DE3940293A1 - Bandkabel - Google Patents
BandkabelInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bandkabel, das eine
Vielzahl von Signalleitern enthält und mit einem elektroni
schen Gerät verbindbar ist.
Da das Bandkabel ein schwaches Steuersignal zum Betreiben
und Steuern des mit ihm verbundenen elektronischen Geräts
empfängt und überträgt, weisen im Bandkabel enthaltene Signal
leiter einen kleinen Durchmesser und eine hohe Impedanz
auf. Das Bandkabel besteht aus einem Bündel aus langen,
dünnen Signalleitern, da es elektronische Geräte verbinden
muß, die in unterschiedlichen Abständen verteilt angeordnet
sind. Das Bandkabel könnte als Antenne wirken und elektro
magnetisches Rauschen empfangen und absenden.
In bekannter Weise wird das Bandkabel weit vom elektroni
schen Gerät entfernt angeordnet, das eine elektromagnetische
Rausch- bzw. Störungsquelle sein könnte, und jedes Teil
des elektronischen Geräts oder der elektronischen Vorrichtung,
das mit dem Bandkabel verbunden ist, wird elektromagnetisch
abgeschirmt, so daß das Bandkabel keine elektromagnetischen
Störungen oder elektromagnetisches Rauschen aufnimmt.
Die vorstehend beschriebene Lösung ist jedoch unbefriedigend,
und die folgenden Probleme bleiben bestehen.
Da das Bandkabel weit vom elektronischen Gerät, wie z.B.
einer elektronischen Schreibmaschine oder einem Drucker,
entfernt angeordnet werden muß, ist die Auslegung und Aus
gestaltung des mit dem Bandkabel verbundenen elektronischen
Geräts begrenzt.
In elektronischen Geräten werden mehr und mehr Mikrocomputer
verwendet. Um die Arbeitsgeschwindigkeit der Mikrocomputer
zu erhöhen, wird die Taktfrequenz auf einen hohen Wert fest
gelegt. Als Ergebnis steigt sowohl die Zahl der elektro
magnetischen Störungsquellen als auch der Betrag der elektro
magnetischen Störungen bzw. des elektromagnetischen Rauschens
an. Die Kosten für die Abschirmung der Quellen steigen eben
falls an.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in
der Schaffung eines Bandkabels, das einfach und kostengünstig
gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt ist und das
eine Vielzahl von Ausgestaltungen des elektronischen Geräts
oder der elektronischen Vorrichtung zuläßt.
Diese Aufgabe wird durch ein Bandkabel gelöst, das eine
Vielzahl von mit einer Umhüllung aus isolierendem Material
versehenen Signalleitern und eine auf das isolierende Material
aufgebrachte leitfähige Schicht aufweist. Die leitfähige
Schicht besteht aus einem flexiblen, nicht leitfähigen Mate
rial, in dem Kohlefasern verteilt angeordnet sind.
Im Unterschied zu Polyacrylnitril-Kohlefasern oder Pechkohle
fasern ist die Kohlefaser gemäß der vorliegenden Erfindung
haarförmig ausgebildet und weist einen Durchmesser auf,
der im wesentlichen dem von ultrafeinen Partikeln eines
hochschmelzenden Metalls oder einer hochschmelzenden Metall
verbindung oder -legierung entspricht, die als Entwicklungs
stellen für die Kohlefaser dienen. Die Kohlefaser kann mit
Kunstharz verklebt oder gleichmäßig darin verteilt angeordnet
sein. Die Kohlefaser enthält ordentlich kristallisierte
Graphitschichten und besitzt einen kleinen spezifischen
elektrischen Widerstand und eine ausgezeichnete Leitfähig
keit.
Eine leitfähige Umhüllung bzw. Beschichtung enthält die
Kohlefaser als leitfähigen Füllstoff, ein Bindemittel, ein
Lösungsmittel, ein Additiv und andere chemische Mittel.
Wenn die leitfähige Umhüllung an der Außenfläche des Band
kabels angebracht wird, härtet der Binder aus und koaguliert,
und das Lösungsmittel verdampft. Nach Verdampfung des Lösungs
mittels verflechten, verweben und vernetzen sich die Kohle
fasern und bilden eine leitfähige Schicht an der Außenseite
des Flachkabels. Die leitfähige Schicht schirmt die iso
lierten Signalleiter elektromagnetisch nach außen hin ab.
Die nach Verdampfung des Lösungsmittels verflochtenen, ver
wobenen bzw. vernetzten Kohlefasern erzeugen eine Leitfähig
keit. Wenn der spezifizierte Anteil an Kohlefasern hinzu
gefügt wird, so daß diese miteinander in Kontakt treten,
kommt der spezifische elektrische Widerstand der leitfähigen
Schicht nahe an den der Kohlefasern selbst heran. Der Kohle
faseranteil sollte ungefähr 30 Vol.% der leitfähigen Umhüllung
betragen, mit Ausnahme der verdampften Substanzen. Das Mate
rial des Binders kann aus den Materialien Epoxidharz, Phenol,
Acrylnitril, Urethan oder anderen verschiedenartigen Kunst
harzen ausgewählt werden entsprechend den Trocken- und Aus
härtebedingungen. Ein Verteilungsmittel kann der leitfähigen
Schicht zugesetzt werden, so daß die Kohlefasern einheitlich
im Binder verteilt werden können. Ein Verstärkungsmittel
kann ebenfalls zugesetzt werden, um die Adhäsion der Kohle
faser zu erhöhen.
Das hochschmelzende Metall zur Erzeugung der Kohlefasern
darf bei 950°C bis 1300°C noch nicht vergasen, also in einem
Temperaturbereich, in dem Kohlenwasserstoffe thermisch zer
setzt werden. Verwendbar als hochschmelzendes Material sind
Titan (Ti), Zirkon (Zr) od.dgl. in Gruppe IVa gemäß dem
Periodensystem, Vanadium (V), Niob (Nb) oder Tantal (Ta)
in Gruppe Va, Chrom (Cr), Molybdän (Mo) od.dgl. in Gruppe
VIa, Mangan (Mn) od.dgl. in Gruppe VIIa oder Eisen (Fe),
Kobalt (Co), Nickel (Ni) od.dgl. in Gruppe VIII. Die Metalle
Fe, Co, Ni, V, Nb, Ta, Ti und Zr eignen sich am besten.
Dioxide, Nitride, Chloride od.dgl. dieser Metalle werden
als hochschmelzende Metallverbindungen verwendet.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Flachkabels
als erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
Gemäß Fig. 1 enthält ein Flachkabel 1 acht parallel angeord
nete Signalleiter 3 aus Kupfer, eine Isolierschicht 5 zur
Isolierung der Signalleiter 3 und eine leitfähige Schicht
7, die über der Außenseite der Isolierschicht 5 gebildet
ist.
Das Flachkabel 1 wird folgendermaßen hergestellt:
Zunächst werden die parallel in einer Ebene angeordneten Signalleiter 3 auf eine bandförmige Metallform aufgebracht. Dann wird ein isolierender Kunststoff, wie Vinylchlorid, Polyester oder Polyimid in die Metallform eingegossen, um die Isolierschicht 5 zu bilden. Nach dem Abbinden wird die Isolierschicht 5 zusammen mit den Signalleitern 3 aus der Metallform entnommen. Danach wird die Außenfläche der Isolier schicht 5 mit einem leitfähigen Überzug beschichtet, der später noch beschrieben wird. Nachdem der leitfähige Überzug getrocknet und ausgehärtet ist, wird die leitfähige Schicht 7 an der Oberfläche der Isolierschicht 5 angeformt.
Zunächst werden die parallel in einer Ebene angeordneten Signalleiter 3 auf eine bandförmige Metallform aufgebracht. Dann wird ein isolierender Kunststoff, wie Vinylchlorid, Polyester oder Polyimid in die Metallform eingegossen, um die Isolierschicht 5 zu bilden. Nach dem Abbinden wird die Isolierschicht 5 zusammen mit den Signalleitern 3 aus der Metallform entnommen. Danach wird die Außenfläche der Isolier schicht 5 mit einem leitfähigen Überzug beschichtet, der später noch beschrieben wird. Nachdem der leitfähige Überzug getrocknet und ausgehärtet ist, wird die leitfähige Schicht 7 an der Oberfläche der Isolierschicht 5 angeformt.
Alternativ hierzu können die gegenüberliegenden Seiten der
parallel in derselben Ebene angeordneten Signalleiter zwischen
zwei isolierenden Filmen nach Art einer Sandwich-Bauweise
angeordnet werden. Die leitfähige Schicht 7 kann auf den
isolierenden Filmen ausgebildet werden.
Der leitfähige Überzug zur Bildung der leitfähigen Schicht
7 besteht aus Kohlefasern, einem Bindemittel aus Acryl
harz, einem bekannten Lösungsmittel, einem bekannten Ver
stärkungsmittel und weiteren Zusätzen. Die Kohlefasern werden
aus Eisenpartikeln mit einem Partikeldurchmesser zwischen
0,02 m und 0,03 µm über ein Dampfphasensystem durch Zer
setzung von Benzol in einem Reaktor bei einer Temperatur
zwischen 950°C und 1300°C gebildet. Die gebildeten Kohle
fasern weisen einen Durchmesser von 0,1 bis 0,5 µm und eine
Länge von 0,1 bis 1,0 mm auf und besitzen einen spezifischen
elektrischen Widerstand von 0,001 Ohm · cm. Der leitfähige
Überzug mit Ausnahme der verdampften Lösungsmittelsubstanzen
enthält 30 Vol.% Kohlefasern. Nach Aushärten des Bindemittels
und Verdampfen des Lösungsmittels wird die leitfähige Schicht
7 gebildet, die einen spezifischen elektrischen Widerstand
von 0,9 Ohm · cm gemäß dem niederen spezifischen elektri
schen Widerstand der Kohlefaser aufweist.
Die Isolierschicht 5, wie auch die leitfähige Schicht 7,
verhelfen dem Bandkabel 1 zu einer Flexibilität. Wie auch
bekannte Bandkabel ist das Bandkabel 1 kompakt und leicht
gewichtig ausgebildet. Darüber hinaus trägt das Bandkabel
1 zu einer Abnahme falsch angeordneter Verdrahtungen bei
und besitzt eine hohe Zuverlässigkeit. Das Bandkabel 1 ist
über Verbindungsvorrichtungen oder Lote an beiden Enden
mit dem zu verdrahtenden elektronischen Gerät verbunden.
Da das Bandkabel 1 an seiner Außenseite die leitfähige Schicht
7 mit haarförmigen, einen niedrigen spezifischen elektrischen
Widerstand aufweisenden Kohlefasern besitzt, sind die Signal
leiter 3 elektromagnetisch nach außen hin abgeschirmt. Folg
lich können elektromagnetische Störungen bzw. elektromagne
tisches Rauschen nicht auf die Signalleiter 3 übertragen
werden, und das Bandkabel 1 wirkt nicht als Antenne. Bei
Verwendung des Bandkabels 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungs
beispiel muß das elektronische Gerät nicht abgeschirmt werden.
Wenn das elektronische Gerät installiert ist, muß dem Ab
stand zwischen dem elektronischen Gerät und dem Bandkabel
keine Beachtung mehr gewidmet werden. Elektromagnetische
Störungen können leicht und kostengünstig verhindert werden.
Weiterhin kann das elektronische Gerät, wie z.B. eine elektro
nische Schreibmaschine, ohne Beschränkungen ausgelegt werden.
Schließlich kann die leitfähige Schicht leicht aus dem leit
fähigen Überzug gebildet werden.
Wenn das Bandkabel 1 über Verbindungselemente an beiden
Enden am elektronischen Gerät angeschlossen wird, kann die
leitfähige Schicht 7 mit Masseanschlüssen in den Verbindungs
elementen verbunden werden. Die leitfähige Schicht 7 kann
dadurch als Masseleiter für das an beiden Enden des Band
kabels 1 angeschlossene elektronische Gerät dienen. Die
Signalleiter 3 können nach außen hin elektromagnetisch abge
schirmt sein. Da die leitfähige Schicht 7 als Masseleiter
zusätzlich von außen kommende elektromagnetische Wellen
absorbiert und reflektiert, wird verhindert, daß der Grund
pegel der elektrischen Energie in den Signalleitern 3 durch
von außen kommende elektromagnetische Wellen verändert wird.
Da der elektrische Energiepegel in den Signalleitern 3 rela
tiv zum Masseleiter konstant gehalten wird, können Fehl
funktionen im elektronischen Gerät dadurch verhindert werden.
Der Kohlefaseranteil kann auch auf andere Weise als beschrie
ben zugefügt werden. Wenn der leitfähige Überzug mit Ausnahme
der verdampften Stoffe mehr als 30 Vol.% Kohlefasern enthält,
wird der spezifische elektrische Widerstand der leitfähigen
Schicht so groß wie der der Kohlefaser. Wenn der Kohlefaser
anteil weiter erhöht wird, so werden die vernetzten und
verwobenen Kohlefasern dichter angeordnet, und Gitter- bzw.
Netzstrukturen in der Kohlefaser werden verkleinert. Wenn
der leitfähige Überzug mehr als 30 Vol.% Kohlefasern enthält,
kann entsprechend der Frequenz der elektromagnetischen Wellen
ein besserer Abschirmeffekt gegenüber diesen erwartet werden.
Obwohl ein spezifisches Ausführungsbeispiel der Erfindung
zur Erläuterung gezeigt und beschrieben wurde, ist die Er
findung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Aus
führungsbeispiele beschränkt. Die Erfindung umfaßt alle
Ausführungen und Modifikationen, die innerhalb des Schutz
umfangs der Ansprüche liegen.
Claims (8)
1. Bandkabel, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von mit
einer Umhüllung (5) aus isolierendem Material versehenen
Signalleitern (3) und durch eine auf das isolierende Material
aufgebrachte leitfähige Schicht (7), die aus einem flexiblen,
nicht leitfähigen Material besteht, in dem Kohlefasern ver
teilt angeordnet sind.
2. Bandkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das flexible, nicht leitfähige Material Acrylharz ist.
3. Bandkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kohlefasern einen Durchmesser zwischen 0,1 und 0,5 µm
und eine Länge von 0,1 bis 1,0 mm aufweisen.
4. Bandkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die leitfähige Schicht (7) einen Kohlefaseranteil von wenig
stens 30 Vol.% aufweist.
5. Bandkabel, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von in
einer Ebene im wesentlichen parallel angeordneten Signal
leitern (3), durch eine um die Signalleiter (3) herum ange
ordnete, diese zusammenhaltende und sie gegeneinander iso
lierende Umhüllung (5) aus isolierendem Material und durch
eine auf das isolierende Material aufgebrachte leitfähige
Schicht, die in einem nicht leitfähigen Basismaterial ver
teilte, haarförmige Kohlefasern aufweist, welche in einem
die Leitfähigkeit in der leitfähigen Schicht (7) ohne wesent
liche Verschlechterung der Flexibilität des Basismaterials
erzeugenden, gitterartigen Netzwerk angeordnet sind.
6. Bandkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Basismaterial aus Acrylharz besteht.
7. Bandkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kohlefasern einen Durchmesser zwischen 0,1 und 0,5 µm
und eine Länge zwischen 0,1 und 1,0 mm aufweisen.
8. Bandkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die leitfähige Schicht wenigstens einen Kohlefaseranteil
von 30 Vol.% aufweist.
Applications Claiming Priority (1)
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