DE69937677T2

DE69937677T2 - Bauelementeträger

Info

Publication number: DE69937677T2
Application number: DE69937677T
Authority: DE
Inventors: Anthony A. Erie ANTHONY
Original assignee: X2Y Attenuators LLC
Current assignee: X2Y Attenuators LLC
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2019-04-07
Also published as: US7141899B2; HK1034821A1; AU3478999A; EP1070389A1; JP2003526195A; EP1070389A4; WO1999052210A1; DE69937677D1; EP1070389B1; US20040124949A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Anmeldung ist eine teilweise Fortsetzung der Anmeldung mit der laufenden Nr. 09/056.436, eingereicht am 7. April 1998, derzeit anhängig. Diese Anmeldung beansprucht ferner die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/103.759, eingereicht am 9. Oktober 1998. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elektronikbauteilträger, die in der Herstellung elektronischer Anlagen verwendet werden. Genauer bezieht sich die Erfindung auf Bauteilträgersubstrate, die verwendet werden, um elektronische Bauteile vor mechanischen Beanspruchungen zu schützen, die mit deren Handhabung und Verbindung mit der elektronischen Anlage einhergehen. Die Bauteilträgersubstrate bieten ferner eine elektrische Störungsabschirmung und verbesserte thermische Eigenschaften.
Hintergrund der Erfindung
Der Großteil der elektrischen Anlagen, die derzeit hergestellt werden, und insbesondere Computer, Kommunikationssysteme, militärische Überwachungsanlagen, Stereo- und Heimunterhaltungsanlagen, Fernsehgeräte und andere Geräte, enthalten miniaturisierte Bauteile, um neue Hochgeschwindigkeitsfunktionen auszuführen, und elektrische Verbindungen, die entsprechend den Materialien, aus denen sie gefertigt sind, oder ihrer bloßen Größe sehr empfindlich gegenüber elektrischer Streuenergie sind, die durch elektromagnetische Störungen oder auf elektrischen Leitungen auftretende Spannungsübergänge erzeugt wird. Spannungsübergänge können solche mikroelektronischen Bauteile oder Kontakte ernsthaft beschädigen oder zerstören, wodurch die elektronische Anlage unbrauchbar gemacht wird und eine aufwendige Reparatur und/oder ein Austausch mit hohen Kosten erforderlich wird.
Auf der Grundlage des Vorangehenden wurde ein Bedarf an der Schaffung einer multifunktionalen Elektronikbauteilarchitektur festgestellt, die elektromagnetische Emissionen dämpft, die aus Gegentakt- und Gleichtaktströmen resultieren, die innerhalb elektronischer Schaltungen, einzelner Leitungen, Leitungspaaren und mehrfach verdrillten Paaren fließen. Solche multifunktionalen elektronischen Bauteile sind Gegenstand der Anmeldung mit der laufenden Nr. 08/841.940, teilweise Fortsetzung der Anmeldung mit der laufenden Nr. 09/008.767, und teilweise Fortsetzung der Anmeldung mit der laufenden Nr. 09/056.379.
Obwohl die oben genannten elektronischen Bauteile ihre jeweiligen Aufgaben erfüllen, war die Nutzung solcher Bauteile auf eine Anzahl von Anlässen beschränkt. Erstens, die Anzahl solcher benötigter Bauteile steigt weiterhin an, da Anwendungen, wie z. B. Datenbusse, sich fortgesetzt entwickeln. Da außerdem die Anzahl der benötigten Bauteile zunimmt, nimmt auch die physikalische Größe von Mehrfachbauteileinheiten zu. Zweitens, die betreffenden elektronischen Bauteile sind aufgrund ihrer Eigenart empfindliche Strukturen, die physikalischen Beanspruchungen kaum standhalten. Während der Herstellung elektronischer Produkte kann eine Vielzahl mechanischer Beanspruchungen, die mit der Handhabung und Verlötung einhergehen, die Bauteile beschädigen.
Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung der erwähnten elektronischen Bauteile besteht darin, dass es sehr mühsam wird, die Bauteile manuell zu handhaben und auf elektronischen Produkten, die zusammengefügt werden, zu montieren. Dies führt häufig zu geringeren Produktausbeuten und zusätzlichen Kosten aufgrund gebrochener oder falsch verbundener Bauteile. Ein weiterer Nachteil bei einigen der Bauteile besteht darin, dass sie Anschlussdrähte zum Einsetzen in ein Durchgangsloch umfassen. Physikalische Beanspruchungen, Biegen oder Ausüben eines Drehmoments auf die Anschlussdrähte kann ein Versagen des Endprodukts hervorrufen, entweder sofort oder später, wodurch die Gesamtzuverlässigkeit der Produkte beeinträchtigt wird.
Eine weitere Quelle elektrischer Störungen, die in Gegentaktfiltern, Gleichtaktfiltern und Kondensatorentkopplern des Standes der Technik zu finden sind, werden durch Unvollkommenheiten in den Kondensatoren hervorgerufen, die die Filter und Entkoppler bilden. Die Effekte dieser Unvollkommenheiten werden gewöhnlich als parasitäre Effekte bezeichnet. Parasitäres oder nicht-ideales Kondensatorverhalten manifestiert sich in Form von Widerstands- und Induktionselementen, Nichtlinearität und dielektrischen Speichern. Die vier häufigsten Effekte sind ein Leck- oder Parallelwiderstand, ein äquivalenter Serienwiderstand (ESR), eine äquivalente Serieninduktivität (ESL) und eine dielektrische Absorption. Der äquivalente Serienwiderstand (ESR) eines Kondensators ist der Widerstand der Kondensatoranschlussdrähte in Serie mit dem äquivalenten Widerstand der Kondensatorplatten. ESR veranlasst den Kondensator, während eines starken Flusses von Wechselströmen Leistung zu verbrauchen. Die äquivalente Serieninduktivität (ESL) eines Kondensators ist die Induktivität der Kondensatoranschlussdrähte in Serie mit der äquivalenten Induktivität der Kondensatorplatten. Eine zusätzliche Form von parasitärer Eigenschaft, die über das Bauteil selbst hinausgeht, ist die Streukapazität, die auf die Anbringung des Kondensatorelements innerhalb einer elektrischen Schaltung zurückzuführen ist. Streukondensatoren werden ausgebildet, wenn zwei Leiter dicht nebeneinander liegen und nicht miteinander kurzgeschlossen oder durch eine Faradaysche Abschirmung abgeschirmt sind. Eine Streukapazität tritt üblicherweise zwischen parallelen Bahnen auf einer PC-Leiterplatte oder zwischen Bahnen/Ebenen auf gegenüberliegenden Seiten einer PC-Leiterplatte auf. Streukapazitäten können Probleme hervorrufen, wie z. B. erhöhte Geräusche und eine verringerte Frequenzantwort.
Mehrere andere Quellen von elektrischen Geräuschen umfassen Übersprechen und Massepotentialsprung. Das Übersprechen in den meisten Verbindern oder Trägern ist gewöhnlich das Ergebnis einer wechselseitigen Induktivität zwischen zwei benachbarten Leitungen statt parasitärer Kapazitäten, und tritt auf, wenn Signalströme dem Pfad der geringsten Induktivität folgen, insbesondere bei hohen Frequenzen, und auf nahe Leiter zurückkehren oder überkoppeln, wie z. B. leitende Bahnen, die parallel oder unterhalb der Signalstrombahn verlaufen. Ein Massepotentialsprung wird durch Verschiebungen der internen Massereferenzspannung aufgrund des Ausgangsschaltens eines Bauteils hervorgerufen. Der Massepotentialsprung verursacht Fehlsignale an logischen Eingängen, wenn ein Vorrichtungsausgang von einem Zustand in einen weiteren umschaltet. Es wurde festgestellt, dass die multifunktionalen elektronischen Bauteile, insbesondere die Gegentakt- und Gleichtaktfilter und Entkoppler, die in den obenerwähnten im gemeinsamen Eigentum befindlichen US-Patentanmeldungen offenbart werden, eine verbesserte Leistungsfähigkeit bieten, wenn sie mit einer vergrößerten Masseabschirmung gekoppelt oder verwendet werden, die parasitäre Kapazitäten, Streukapazität, Gegeninduktionskopplung zwischen zwei gegenüberliegenden Leitern, verschiedene Formen von Übersprechen und Massepotentialsprung wesentlich senken oder reduzieren und in einigen Fällen eliminieren kann.
Hinsichtlich der vorangehenden Mängel des Standes der Technik wird daher hier die Erfindung des Anmelders präsentiert.
Überblick über die Erfindung
Auf der Grundlage des Vorangehenden wurde ein Bedarf an der Schaffung eines Bauteilträgers festgestellt, der weniger anfällig gegenüber mechanischen Beanspruchungen und Stößen ist, leichter zusammengefügt werden kann, oberflächenmontierbar ist, und fähig ist, in der automatischen Montage verwendet zu werden.
Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bauteilträger zum Halten eines oder mehrerer Oberflächenmontagebauteile zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bauteilträger zu schaffen, der weniger anfällig gegenüber mechanischen Beanspruchungen ist, die während verschiedener Fertigungsprozesse auf die Bauteile ausgeübt werden.
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bauteilträger zu schaffen, der eine verbesserte Massefläche aufweist, die die funktionalen Eigenschaften von Oberflächenmontagebauteilen, die mit dem Bauteilträger gekoppelt sind, verbessert.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bauteilträger zu schaffen, der speziell dafür ausgelegt ist, ein Gegentakt- und Gleichtaktfilter und einen Entkoppler aufzunehmen, wie in den obenerwähnten, im gemeinsamen Eigentum befindlichen, anhängigen US-Patentanmeldungen offenbart ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Bauteilträger zu schaffen, der eine verbesserte Massefläche aufweist, die die funktionalen Eigenschaften der Gegentakt- und Gleichtaktfilter und der Entkoppler verbessert, wie in den oben erwähnten, im gemeinsamen Eigentum befindlichen, anhängigen US-Patentanmeldungen offenbart ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung zu schaffen, die einen Bauteilträger mit einem Gegentakt- und Gleichtaktfilter und einem Entkoppler kombiniert, wie in den oben erwähnten, im gemeinsamen Eigentum befindlichen, anhängigen US-Patentanmeldungen offenbart ist, um somit gleichzeitig für das Filtern von Gleichtakt- und Gegentaktstörungen, die Unterdrückung von parasitären Kapazitäten oder Streukapazitäten, gegenseitiger induktiver Kopplung zwischen zwei benachbarten Leitern und für die Schaltungsentkopplung einer einzelnen Baugruppe zu sorgen.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden gelöst durch die Verwendung verschiedener Ausführungsformen eines Bauteilträgers, der entweder ein Durchgangsloch- oder Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter und einen Entkoppler aufnimmt, wie in den obenerwähnten, im gemeinsamen Eigentum befindlichen, anhängigen US-Patentanmeldungen offenbart ist (im Folgenden nur als "Gegentakt- und Gleichtaktfilter" bezeichnet).
Gemäß der Erfindung wird eine Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung geschaffen, umfassend: mindestens ein Gegentakt- und Gleichtakt-Filter mit mindestens einem ersten und einem zweiten differentiellen Elektrodenband (Differentialelektrodenband) und mindestens einem leitenden Band für eine gemeinsame Masse (gemeinsames Masseleitungsband); eine leitende Massenfläche, die elektrisch mit dem mindestens einen gemeinsamen Masseleitungsband verbunden ist; und mindestens zwei Signalleiter, die elektrisch an das erste und das zweite Differentialelektrodenband angeschlossen sind, wobei beide der mindestens zwei Signalleiter elektrisch voneinander und von dem gemeinsamen Masseleitungsband isoliert sind; wobei das mindestens eine Gegentakt- und Gleichtakt-Filter mindestens ein kapazitives Element bereitstellt, das elektrisch an die mindestens zwei Signalleiter angeschlossen ist; wobei das mindestens eine Gegentakt- und Gleichtakt-Filter mindestens zwei kapazitive Elemente bereitstellt, und zwar eines, das elektrisch an den ersten Signalleiter und die leitende Massenfläche angeschlossen ist, und ein anderes, das elektrisch an den zweiten Signalleiter und die leitende Massenfläche angeschlossen ist; wobei das mindestens eine Gegentakt- und Gleichtakt-Filter elektrische Isolation zwischen den mindestens zwei Signalleitern bereitstellt; und dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Massenfläche innerhalb des mindestens einen Gegentakt- und Gleichtakt-Filters zwischen den mindestens zwei Signalleitern angeordnet ist.
Eine Ausführungsform besteht aus einer Platte eines Isolationsmaterials, auch als Planarisolator bezeichnet, der mehrere Öffnungen zum Aufnehmen der Anschlussdrähte eines Durchgangsloch-Gegentakt- und Gleichtaktfilters aufweist. Eine weitere Ausführungsform besteht aus einem Oberflächenmontagebauteilträger, der eine Scheibe aus Isolationsmaterial mit wenigstens zwei Öffnungen umfasst. Die Scheibe ist im Wesentlichen durch eine metallisierte Massefläche abgedeckt und enthält wenigstens zwei leitende Felder, die die Öffnungen umgeben, und isolierende Bänder, die jedes leitende Feld umgeben. Die isolierenden Bänder trennen die leitenden Felder von der metallisierten Massefläche und isolieren diese elektrisch. Ein Oberflächenmontagebauteil, wie z. B. ein Gegentakt- und Gleichtaktfilter, ist in Längsrichtung zwischen den zwei leitenden Feldern positioniert und mit dem Träger operativ gekoppelt. Sobald das Oberflächenmontagebauteil mit dem Träger gekoppelt ist, kann die Kombination entweder manuell oder durch verschiedene Typen einer automatisierten Anlage gehandhabt werden, ohne das Oberflächenmontagebauteil mechanischen und physikalischen Beanspruchungen auszusetzen, die normalerweise mit der Handhabung von Miniaturbauteilen einhergehen. Der Träger bietet ferner den zusätzlichen Nutzen einer verbesserten Abschirmung vor elektromagnetischen Störungen und einer Überspannungsableitung aufgrund der Oberfläche der metallisierten Massefläche.
Das gleiche Konzept für den obenbeschriebenen Träger ist auch in mehrere alternative Ausführungsformen eingebaut worden, entweder unabhängig, eingebettet innerhalb elektronischer Verbinder oder für die Verwendung mit elektrischen Motoren konfiguriert. Die Gesamtkonfiguration und die elektrischen Eigenschaften der Konzepte, die den vorliegenden Erfindungen zugrundeliegen, werden ebenfalls als eine Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung beschrieben, die die Kombination aus Gegentakt- und Gleichtaktfiltern und Bauteilträgern, die für solche Filter optimiert sind, umfasst.
Dies wird zusammen mit anderen Aufgaben und Vorteilen der vorliegenden Erfindung beim Lesen der genauen Beschreibung und in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen deutlicher.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Durchgangsloch-Gegentakt- und Gleichtaktfilters, das mit einem Abschnitt des Durchgangsloch-Bauteilträgers der vorliegenden Erfindung gekoppelt ist;
2 ist eine Querschnittsseitenansicht eines einseitigen Oberflächenmontagebauteilträgers der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine Draufsicht des in 2 gezeigten Oberflächenmontagebauteilträgers;
4 ist eine Querschnittsseitenansicht eines doppelseitigen Oberflächenmontagebauteilträgers der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine Draufsicht des in 4 gezeigten Oberflächenmontagebauteilträgers;
6 ist eine Querschnittsseitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines einseitigen Oberflächenmontagebauteilträgers der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Draufsicht des in 6 gezeigten Oberflächenmontagebauteilträgers;
8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines doppelseitigen Oberflächenmontagebauteilträgers der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine Draufsicht des in 8 gezeigten Oberflächenmontagebauteilträgers;
10A und 10B zeigen Draufsichten eines Oberflächenmontagenbauteilträgers mit und ohne Gegentakt- und Gleichtaktfilter, wie in 10C gezeigt ist, das am Bauteilträger befestigt ist; 10D ist eine Draufsicht eines Multioberflächenmontage-Bauteilträgers mit Gegentakt- und Gleichtaktfiltern;
11A ist eine Draufsicht eines Multioberflächenmontage-Bauteilträgers mit und ohne Gegentakt- und Gleichtaktfiltern, die mit dem Bauteilträger gekoppelt sind, wobei der Bauteilträger für die Verwendung in einer D-Sub-Verbinderanordnung optimiert ist; 11B ist eine Querschnittsseitenansicht des Bauteilträgers längs der Linien A-A; und 11C ist eine Querschnittsseitenansicht des Bauteilträgers längs der Linien B-B;
12A ist eine Draufsicht eines Oberflächenmontagebauteilträgers mit einem Gegentakt- und Gleichtaktstreifenfilter, teilweise mit dem Bauteilträger gekoppelt gezeigt, wobei der Bauteilträger für die Verwendung in einer RJ 45-Verbinderanordnung optimiert ist; 12B ist eine Bodenansicht des in 12A gezeigten Bauteilträgers; und 12C ist eine Querschnittsseitenansicht des in 12A gezeigten Bauteilträgers längs der Linien A-A;
13A ist eine Draufsicht eines alternativen Oberflächenmontagebauteilträgers, wobei der Bauteilträger für die Verwendung in einer RJ 45-Verbinderanordnung optimiert ist; 13B ist eine Bodenansicht des in 13A gezeigten Bauteilträgers; und 13C ist eine Querschnittsseitenansicht des in 13A gezeigten Bauteilträgers längs der Linien A-A;
14 ist eine Draufsicht eines Multioberflächenmontage-Bauteilprototypträgers; 14B ist eine Querschnittsseitenansicht des in 14A gezeigten Bauteilträgers längs der Linien A-A; 14C ist eine Querschnittsseitenansicht des in 14A gezeigten Bauteilträgers längs der Linien B-B; und 14D ist eine Bodenansicht des in 14A gezeigten Bauteilträgers;
15 ist eine perspektivische Ansicht eines Bauteilträgers der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine Draufsicht des in 15 gezeigten Bauteilträgers;
17 ist eine perspektivische Ansicht einer Standardverbinderhülle;
18 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Verbinderträgers der vorliegenden Erfindung in operativer Kooperation mit einer Standardverbinderhülle und einem Mehrfachleiter-Gegentakt- und Gleichtaktfilter;
19 ist eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform eines Verbinder-Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilterträgers der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine Teildraufsicht des in 19 gezeigten Verbinder-Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktträgers;
21 ist eine Draufsicht eines Zugentlastungsträgers; 21B ist eine Querschnittsseitenansicht des in 21A gezeigten Zugentlastungsträgers längs der Linien A-A; 21C ist eine Querschnittsseitenansicht des in 21A gezeigten Zugentlastungsträgers längs der Linien B-B; 21D ist eine Draufsicht des in 21A gezeigten Zugentlastungsträgers, die Strukturfaltlinien zeigt; und 21E ist eine Querschnittsseitenansicht des in 21D gezeigten Zugentlastungsträgers längs der Linien A-A, der eine Halterung zum Aufnehmen des Zugentlastungsträgers und des innerhalb des Zugentlastungsträgers montierten Gegentakt- und Gleichtaktfilters enthält;
22A ist eine Seitenansicht eines Massebandträgers; 22B ist eine perspektivische Ansicht des Massebandträgers, der ein Gegentakt- und Gleichtaktfilter enthält; 22C ist eine Seitenansicht eines nicht beanspruchten Beispiels des Massebandträgers; und 22D ist ein perspektivische Ansicht des in 22C gezeigten Massebandträgers, der ein Gegentakt- und Gleichtaktfilter enthält;
23 ist eine Querschnittsseitenansicht des in den 22A–D gezeigten Massebandträgers in operativer Verbindung mit einem Elektromotor;
24A ist eine Draufsicht eines Motorfilterträgers; 24B ist eine Querschnittsseitenansicht des in 24A gezeigten Motorfilterträgers; und 24C ist eine Bodenansicht des in den 24A und 24B gezeigten Motorfilterträgers;
25A ist eine Bodenansicht eines weiteren nicht beanspruchten Beispiels des Motorfilterträgers; 25B ist eine Querschnittsseitenansicht des in 25A gezeigten Motorfilterträgers längs der Linien B-B; 25C ist eine Draufsicht des in den 25A und 25B gezeigten Motorfilterträgers; und 25D ist eine Querschnittsseitenansicht des in 25C gezeigten Motorfilterträgers längs der Linien A-A;
26A ist eine Draufsicht eines weiteren Beispiels des Motorfilterträgers, das mehrere Schichten umfasst; 26B ist eine Seitenansicht des in 26A gezeigten Motorfilterträgers; 26C ist eine Bodenansicht des in 26A gezeigten Motorfilterträgers; 26D ist eine Querschnittsseitenansicht des in 26C gezeigten Motorfilterträgers längs der Linien B-B; 26E ist eine Draufsicht einer Zwischenschicht des in 26A gezeigten Motorfilterträgers; und 26F ist eine Querschnittsseitenansicht des in 26E gezeigten Motorfilterträgers längs der Linien C-C;
27A ist eine Draufsicht einer Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung der vorliegenden Erfindung; und 27B ist eine Seitenansicht der in 27A gezeigten Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung; und
28A ist eine Draufsicht einer Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung, die auf einen Kristallbasisabschnitt eines Kristallbauteils angewendet ist; 28B ist eine Seitenansicht der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung, die auf einen Kristallbasisabschnitt eines Kristallbauteils angewendet ist, wie in 28A gezeigt; 28C ist eine Vorderansicht der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung, die in einer in 28B gezeigten Kristallbauteilanwendung mit einer Metallumhüllung umhüllt ist; und 28D ist eine Seitenansicht der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung, die in einer in 28C gezeigten Kristallbauteilanwendung eingeschlossen ist.
Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt die vorliegende Erfindung in ihrer einfachsten Form. Der Bauteilträger 132 ist mit einem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 130 gekoppelt gezeigt, das Durchgangsloch-Anschlussdrähte 140 für die elektrische Verbindung mit dem Träger 132 aufweist. Das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 130 ist in den Anmeldungen mit den laufenden Nr. 08/841.940; 09/008.769 und 09/056.379 offenbart. Der Aufbau des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 130 wird im Folgenden kurz beschrieben. Das Filter 130 umfasst eine erste Elektrode 136 und eine zweite Elektrode 138, die durch mehrere Masseschichten 134 voneinander getrennt und von diesem elektrisch isoliert sind. Die besondere Architektur erzeugt einen Leitung-zu-Leitung-Kondensator und zwei Leitung-zu-Masse-Kondensatoren, die für eine Gegentakt- und Gleichtaktfilterung und Entkopplung sorgen.
Da das Filter 130 ein etwas zerbrechliches Bauteil ist, bietet der Bauteilträger 132 eine physikalische Unterstützung, mit der das Filter 130 elektrisch gekoppelt ist. Die ersten und zweiten Elektroden 136 und 138 weisen jeweils leitende Anschlussdrähte 140 auf, die in Öffnungen 148 von leitenden Feldern 144 eingesetzt sind. Jedes leitende Feld 144 ist von der leitenden Oberfläche 142 des Bauteilträgers 132 durch isolierende Bänder 146 elektrisch isoliert. Der Bauteilträger 132 sorgt nicht nur für eine zusätzliche physikalische Festigkeit für das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 130, sondern dient auch als Masseabschirmung, die die elektrischen Eigenschaften des Filters 130 wesentlich verbessert. Wenn das Filter 130 in geeigneter Weise mit dem Träger 132 gekoppelt ist, sind die mehreren Masseschichten 134 miteinander elektrisch gekoppelt und dann mit der leitenden Oberfläche 142 durch irgendeine Anzahl von Einrichtungen gekoppelt, die Fachleuten bekannt sind. Ein gewöhnliches Mittel der elektrischen Kopplung ist die Verwendung von Lotpunkten 150, die Abschnitte der Masseschichten 134 mit der leitenden Oberfläche 142 verbinden. Ein Vorteil der relativ großen leitenden Oberfläche 142 des Bauteilträgers 132 besteht darin, dass dann, wenn Risse 152 oder elektrische Öffnungen auf der leitenden Oberfläche 142 gebildet werden, ihre Abschirmungswirkung nicht verloren geht.
Eine spezifischere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 2 gezeigt ist, ist ein Oberflächenmontagebauteilträger 10 zum Halten eines keramischen elektrischen Planaroberflächenmontagebauteils, wie z. B. eines Gegentakt- und Gleichtaktfilters, wie in den Anmeldungen mit den laufenden Nrn. 08/841.940; 09/008.769 und 09/056.379 offenbart ist. Der Träger 10 ist eine Scheibe, die aus einem Isolator 14, wie z. B. einer Keramik, mit wenigstens zwei Öffnungen 18 besteht. Der Isolator 14 ist mit einer leitenden metallisierten Massefläche 16 abgedeckt, wobei wenigstens zwei leitende Felder 24 die Öffnungen 18 umgeben und isolierende Bänder 22 jedes leitende Feld 24 umgeben. In der gesamten Beschreibung kann der "Isolator" oder das "Isolationsmaterial" auch als "Planarisolator" bezeichnet werden. Die isolierenden Bänder 22 trennen die leitenden Felder 24 von der metallisierten Massefläche 16 und isolieren sie elektrisch. In der Draufsicht des Trägers 10, wie in 3 gezeigt ist, ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kreisförmig mit quadratischen isolierenden Bändern 22, die teilweise abgerundete leitende Felder 24 umgeben. Der Träger 10 und seine verschiedenen Elemente können in vielen unterschiedlichen Formen ausgebildet werden, wobei der Anmelder nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung auf bestimmte in den Zeichnungen gezeigte Formen zu beschränken.
Wie in 2 gezeigt ist, weckt in der bevorzugten Ausführungsform die metallisierte Massefläche 16 einen wesentlichen Abschnitt der Oberseite und der Seiten des Trägers 10 ab. Eine Durchgangslochmetallisierung 20 deckt die Innenwände der Öffnung 18 ab und verbindet das entsprechende leitende Feld 24 elektrisch. Die Durchgangslochmetallisierung 20 bietet eine größere Oberfläche für die elektrische Kopplung von Leitern 34 mit den leitenden Feldern 24, wenn die Leiter 34 durch Öffnungen 18 geführt sind. Die Konfiguration der metallisierten Massefläche 16, der isolierenden Bänder 22 und der leitenden Felder 24 bietet die nötigen Kontakte für die Verbindung eines Oberflächenmontagebauteils, wie z. B. des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12, mit der oberen Oberfläche des Trägers 10, was wiederum für die elektrische Verbindung zwischen den Leitern 34 und dem Oberflächenmontagebauteil 12 sorgt. Die betreffenden Oberflächenmontagebauteile, wie z. B. das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12, sind in Standard-Oberflächenmontageeinheiten vorgesehen, die eine Anzahl von Lötanschlüssen für die elektrische Kopplung der Vorrichtung mit einer externen Schaltung oder in diesem Fall einem Träger 10 enthalten. Das Filter 12 enthält ein erstes Differentialelektrodenband 28 und ein zweites Differentialelektrodenband 30, die sich von einem Ende des Filters 12 ausgehend erstrecken. Von der Mitte des Filters 12 ausgehend erstrecken sich wenigstens ein und typischerweise zwei gemeinsame Masseleitungsbänder 26. Ein isoliertes Außengehäuse 32 isoliert die ersten und zweiten Differentialelektrodenbänder 28 und 30 und die gemeinsamen Masseleitungsbänder 26 elektrisch voneinander. Eine Draufsicht einer Standardoberflächenmontagevorrichtung, wie eben beschrieben worden ist, ist in 20 als Gegentakt- und Gleichtaktfilter 104 gezeigt. Das Filter 104 umfasst ein erstes Differentialleitungsband 116, ein zweites Differentialleitungsband 118 und zwei gemeinsame Masseleitungsbänder 120. Das isolierte Außengehäuse 122 trennt und isoliert jeweils die verschiedenen leitenden Bänder elektrisch voneinander.
2 zeigt ein Filter 12, das auf der oberen Oberfläche des Trägers 10 angeordnet ist, so dass die gemeinsamen Masseleitungsbänder 26 mit dem Abschnitt der metallisierten Massefläche 16 in Kontakt kommen, die die beiden isolierenden Bänder 22 voneinander trennt. Dies wird bewerkstelligt durch Positionieren des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 in Längsrichtung zwischen den zwei leitenden Feldern 24, so dass das erste Differentialelektrodenband 28 mit einem der zwei leitenden Felder 24 in Kontakt ist und das zweite Differentialelektrodenband 30 mit dem anderen leitenden Feld 24 in Kontakt kommt. Sobald das Filter 12 positioniert worden ist, ist standardmäßig das isolierte Außengehäuse 32 des Filters 12 auf Abschnitte der isolierenden Bänder 22 ausgerichtet, um somit eine elektrische Isolation zwischen den verschiedenen leitenden Bändern und Elektrodenbändern des Filters 12 aufrechtzuerhalten. Die ersten und zweiten Differential leitungsbänder 28 und 30 und das gemeinsame Masseleitungsband 26 bestehen aus Lötanschlüssen, die in typischen Oberflächenmontagevorrichtungen zu finden sind. Sobald das Filter 12 auf dem Träger 10 positioniert worden ist, werden Standardaufschmelzlötverfahren verwendet, die die Lötanschlüsse zum Aufschmelzen veranlassen, um somit das Filter 12 mit dem Träger 10 elektrisch und physikalisch zu verbinden. Gebräuchliche Aufschmelzlötverfahren, die verwendet werden können, umfassen Infrarotstrahlung (IR), Dampfphasen- und Heißluftöfen, oder irgendwelche anderen Mittel, die verwendet werden können, um das Lot ausreichend erhöhten Temperaturen auszusetzen. Sobald das Gegentakt- und Gleichtaktoberflächenmontagefilter 12 mit dem Träger 10 gekoppelt ist, kann die Kombination aus den zwei Teilen entweder manuell oder über verschiedene Typen einer automatischen Anlage gehandhabt werden, ohne das Filter 12 mechanischen und physikalischen Beanspruchungen auszusetzen, die normalerweise mit der Handhabung empfindlicher Miniaturelektronikbauteile einhergehen.
Sobald das Filter 12 mit dem Träger 10 gekoppelt ist, ist es über Leiter 34, die aus Drahtleitern oder Stücken eines flexiblen Drahtes bestehen können, mit der externen Schaltung elektrisch verbunden. Sobald die Leiter 34 durch die Öffnungen 18 geführt worden sind, werden sie mit den leitenden Feldern 24 innerhalb der Öffnungen 18 verlötet. Die Durchgangslochmetallisierung 20 erlaubt dem auf die leitenden Felder 24 und die Leiter 34 aufgebrachten Lot in die Öffnungen 18 zu fließen, um somit an der Durchgangslochmetallisierung zu haften. Der Bauteilträger 10 reduziert die mechanischen und physikalischen Beanspruchungen, wie z. B. Stöße, Schwingungen und verschiedene thermische Bedingungen, denen das Filter 12 ansonsten ausgesetzt wäre, und bietet eine vollständige Masseabschirmung für das Filter 12. Da der Träger 10 eine größere Oberfläche als das Filter 12 aufweist und ein wesentlicher Teil dieser Oberfläche durch die metallisierte Massefläche 16 abgedeckt ist, dient der Träger 10 als Masseabschirmung, die elektromagnetische Störungen und Überspannungen absorbiert und ableitet. Diese zusätzlichen Vorteile verbessern die gesamte funktionale Leistungsfähigkeit und die Eigenschaften des Filters 12.
Die 4 und 5 zeigen eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ein doppelseitiger Träger 40 ist. Der Träger 40 ist identisch mit dem Träger 10, wie in 2 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass der Träger 40 doppelseitig ist und eine Bodenoberfläche aufweist, die im Wesentlichen mit der oberen Oberfläche identisch ist. Diese Konfiguration erlaubt, zwei Gegentakt- und Gleichtaktoberflächenmontagefilter 12a und 12b auf den oberen und unteren Oberflächen des Trägers 40 zu montieren. Wie in 4 gezeigt ist, bedeckt die metallisierte Massefläche 16 die wesentlichen Teile der oberen, seitlichen und unteren Seiten des Trägers 10, was für eine größere Gesamtoberfläche sorgt. Die vergrößerte Oberfläche der metallisierten Massefläche 16 bewirkt bessere Abschirmungseigenschaften im Träger 40, die elektromagnetische Störungen absorbieren und ableiten. Außerdem enthalten sowohl die Oberseite als auch die Unterseite des Trägers 40 entsprechende leitende Felder 24, die über Durchgangslochmetallisierungen 20, die die Innenwände der Öffnungen 18 bedeckt, elektrisch miteinander verbunden sind.
Der doppelseitige Träger 40 ist ferner insofern vorteilhaft, als er die Flexibilität erlaubt, die erforderlich ist, um die Schutzanforderungen gegen elektromagnetische Störungen (EMI) und Überspannungen zu erfüllen, gleichzeitig durch Integration der verschiedenen Oberflächenmontagebauteile auf demselben Trägersubstrat. Als Beispiel kann ein Gegentakt- und Gleichtaktfilter, wie vorher beschrieben worden ist, mit der Oberseite des Trägers 40 gekoppelt sein, während eine MOV-Vorrichtung mit der Unterseite des Trägers 40 gekoppelt sein kann, wodurch effektiv das Filter und die MOV-Vorrichtungen parallel platziert sind, um einen EMI- und Überspannungsschutz in einer kompakten, haltbaren Einheit bereitzustellen. Da der Träger 40 eine starre Basis bietet, um verschiedene elektronische Oberflächenmontagebauteile zu halten, werden die Bauteile selbst geringeren physikalischen Beanspruchungen aufgrund der Fertigungsprozesse unterworfen, was wiederum die Ausbeuten erhöht und die Fertigungskosten senkt.
5 zeigt eine modifizierte Konfiguration der metallisierten Massefläche 16, der leitenden Felder 24 und der isolierenden Bänder 22. In dieser alternativen Ausführungsform wurden die isolierenden Bänder 22 wesentlich vergrößert, so dass die Oberfläche des Trägers 40 durch die Isolation gegenüberliegend einer metallisierten Massefläche im Wesentlichen abgedeckt ist. Diese Konfiguration kann verwendet werden, wenn verringerte Abschirmungseigenschaften gewünscht sind, oder die spezielle Wechselwirkung zwischen dem Träger 40 und dem Oberflächenmontagebauteil genau kontrolliert werden muss. Ein Beispiel dafür ist, wenn parasitäre Kapazitätswerte unter einem bestimmten Niveau gehalten werden müssen. Es ist zu beachten, dass die besonderen Formen der isolierenden Bänder 22, wie in 5 gezeigt, nicht notwendig sind. Alles, was erforderlich ist, ist, dass die von der metallisierten Massefläche 16 abgedeckte Oberfläche variiert werden kann, wodurch wiederum die elektrischen Eigenschaften des doppelseitigen Trägers 40 variiert werden. Ferner ist zu beachten, dass das in 3 gezeigte Oberflächenmuster mit dem in 4 gezeigten doppelseitigen Träger 40 verwendet werden kann, oder das in 5 gezeigte Oberflächenmuster ebenso einfach mit dem in 2 gezeigten Träger 20 verwendet werden kann. Um eine weitere Kontrolle der elektrischen Eigenschaften des doppelseitigen Trägers 40 zu erhalten, kann eine Oberfläche wie in 5 gezeigt konfiguriert sein, während die andere Oberfläche, entweder die Oberseite oder die Unterseite, wie in 3 gezeigt konfiguriert sein kann. Das Ändern der oberen und unteren Oberflächenmuster des doppelseitigen Trägers 40 in Abhängigkeit von den Typen der Oberflächenmontagebauteile, die mit dem Träger 40 gekoppelt sind, erlaubt das Erzielen optimaler elektrischer Eigenschaften nach Bedarf.
Die 6 bis 9 zeigen weitere alternative Ausführungsformen der in den 2 bis 5 gezeigten einseitigen und doppelseitigen Träger. Wie in 6 gezeigt ist, ist der einseitige Träger 50 dem Träger 10 der 2 ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Träger 50 einen leitenden Kern 38 enthält, der innerhalb des Isolators 14 eingebettet ist, der mit der metallisierten Massefläche 16 elektrisch gekoppelt ist. Wie in den 6 und 7 gezeigt ist, liegt der leitende Kern 38 an der metallisierten Massefläche 16 längs der Seiten des Trägers 50 an und kommt mit dieser in Kontakt. Ein Kontaktloch (Via) 36 ist innerhalb der Mitte des Trägers 50 angeordnet und sorgt für eine zusätzliche elektrische Verbindung zwischen der metallisierten Massefläche 16, die die Oberseite des Trägers 50 abdeckt, und dem leitenden Kern 38. Das Kontaktloch 36 ist eine kleine Öffnung, die in der Oberseite des Trägers 50 ausgebildet ist und durch den Isolator 14 führt und mit dem leitenden Kern 38 in Kontakt kommt. Obwohl nicht gezeigt, enthält das Kontaktloch 36 eine Durchgangslochmetallisierung, die den leitenden Kern 38 und die metallisierte Massefläche 16 elektrisch verbindet. 7 zeigt die Oberflächenkonfiguration für den Träger 50, die identisch mit derjenigen in 5 ist, wobei das Kontaktloch 36 hinzu gefügt ist. Wie vorher beschrieben worden ist, kann die Oberflächenkonfiguration des Trägers 50 variieren. Zum Beispiel kann die Oberflächenkonfiguration ähnlich derjenigen sein, die in 3 gezeigt ist, wobei das innerhalb ihrer Mitte angeordnete Kontaktloch 36 hinzugefügt ist. Der Vorteil des Einbettens eines leitenden Kerns 38 innerhalb des Isolators 14 und des elektrischen Verbindens des leitenden Kerns 38 mit der metallischen Massefläche 16 besteht darin, dass eine größere Oberfläche zum Absorbieren und Ableiten elektromagnetischer Störungen und Überspannungen bereitgestellt wird, ohne die Gesamtabmessungen des Trägers 50 zu erhöhen.
Die 8 und 9 offenbaren eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Form eines doppelseitigen Trägers 60. Der Träger 60 ist identisch mit dem Träger 50, wie in den 6 und 7 gezeigt, mit der Ausnahme, dass er doppelseitig ist, wie die in 4 gezeigte Ausführungsform, wobei das Kontaktloch 36 hinzugefügt ist, das durch den Boden des Trägers 60 führt und die metallisierte Massefläche 16 längs des Bodens des Trägers 60 mit dem leitenden Kern 38 elektrisch verbindet. Diese Ausführungsform bietet eine Masse mit einer erhöhten Oberfläche für beide Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilterkomponenten 12a und 12b, die mit der Oberseite und mit der Unterseite des doppelseitigen Trägers 60 verbunden sind.
Die 10A und 10B zeigen eine weitere Ausführungsform der in den 2 9 gezeigten Bauteilträger, die so konfiguriert ist, dass sie Einzel- und Mehrfachoberflächenmontagebauteile annimmt, sowie speziellere Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter. Wie in den zahlreichen bereits beschriebenen Ausführungsformen ist der parallele Bauteilträger 160 eine Platte oder Scheibe, die aus Isolationsmaterial 14, wie z. B. Keramik, mit wenigstens zwei Öffnungen 18 besteht. Das Isolationsmaterial 14, auch gewöhnlich als Planarisolator bezeichnet, ist durch die leitende Massefläche 16, wenigstens zwei leitende Felder 24, die die Öffnungen 18 umgeben, und isolierende Bänder 22, die jedes leitende Feld 24 umgeben, abgedeckt. Die isolierenden Bänder 22 trennen und isolieren die leitenden Felder 24 von der leitenden Massefläche 16. Der Hauptunterschied zwischen dem Parallelbauträger 160 und den Oberflächenmontagebauteilträgern, die vorher beschrieben worden sind, ist die Anordnung der Leiterbahnen 156, die von den leitenden Feldern 24 ausgehen. Jedes leitende Feld 24 enthält zwei Leiterbahnen 156, die von einer Seite des leitenden Feldes 24 in einem im Allgemeinen Y-förmigen Muster ausgehen, um somit die jeweiligen Leiterbahnen 156 voneinander zu trennen. Die Y-förmigen Muster der Leiterbahnen 156 sind auf dem Parallelbauteilträger 160 so angeordnet, dass das distale Ende jeder Leiterbahn 156 auf das distale Ende einer gegenüberliegenden Leiterbahn 156 ausgerichtet ist, die sich jeweils ausgehend von gegenüberliegenden leitenden Feldern 24 erstrecken. In der Ausführungsform des Parallelbauträgers 160 umgeben die isolierenden Bänder 22 nicht nur die leitenden Felder 24, sondern auch die davon ausgehenden Leiterbahnen 156 jedes leitenden Feldes 24, um somit die leitenden Träger 24 und ihre zugehörigen Leiterbahnen 156 von der leitenden Massefläche 16 elektrisch zu isolieren.
Obwohl nicht erforderlich, ist die leitende Massefläche 16 so konfiguriert, dass sie eine möglichst große Fläche auf dem Isolationsmaterial 14 abdeckt, um für eine maximale elektrische Abschirmung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zu sorgen. Aufgrund der Y-Konfiguration der Leiterbahnen 156 umfasst die leitende Massefläche 16 in der bevorzugten Ausführungsform einen großen rechteckigen Abschnitt zwischen gegenüberliegenden Y-Konfigurationen der Leiterbahnen 156 mit kleineren Abschnitten der leitenden Massefläche 16, die sich zwischen den distalen Enden der gegenüberliegenden Leiterbahnen 156 erstrecken.
10B zeigt einen Parallelbauteilträger 160 mit daran gekoppeltem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 500, wie in 10C gezeigt ist. Das Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 500 ist mit seinen ersten Differentialelektrodenbändern 28 mit dem distalen Ende einer Leiterbahn 156 gekoppelt, seinen zweiten Differentialelektrodenbändern 30 mit den distalen Enden der gegenüberliegenden Leiterbahn 156 gekoppelt, und mit seinen gemeinsamen Masseleitungsbändern 26 mit dem Abschnitt der leitenden Massefläche 16 elektrisch gekoppelt, der die distalen Enden der gegenüberliegenden Leiterbahnen 156 trennt. Die elektrische Kopplung der verschiedenen Elektroden des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 500 wird über verschiedene Mittel erreicht, die im Stand der Technik wohlbekannt sind, einschließlich Löten, jedoch nicht hierauf beschränkt. Im Betrieb nimmt der Bauteilträger 160 (nicht gezeigte) elektrische Leiter innerhalb der Öffnungen 18 auf, die dann mittels Löten oder anderer Verfahren mit den leitenden Flächen 24 elektrisch gekoppelt werden.
Die mehreren ersten und zweiten Elektrodenbänder 28 und 30 des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 500 sind durch gemeinsame Masseelektrodenbänder 26 getrennt und auf dem Parallelbauträger 160 montiert. Diese Konfiguration bietet eine verbesserte Filterungs- und Entkopplungsleistung, was zu einer weiteren Reduktion der äquivalenten Serieninduktivität (ESL) und des äquivalenten Serienwiderstands (ESR) führt. Die verflochtene Anordnung der ersten und zweiten Elektrodenbänder 28 und 30 und der gemeinsamen Masseelektrodenbänder 26 optimiert die Ladung des Gegentakt- und Gleichtaktfilters und Entkopplers 500.
10D zeigt einen Parallelbauteilträger 160 mit zwei daran gekoppelten Gegentakt- und Gleichtaktfiltern 12. Jeder Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 ist mit seinem ersten Differentialelektrodenband 28 mit dem distalen Ende einer Leiterbahn 156 gekoppelt, mit seinem zweiten Differentialelektrodenband 30 mit dem distalen Ende der gegenüberliegenden Leiterbahn 156 elektrisch gekoppelt, und mit seinen gemeinsamen Masseleitungsbändern 26 mit dem Abschnitt der leitenden Massefläche 16 elektrisch gekoppelt, der die distalen Enden der gegenüberliegenden Leiterbahnen 156 trennt. Die elektrische Kopplung der verschiedenen Bänder des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 wird über wohl bekannte Mittel erreicht, die im Stand der Technik wohlbekannt sind, einschließlich Löten, jedoch nicht hierauf beschränkt. Im Betrieb nimmt der Parallelbauteilträger 160 (nicht gezeigte) elektrische Leiter innerhalb der Öffnungen 18 auf, die dann durch Löten oder andere Verfahren mit den leitenden Feldern 24 elektrisch gekoppelt werden.
Die Konfiguration des Parallelbauteilträgers 160 sorgt für eine elektrische Kopplung zwischen jedem elektrischen Leiter (nicht gezeigt), der innerhalb der Öffnung 18 angeordnet ist, und den entsprechenden ersten und zweiten Differenzialelektrodenbändern 28 und 30 des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12, um somit eine Kopplung der elektrischen Leiter mit zwei parallel verbundenen Gegentakt- und Gleichtaktfiltern 12 zu bewirken. Die parallelen Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 bieten eine Leitung-zu-Leitung- und Leitung-zu-Masse-Filterung für die elektrischen Leiter aufgrund ihrer internen Architektur, die für ein inhärente Masse auch bei Abwesenheit einer leitenden Massefläche 16 sorgt. Sobald die gemeinsamen Masseleitungsbänder 26 jedes Filters 12 mit der leitenden Massefläche 16 elektrisch verbunden sind, nehmen die inhärenten Masseeigenschaften des Filters 12 aufgrund der erweiterten leitenden Oberfläche erheblich zu, was die elektrischen Eigenschaften beider Filter 12 verbessert. Obwohl nicht gezeigt, ist klar, dass der Parallelbauteilträger 160 auch als doppelseitiger Bauteilträger konfiguriert werden kann, wie in 4 offenbart ist, um somit zu erlauben, vier Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 aufzunehmen, im Gegensatz zu nur zwei solchen Filtern, wie in 10D gezeigt ist. Ferner ist klar, dass die Erfindung weder auf zwei noch auf vier Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 beschränkt ist. Es können mehrere Filter 12 auf jeder Seite des Parallelbauteilträgers 160 in einer Anordnung ähnlich derjenigen angeordnet sein, die beschrieben worden ist, wobei die einzige Einschränkung der verfügbare physikalische Raum ist, der durch die Größe des Parallelbauteilträgers 160 vorgegeben ist. Es ist ferner klar, dass irgendwelche Änderungen des Parallelbauteilträgers 160 auch einen leitenden Kern enthalten können, der über Kontaktlöcher mit der leitenden Massefläche 16 verbunden ist, ähnlich der Anordnung, die in 8 gezeigt und vorher beschrieben worden ist. Eine solche Anordnung, die einen inneren leitenden Kern enthält, bietet eine noch größere Oberfläche für die leitende Massefläche, was die elektrische Abschirmung und die gesamten Leistungseigenschaften der Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12, die mit dem Parallelbauteilträger 160 gekoppelt sind, weiter erhöht.
Die 11–14 zeigen weitere alternative Ausführungsformen von Bauteilträgern der vorliegenden Erfindung, die mehrere Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 aufnehmen, für die Verwendung in Verbinder- und Prototypanordnungen. In 11A ist ein Multi-Chip-Bauteilträger 170 gezeigt, der für die Verwendung in elektrischen Verbindern, wie z. B. D-Sub-Verbindern, konfiguriert ist. Wie in vorangehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist der Multi-Chip-Bauteilträger 170 auf isolierendem Material 172 aufgebaut. Ein Großteil der Oberfläche des Bauteilträgers 170 besteht aus isolierendem Material 172. Die 11B und 11C, die Querschnitte des Bauteilträgers 170 offenbaren, zeigen, dass die Masseschicht 174 innerhalb des Isolationsmaterials 172 eingebettet ist und sich über den Großteil der Fläche des Bauteilträgers 170 erstreckt. Die Masse schicht 174 ist leitend und besteht typischerweise aus metallischem Material, obwohl ein beliebiger Typ von leitenden Material eingesetzt werden kann. Zusätzlich zur Masseschicht 174, die innerhalb des Bauteilträgers 170 eingebettet ist, enthalten auch die Umfangskanten des Bauteilträgers 170 leitende Oberflächen 176, die mit der Masseschicht 174 elektrisch gekoppelt sind. Die interne Masseschicht 174 des Bauteilteilträgers 170 ist ferner mit mehreren Kontaktlöchern 182 elektrisch verbunden, die sich bis zu den leitenden Feldern 180 erstrecken, die auf der Oberfläche des Bauteilträgers 170 ausgebildet sind. Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, enthalten die Kontaktlöcher 182 eine leitende Metallisierung, die die leitenden Felder 180 mit der Masseschicht 174 elektrisch verbindet, welche wiederum mit den Umfangsleiterflächen 176 elektrisch gekoppelt ist. Ferner sind im Bauteilträger 170 mehrere Durchführungsöffnungen 178 ausgebildet, die von der internen Masseschicht 174 durch eine Isolation 188 elektrisch isoliert sind. Um die verschiedenen Durchführungsöffnungen 178 sind erste und zweite Elektrodenfelder 184 und 186 ausgebildet. Jedes erste Elektrodenfeld 184 ist in einer vorgegebenen Position bezüglich eines entsprechenden zweiten Elektrodenfeldes 186 ausgebildet, wobei die Kombination aus ersten und zweiten Elektrodenfeldern 184 und 186 ein dazwischen angeordnetes Kontaktloch 182 enthält.
Wie in 11A gezeigt ist, sind mehrere Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 zwischen den ersten und zweiten Elektrodenfeldern 184 und 186 in einer Längsausrichtung angeordnet, so dass das erste Differenzialelektrodenband 28 mit dem ersten Elektrodenfeld 184 in Kontakt kommt und das zweite Differenzialelektrodenband 30 mit dem zweiten Elektrodenfeld 186 in Kontakt kommt. Die Kontaktlöcher 182 sind zwischen den ersten und zweiten Elektrodenfeldern 184 und 186 angeordnet, so dass die leitenden Felder 180 der Kontaktlöcher 182 mit den gemeinsamen Masseleitungsbändern 26 der Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 in Kontakt kommen. Die verschiedenen leitenden Bänder jedes Filters 12 sind mit ihren jeweiligen leitenden Feldern über Löten oder andere wohlbekannte Mittel physikalisch und elektrisch verbunden. Im Betrieb wird der Multi-Chip-Bauteilträger 170 über (nicht gezeigten) Steckstiften, die Standard-D-Sub-Verbinderanordnungen zugeordnet sind, platziert und nimmt diese innerhalb seiner mehreren Durchführungsöffnungen 178 auf. Die mehreren Stifte werden anschließend mit den mehreren ersten und zweiten Elektrodenfeldern 184 und 186 über Standardmittel elektrisch gekoppelt. In alternativen Ausführungsformen sind die Durchführungsöffnungen 178 mit einer leitenden Oberfläche metallisiert, die mit ihren zugehörigen ersten oder zweiten Elektrodenfeldern 184 und 186 elektrisch verbunden ist, so dass dann, wenn die (nicht gezeigten) D-Sub-Verbinderanordnungsstifte innerhalb der Durchführungsöffnungen 178 eingesetzt werden, der physikalische Kontakt zwischen den Stiften und den leitenden Oberflächen die notwendige elektrische Kopplung herstellt.
12 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die aus einem Gegentakt- und Gleichtakt-Streifenfilter-Träger 200 besteht. Der Gegentakt- und Gleichtakt-Streifenfilter 202 ist in dem in gemeinsamen Besitz befindlichen Anmeldungen mit den laufenden Nrn. 08/841.940; 09/008.769 und 09/056.379 offenbart. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen ist der Streifenfilterträger 200 auf einer Platte oder einem Block aus isolierendem Material 216 konstruiert und enthält mehrere Durchführungsöffnungen 204, die (nicht gezeigte) Steckstifte von einer Verbinderanordnung aufnehmen, wie z. B. einem RJ 45-Verbinder. Wie in 12A gezeigt ist, enthält die obere Oberfläche des Trägers 200 eine leitende Oberfläche 210, die längs der vier Kanten der oberen Oberfläche verlauft, wobei Abschnitt der leitenden Oberfläche 210 sich in einem vorgegebenen Muster nach innen erstrecken. Die leitende Oberfläche 210 ist mit der Umfangsleiterfläche 208 elektrisch gekoppelt, die die vier Seiten des Trägers 200 umgibt, und die ihrerseits mit der leitenden Oberfläche 206 elektrisch gekoppelt ist. Die leitende Oberfläche 206 bedeckt den Großteil der Fläche der Bodenoberfläche des Streifenfilterträgers 200, wie in 12B gezeigt ist. Jede Durchführungsöffnung 204, wie in 12A gezeigt ist, enthält eine Leiterbahn, die sich ausgehend von der Öffnung 204 in Richtung zur Mitte des Streifenfilterträgers 200 in einem vorgegebenen Muster erstreckt. Ein Abschnitt des Gegentakt- und Gleichtaktstreifenfilters 202 ist auf der oberen Oberfläche des Trägers 200 positioniert gezeigt, um dessen Kopplung mit dem Streifenfilterträger 200 zu demonstrieren. Ein gemeinsames Masseleitungsband 218 des Filters 202 kommt mit der leitenden Oberfläche 210 in Kontakt, die längs der Längsseiten des Streifenfilterträgers 200 verläuft. Die vorgegebene Positionierung der ersten und zweiten Differenzialelektrodenbänder 220 und 222 des Filters 202 ist auf ihre zugehörigen Leiterbahnen 226 ausgerichtet, wobei die gemeinsame Masseleitungsbänder 218 auf die nach innen verlaufenden leitenden Oberflächen 210 ausgerichtet sind. Wie in den vorangehen den Ausführungsformen beschrieben worden ist, sind die leitenden Bänder mit ihren entsprechenden Leiterbahnen und leitenden Oberflächen durch Mittel elektrisch verbunden, die Löten umfassen, jedoch nicht hierauf beschränkt sind. Wie in 12B gezeigt ist, sind die Durchführungsöffnungen 204 von den leitenden Bändern 214 umgeben, die ihrerseits anschließend durch Isolationsbänder 212 von der leitenden Oberfläche 206 elektrisch isoliert sind. Wie in 12C gezeigt ist, ist eine wesentliche Fläche der leitenden Oberfläche 206 über Umfangsleiteroberflächen 208 mit der leitenden Oberfläche 210 elektrisch gekoppelt, die ihrerseits mit dem gemeinsamen Masseleitungsband 218 des Streifenfilters 202 elektrisch verbunden ist. Diese Anordnung bietet eine erhöhte Abschirmung und verbesserte elektrische Eigenschaften des Gegentakt- und Gleichtaktstreifenfilters 202, das vorher beschrieben worden ist, in Relation zu alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Im Gebrauch wird der Träger 200 über mehreren (nicht gezeigten) Steckstiften einer Verbinderanordnung platziert und nimmt diese innerhalb der Durchführungsöffnungen 204 auf. Die Durchführungsöffnungen 204 enthalten eine leitende Oberflächenmetallisierung, so dass jede Leiterbahn 226 mit ihrem entsprechenden leitenden Band 214 elektrisch gekoppelt ist. Entweder durch Löten oder eine leitende Widerstandspassung wird jeder (nicht gezeigte) Steckstift mit seinem entsprechenden ersten oder zweiten Differentialelektrodenband 220 und 222 des Gegentakt- und Gleichtaktstreifenfilters 202 elektrisch gekoppelt.
Die 13A–13C zeigen eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 13A und 13B offenbaren einen Gegentakt- und Gleichtakt-Streifenfilterträger 230, bei dem ein Großteil der oberen und unteren Oberfläche aus einem Isolationsmaterial 216 besteht, wobei nur ein kleiner Rand der leitenden Oberfläche 210 die Außenkanten sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche des Streifenfilterträgers 230 umgibt. Die leitende Oberfläche 210 umgibt ferner die Seiten des Streifenfilterträgers 230 und ist elektrisch mit der leitenden Oberfläche 210 verbunden, die längs der Kanten sowohl der oberen als auch der untere Oberflächen verläuft. Wie in 12A gezeigt ist, enthält die leitende Oberfläche 210 ferner Abschnitte, die sich in Richtung zur Mitte der oberen Oberfläche des Streifenfilterträgers 230 in einem vorge gebenen Muster nach innen erstrecken. Obwohl nicht gezeigt, ist der Streifenfilterträger 230 so konfiguriert, dass er Gegentakt- und Gleichtaktstreifenfilter 202 aufnimmt, wie in 12A gezeigt ist.
Ein Unterschied des Streifenfilterträgers 230 zum Bauteilträger 200, wie in den 12A–12C offenbart, besteht darin, dass die Masseschicht 234 nun innerhalb des Isolationsmaterials 216 eingebettet ist und durch Kontaktlöcher 232 mit den leitenden Oberflächen 210 elektrisch gekoppelt ist, die längs der Seiten des Streifenfilterträgers 230 verlaufen. Die Masseschicht 234 ist ferner über Kontaktlöcher 232, die innerhalb der nach innen verlaufenden Abschnitte der leitenden Oberfläche 210 auf der oberen Oberfläche des Streifenfilterträgers 230 angeordnet sind, mit der leitenden Oberfläche 210 elektrisch gekoppelt. Der Streifenfilterträger 230 enthält wiederum Durchführungsöffnungen 204, die eine leitende Oberflächenmetallisierung aufweisen, die die Leiterbahnen 226 auf der oberen Oberfläche des Streifenfilterträgers 230 mit leitenden Bändern 214 auf der unteren Oberfläche des Streifenfilterträgers 230 elektrisch koppelt. Steckstifte (nicht gezeigt) einer Verbinderanordnung werden innerhalb der Durchführungsöffnungen 204 aufgenommen, was eine elektrische Kopplung mit den verschiedenen ersten und zweiten Differentialelektrodenbändern des (nicht gezeigten) Gegentakt- und Gleichtaktstreifenfilters 202 erlaubt. Wie in 13C gezeigt ist, ist jede Durchführungsöffnung 204 von der Isolation 224 umgeben, die die durch die Öffnungen 204 eingesetzten Steckstifte von der internen Masseschicht 234 des Streifenfilterträgers 230 elektrisch isoliert. Die 11–13 zeigen, dass eine Vielfalt von Bauteilträgerkonfigurationen vom Anmelder in Betracht gezogen werden, die Ausführungsformen zum Aufnehmen unterschiedlicher Bauteileinheiten für Gegentakt- und Gleichtaktfilter enthalten. Außerdem sind verschiedene Konfigurationen der leitenden Oberfläche oder der Masseschicht vorgesehen, die für eine zusätzliche elektrische Abschirmung und eine wesentliche Verbesserung der elektrischen Eigenschaften und der Leistungsfähigkeit der an den Trägern angebrachten Gegentakt- und Gleichtaktfilter sorgen.
Die 14A–14D zeigen einen Mehrfachbauteil-Gegentakt- und Gleichtakt-Filterprototypträger 240, der die Verwendung mehrerer Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 in Kombination mit dem von den Bauteilträgern geschaffenen Vorteilen, wie oben beschrieben, erlaubt. Gleichzeitig erlaubt der Prototypträger 240, eine zusätzliche Schaltung mit dem Träger 240 und den Filtern 12 in einer bequemen und flexiblen Weise zu verbinden, was Technikern erlaubt, die beschriebene Technik leicht in eine riesige Auswahl elektronischer Produkte einzubauen. Der Prototypträger 240 ist in einer ähnlichen Weise wie die vielen vorher beschriebenen Ausführungsformen konstruiert. Der Prototypträger 240 besteht aus einer Platte aus isolierendem Material 242, die vorgegebene Konfigurationen der leitenden Oberfläche 244 längs ihrer oberen und unteren Oberflächen aufweist und mittels Umfangsleiterflächen 246, die die Seiten des Prototypträgern 240 umgeben, elektrisch verbunden ist. Auf sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche des Prototypträgers 240 sind mehrere kleinere leitende Oberflächen 250 angeordnet, die ihrerseits von isolierendem Material 242 umgeben sind, das die leitenden Oberflächen 250 von den leitenden Oberflächen 244 elektrisch isoliert.
Wie in 14A gezeigt ist, ist das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 in Längsrichtung zwischen zwei entsprechenden leitenden Oberflächen 250 angeordnet, so dass das erste Differentialelektrodenband 28 in physikalischen Kontakt mit einer leitenden Oberfläche 250 kommt, das zweite Differentialelektrodenband 30 mit einer zweiten und entsprechenden leitenden Oberfläche 250 in Kontakt kommt, und die gemeinsamen Masseleitungsbänder 26 mit der leitenden Oberfläche 244 in physikalischen Kontakt kommen, die die zwei entsprechenden leitenden Oberflächen 250 trennt. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen sind die verschiedenen Bänder des Filters 12 mit ihren jeweiligen leitenden Oberflächen über Löten und andere gewöhnliche Mittel elektrisch gekoppelt. Um die Vielseitigkeit bereitzustellen, die zum Verbinden zusätzlicher elektronischer Bauteile mit dem Prototypträger 240 und dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 erforderlich ist, sind mehrere Öffnungen 248 innerhalb der leitenden Oberfläche 250 und des isolierenden Materials 242 angeordnet. Um den Prototypträger 240 zu verwenden, werden verschiedene externe elektrische Bauteile oder Drähte innerhalb der Öffnungen 248 angeordnet und dann durch Löten oder andere Mittel dauerhaft verbunden. Der Prototypträger 240 ist im Wesentlichen ein "Steckbrett", das Elektrotechniker verwenden, um Testschaltungen zu konfigurieren. Obwohl nicht gezeigt, ist klar, dass der Anmelder in Erwägung zieht, dass der Prototypträger 240, der in den 14A–14D offenbart ist, mit einer internen Masseschicht konfiguriert sein kann, die über Kontakt löcher mit den leitenden Oberflächen 244 elektrisch gekoppelt ist, wie vorher in den 11 und 13 offenbart worden ist. Diese Anordnung würde für eine größere effektive Oberfläche mit einer erhöhten Abschirmungswirkung sorgen.
In den 15 bis 18 ist eine weitere alternative Ausführungsform der Bauteilträger der vorliegenden Erfindung gezeigt, die verwendet werden, um ein Mehrfachleiter-Durchgangsloch-Filter innerhalb einer Mehrfachleiter-Verbinderhülle aufzunehmen und zu halten. Der Verbinderträger 70, der in den 15 und 16 gezeigt ist, besteht aus einer Wand 78, die in der Form eines Parallelogramms oder in D-Form ausgebildet ist, mit einer Hülle 76, die sich von der Wand 78 längs des Bodens aller vier Seiten nach innen erstreckt. Die Wand 78 enthält mehrere nach außen verlaufende Vorsprünge 72, die als Feder- oder Widerstandspassungskontakte für den Träger 70 dienen, wie später beschrieben wird. 17 zeigt eine Standard-D-Sub-Verbinderhülle 74, die eine nach außen verlaufende Vorderwand 88 enthält, die die Form eines Parallelogramms oder eine D-Form aufweist. Die Hülle 74 weist eine Einbauplatte 86 auf, die sich von dem Boden der Wand 88 nach innen erstreckt und als Anschlag dient, sowie eine Montageplatte für den Träger 70.
Die 18 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer D-Sub-Verbinderhülle 74, eines Verbinderträgers 70 und eines Mehrfachleiter-Gegentakt- und Gleichtaktfilters 80. Während der Träger 70 mit einer Vielfalt von Filtern verwendet werden kann, zieht der Anmelder in Erwägung, dass das Mehrfachleiterfilter 80 ein Gegentakt- und Gleichtakt-Mehrfachleiterfilter ist, wie in den Anmeldungen mit den laufenden Nummern 08/841.940; 09/008769 und 09/056.379 offenbart ist. Das Filter 80 enthält mehrere Öffnungen 74, die (nicht gezeigte) Kontaktstifte aufnehmen, die zu Steck-D-Sub-Verbindern gehören, die im Stand der Technik allgemein bekannt sind. Ein Beispiel eines solchen Verbinders ist ein Steck-D-Sub-RS 232-Kommunikationsverbinder, der in Personalcomputern zu finden ist und externe Geräte, wie z. B. Modems, mit den Computern verbindet. Um in dieser Ausführungsform des Trägers 70 verwendet zu werden, muss das Filter 80 in Form eines Parallelogramms oder in D-Form ausgebildet sein und Abmessungen ähnlich denjenigen des Trägers 70 aufweisen. Das Filter 80 enthält eine metallisierte Oberfläche 82 längs seines Umfangs, die mit den gemeinsamen Masseleiterplatten des Filters 80 elektrisch verbunden ist. Im Gebrauch nimmt der Leiterträger 70 das Mehrfachleiterfilter 80 auf, das an der inneren Einbauplatte 76 anliegt. Die Einbauplatte 76 ist mit einem Lotflussmittel oder einer äquivalenten leitenden Oberfläche beschichtet, so dass das Filter 80, sobald es in den Träger 70 eingesetzt wird und auf der Einbauplatte 76 ruht, unter Verwendung von Standardaufschmelzlötverfahren innerhalb des Trägers 70 verlötet wird. Solche Standardaufschmelzlötverfahren umfassen die Verwendung von Infrarotstrahlung (IR), sowie Dampfphasen- und Heißluftöfen. Die Unteranordnung des Filters 80 und des Trägers 70 wird anschließend in die D-Sub-Verbinderhülle 74 eingesetzt, so dass die Unteranordnung innerhalb der Wand 88 angeordnet ist und an der Einbauplatte 86 anliegt, die als Anschlag für den Träger 70 dient. Der Verbinderträger 70 ist aus einem leitenden Material, wie z. B. Metall, hergestellt, wobei die D-Sub-Verbinderhülle 74 ebenfalls aus einem leitenden metallischen Material hergestellt ist, um den vollen Nutzen der vorliegenden Erfindung zu erzielen. Die mehreren Vorsprünge 72 sorgen für eine Widerstandspassung für den Träger 70 an der Wand 88 der D-Sub-Verbinderhülle 74, die den Träger 70 innerhalb der Hülle 74 hält, und sorgt für eine elektrische Leitung zwischen der metallisierten Oberfläche 82 des Filters 80 und der Hülle 74. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen erhöht die elektrische Kopplung der Masseverbindung für das Mehrfachleiterfilter 80 mit dem Träger 70 und der D-Sub-Verbinderhülle 74 die Oberfläche, die für das Absorbieren und Ableiten von elektromagnetischen Störungen und Überspannungen vorgesehen ist.
Eine zusätzliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, der Verbinderträger 100, ist in 19 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der Oberflächenmontagebauteilträger direkt innerhalb eines elektronischen Verbinders eingebaut. Der Verbinderträger 100 umfasst eine metallisierte Kunststoffbasis 112 mit mehreren Öffnungen 98, die durch die Basis 112 verlaufen, von denen jede einen Verbinderstift 102 aufnimmt. Obwohl nicht gezeigt, erstrecken sich Abschnitte jedes Verbinderstifts 102 durch die Basis 112 und aus der Vorderseite 110 des Verbinderträgers 100 heraus. Die Abschnitte der Stifte 102, die aus der Vorderseite 110 des Trägers 100 herausstehen, bilden einen Steckverbinder, der dann seinerseits von einem Buchsenverbinder aufgenommen wird, wie im Stand der Technik bekannt ist. Die gleiche Konfiguration kann auf einem Buchsenverbinder implementiert sein, der dann Steckstifte aufnimmt. Mit beiden Kanten des Verbinderträgers 100, obwohl nur eine Kante gezeigt ist, ist die Montagebasis 114 gekoppelt, die die Basis 112 von einer Oberfläche, wie z. B. einer gedruckten Leiterplatte, abhebt. Die besondere Ausführungsform des Verbinders 100, die in 19 gezeigt ist, ist ein rechtwinkliger Verbinder, bei dem die Spitzen der Stifte 102 in Öffnungen in einer gedruckten Leiterplatte eingesetzt werden. Die Stifte 102 würden dann mit den individuellen Öffnungen oder Feldern auf der gedruckten Leiterplatte verlötet, um eine elektrische Verbindung zwischen den Stiften 102 und irgendeiner Schaltung auf der gedruckten Leiterplatte herzustellen. Um für die Verbindung mehrerer Gegentakt- und Gleichtaktfilter 104 zwischen den verschiedenen Verbinderstiften 102 zu sorgen, sind zwei isolierende Bänder 106 und 107 vorgesehen, um jeden der Verbinderstifte 102 von der metallisierten Kunststoffbasis 112 elektrisch zu isolieren, die im Wesentlichen die gesamte Oberfläche des Verbinderträgers 100 abdeckt.
Mit Bezug auf 20 wird im Folgenden die Beziehung zwischen den isolierenden Bändern 106 und 107, der metallisierten Kunststoffbasis 112 und dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 104 genauer erläutert. Obwohl nur ein Beispiel gezeigt ist, enthalten die beiden isolierenden Bänder 106 und 107 mehrere leitende Felder 108, die die Öffnungen 98 umgeben. Die leitenden Felder 108 sind mit Verbinderstiften 102 elektrisch gekoppelt, die sich durch die Öffnungen 98 erstrecken. Die isolierenden Bänder 106 und 107 sorgen für eine nichtleitende Barriere zwischen den leitenden Feldern 108 und der metallisierten Kunststoffbasis 112. Oberflächenmontagebauteile, wie z. B. das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 104, werden zwischen den isolierenden Bändern 106 und 107 platziert, so dass das erste Differentialleiterband 106 des Filters 104 mit einem Abschnitt eines leitenden Feldes 108 in Kontakt kommt, und das zweite Differentialleitungsband 118 mit einem Abschnitt eines gegenüberliegenden leitenden Feldes 108 in Kontakt kommt. Ein isoliertes Außengehäuse 122 des Filters 104 überlappt etwas mit den isolierenden Bändern 106 und 107 und der metallisierten Kunststoffbasis 112, um eine elektrische Isolation der ersten und zweiten Differentialleitungsbänder 116 und 118 und der metallisierten Kunststoffbasis 112 des Verbinderträgers 100 aufrechtzuerhalten. Da die metallisierte Kunststoffbasis 112 zwischen den isolierenden Bändern 106 und 107 verläuft, kommen die gemeinsamen Masseleitungsbänder 120 des Filters 104 mit der metallisierten Kunststoffbasis 112 in Kontakt. Wie vorher beschrieben worden ist, besteht jedes der verschiedenen leitenden Bänder des Filters 104 aus Lötanschlüssen, die dann, wenn sie bekannten Aufschmelzlötverfahren unterworfen werden, sich mit irgendwelchen metallischen Oberflächen elektrisch und physikalisch verbinden, mit denen sie in Kontakt kommen, um somit die Oberflächenmontagebauteile, d. h. das Filter 104, mit dem Verbinderträger 100 dauerhaft zu verbinden. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen erlaubt der Verbinderträger 100, zerbrechliche Miniaturoberflächenmontagebauteile zu verwenden, ohne diese Bauteile einer erhöhten physikalischen Beanspruchung auszusetzen, die eine Beschädigung der Bauteile hervorrufen kann und die Produktionsausbeuten senken und die Gesamtproduktionskosten erhöhen kann. Die metallisierte Kunststoffbasis 112 bietet ferner eine große leitende Oberfläche, die mit den Masseanschlüssen des Filters 104 verbunden ist, wodurch die Masseabschirmung verbessert wird, die verwendet wird um elektromagnetische Störungen und Überspannungen zu absorbieren und abzuleiten.
Wie hier mit Bezug auf die jeweiligen Gegentakt- und Gleichtaktfilter-Trägerausführungsformen beschrieben worden ist, sind die hauptsächlichen Vorteile die zusätzliche physikalische Festigkeit, die die Filterträger den Gegentakt- und Gleichtaktfiltern verleihen, und die verbesserte Abschirmung und die Masseeffekte, die durch die vergrößerten leitenden Oberflächen bereitgestellt werden, die mit den Gegentakt- und Gleichtaktfiltern gekoppelt sind. Die 21A–21E zeigen einen Zugentlastungsträger 260, der diese Vorteile den Gegentakt- und Gleichtaktfiltern verleiht, die mit Anschlussdrähten 266 konfiguriert sind, im Gegensatz zu den verschiedenen Oberflächenmontageausführungsformen. Der Zugentlastungsträger 260 besteht aus einem leitenden Material, wie z. B. einem Metall, das so hergestellt ist, dass ein Trägerrahmen 264 entsteht. Wie in den 21B und 21C gezeigt, enthält der Zugentlastungsträger 260 eine horizontale Bauteilleiste 274, die sich von der vertikalen Wand 272, die das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 262 vollständig umgibt und aufnimmt, nach innen erstreckt. Vom oberen Ende der vertikalen Wand 272 erstreckt sich ein Element 270, das sich nach außen zur Biegung 276 mit dem Rest 278 des Elements 270 erstreckt und anschließend zurück in Richtung zum Filter 262. In 21D ist der Zugentlastungsträger 260 aus einem einzigen leitenden Material gebildet, in welchem verlängerte Elemente 270, vertikale Wände 272 und eine Bauteilleiste 274 durch vorgegebene Biegungen längs der gestrichelten Linien ausgebildet sind. Der gesamte Metallträgerrahmen 264 verleiht dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 262 die zu sätzliche physikalische Festigkeit und Unterstützung, die das Filter 262 vor einer Beschädigung im Gebrauch bewahrt. Da außerdem der Zugentlastungsträger 260 aus einem leitenden Material gebildet ist, verleiht er dem Filter 262 eine vergrößerte Massefläche, wenn er mit der leitenden Massefläche 288 des Filters 262 in Kontakt kommt. Für den Gebrauch mit elektronischen Schaltungen kann der Zugentlastungsträger 260 dann von einer Buchse 282 aufgenommen werden, die eine Leiste 286 und ein vertikales Element 284 umfasst, die den Umfang des Zugentlastungsträgers 260 vollständig umgeben, wie in 21E gezeigt ist.
Ein weiteres, nicht beanspruchtes Beispiel ist in den 22A–22D als Massestreifenträger 290 offenbart. Wie in 22A gezeigt ist, ist der Massestreifenträger 290 aus einem einzelnen Stück eines leitenden Materials gefertigt, wie z. B. Metall, um eine Widerstandspassungssteckhülse für das Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 und einen Haken für den Massestreifenträger 290 am elektrischen Motorgehäuse 304 zu bilden, wie in 23 gezeigt ist. Der Massestreifenträger 290 wird aus einem einzelnen Stück aus leitendem Material zu zwei invertierten und entgegengesetzten U-Formen geformt. Das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 wird auf der Basis 292 und zwischen inneren Vorsprüngen 294 und äußeren Vorsprüngen 296 aufgenommen und gehalten, die eine feste Widerstandspassung für das Filter 12 bereitstellen. Die Widerstandspassung erzwingt ferner einen elektrischen Kontakt zwischen der Basis 292 und den gemeinsamen Masseleitungsbändern 226 des Filters 12, wie in 22B gezeigt ist. Wie in 23 gezeigt ist, sind der Massestreifenträger 290 und das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 mittels Haken 308 mit einem Elektromotorgehäuse 304 verbunden. Der Haken 308 umfasst ein vertikales Element 298, eine Oberseite 300 und ein vertikales Element 302, wie in den 22A und 22B gezeigt ist. Da der Massestreifenträger 290 aus einem leitenden Material gebildet ist, wird dann, wenn er mit einem Elektromotor verbunden ist, durch das leitende Motorgehäuse 304 eine verbesserte Abschirmung und eine Massefläche für das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 geschaffen, was dessen Abschirmung und dessen elektrische Eigenschaften verbessert. Wie in 23 gezeigt ist, sind die ersten und zweiten Differentialelektrodenbänder 28 und 30 des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 über Federrückhalteleiter 306, die innerhalb des Motors und der darum angeordneten Motorkomponenten 310 ausgebildet sind, mit dem Motor elektrisch verbunden. Die 22C und 22D offenbaren ein weiteres nicht beanspruchtes Beispiel eines Massestreifenträgers 290, in welchem die Basis 290 langgestreckt ist, so dass das Filter 12 innerhalb des Trägers 290 in einer flachen Ausrichtung aufgenommen werden kann. Die flache Ausrichtung erlaubt beiden gemeinsamen Masseleitungsbändern 26 des Filters 12 mit Vorsprüngen 294 und 296 in Kontakt zu kommen. Der Massestreifenträger 290 bietet ein Mittel zum Koppeln von Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfiltern innerhalb des elektrischen Motors trotz der kleinen Größe und der zerbrechlichen Eigenart von Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfiltern.
Die 24A–24C zeigen ein weiteres nicht beanspruchtes Beispiel eines Motorfilterträgers 320. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen ist der Motorfilterträger 320 auf einer Basis aus isolierendem Material 326 aufgebaut, wie in 24B gezeigt ist, die in einer beliebigen Form ausgebildet sein kann, jedoch in der bevorzugten Ausführungsform kreisförmig ist, um der Form der meisten Elektromotoren zu entsprechen. Der Motorfilterträger 320 enthält eine leitende Oberfläche 328, die den Großteil der oberen und unteren Oberflächen des Motorfilterträgers 320 abdeckt. Eine elektrische Verbindung der oberen und unteren leitenden Oberflächen 328 ist die Umfangsleiterfläche 330, die die Seiten des Motorfilterträgers 320 umgibt, um die Außenoberflächen des Motorfilterträgers 320 weitgehend mit einer leitenden Massefläche abzudecken. Durch die Mitte des Motorfilterträgers 320 ist eine Öffnung 322 angeordnet, die einen (nicht gezeigten) Rotor eines Elektromotors bildet. Die Öffnung 322 ist von einer Isolation 332 umgeben, die eine elektrische Verbindung zwischen dem Motorfilterträger 320 und dem Rotor des Elektromotors verhindert. Der Motorfilterträger 320 enthält ferner mehrere Montageöffnungen 344, die Montagehardware aufnehmen, wie z. B. Schrauben, die verwendet werden, um den Motorfilterträger physikalisch an einem Elektromotor anzubringen.
Wie in 24A gezeigt, enthält der Motorfilterträger 320 drei leitende Öffnungen 342, die entsprechende Stifte 316 eines elektrischen Verbinders 334 aufnehmen. Eine Leiterbahn 340, die sich vom Feld 342 in Richtung zur Mitte des Motorfilterträgers 320 erstreckt, ist an jedem Feld 342 angebracht und elektrisch gekoppelt. Die drei Leiterbahnen 340 sind parallel angeordnet, um ein Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12A aufzunehmen. Die zwei äußeren Leiterbahnen 340 weisen isolierendes Material 326 auf, das die Leiterbahn 340 umgibt, um die ersten und zweiten Differentialelektrodenbänder 28 und 30 des Filters 12A gegen alles zu isolieren, mit Ausnahme ihrer zugehörigen Leiterbahnen 340. Die mittlere Leiterbahn 340 ist mit der leitenden Oberfläche 328 des Motorfilterträgers 320 elektrisch gekoppelt, die ihrerseits die gemeinsamen Masseleitungsbänder 26 des Filters 12A mit der leitenden Oberfläche 328 des Motorfilterträgers 320 elektrisch koppelt. Durch diese Anordnung ist das Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12A auf der oberen Oberfläche des Motorfilterträgers 320 physikalisch montiert, wobei jedes seiner Bänder mit den jeweiligen Leitern 316 des elektrischen Verbinders 334 elektrisch verbunden ist. Der Mittelstift 316 des elektrischen Verbinders 343 ist mit den oberen und unteren Oberflächen über eine Durchführungsöffnung 338 elektrisch gekoppelt, die mit einer leitenden Oberfläche metallisiert ist, oder durch eine direkte Verbindung unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Metallanschlussdrahtes.
Wie in 24C gezeigt ist, enthält die Bodenoberfläche des Motorfilterträgers 320 eine ähnliche Anordnung an Leiterbahnen 340 und leitenden Feldern 342, die ein zweites Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12B aufnehmen. Die Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12A und 12B sind mittels mehrerer Durchführungsöffnungen 338, die in 24B gezeigt sind, oder direkt mittels Verbinderstiften elektrisch parallel verbunden. Jeder der Verbinderstifte 316 des elektrischen Verbinders 334 ist innerhalb der Durchführungsöffnungen 338 angeordnet und mit einem leitenden Feld 342 auf beiden unteren und oberen Oberflächen des Motorfilterträgers 320 elektrisch verbunden. Die beschriebene Anordnung erlaubt eine parallele Kopplung von Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfiltern 12A und 12B, was erlaubt, sowohl Niedrig- als auch Hochfrequenzfilter parallel zu kombinieren, um einen mit dem Motorfilterträger 320 gekoppelten Elektromotor elektrisch zu konditionieren. Die Bodenoberfläche des Motorfilterträgers 320, die in 24C gezeigt ist, unterscheidet sich von der oberen Oberfläche insofern, als sie einen vergrößerten Abschnitt an isolierenden Material 326 enthält, der zwei der drei Elektromotorbürsten 324 von der leitenden Oberfläche 328 elektrisch isoliert. Das nicht beanspruchte Beispiel, das in den 24A–24C offenbart ist, ist für die Verwendung mit einem Drei-Bürsten-Elektromotor konfiguriert, wobei der Motorfilterträger 320 eine herkömmliche Abdeckung eines Elektromotors ersetzt. Die drei Bürsten 324 kommen mit der Bodenoberfläche des Motorfilterträgers 320 in Kontakt, wenn der Träger 320 an einem (nicht gezeigten) Elektromotor befestigt ist. Da die drei Bürsten 324 Abschnitte des Elektromotors sind, die das Gegentakt- und Gleichtaktfilter aufnehmen, bietet die Bodenoberfläche des Motorfilterträgers 320 eine elektrische Kopplung zu den Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfiltern 12A und 12B. Eine der drei Bürsten 324 ist mit der leitenden Oberfläche 328 mittels einer flexiblen Drahtlitze 356 gekoppelt, die mit der Durchführungs-Bürstenöffnung 318 und der nächstliegenden zugehörigen Elektromotorbürste 324 verbunden ist. Um die übrigen zwei Bürsten 324 mit dem ersten und zweiten Differenzialelektrodenbändern 28 und 30 der Filter 12A und 12B elektrisch zu verbinden, umfassen die Bürstenkontakte 354 Leiterbahnen, die von den Leiterbahnen 340 ausgehen, die mit ihren jeweiligen Bürsten 324 in physikalischen Kontakt kommen.
Wenn der Motorfilterträger 320 mit einem oder mehreren Gegentakt- und Gleichtaktfiltern 12A und/oder 12B gekoppelt ist, hindert er die innerhalb des Motors erzeugten elektrischen Felder, sowohl mit niedriger als auch hoher Frequenz, daran, in Drähte, Leiter oder Bahnen einzukoppeln, die als Antennen wirken, die elektrische Geräusche über ein elektrisches System verteilen. Die vorliegende Erfindung ersetzt bekannte Technik, die mehrere Kondensatoren, Induktivitäten und verwandte Schaltungen zusätzlich zu einer Abschirmung oder einer den Motor umschließenden Schutzhülle erfordert. Der Motorfilterträger 320 ist besonders vorteilhaft, da viele kleinere Elektromotoren eine nicht metallische Oberseite oder Kunststoffoberseite aufweisen, die den innerhalb des Motorgehäuses erzeugten elektrischen Störungen erlaubt, aus dem Motor zu entweichen oder aus diesem ausgesendet zu werden, so dass sie andere elektrische Systeme stören können. Wenn der Motorfilterträger 320 in Verbindung mit einem oder mehreren Gegentakt- und Gleichtaktfiltern 12 mit einer leitenden Umhüllung eines Elektromotors verbunden ist, hindert die Kombination die intern erzeugten elektrischen Störungen am Entweichen. Die elektrischen Streustörungen werden dann verhindert durch Kurzschließen der Störungen gegen die leitende Motorgehäusemasseverbindung. Die vorliegende Erfindung bietet eine kostengünstige einfache Anordnung, die weniger Raum beansprucht und für eine Hochtemperatur-EMI-Leistungsfähigkeit in einer Einheit sorgt.
Die 25A–25D zeigen eine weitere alternative Anwendung der vorliegenden Erfindung in einem Motorfilterträger 350. Die Hauptunterschiede des vorliegenden Beispiels zu denjenigen, das in 24 offenbart ist, besteht darin, dass die oberen und unteren Oberflächen des Motorfilterträgers 350 aus isolierenden Material 326 bestehen, im Gegensatz zu einer leitenden Oberfläche. Die obere Oberfläche des Motorfilterträgers 350, wie in 25C gezeigt ist, ist im Wesentlichen identisch mit der oberen Oberfläche, die mit Bezug auf 24A beschrieben worden ist, mit der Ausnahme, dass der Großteil der oberen Oberfläche aus einem isolierenden Material 326 besteht. Die Bodenoberfläche des Motorfilterträgers 350, die in 25A gezeigt ist, ist ebenfalls im Wesentlichen der mit Bezug auf 24C beschriebenen Bodenoberfläche ähnlich, mit der Ausnahme, dass der Großteil der Bodenoberfläche aus isolierendem Material 326 besteht. Ferner sind ebenfalls mehrere andere Unterschiede vorhanden, die nun beschrieben werden. Wie in 25A gezeigt ist, enthält die Bodenoberfläche zwei Leiterbahnen 340, die mit den Leitern 316 des elektrischen Verbinders 334 elektrisch gekoppelt sind. Die elektrische Kopplung jeder Leiterbahn 340 mit ihrer jeweiligen Elektromotorbürste 324 geschieht über flexible Drahtlitzen 348. Um die verbesserte Abschirmung und die Massevorteile zu erzielen, enthält der Motorfilterträger 350 einen leitenden Kern 346, der die kreisförmige Fläche des Motorfilterträgers 350 überspannt, während er innerhalb der oberen und unteren Schichten des Isolationsmaterials 326 eingebettet ist. Wie in 25B gezeigt ist, enthält jede der mehreren Montageöffnungen 344 leitende Oberflächen 352, die mit dem leitenden Kern 346 elektrisch gekoppelt sind. Wenn der Motorfilterträger 350 über einem Ende eines (nicht gezeigten) Elektromotors platziert wird und der Rotor innerhalb der Öffnung 322 angeordnet wird, wird die elektrisch Kopplung des leitenden Gehäuses des Elektromotors mit dem leitenden Kern 346 des Motorträgers 350 über die Verwendung leitender Montagehardware, wie z. B. Metallschrauben, erreicht. Die leitende Hardware wird verwendet, um einen elektrischen Stromkreis oder eine Schleife zwischen den Motorgehäusemontageöffnungen 344 und dem leitenden Kern 346 zu vervollständigen. Aus 25D wird deutlich, dass der mittlere Leiterstift 316 des Verbinders 334 sich nur innerhalb des Motorfilterträgers 350 erstreckt, bis er mit dem leitenden Kern 346 in Kontakt kommt, was eine elektrische Kopplung zwischen dem leitenden Kern 446 und den gemeinsamen Masseleitungsbändern 26 des Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 bewirkt. Wie in 25B gezeigt ist, erstrecken sich die am elektrischen Verbinder 334 angebrachten übrigen Leiterstifte 316 durch die gesamte Breite des Motorfilterträgers 350, um die ersten und zweiten Differenzialelektrodenbänder 28 und 30 mit ihren jeweiligen elektrischen Motorbürsten 324 unter Verwendung flexibler Drahtlitzen 348 elektrisch zu koppeln. Obwohl dieses besondere Beispiel nicht die Verwendung eines zweiten Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilters offenbart, das mit dem Boden des Motorfilterträgers 350 verbunden ist, wird eine solche Alternative vom Anmelder in Betracht gezogen. Aus denselben Gründen zieht der Anmelder auch einen in den 24A–24C gezeigten Motorfilterträger 320 in Betracht, der nur ein einzelnes Gegentakt- und Gleichtaktfilter aufweist.
Ein weiteres nicht beanspruchtes Beispiel der Motorfilterträger ist in den 26A–26F als Motorfilterträger 370 offenbart. Dieses Beispiel bietet den zusätzlichen Vorteil, dass es ein Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 aufweist, das innerhalb des Motorfilterträgers 370 eingebettet ist, um somit ein einzelnes Bauteil für die Verwendung beim Bereitstellen einer Gegentakt- und Gleichtaktfilterung und einer Masseabschirmung für Elektromotoren zu schaffen. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen enthält der Motorfilterträger 370 einen elektrischen Verbinder 334, der mit der oberen Oberfläche des Motorfilterträgers 370 gekoppelt ist, wobei die obere Oberfläche durch die leitenden Oberfläche 328 abgedeckt ist. Der Motorfilterträger 370 enthält ferner mehrere Montageöffnungen 344 und eine Öffnung 322, die durch den Motorfilterträger 370 führt. Die Öffnung 322 ist von der leitenden Oberfläche 328 durch die Isolation 322 elektrisch isoliert. Die Bodenoberfläche des Motorfilterträgers 370, wie in 26C gezeigt ist, ist ebenfalls durch eine leitende Oberfläche 328 abgedeckt, die mit der leitenden Oberfläche 328 auf der Oberseite des Motorfilterträgers 370 mittels der Umfangsleiterfläche 330, die die Seiten des Motorfilterträgers 370 umgibt, elektrisch verbunden ist. Wie in den vorangehenden Ausführungsformen kommen die Elektromotorbürsten 324 mit der Bodenoberfläche des Motorfilters 370 in Kontakt und sind mit dem Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 über flexible Drahtlitzen 348 elektrisch gekoppelt. Der zentrale Unterschied besteht im Einschluss der internen Schicht 360, mit der das Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 physikalisch gekoppelt ist. Die interne Schicht 360 umfasst Isolationsmaterial 326 und enthält mehrere Leiterbahnen, die auf der Oberfläche der internen Schicht 360 angeordnet sind und ver wendet werden, um die verschiedenen Bänder des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 mit den Elektromotorbürsten 324 elektrisch zu koppeln. Wie in 26E gezeigt ist, enthält die interne Schicht 360 eine erste Leiterbahn 372, eine zweite Leiterbahn 374 und eine Masseleiterbahn 376. Jede Leiterbahn ist mit einem der leitenden Stifte 316, die sich ausgehend vom elektrischen Verbinder 334 erstrecken elektrisch gekoppelt. Das Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 ist auf der Oberseite der internen Schicht 360 in einer vorgegebenen Position platziert, so dass die Leiterbahn 370 mit einem zweiten Differenzialelektrodenband 30 elektrisch gekoppelt ist und die Leiterbahn 374 mit einem ersten Differenzialelektrodenband 28 elektrisch gekoppelt ist. Die Leiterbahn 376 kommt mit den gemeinsamen Masseleitungsbändern 26 des Filters 12 in Kontakt und ist mit diesen elektrisch gekoppelt. Jede der Leiterbahnen 372, 374 und 376 kommt mit einer oder mehreren Durchführungsöffnungen 338 in Kontakt und umgibt diese, welche eine elektrische Kopplung mit den mehreren Bürsten 324 bereitstellen. Jede der Durchführungsöffnungen 338 ist mit einer leitenden Oberfläche abgedeckt, so dass die flexible Drahtlitze 348 die Bürsten 324 mit dem Filter 12 verbindet, wenn sie innerhalb der Durchführungsöffnungen 338 verlötet ist. Obwohl nicht gezeigt, kann das vorliegende Beispiel mit den vorangehenden Motorfilterträgerbeispielen in einer beliebigen Anzahl von Kombinationen kombiniert werden, die Oberflächenmontage-Gegentakt- und Gleichtaktfilter aufweisen, die mit einer internen Schicht und sowohl der oberen als auch der unteren Oberfläche gekoppelt sind, um somit einen noch größere Vielseitigkeit und bessere Filterungsfähigkeit zu schaffen.
Die 27A und 27B zeigen die Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400, die sich aus der Kombination der vorher beschriebenen Bauteilträger mit dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 ergibt. Wie in 27A gezeigt ist, wird das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 auf der leitenden Massefläche 402 platziert, was dem physikalischen Kontakt zwischen der leitenden Massefläche 402 und den gemeinsamen Masse leiterelektrodenbändern 26 herstellt. Erste und zweite Differentialleitungsbänder 30 und 28 werden auf den Isolationsfeldern 408 platziert, wobei die Differentialsignalleiter 404 und 406 durch das jeweilige Isolationsfeld 408 geführt werden. Das erste Differentialelektrodenband 28 und der erste Differentialsignalleiter 404 werden anschließend weiter mittels wohlbekannter Mittel des Standes der Technik, wie z. B. Lot 410, physikalisch und elektrisch miteinander verbunden. Außerdem werden das zweite Differentialelektrodenband 30 und der zweite Differentialsignalleiter 406 physikalisch und elektrisch miteinander gekoppelt, und die gemeinsamen Masseleiterelektrodenbänder 26 werden mit der Massefläche 402 physikalisch und elektrisch gekoppelt.
Die interne Konstruktion des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 isoliert den Differentialsignalleiter 404 und das erste Differentialelektrodenband 28 elektrisch vom zweiten Differentialsignalleiter 406 und dem zweiten Differentialelektrodenband 30. Die interne Konstruktion des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 erzeugt ein kapazitives Element, das zwischen den ersten und zweiten Differentialsignalleitern 404 und 406 angeschlossen ist, und erzeugt zwei kapazitive Elemente, von denen eines zwischen dem ersten Differentialsignalleiter 404 und der gemeinsamen leitenden Massefläche 402 angeschlossen ist, und das andere zwischen dem anderen zweiten Differentialsignalleiter 406 und der gemeinsamen leitenden Massefläche 402 angeschlossen ist. Während diese Anordnung der Leitung-zu-Leitung- und Leitung-zu-Masse-Filterung stattfindet, bleiben die ersten und zweiten Differentialsignalleiter 404 und 406 voneinander elektrisch isoliert. Aus 27B wird deutlich, dass erste und zweite Differentialelektrodenbänder 28 und 30 daran gehindert werden, in direkten physikalischem Kontakt mit der leitenden Massefläche 402 zu kommen, da isolierende Felder 408 zwischen den Differentialsignalleitern 406 und 404 und der leitenden Massefläche 402 angeordnet sind.
Die Kombination aus dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 mit seinen kapazitiven Elementen, die Leitung-zu-Leitung zwischen den Differentialsignalleitern 404 und 406 und Leitung-zu-Masse zwischen den Differentialsignalleitern 404 und 406 und der leitenden Massefläche 402 gekoppelt sind, sorgt für eine weitgehende Dämpfung und Filterung von elektrischen Gegentakt- und Gleichtaktstörungen. Gleichzeitig führt die Kombination auch eine simultane Gegentaktleitungsentkopplung durch. Ein weiterer Vorteil, den die Kombination bietet, umfasst eine wechselseitige Auslöschung von Magnetfeldern, die zwischen Differentialsignalleitern 404 und 406 erzeugt werden. Durch Verbinden der gemeinsamen Masseleiterelektrodenbänder 26 mit der großen leitenden Massefläche 402 wird eine erhöhte Abschirmung der Masseebene für das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 geschaffen, was die gewünschten funktionalen Eigenschaften des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 weiter verbessert.
Die Kombination aus dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 mit der internen teilweisen Faraday-artigen Abschirmung, die mit der leitenden Massefläche 402 elektrisch verbunden ist, bewirkt, dass Stör- und Einkopplungsströme von verschiedenen Elementen der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 an ihrer Quelle oder an der leitenden Massefläche 402 eingeschlossen bleiben, ohne die Differentialsignalleiter 404 und 406 oder andere Elemente der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 zu beeinträchtigen, wenn das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 zwischen den Differentialsignalleitern 404 und 406 angebracht ist. Die Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 reduziert, und in manchen Fällen eliminiert, Formen von parasitären Kapazitäten und Streukapazitäten zwischen Differentialsignalleitern 404 und 406. Das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 bietet diese Vorteile aufgrund seiner internen, teilweise Faraday-artigen Abschirmungen, die die internen Differentialelektroden des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12, die mit den Masseleiterelektrodenbändern 26 verbunden sind, nahezu umschließt. Diese Vorteile werden signifikant verbessert, wenn die teilweise Faraday-artigen Abschirmungen mittels der Masseleiterelektrodenbänder 26 mit der leitenden Massefläche 402 elektrisch verbunden sind.
Die 28A–28D zeigen eine Anwendung der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400, die in Verbindung mit einem Kristall verwendet wird. Wie in 28B gezeigt ist, ist das Gegentakt- und Gleichtaktfilter 12 zwischen ersten und zweiten Differenzialsignalleitern 404 und 406 und einer Masseleiteroberfläche 402 physikalisch und elektrisch verbunden. In dieser besonderen Anwendung umfasst die Masseleiterfläche 402 die Metallbasis des Kristalls, die ihrerseits mit einer Metallabdeckung 415 verbunden ist, wie in den 28C und 28D gezeigt ist. Erste und zweite Differenzialsignalleiter 404 und 406 der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 sind von der Masseleiterfläche 402 mittels Isolationsfeldern 408 elektrisch isoliert. Die gemeinsamen Masseleiterelektrodenbänder 26 sind unter Verwendung von Lot 410 oder ähnlichen Mitteln mit der Masseleiterfläche 402 elektrisch verbunden. Ein Masseleiterstift 414 ist ebenfalls an der leitenden Massefläche 402 mittels Löten, Schweißen oder Gießen angebracht oder monolithisch vergossen. Der Masseleiterstift 414 erlaubt eine weitere Verbindung der Kristallbauteilanwendung 416 mit einer (nicht gezeigten) Systemmasse. Die interne Konstruktion des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 erzeugt ein kapazitives Element, das zwischen dem ersten und zweiten Differenzialsignalleitern 404 und 406 angeschlossen ist, und erzeugt zwei kapazitive Elemente, von denen eines zwischen dem ersten Differenzialsignalleiter 404 und der leitenden Massefläche 402 angeschlossen ist, und das andere zwischen dem anderen zweiten Differenzialsignalleiter 406 und der leitenden Massefläche 402 angeschlossen ist. Während diese Anordnung der Leitung-zu-Leitung- und Leitung-zu-Masse-Filterung stattfindet, bleiben die ersten und zweiten Differenzialsignalleiter 404 und 406 voneinander elektrisch isoliert. Aus 28B wird deutlich, dass die ersten und zweiten Differenzialelektrodenbänder 28 und 30 davor bewahrt werden, mit der leitenden Massefläche 402 in direkten physikalischen Kontakt zu kommen, indem isolierende Felder 408 zwischen den Differenzialsignalleitern 404 und 406 und der leitenden Massefläche 402 eingesetzt sind.
Die 28C und 28D zeigen die endgültige Kombination der Kristallbauteilanordnung 416 und ihres Metallgehäuses 415, die eine zusätzliche Masseabschirmung für die Kombination bietet. Die Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400, die in der Kristallbauanordnung 416 gezeigt ist, filtert und dampft gleichzeitig elektrische Gleichtakt- und Gegentaktstörungen, die einer solchen Schaltung zuzuordnen sind, einschließlich solcher Störungen, die zwischen elektrischen Differentialleitern 404 und 406 zu finden sind. Die Kristallbauteilordnung 416 kann ferner einen Differentialstromfluss, eine wechselseitige induktive Kopplung, wie z. B. Übersprechen, und einen Massepotentialsprung zwischen den elektrischen Differentialleitern 404 und 406 wesentlich reduzieren, und in bestimmten Fällen eliminieren oder verhindern. Die Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 bietet gleichzeitig eine gegenseitige Auslöschung der entgegengesetzten Magnetfelder, die auf die elektrischen Differentialleiter 404 und 406 zurückzuführen sind und zwischen diesen existieren. Außerdem ergänzt die Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 die inhärente interne Massestruktur und die internen Abschirmungsstrukturen, die jede entgegengesetzte Elektrode innerhalb des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 nahezu einschließen oder umgeben, um die Gesamtstörungsdämpfung auf den Differentialsignalleitern 404 und 406 wesentlich zu verbessern, die ansonsten die gewünschte Leistungsfähigkeit der Kristallbauteilanwendung 416 beeinflussen und verschlechtern würden. Die wesentlichen Elemente der Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung bestehen aus dem Gegentakt- und Gleichtaktfilter und Entkoppler 12, wie hier definiert ist, mit einem kapazitiven Element, das zwischen dem ersten und zweiten Differenzialleitern 404 und 406 angeschlossen ist, und zwei kapazitiven Elementen, von denen eines zwischen dem ersten Differenzialsignalleiter 404 und der leitenden Massefläche 402 angeschlossen ist, und das andere zwischen dem anderen zweiten Differenzialsignalleiter 406 und der leitenden Massefläche 402 angeschlossen ist, während die elektrische Isolation zwischen den ersten und zweiten Differentialsignalleitern 404 und 406 aufrechterhalten wird; wenigstens zwei unter Spannung stehenden elektrischen Differenzialleitern; und einer physikalischen und elektrischen Kopplung der gemeinsamen Masseleiterelektrodenbänder 26 des Gegentakt- und Gleichtaktfilters 12 mit der leitenden Massefläche 402. Die verschiedenen aufgelisteten Elemente, die die Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung 400 bilden, sind unter Verwendung von Lot 410, leitendem Epoxydharz 417 oder anderen Mitteln, die im Stand der Technik wohlbekannt sind, verbunden.

Claims

Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung, aufweisend: mindestens einen Gegentakt- und Gleichtakt-Filter (130) mit mindestens einem ersten (136) und einem zweiten (138) differentiellen Elektrodenband und mindestens einem leitenden Band (134) für eine gemeinsame Masse; eine leitende Massenfläche, die elektrisch mit dem mindestens einen leitenden Band für die gemeinsame Masse verbunden ist; und mindestens zwei Signalleiter, die elektrisch an das erste und das zweite differenzielle Elektrodenband angeschlossen sind, wobei beide der mindestens zwei Signalleiter elektrisch voneinander und von dem leitenden Band für die gemeinsame Masse isoliert sind; wobei der mindestens eine Gegentakt- und Gleichtakt-Filter mindestens ein kapazitives Element bereitstellt, das elektrisch an die mindestens zwei Signalleiter angeschlossen ist; wobei der mindestens eine Gegentakt- und Gleichtakt-Filter mindestens zwei kapazitive Elemente bereitstellt, und zwar eines, das elektrisch an den ersten Signalleiter und die leitende Massenfläche angeschlossen ist und ein anderes, das elektrisch an den zweiten Signalleiter und die leitende Massenfläche angeschlossen ist; wobei der mindestens eine Gegentakt- und Gleichtakt-Filter elektrische Isolation zwischen den mindestens zwei Signalleitern bereitstellt; und dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Massenfläche innerhalb des mindestens einen Gegentakt- und Gleichtakt-Filters zwischen den mindestens zwei Signalleitern angeordnet ist.
Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der die leitende Massenfläche in Kombination mit dem Gegentakt- und Gleichtakt-Filter die Wirkungen von Störkapazität minimiert und somit den Pegel von elektrischem Rauschen verringert, das in die mindestens zwei Signalleitungen eingekoppelt wird.
Träger-und-Konditionier-Baugruppe für eine elektrische Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der die leitende Massenfläche in Kombination mit dem Gegentakt- und Gleichtakt-Filter die Abschwächung und Filterwirkung erhöht, die durch den mindestens einen Gegentakt- und Gleichtakt-Filter bereitgestellt wird.