DE19630720A1 - Filter arrangement for separating an area containing HF fields from an area shielded from HF fields - Google Patents
Filter arrangement for separating an area containing HF fields from an area shielded from HF fieldsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine in einer mehrschichtigen Leiterplatte integrierte Filteranordnung zur Trennung eines HF-Felder enthaltenden Bereiches von einem gegen HF-Felder abgeschirmten Bereich längs einer Trennfläche, bei welcher die Leiterplatte mit Masse verbundene metallisierte Flächen enthält, welche mit weiteren metallisierten Flächen in benachbarten Lagen der Leiterplatte Kondensatoren bildet, durch welche HF-Felder zur Masse abgeleitet werden.The invention relates to one in a multilayer PCB integrated filter arrangement to separate one Area containing RF fields from one against RF fields shielded area along a dividing surface at which the printed circuit board connected to ground metallized surfaces contains, which with other metallized surfaces in neighboring layers of the circuit board form capacitors, through which RF fields are derived to ground.
Bei einer bekannten Filteranordnung dieser Art erfolgt eine Trennung des HF-Felder enthaltenden Bereichs von den gegen HF-Felder abgeschirmten Bereich längs einer in der Ebene der Leiterplatte verlaufenden Trennfläche. Längs dieser Trennfläche ist auf eine Lage der mehrlagigen Leiterplatte eine mit Masse verbundene Metallschicht aufgebracht. Die Durchführung von dem HF-Felder enthaltenden Bereich in den gegen HF-Felder abgeschirmten Bereich erfolgt über metallisierte Durchführungen, die senkrecht zur Ebene der Lagen isoliert durch die Metallschicht hindurchgeführt sind. Über diese metallisierten Durchführungen könnten jedoch auch Hochfrequenz-Signale in den abgeschirmten Bereich übertragen werden. Deshalb sind in die Leiterplatte Kondensatoren integriert, über welche die Durchführungen mit der an Masse liegenden Metallschicht verbunden sind und durch welche die HF-Felder zur Masse hin abgeleitet werden. Die mit den Durchführungen verbundenen Platten dieser Kondensatoren sind von metallisierten Flächen auf einer der Trennfläche benachbarten Lage der Leiterplatte gebildet, während die zweiten Platten der Kondensatoren von der an Masse liegenden Metallschicht selbst gebildet werden. Die mit den Durchführungen über Leiterbahnen verbundenen Platten der so gebildeten Kondensatoren sind dabei in einer Ebene nebeneinander angeordnet, nämlich auf der einen Lage der Leiterplatte. Die Platten müssen eine bestimmte Größe besitzen. Dadurch ist die Anzahl der Durchführungen und damit die Integrationsdichte der Bauelemente auf der Leiterplatte begrenzt.In a known filter arrangement of this type, a Separation of the area containing HF fields from the opposite RF fields shielded area along one in the plane of the printed circuit board separating surface. Along this The separating surface is on one layer of the multilayer printed circuit board applied a metal layer connected to ground. The Implementation of the area containing HF fields in the area shielded against HF fields is carried out via metallized bushings that are perpendicular to the plane of the Layers insulated passed through the metal layer are. About these metalized bushings however also high frequency signals in the shielded Area to be transferred. That is why in the circuit board Capacitors integrated, through which the bushings are connected to the ground metal layer and through which the RF fields are derived towards the ground. The plates connected to the bushings Capacitors are of metallized areas on one of the Separating surface adjacent layer of the circuit board formed, while the second plates of the capacitors from the on Mass lying metal layer itself are formed. The connected to the bushings via conductor tracks Plates of the capacitors thus formed are in one Level arranged side by side, namely on one layer the circuit board. The plates have a certain size have. This is the number of executions and thus the integration density of the components on the PCB limited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Übertragung von Signalen aus einem HF-Felder enthaltenden Bereich in einen gegen HF-Felder abgeschirmten Bereich bei Verwendung einer Filteranordnung der eingangs genannten Art zu vereinfachen.The invention has for its object the transmission of signals from an area containing RF fields in an area shielded from RF fields when in use a filter arrangement of the type mentioned simplify.
Insbesondere soll die Integrationsdichte bei einer Filteranordnung der eingangs genannten Art erhöht werden.In particular, the integration density at a Filter arrangement of the type mentioned are increased.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention this object is achieved in that
- (a) die Trennfläche quer zur Ebene der Lagen der Leiterplatte verläuft,(a) the interface across the plane of the layers of PCB runs,
- (b) längs der Trennfläche in Lagen, die jeweils durch wenigstens eine dazwischenliegende Lage voneinander getrennt sind, metallisierte Masseflächen gebildet sind, (b) along the parting surface in layers, each through at least one intermediate layer from each other are separated, metallized ground surfaces are formed are,
- (c) in den dazwischenliegenden Lagen Leiterbahnen durch die Trennfläche hindurchgeführt sind und(c) in the intermediate layers of conductor tracks through the Interface are passed and
- (d) an diesen Leiterbahnen im Bereich der Trennfläche leitende Flächen gebildet sind, welche mit den Masseflächen Filterkondensatoren zur Ableitung von HF-Feldern bilden.(d) on these conductor tracks in the area of the separating surface conductive surfaces are formed, which with the Ground areas of filter capacitors for the derivation of HF fields form.
Die Trennfläche liegt erfindungsgemäß senkrecht zu der Leiterplatte. Die Trennfläche wird definiert durch eine Folge von übereinander in verschiedenen Lagen der Leiterplatte vorgesehenen, an Masse liegenden metallisierten Flächen. Zwischen diesen Flächen liegt jeweils eine weitere Lage der Leiterplatte, in welcher Leiterbahnen durch die Trennfläche hindurchgeführt sind. Zur Ableitung der HF-Felder sind an diesen Leiterbahnen im Bereich der Trennfläche metallisierte Flächen vorgesehen, die mit den benachbarten, an Masse liegenden metallisierten Flächen einen Kondensator bilden, über den die HF-Felder zur Masse abgeleitet werden. Dieser Aufbau wird einfach durch die Ausbildung der metallisierten Flächen der Leiterplatten erreicht.The separating surface is perpendicular to the invention Circuit board. The interface is defined by a Sequence of one above the other in different positions Printed circuit board provided, grounded metallized surfaces. Lies between these surfaces one more layer of the PCB in each Conductor tracks are passed through the separating surface. To derive the HF fields are on these traces in Area of the separating surface provided with metallized surfaces, those with the adjacent, grounded metallized ones Surfaces form a capacitor over which the RF fields be derived to earth. This setup becomes easy through the formation of the metallized surfaces of the Printed circuit boards reached.
Dabei können die leitenden Flächen von Verbreiterungen der Leiterbahnen im Bereich der Trennfläche gebildet sein. Weiterhin können in mehreren Lagen der Leiterplatte jeweils durch die Trennfläche durchgeführte Leiterbahnen und die daran gebildeten, als Kondensatorplatten wirkenden leitenden Flächen vorgesehen sein.The conductive surfaces can be widened by the Conductor tracks can be formed in the area of the separating surface. Furthermore, the PCB can be in several layers through the separating surface conducted tracks and the formed on it, acting as capacitor plates conductive surfaces can be provided.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is below Reference to the accompanying drawings explained in more detail.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Gehäuse mit einer Leiterplatte, wobei das Gehäuse und die Leiterplatte längs einer Trennfläche in einen HF-Feldern ausgesetzten und einen gegen HF-Felder abgeschirmten Bereich unterteilt ist. Fig. 1 shows schematically a housing having a circuit board, wherein the housing and the circuit board along a separation surface in an RF field exposed and shielded from RF fields area is divided.
Fig. 2 zeigt schematisch in einem Längsschnitt den Aufbau der Leiterplatte bei der Anordnung von Fig. 1. FIG. 2 shows schematically in a longitudinal section the structure of the printed circuit board in the arrangement of FIG. 1.
Fig. 3 ist eine schematisch-perspektivische Darstellung und zeigt die Durchführung von Leiterbahnen durch die Trennfläche bei der Anordnung von Fig. 1 und 2. FIG. 3 is a schematic perspective illustration and shows the passage of conductor tracks through the separating surface in the arrangement of FIGS. 1 and 2.
In Fig. 1 ist mit 10 ein Metallgehäuse bezeichnet. In dem Metallgehäuse ist eine Leiterplatte 12 auf einer an dem Metallgehäuse 10 angebrachten Leiste 14 gehaltert. Das Metallgehäuse 10 und die Leiste 14 bilden ein Masse-Potential. Das Metallgehäuse 10 ist durch eine senkrecht zu der Leiterplatte 12 angeordnete, für HF-Felder undurchlässige Trennwand 16 geteilt. Die Trennwand 16 definiert eine Trennfläche 18, welche einen HF-Feldern ausgesetzten "schmutzigen" Bereich 20 von einem gegen HF-Felder abgeschirmten "sauberen" Bereich 22 trennt. In den "schmutzigen" Bereich 20 werden über eine Eingangsbuchse 24 Signale eingeleitet. Darunter sind auch Hochfrequenz-Signale. An einer Ausgangsbuchse 26 werden aus dem "sauberen" Bereich 22 Ausgangssignale abgegriffen. Die Leiterplatte trägt (nicht dargestellte) Bauteile zur Signalverarbeitung. Durch die Trennwand soll verhindert werden, daß HF-Felder aus dem "schmutzigen" Bereich 20 die Signalverarbeitung im "sauberen" Bereich 22 beeinflußt. Dabei müssen HF-Felder, die über die in der Leiterplatte 12 gebildeten elektrischen Durchführungen aus dem Bereich 20 in den Bereich 22 gelangen könnten, durch Filter zum Masse-Potential abgeleitet werden. Diese Filter enthalten insbesondere Kondensatoren, deren eine Platte mit der jeweiligen Durchführung und deren andere Platte mit Masse verbunden ist.In Fig. 1, 10 denotes a metal housing. In the metal housing, a printed circuit board 12 is held on a bar 14 attached to the metal housing 10 . The metal housing 10 and the strip 14 form a ground potential. The metal housing 10 is divided by a partition 16 , which is arranged perpendicular to the printed circuit board 12 and is impermeable to HF fields. The dividing wall 16 defines a dividing surface 18 which separates a “dirty” area 20 exposed to HF fields from a “clean” area 22 shielded against HF fields. Signals are introduced into the "dirty" area 20 via an input socket 24 . These include high-frequency signals. At an output socket 26 , 22 output signals are tapped from the "clean" area. The circuit board carries (not shown) components for signal processing. The partition wall is intended to prevent RF fields from the "dirty" area 20 from influencing the signal processing in the "clean" area 22 . In this case, RF fields, which could pass from the area 20 to the area 22 via the electrical feedthroughs formed in the printed circuit board 12 , must be derived by filters to the ground potential. These filters contain in particular capacitors, one plate of which is connected to the respective bushing and the other plate of which is connected to ground.
In Fig. 2 ist die Leiterplatte 12 schematisch in einem Längsschnitt dargestellt. Die Leiterplatte besteht aus Lagen 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 und 52. Die äußeren Lagen 28 und 52 sind auf der Außenseite metallisiert mit Durchbrücken der Metallschicht für die auf der Leiterplatte montierten Bauteile. Außerdem ist die Leiterplatte 12 an den Längs- und Stirnseiten metallisiert. Dadurch wird ein Kontakt mit Masse hergestellt.In FIG. 2, the circuit board 12 is shown schematically in a longitudinal section. The circuit board consists of layers 28 , 30 , 32 , 34 , 36 , 38 , 40 , 42 , 44 , 46 , 48 , 50 and 52 . The outer layers 28 and 52 are metallized on the outside by bridging the metal layer for the components mounted on the circuit board. In addition, the circuit board 12 is metallized on the longitudinal and end faces. This will make contact with ground.
Die Lagen 30, 34, 38, 42, 46 und 50 weisen im Bereich der Trennfläche 18 metallisierte Flächen 54, 56, 58, 60, 62 bzw. 64 auf. Diese metallisierten Flächen sind mit den Metallschichten auf den Längsseiten der Leiterplatte 12 elektrisch verbunden und darüber mit dem Metallgehäuse 10. Die metallisierten Flächen 54 bis 64 liegen daher an Masse.The layers 30 , 34 , 38 , 42 , 46 and 50 have metallized surfaces 54 , 56 , 58 , 60 , 62 and 64 in the area of the separating surface 18 . These metallized surfaces are electrically connected to the metal layers on the long sides of the printed circuit board 12 and above that to the metal housing 10 . The metallized surfaces 54 to 64 are therefore grounded.
Auf den darüber- oder dazwischenliegenden Lagen 28, 32, 36, 40 und 44 sind Leiterbahnen z. B. 66 in Fig. 2 vorgesehen, welche durch die Trennfläche 18 hindurchgeführt sind und in der Leiterplatte 12 eine Verbindung zwischen dem "schmutzigen" Bereich 20 und dem "sauberen" Bereich 22 herstellen.On the layers 28 , 32 , 36 , 40 and 44 lying above or in between, conductor tracks are, for. B. 66 in Fig. 2 provided, which are passed through the separating surface 18 and in the circuit board 12 make a connection between the "dirty" area 20 and the "clean" area 22 .
Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, weisen die durch die Trennfläche 18 hindurchgeführten Leiterbahnen 68, 70, 72 und 74, die auf einer der dazwischenliegenden Lagen 28, 32, 36, 40 oder 44 vorgesehen sind, im Bereich der Trennfläche 18 Verbreiterungen auf, welche metallisierte Flächen 76, 78, 80 bzw. 82 bilden. Diese metallisierten Flächen 76, 78, 80 bzw. 82 bilden zusammen mit den benachbarten, auf Masse-Potential liegenden metallisierenden Flächen der benachbarten Lagen der Leiterplatte 12 Kondensatoren, wie mit der Leiterbahn 66 und den an Masse liegenden, metallisierten Flächen 60 und 62 in Fig. 2 dargestellt ist. Über diese Kondensatoren werden HF-Felder von den Leiterbahnen 66 bzw. 68, 70, 72 und 74 zur Masse hin abgeleitet. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, können die Filter auch Induktivitäten 82 oder 84 enthalten, die in die Leiterplatte 12 durch geeignete Führung der Leiterbahnen 66 integriert sind.As can best be seen from FIG. 3, the conductor tracks 68 , 70 , 72 and 74 which are passed through the separating surface 18 and which are provided on one of the layers 28 , 32 , 36 , 40 or 44 in between have widenings in the region of the separating surface 18 on which metallized surfaces 76 , 78 , 80 and 82 form. These metallized areas 76 , 78 , 80 and 82 , together with the adjacent metallizing areas of the adjacent layers of the printed circuit board 12 lying at ground potential, form capacitors, such as with the conductor track 66 and the metallized areas 60 and 62 lying on ground in FIG . 2 is shown. HF fields are derived from the conductor tracks 66 and 68 , 70 , 72 and 74 to the ground via these capacitors. As shown in FIG. 2, the filters can also contain inductors 82 or 84 , which are integrated in the printed circuit board 12 by suitable routing of the conductor tracks 66 .
Als weitere Filterglieder sind auf der Leiterplatte 12 als gesonderte Bauteile Kondensatoren 86 und 88 und entsprechende Induktivitäten, z. B. 90 montiert. Die Verbindung der Ein- und Ausgängegänge und der auf der Leiterplatte 12 montierten Bauteile mit den Leiterbahnen auf den verschiedenen Lagen 28 bis 52 wird in üblicher Weise über Durchkontaktierungen 92 bzw. 94 hergestellt.As a further filter elements are on the circuit board 12 as separate components capacitors 86 and 88 and corresponding inductor, z. B. 90 mounted. The connection of the input and output aisles and the components mounted on the printed circuit board 12 to the conductor tracks on the various layers 28 to 52 is established in the usual way via vias 92 and 94 , respectively.
Die beschriebene Anordnung gestattet es, Filterkondensatoren zur Ableitung von HF-Feldern direkt in konventioneller Technik zu integrieren.The arrangement described allows Filter capacitors for the derivation of HF fields directly in integrating conventional technology.
Claims (3)
- (a) die Trennfläche (18) quer zur Ebene der Lagen (28 bis 52) der Leiterplatte (12) verläuft,
- (b) längs der Trennfläche (18) in Lagen (30, 34, 38, 42, 46, 50), die jeweils durch wenigstens eine dazwischenliegende Lage (32, 36, 40, 44, 48) voneinander getrennt sind, metallisierte Masseflächen (76, 78, 80, 82) gebildet sind,
- (c) in den dazwischenliegenden Lagen (32, 36, 40, 44, 46) Leiterbahnen (66, 68, 70, 72, 74) durch die Trennfläche (18) hindurchgeführt sind und
- (d) in diesen Leiterbahnen (66, 68, 70, 72, 74) im Bereich der Trennfläche (18) leitende Flächen (76, 78, 80, 82) gebildet sind, welche mit den Masseflächen Filterkondensatoren zur Ableitung von HF-Feldern bilden.
- (a) the separating surface ( 18 ) extends transversely to the plane of the layers ( 28 to 52 ) of the printed circuit board ( 12 ),
- (b) along the dividing surface ( 18 ) in layers ( 30 , 34 , 38 , 42 , 46 , 50 ), each separated by at least one intermediate layer ( 32 , 36 , 40 , 44 , 48 ), metallized ground surfaces ( 76 , 78 , 80 , 82 ) are formed,
- (c) in the intermediate layers ( 32 , 36 , 40 , 44 , 46 ) conductor tracks ( 66 , 68 , 70 , 72 , 74 ) are passed through the separating surface ( 18 ) and
- (d) conductive surfaces ( 76 , 78 , 80 , 82 ) are formed in these conductor tracks ( 66 , 68 , 70 , 72 , 74 ) in the region of the separating surface ( 18 ), which, with the ground surfaces, form filter capacitors for discharging HF fields .
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