für die Übertragungseigenschaften des Kabels sind. Als festes Dielektrikum kommen verschiedene Kunststoffe in Betracht, von denen die gebräuchlichsten mit ihren wesentlichsten Eigenschaften im Vergleich zur Luft als Dielektrikum in der nachfolgenden Tabelle aufgelistet sind.
Figure imgf000003_0001
Dabei bedeutet:
PE Polyethylen
SPE geschäumtes Polyethylen
XLPE vernetztes Polyethylen
FEP Fluorethylen-Propylen
PFA Perfluoralkoxy-Copolymer
PTFE ges Polytetrafluorethylen (gesintert)
PTFEunges Polytetrafluorethylen (ungesintert) PP Polypropylen PEEK Polyetheretherketon
Für die Herstellung von Koaxialkabeln mit festem Dielektrikum gibt es im Stand der Technik im wesentlichen zwei Verfahren, nämlich (1) die Extrusion und (2) die Bandier-/Wickeltechnik. Die Extrusion wird weiter unterteilt in (1a) Schmelzextrusion und (1 b) Pastenextrusion. Die Schmelzextrusion ist nur mit schmelzfähigen thermoplastischen Kunststoffen möglich. Bei der Schmelzextrusion wird Kunststoffgranulat über Trichter einem Schneckenextruder zugeführt. Das Granulat wird aufgeschmolzen und vermischt und im Extrusionskopf wird die Kunststoffmasse um den Innenleiter gespritzt. Beim Verlassen des Extruders wird die Form und Dimension des Dielektrikums durch die Ausgestaltung des Extrusionskopfes und die Abzugsgeschwindigkeit bestimmt.
Die Pastenextrusion kommt vor allem bei Verwendung von PTFE zur Anwendung. Ausgangsmaterial ist ein PTFE-Pulver, das in sehr reiner Form vorliegen und unter ganz bestimmten klimatischen Bedingungen gelagert werden muss. Das PTFE-Pulver wird mit einem Schmiermittel versetzt, z.B. einem speziellen Benzin. Hierbei ist ebenfalls auf die richtige Temperatur und ausreichend Lüftung zu achten (Explosionsgefahr, Umweltbelastung). Das PTFE-Schmiermittel-Gemisch wird in einen Druckzylinder gebracht und dann mit hohem Druck auf den Innenleiter des Kabels gespritzt. Die Dimension des Dielektrikums wird dabei durch die Form des Extrusionskopfes und die Abzugsgeschwindigkeit des Innenleiterdrahtes definiert. Das PTFE-Pulver bildet so ein faserförmiges weiches Dielektrikum um den Innenleiter. Das Schmiermittel (Benzin) muss dann in einem speziellen Ofen kontrolliert aus dem Dielektrikum verdampft werden
(Explosionsgefahr, Umweltbelastung). Dabei ist zu beachten, dass kleinste Rückstände des Schmiermittels die HF-Eigenschaften des Kabels verschlechtern. Darüber hinaus bergen im Prozess eingesetzte Umlenkrollen die Gefahr der Deformation des noch weichen Dielektrikums. In einem sogenannten „Sinter-Ofen" kann das Dielektrikum schliesslich zu einer kompakten festen Masse „verbacken" werden.
Für Mikrowellenkabel mit den besten Übertragungseigenschaften für den Frequenzbereich bis über 110 GHz wird bevorzugt PTFE als Dielektrikumsmaterial eingesetzt. PTFE wird sowohl wegen der niedrigen Dielektrizitätskonstante εr als auch wegen des tiefen Verlustwinkels tan δ gewählt (vgl. die o.g. Tabelle). Neben den guten elektrischen Eigenschaften verfügt PTFE aber auch über ausgezeichnete Eigenschaften gegenüber mechanischen wie auch Temperaturbelastungen, d.h. es ist hochtemperaturbeständig, chemikalienbeständig, UV-stabil, hat gute Gleiteigenschaften und ist anti-adhäsiv.
Leider kann man PTFE nicht in einem Schmelzextrusionsverfahren verarbeiten, weil geschmolzenes PTFE eine zu hohe Viskosität hat, sondern muss es entweder mittels Pastenextrusion oder Bandwickeltechnik aufbringen (siehe oben). Beide Verfahren haben einen deutlichen Nachteil gegenüber der herkömmlichen Schmelzextrusion: Die Prozesse sind nicht kontinuierlich. Es kann nur eine bestimmte Länge hergestellt werden; anschliessend muss der Druckzylinder neu geladen bzw. die Bandierung neu gestartet werden. Insgesamt ist der Verarbeitungsprozess schwierig und das PTFE muss hochrein verarbeitet werden. Bei beiden Verfahren kann die Dielektrizitätskonstante weiter reduziert werden, indem entweder das durch Pastenextrusion aufgebrachte PTFE nicht gesintert, bzw. für die Bandierung verstrecktes PTFE verwendet wird.
Um das PTFE verarbeitbar via Schmelzextrusion zu machen, ist es bereits bekannt, dass ihm in etwa 4% von einem Co-Monomer beigegeben werden. Es entsteht dann PFA (Perfluoralkoxy-Copolymer). PFA ist in seinen Eigenschaften sehr ähnlich wie gesintertes PTFE (siehe die obige Tabelle), hat aber preisliche (ca. 4mal teurer) und hochfrequenztechnische Nachteile (grosserer Verlustwinkel).
Wichtig für gute elektrische Eigenschaften eines Koaxialkabels mit festem Dielektrikum sind mechanisch genau kontrollierte Dimensionen, so dass die Impedanz des Kabels konstant bleibt, eine genaue Kontrolle des verwendeten Dielektrikumsmaterials in Bezug auf Zusammensetzung und Verunreinigung und eine Vermeidung allfälliger Deformationen. Das Dielektrikum sollte dabei mit möglichst geringer Dielektrizitätskonstante und kleinem Verlustfaktor behaftet sein.
Wie die Daten aus der o.g. Tabelle zeigen, kann, wenn PTFE in einer nichtgesinterten Form oder gereckt/bandiert weiter verarbeitet wird, die Dielektrizitätskonstante nochmals gesenkt werden; insbesondere kann die Dielektrizitätskonstante weiter gesenkt werden, wenn das kompakte Material durch geschäumtes Material ersetzt wird: PTFE gesintert: 2,05
PTFE ungesintert: 1 ,4-1 ,7 PTFE gereckt/bandiert: 1 ,5-1 ,6 Zum Vergleich PE: ca. 2,3
PE geschäumt (SPE): ca. 1 ,3
Es ist bereits vorgeschlagen worden (US-A-4,304,713), in einem Koaxialkabel geschäumtes FEP als Dielektrikum einzusetzen, um die elektrischen
Eigenschaften des Kabels zu verbessern. Es ist in jüngerer Zeit aber auch vorgeschlagen worden, einen porösen PTFE-Schaum durch Extrusion für Kabel dadurch herzustellen, dass ein nicht schmelzverarbeitbares PTFE mit einem als Platzhalter wirkenden Schaummittel vermischt extrudiert wird, und anschliessend der Platzhalter entfernt wird (US-B2-6,683,255).
Wenn nun ein geeignetes thermoplastisch verarbeitbares PTFE (TP-PTFE) vorhanden wäre, müsste dieses nicht nur an sich bereits Vorteile bei der Herstellung von Koaxialkabeln haben, sondern zusätzlich auch noch geschäumt werden können, um für ein koaxiales Hochfrequenzkabel im GHz-Bereich ein besonders geeignetes extrudierbares Dielektrikum bereitzustellen. Es sollte dann eine relative Dielektrizitätskonstante von 1 ,1 - 1 ,5 erreicht werden können. Die Vorteile eines solchen geschäumten TP-PTFE wären:
• Tiefere HF-Verluste gegenüber allen bekannten Materialien • Bessere Phasenstabilität bzgl. Temperatur
• Passt in bereits vorhandene Prozessketten der thermoplastischen Extrusion bei der Kabelherstellung
• Kann im Endlosprozess hergestellt werden
• Keine Umweltbelastung durch Benzin (wie bei der Pastenextrusion) • Kein Trocknen/Sintern nötig
• Einfacheres Handling des Rohmaterials
• Einfacherer Verarbeitungsprozess, weniger Teilschritte Die meisten dieser Vorteile wären nicht nur für Hochfrequenz-Koaxialkabel, sondern auch andere HF-Anwendungen wie Antennen, Verbinder oder dgl. gegeben, in denen das TP-PTFE als Dielektrikum Anwendung findet.
In verschiedenen Druckschriften (US-BI-6,531 ,559; US-B2-6,548,612 und US-B1- 6,737,165) ist nun bereits ein schmelzverarbeitbares thermoplastisches PTFE vorgeschlagen worden, das in den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt werden soll (siehe z.B. Claim 20 der US-B1 -6,531 ,559, Spalte 8, Zeilen 47-65 der US-B2-6,548,612, oder Claim 21 der US-B1 -6,737,165), u.a. auch in einem Kabel. HF-Anwendungen und deren Vorteile werden jedoch nicht genannt. Die vorliegende Erfindung geht von der in diesen Druckschriften vorliegenden Offenbarung aus.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Hochfrequenzbauteil anzugeben, welches ein im Betrieb den herrschenden HF-Feldern ausgesetztes Dielektrikum aufweist, und welches sich durch vereinfachte Herstellbarkeit und verbesserte
Hochfrequenzeigenschaften auszeichnet, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, ein neu entwickeltes schmelzverarbeitbares thermoplastisches PTFE als Dielektrikum in Hochfrequenzbauteilen einzusetzen, um die guten Hochfrequenzeigenschaften des Materials bei gleichzeitig vereinfachter Verarbeitbarkeit auszunutzen.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das
Hochfrequenzbauteil wenigstens zwei Leiter umfasst, und dass das Dielektrikum zwischen den Leitern angeordnet ist. Insbesondere können die Leiter als Innenleiter und Aussenleiter ausgebildet sein, wobei der Aussenleiter den Innenleiter koaxial umgibt. Vorzugsweise ist das Hochfrequenzbauteil ein konzentrisches Koaxialbauteil, insbesondere ein Koaxialkabel.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzbauteil für eine Betriebsfrequenz im GHz-Bereich vorgesehen ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das thermoplastische PTFE-Material des Dielektrikums ein PTFE-Polymer mit einem Co-Monomer umfasst, wobei das Co-Monomer mit weniger als 1 Gew.-% und weniger als 0,5 Mol-% vorhanden ist und aus der Gruppe bestehend aus Hexafluoropropylen, Perfluoralkylvinyläther, Perfluormethylvinyläther, Perfluorpropylvinyläther und Perfluor(2,2-dimethyl-1 ,3-dioxol) ausgewählt ist.
Der Melt-Flow-Index (MFI) des thermoplastischen PTFE-Materials liegt dabei vorzugsweise zwischen 0,25 und 50 g/10 min, und die Bruchdehnung beträgt wenigstens 10%.
Die dielektrischen Eigenschaften werden dadurch verbessert, dass das Dielektrikum ganz oder teilweise aufgeschäumt ist.
Es ist aber auch denkbar, durch eine geeignete Profilierung und/oder Strukturierung des Dielektrikums grossere Bereiche (z.B. Hohlräume oder
Zwischenräume) innerhalb des Dielektrikums zu schaffen, die beispielsweise mit Luft gefüllt sind und so die Dielektrizitätskonstante der gesamten Anordnung günstig beeinflussen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzverarbeitbare, thermoplastische PTFE-Material für das Dielektrikum beim Extrudieren aufgeschäumt wird, dass zum Extrudieren ein mit einer Förderschnecke ausgerüsteter Extruder verwendet wird, und dass zum Aufschäumen Gas im Bereich der Förderschnecke in den Extruder eingeführt wird. Als Gas wird dabei insbesondere Stickstoff oder CO2 verwendet.
KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 in teilweiser Schnittdarstellung ein beispielhaftes Koaxialkabel, in welchem erfindungsgemäss das schmelzverarbeitbare thermoplastische PTFE als Dielektrikum eingesetzt werden kann; und
Fig. 2 in einem vereinfachten Anlagenschema eine Extrusionsanlage zur
Herstellung von Kabeln mit dem PTFE-Dielektrikum gemäss der
Erfindung.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 ist in teilweiser Schnittdarstellung ein beispielhaftes Koaxialkabel dargestellt, in welchem erfindungsgemäss das aus den eingangs genannten Druckschriften US-B1 -6,531 ,559; US-B2-6,548,612 und US-B1 -6,737,165 bekannte, schmelzverarbeitbare thermoplastische PTFE als Dielektrikum eingesetzt werden kann.
Das Koaxialkabel 10 der Fig. 1 umfasst einen zentralen Innenleiter 11 , der konzentrisch von einem Aussenleiter 13 umschlossen ist. Innenleiter 11 und Aussenleiter 13 können aus den üblichen, für HF-Anwendungen geeigneten Materialien bestehen und ggf. oberflächenbeschichtet sein. Der Zwischenraum zwischen dem Innenleiter 11 und dem Aussenleiter 13 ist mit einem extrudierten Dielektrikum 12 ausgefüllt, das aus einem schmelzverarbeitbaren thermoplastischen PTFE besteht und zur weiteren Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften vorzugsweise aufgeschäumt ist. Aussen kann das Koaxialkabel 10 von einem schützenden und isolierenden Kabelmantel 14 umschlossen sein.
Zur kontinuierlichen Extrusion des PTFE-Dielektrikums um den Innenleiter 11 herum kann eine Extrusionsanlage eingesetzt werden, wie sie schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Die Extrusionsanlage 16 der Fig. 2 umfasst als zentrale Einheit einen Extruder 23 mit einer vertikal angeordneten Förderschnecke 25, der oben durch einen Trichter 24 kontinuierlich Extrusionsmaterial (PTFE-Granulat) zugeführt wird, und die das zugeführte Material nach unten zu einem Extruder- Spritzkopf 28 transportiert, wo es im geschmolzenen Zustand um den horizontal durch den Extruder-Spritzkopf 28 hindurchgeführten Innenleiter 11 herum extrudiert wird.
Der Innenleiter 11 wird dazu mit einem Abwickler 17 von einer Vorratsrolle abgewickelt und zum Ausgleich von Schwankungen über einen Tänzer 18 geführt. Nach Passieren einer Doppelscheibe 19 wird der Innenleiter 11 mittels einer Vorheizung 20 vorgewärmt, bevor er in den Extruder-Spritzkopf 28 eintritt. Beim Austritt aus dem Extruder-Spritzkopf 28 ist der Innenleiter 11 dann von dem noch heissen PTFE-Dielektrikum 12 umgeben, das in einem nachfolgenden Kühlbad 26 wieder abgekühlt wird. Am Ausgang des Kühlbades 26 wird mittels eines Durchmesser-Messgerätes 27 dann der Durchmesser des ummantelten Innenleiters 11 , 12 gemessen und kontrolliert.
Um die Eigenschaften des Dielektrikums 12 im Hinblick auf den Hochfrequenzeinsatz des Koaxialkabels 10 weiter zu verbessern, wird das Dielektrikum 12 beim Extrudieren aufgeschäumt, was aufgrund der
Schmelzverarbeitbarkeit des verwendeten PTFE-Materials möglich ist. Dazu wird vorzugsweise aus einem Gasbehälter 21 Stickstoff unter Druck über eine Injektionsleitung in das im Bereich der Förderschnecke 25 befindliche geschmolzene Material eingedüst und im Material gelöst und während des weiteren Fördervorgangs homogenisiert. Am Ausgang des Extruder-Spritzkopfes 28 expandiert das geschmolzene Material unter Druckabbau, wobei das gelöste Gas ausperlt und zum Aufschäumen des Materials führt. Der gebildete Schaum verfestigt sich.dann im Kühlbad 26.
Es ist aber auch denkbar, anstelle des Aufschäumens oder zusätzlich zum Aufschäumen durch eine geeignete Profilierung und/oder Strukturierung des Dielektrikums grossere Bereiche (z.B. Hohlräume oder Zwischenräume) innerhalb des Dielektrikums zu schaffen, die eine noch stärker reduzierte Dielektrizitätskonstante aufweisen, weil sie beispielsweise mit Luft gefüllt sind, und so die Dielektrizitätskonstante der gesamten Anordnung günstig beeinflussen.
Als PTFE-Material für das Dielektrikum 12 wird vorzugsweise ein PTFE-Polymer mit einem Co-Monomer genommen, wobei das Co-Monomer mit weniger als 1 Gew.-% und weniger als 0,5 Mol-% im Material vorhanden ist und aus der Gruppe bestehend aus Hexafluoropropylen, Perfluoralkylvinyläther, Perfluormethylvinyläther, Perfluorpropylvinyläther und Perfluor(2,2-dimethyl-1 ,3- dioxol) ausgewählt ist. Der Melt-Flow-Index (MFI) des thermoplastischen PTFE- Materials liegt insbesondere zwischen 0,25 und 50 g/10 min, und die Bruchdehnung beträgt wenigstens 10%.
Das beschriebene Koaxialkabel 10 ist nur ein Beispiel für ein Hochfrequenzbauteil, bei welchem das schmelzverarbeitbare, thermoplastische PTFE-Material als Dielektrikum eingesetzt werden kann. Andere Hochfrequenzbauteile mit einem solchen Dielektrikum können im Rahmen der Erfindung z.B. EMP-Ableiter sein, wie sie in der WO-A1 -9943052 beschrieben sind, oder koaxiale Steckverbinder, wie in der EP-B1-1 222 717, oder Mobilfunk-Antennen, wie in der EP-A1-0 502 818. BEZUGSZEICHENLISTE
10 Koaxialkabel
11 Innenleiter 12 Dielektrikum
13 Aussenleiter
14 Kabelmantel
15 Längsachse
16 Extrusionsanlage 17 Abwickler
18 Tänzer
19 Doppelscheibe
20 Vorheizung
21 Gasbehälter 22 Injektionsleitung
23 Extruder
24 Trichter
25 Förderschnecke
26 Kühlbad 27 Durchmesser-Messgerät
28 Extruder-Spritzkopf

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Hochfrequenzbauteil (10) mit einem Dielektrikum (12), welches im Betrieb den im Hochfrequenzbauteil (10) herrschenden HF-Feldern ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Dielektrikum (12) ein schmelzverarbeitbares, thermoplastisches PTFE-Material vorgesehen ist.
2. Hochfrequenzbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzbauteil (10) wenigstens zwei Leiter (11 , 13) umfasst, und dass das Dielektrikum (12) zwischen den Leitern (11 , 13) angeordnet ist.
3. Hochfrequenzbauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (11 , 13) als Innenleiter (11) und Aussenleiter (13) ausgebildet sind, und dass der Aussenleiter (13) den Innenleiter (11 ) koaxial umgibt.
4. Hochfrequenzbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzbauteil ein konzentrisches Koaxialbauteil, insbesondere ein Koaxialkabel (10), ist.
5. Hochfrequenzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochfrequenzbauteil (10) für eine Betriebsfrequenz im GHz-Bereich vorgesehen ist.
6. Hochfrequenzbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische PTFE-Material des Dielektrikums (12) ein PTFE-Polymer mit einem Co-Monomer umfasst, wobei das Co-Monomer mit weniger als 1 Gew.-% und weniger als 0,5 Mol-% vorhanden ist und aus der Gruppe bestehend aus Hexafluoropropylen, Perfluoralkylvinyläther, Perfluormethylvinyläther, Perfluorpropylvinyläther und Perfluor(2,2-dimethyl-1 ,3- dioxol) ausgewählt ist.
7. Hochfrequenzbauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Melt-Flow-Index (MFI) des thermoplastischen PTFE-Materials zwischen 0,25 und 50 g/10 min liegt, und dass die Bruchdehnung wenigstens 10% beträgt.
8. Hochfrequenzbauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (12) ganz oder teilweise aufgeschäumt ist.
9. Verfahren zum Herstellen eines Hochfrequenzbauteils nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektrikum (12) um den Innenleiter (11 ) herum extrudiert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das schmelzverarbeitbare, thermoplastische PTFE-Material für das Dielektrikum bei Extrudieren aufgeschäumt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Extrudieren ein mit einer Förderschnecke (25) ausgerüsteter Extruder (23) verwendet wird, und dass zum Aufschäumen Gas im Bereich der Förderschnecke (25) in den Extruder (23) eingeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass als Gas Stickstoff oder CO2 verwendet wird.
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