DE69107174T2 - Unterteil für ein abgeschirmtes Gehäuse mit elektronischen Schaltungen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Unterteil für ein abgeschirmtes Gehäuse, aufweisend einen metallischen Behälter, der elektronische Bauteile enthält, vorzugsweise angeordnet auf Leiterplatten, sogenannten Tochterkarten.
• Das Unterteil umfaßt eine Leiterplatte, sogenannte Mutterkarte, um die Bauteile mit Verbindungsmitteln zu verbinden, und einen metallischen Rahmen. Die Mutterkarte umfaßt auf einer Außenseite wenigstens einen Bereich, der auf der Außenseite des Behälters metallisiert ist und der die Verbindungsmittel trägt. Der metallische Rahmen weist die Karte einrahmende Seiten und einen die Grundplatte des Gehäuses bildenden Boden auf.
• Ein solches Unterteil kann von demjenigen des abgeschirmten Gehäuses abgeleitet werden, das in der britischen Patentschrift GB-A-1 462 058 beschrieben ist. Dank der Verwendung von Kanten der Wände des Behälters auf dem metallisierten Bereich ist der auf der Außenseite der Mutterkarte befindliche metallisierte Bereich elektrisch mit dem Behälter verbunden.
• Hingegen ist die elektrische Kontinuität der Abschirmung zwischen der Mutterkarte, beispielsweise einer Leiterplatte aus isolierendem Material, lediglich durch den unterbrochenen Kontakt der Peripherie des metallisierten Bereichs mit Seiten des metallischen Rahmens senkrecht zur Mutterkarte sichergestellt. Die Peripherie der Mutterkarte ruht nämlich in Aussparungen, die in den Seiten des metallischen Rahmens ausgeführt sind, obwohl sich der metallisierte Bereich nicht in engem und durchgehendem Kontakt mit dem Rahmen befindet.
• Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die Abschirmung eines Unterteils für ein abgeschirmtes Gehäuse und insbesondere die Abschirmung zur Verbindung zwischen dem metallischen Rahmen und der Mutterkarte zu vervollkommnen.
• Zu diesem Zweck ist ein im Anspruch 1 angegebenes Unterteil für ein abgeschirmtes Gehäuse, wie es in der einleitenden Bemerkung definiert ist, gekennzeichnet
• - durch eine elektrische Verbindung, die durch die Rahmenseiten gehaltert ist, und
• - durch eine Einfassung, die auf einer Innenseite der Karte, der sogenannten Mutterkarte, metallisiert ist, die elektrisch mit dem Bereich auf der Außenseite verbunden ist und die gegen die elektrische Verbindung angelegt ist.
• Unter diesen Bedingungen können die Abmessungstoleranzen zwischen dem Innenumfang des Rahmens und dem Außenumfang der Mutterkarte verhältnismäßig höher als die Genauigkeit von Abmessung und Justierung der Mutterkarte und des Rahmens sein, die durch den Stand der Technik erforderlich sind. Das Spiel zwischen den Aussparungen der Mutterkarte und den Seiten des Rahmens wird so gut zugelassen, insbesondere wenn der Rahmen aus Metallblech ist und daher die Seiten des Rahmens nicht vollkommen senkrecht zum Boden des Rahmens sind.
• Weitere Merkmale des Unterteils sind in den Ansprüchen 2 bis 9 angeführt.
• Insbesondere wenn eine der Seiten des Rahmens durch die eine der Seiten des Behälters wesentlich verlängert ist, stellt die Erfindung gleichzeitig die elektrische Kontinuität zwischen dem Rahmen, dem Behälter und dem metallisierten Bereich auf der Außenseite der Mutterkarte sicher. In diesem Fall ist ein Zwischenraum zwischen einer Seite des Rahmens und einer Kante der Karte gegenüber der Seite für die teilweise Durchführung einer Wand des Behälters vorgesehen, dessen Rand sich in Kontakt mit der elektrischen Verbindung befindet.
• Weitere Vorteile der Erfindung gehen deutlicher beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungen der Erfindung unter Bezugnahme auf die entsprechenden beigefügten Zeichnungen hervor, in denen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines abgeschirmten Gehäuses ist, das ein Unterteil gemäß der Erfindung umfaßt, wobei der Deckel des Gehäuses zum Teil fortgebrochen ist;
• Fig. 2 eine vertikale Querschnittansicht eines Gehäuses analog dem in Fig. 1 gezeigten ist, das jedoch metallisierte Bereiche für Verbinder auf beiden Seiten des metallischen Behälters des Gehäuses umfaßt, das Leiterplatten enthält, wobei die letzteren nicht dargestellt sind;
• Fig. 3 eine Draufsicht des Unterteils des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses ist;
• Fig. 4 eine detaillierte Schnittansicht längs Linie IV-IV von Fig. 3 ist; und
• Fig. 5 eine detaillierte Schnittansicht längs Linie V-V von Fig. 3 ist.
• Ein abgeschirmtes metallisches Gehäuse 1 kann polygonal und zylindrisch sein und weist gemäß der in Fig. 1 und 2 gezeigten bevorzugten Ausführung die allgemeine Form eines rechteckigen Parallelepipeds auf.
• Das Gehäuse enthält integrierte Schaltungen und elektrische Bauteile (nicht dargestellt), die vorzugsweise auf der einen und/oder der anderen der Seiten mehrerer erster Leiterplatten 2 angeordnet sind und die sich beispielsweise auf einen Funksender beziehen. Die Karten 2 sind hier parallel zu zwei kleinen vertikalen Querwänden 11 des Gehäuses angeordnet und jeweils in zwei auf den Innenseiten von zwei großen vertikalen Längswänden 12 des Gehäuses befestigten Führungen eingeschoben.
• Die Wände 11 und 12 bilden so eine rechteckige Abdeckung, deren obere Öffnung durch einen horizontalen metallischen Deckel 13 verschlossen ist und deren untere Öffnung durch ein horizontales Unterteil 3 gemäß der Erfindung verschlossen ist, das den Boden des Gehäuses bildet. Die Abdeckung 11-12, der Deckel 13 und ein metallischer Rahmen 4 im Unterteil 3 sind aus gebogenen und geschweißten Blechen ausgeführt. Der Deckel 13 ist auf der Abdeckung 11-12 befestigt und die Abdeckung ist auf dem Unterteil 3 mittels Schrauben 8 befestigt, die obere (15) und untere (16) Auflagerandbereiche auf den Außenumfängen der Öffnungen der Abdeckung durchqueren, um ein vollständig geschlossenes, abgeschirmtes und vorzugsweise hermetisches Gehäuse zu bilden.
• Der Deckel 13 kann auf einer Außenseite eine Kühleinrichtung mit Rippen aufweisen. Unter einer Innenseite des Deckels 13 kann eine kompressible wärmeleitende Schicht, vorzugsweise aus Elastomer und gefüllt mit metallischen Teilchen, vorgesehen sein, um zugleich eine Wärmeabführung zwischen den Leiterplatten 2 innen im Gehäuse und der Außenseite und ein Mittel zum Drücken der Leiterplatten gegen den Boden des Gehäuses und deren Fixierung im Behälter 11, 12, 13 des Gehäuses zu bilden.
• Wie mehr im einzelnen in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, weist das Gehäuseunterteil 3 im wesentlichen den metallischen Rahmen 4 und eine zweite Leiterplatte 5, Mutterkarte genannt, auf.
• Der Rahmen 4 ist rechteckig und dünn. Er umfaßt einen flachen Boden 40, der deutlich größer als der hier horizontale Basisquerschnitt der Abdeckung 11-12 des Gehäuses ist. Der Boden 40 bildet die Grundplatte des Gehäuses. Vier vertikale Seiten 41 und 42, die eine sehr geringe Höhe in bezug auf diejenige des Gehäuses aufweisen, sind senkrecht zum Boden 40 durch Blechbiegen ausgerichtet und sind in den Winkelbereichen des Rahmens, gegebenenfalls durch Winkel verstärkt, miteinander verschweißt.
• Gemäß den veranschaulichten Ausführungen ist die Länge des Rahmens 4 zwischen den parallelen Seiten 41 im wesentlichen gleich der Länge der Abdeckung zwischen den Wänden 11, vorzugsweise deutlich größer als die Abdeckungslänge, wie in der Folge unter Bezugnahme auf Fig. 5 ersichtlich wird; die Breite des Rahmens 40 zwischen den parallelen Seiten 42 ist deutlich größer als die Breite der Abdeckung zwischen den Wänden 12, um einen in Fig. 1 gezeigten Bereich 6 oder zwei in Fig. 2 gezeigte Bereiche 6 auf dem Unterteil 3 seitlich zur Abdeckung 11, 12, 13 vorzusehen, um dort elektrische Standardverbinder 7 zu befestigen. Die Verbinder 7 sind dazu bestimmt, zum Gehäuse externe Leitungen oder Übertragungsbusse durch die Mutterkarte 5 mit den Leiterplatten 2 zu verbinden.
• Die Mutterkarte 5 ist eine zweiseitige und vorzugsweise mehrlagige Leiterplatte. Die obere Seite 51 der Mutterkarte außen, zum Unterteil 3 ist wenigstens in den durch die Abdeckung 11, 12, 13 nicht überdeckten Bereichen 6 vollständig metallisiert.
• Eine rechteckige, Seiteneinfassung 61 der Bereiche 6 befindet sich unterhalb der Längswände 12 der Gehäuseabdeckung und befindet sich in einer nicht dargestellten Variante ebenso unterhalb wenigstens einer der Querwände der Abdeckung 11, wenn die Länge der Abdeckung 11, 12 wesentlich kleiner als diejenige des Rahmens 4 ist. Genauer, die Einfassung 61 befindet sich in elektrischem und mechanischem Kontakt mit den unteren Randbereichen 16 der Metalleinfassung, um eine vollkommene Kontinuität der Abschirmung zwischen den Bereichen 6 und dem Behälter 11-12-13 auszuführen, der durch die Abdeckung und den Deckel gebildet ist und die "Tochterkarten" 2 enthält.
• Gemäß einer weiteren Variante kann indessen die Außenseite 51 der Mutterkarte vollständig metallisiert sein, einschließlich das Innere des Behälters 11-12-13.
• Die metallisierten Bereiche 6 sind vorzugsweise mit einer Isolierschicht 62 wie einem Epoxidharz, ausgenommen die Einfassung 61, überdeckt, insbesondere wenn die Verbinder 7 gegen die Mutterkarte angelegte Innenseiten aufweisen, die metallisch sind.
• Mehrere Leiterbandinnenschichten (nicht dargestellt) erstrecken sich in der Mutterkarte 5 zwischen den Bereichen 6 und dem Behälter 11-12-13, der die "Tochterkarten" 2 enthält, um Stifte der Verbinder 7 durch in der Mutterkarte ausgeführte Löcher mit auf den unteren Rändern der Karten 2 befestigten Verbinderstiften zu verbinden.
• Die Mutterkarte 5 hat einen Umfang vergleichbar mit demjenigen des Unterteilrahmens 4 und weist hier eine Rechteckform deutlich kleiner als der durch die vier Rahmenseiten 41 und 42 begrenzte Innenumfang auf, damit die Mutterkarte die obere Öffnung des Rahmens 4 verschließt. Wie im einzelnen in Fig. 4 gezeigt ist, sind kleine Winkel 43 vorspringend auf dem gesamten Innenumfang des Rahmens 4 vorgesehen. Horizontale Schenkel 44 der Winkel 43 sind auf den Innenseiten der vier Rahmenseiten 41 und 42 durch fortlaufende Schweißnähte aufgesetzt. Die Winkel 43 haltern eine vorzugsweise weiche elektrische Abschirmungsverbindung 45, z.B. Metallgeflecht. Die Verbindung 45 ist fortlaufend und bildet ein geschlossenes Rechteck. Die Höhe der Verbindung 45 ist größer als der vertikale Schenkel der Winkel 43, damit bei der Einführung der Mutterkarte in den Rahmen 4 der periphere Rand der Innenseite 52 der Mutterkarte lediglich auf der Verbindung 45 in ausgezeichnetem mechanischem und elektrischem Kontakt mit dieser ruht, ungeachtet des Spiels und der Abmessungstoleranzen zwischen dem Umfang der Mutterkarte 5 und dem Innenumfang des Rahmens 4.
• Die elektrische Kontinuität der Abschirmung zwischen den metallischen Außenbereichen 6 und der Verbindung 45 ist durch einen rechteckigen metallisierten Randbereich 53 sichergestellt, der auf dem Umfang der Innenseite 52 der Mutterkarte 5 im Inneren des Unterteils 3 gedruckt ist, und durch metallisierte Löcher 54, die in der Mutterkarte ausgeführt sind und den Randbereich 53 mit den Bereichen 6 verbinden. Diskrete elektrische Bauteile wie Ableiter und Sicherungen können an der Mutterkarte befestigt und in den Innenraum des Unterteils zwischen der Mutterkarte 5 und dem Rahmenboden 40 vorgesehen sein.
• Der untere metallisierte Randbereich 53 wird gegen die Verbindung 45 unter einem starken Druck angelegt, der durch die Verschraubung mit Schlitzschrauben 8 ausgeübt wird. Die Schrauben 8 durchqueren mit Spiel in der Mutterkarte 5 ausgeführte zweite glatte Löcher 55. In gewindeversehenen Löchern 46 in kleinen Zylinderhülsen 47, die durch Schweißen auf der Innenseite des Rahmenbodens 40 verbunden sind, sind Schrauben 8 eingeschraubt, bis die Köpfe der Schrauben 8 in Anlage gegen die Oberseite 51 der Mutterkarte gelangen. Die Höhe der Hülsen ist kleiner als der Abstand zwischen der Verbindung 45, einschließlich deren Dicke, und der Innenseite des Rahmenbodens 40, damit die Mutterkarteninnenseite 52 nicht in Kontakt mit den Hülsen 47 steht und damit die Abschirmungsverbindung 53 sich auf der Verbindung 45 abstützt. In diesem Fall ist die Verbindung 45 zusammengedrückt, um an den Winkeln 43 und den Rahmenseiten 41 und 42 haften zu bleiben.
• Gewindeversehene Zylinderhülsen 47 sind ebenso unter der metallischen Bereichseinfassung 61 vorgesehen, um dort Befestigungsschrauben 8 der Innenrandbereiche 16 der Abdeckung 11-12 aufzunehmen.
• Gemäß der in Fig. 5 veranschaulichten Variante ist wenigstens die eine der Wände des Behälters des Gehäuses, z.B. eine der Querwände 11, rechts vom Verbindungszwischenraum IJ zwischen der entsprechenden Seite 41 des Rahmens 4 und der entsprechenden Kante 55 der Mutterkarte 5 einander gegenüber angeordnet.
• Eine solche Anordnung ist vorgesehen, wenn sich eine (11) der Wände des Behälters etwa in der Verlängerung einer (41) der Seiten des Rahmens befindet, insbesondere wenn die Länge des Behälters 11-12-13 zwischen den Querwänden 11 etwa gleich und genauer deutlich kleiner als diejenige des Rahmens 4 ist. Bei dieser Variante hat der Zwischenraum IJ eine Breite im wesentlichen gleich der Dicke der Wand 11. Die Höhe der Wand 11 ist größer als diejenige der Wände 12 mit Randbereichen 16 und überschreitet diejenige um eine Länge größer als die Dicke der Mutterkarte 5, aber kleiner als der Abstand zwischen der Außenseite 51 der Mutterkarte und der Schenkel 44 der Winkel 43, die die elektrische Verbindung 5 haltern. Der untere Rand 110 der Wand 11 ist zwischen dem Rahmen 4 und der Mutterkarte 5 im wesentlichen geklemmt und befindet sich in mechanischem und elektrischem Kontakt mit der elektrischen Verbindung 45, was die Abschirmung verbessert.
• Unter diesen Bedingungen bildet das Gehäuse 1 einen echten Faradaykäfig, dessen elektrische Abschirmungskontinuität völlig zwischen dein Wänden 11 und 12 des die Tochterkarten 2 enthaltenden Behälters und dem Rahmen 4 des Unterteils 3 durch die Bereiche 6, die Löcher 54, die Einfassung 53 und die Verbindung 45 und die Winkel 43 vollständig sichergestellt ist, wobei auch einfache Demontagen und Zugänglichkeit der Mutterkarte 5 gestattet sind, die die externen Verbinder 7 trägt.

Claims (9)

1. Unterteil für ein abgeschirmtes Gehäuse (1), aufweisend einen metallischen Behälter (11-12-13), der elektronische Bauteile (2) enthält,

- wobei das Unterteil (3) eine Leiterplatte (5) zur Verbindung der Bauteile (2) mit Verbindungsmitteln (7) und einen metallischen Rahmen (4) umfaßt,

- wobei die Karte (5) auf einer Außenseite (51) wenigstens einen Bereich (6) aufweist, der metallisiert ist und sich auf der Außenseite des Behälters (11-12-13) befindet und der die Verbindungsmittel (7) trägt, und

- wobei der metallische Rahmen (4) die Karte (5) einrahmende Seiten und einen die Grundplatte des Gehäuses bildenden Boden (40) umfaßt,

gekennzeichnet durch eine elektrische Verbindung (45), die durch die Rahmenseiten (41, 42) gehaltert ist, und durch eine Einfassung (53), die auf einer Innenseite (52) der Karte (5) metallisiert ist, die elektrisch mit dem Bereich (6) auf der Außenseite verbunden ist und die gegen die elektrische Verbindung (45) angelegt ist.

2. Unterteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung (45) ein Metallgeflecht ist.

3. Unterteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es Metallwinkel (43) umfaßt, die gegen die Innenseiten der Seiten (41, 42) des Rahmens (4) aufgesetzt sind und die elektrische Verbindung (45) haltern.

4. Unterteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch metallisierte Löcher (54), die in der Karte (5) ausgeführt sind und die den Bereich (6) auf der Außenseite der Karte mit der Einfassung (53) auf der Innenseite der Karte verbinden.

5. Unterteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch mit Innengewinde versehene Hülsen, die auf dem Boden des Rahmens (40) ausgeführt sind, um die Karte (5) durchquerende Schrauben (8) aufzunehmen, und die die Karte auf der elektrischen Verbindung (45) festhalten.

6. Unterteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine völlig metallisierte Außenseite (51) der Karte (5).

7. Unterteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Isolierschicht (62), die wenigstens den metallisierten Außenseitenbereich (6) bis zur Außenseite des Behälters (11, 12-13) überdeckt.

8. Unterteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Inneneinfassung (61) des Außenseitenbereichs (6) im elektrischen und mechanischen Kontakt mit Randbereichen (16) des Gehäuses (11-12- 13).

9. Unterteil nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Zwischenraum (IJ) zwischen einer Seite (41) des Rahmens (4) und einer Kante (55) der Karte (5) gegenüber der Seite (41) für das teilweise Hindurchtreten einer Wand (11) des Gehäuses, deren Rand (110) sich in Kontakt mit der elektrischen Verbindung (45) befindet.