DE3940293A1 - Bandkabel - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung

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.

Kurzdarstellung der Erfindung

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.

Kurze Darstellung der Zeichnung

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Flachkabels als erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

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.

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.