DE10125745A1

DE10125745A1 - Verfahren zur Abschirmung einer auf einer Leiterplatte realisierten elektrischen Schaltung und eine entsprechende Kombination einer Leiterplatte mit einer Abschirmung

Info

Publication number: DE10125745A1
Application number: DE2001125745
Authority: DE
Inventors: Joerg Romahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-12-05
Also published as: WO2002096176A2; WO2002096176A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abschirmung einer auf einer Leiterplatte (1) realisierten elektrischen Schaltung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: DOLLAR A a. Überziehen der Leiterplatte (1) mit einem elektrisch isolierenden Material (4), derart, dass mindestens die auf der Leiterplatte (1) realisierte elektrische Schaltung mit dem elektrisch isolierenden Material (4) überzogen wird und gleichzeitig mindestens eine auf Masse liegende Stelle (6) der Leiterplatte (1) ausgespart wird; DOLLAR A b. Aufbringen eines elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Materials (5) auf dem elektrisch isolierenden Material (4), derart, dass mindestens die auf der Leiterplatte realisierte Schaltung mit dem elektrisch isolierenden (4) und dem darauf aufgebrachten elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Material (5) überzogen wird; DOLLAR A c. Kontaktieren des elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Materials (5) mit der mindestens einen auf Masse liegenden Stelle (6) der Leiterplatte (1). DOLLAR A Ferner umfasst sie eine Kombination einer Leiterplatte (1), auf der mindestens eine elektrische Schaltung realisiert ist, mit mindestens einer Abschirmung (3) für die mindestens eine elektrische Schaltung, wobei mindestens die eine auf der Leiterplatte realisierte elektrische Schaltung mit einem ersten Überzug (4) eines elektrisch isolierenden Materials versehen ist, auf der der elektrischen Schaltung abgewandten Seite des ersten Überzugs (4) aus elektrisch ...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abschirmung einer auf einer Leiterplatte realisierten elektrischen Schal tung. Elemente, die zur Abschirmung von elektrischen, hochfrequenten, abstrahlenden Schaltungen dienen, sind im Allgemeinen aus metallischen Materialien, welche zum Beispiel aufgelötet werden. Alternativ könnte man auch metallisierte Kunststoffgehäuse einsetzen. Diese werden über Dispensstrei fen auf der Leiterplatte aufgebracht bzw. kontaktiert. Aller dings sind diese Kunststoffgehäuse aufgrund der Fertigung meist teurer, weshalb sie hier nur wenig Einsatz finden. Fer ner weisen die bislang verwendeten Abschirmelemente eine recht formstabile Geometrie auf. Sie bilden eine Art formfes tes Gehäuse. Bei einer auf einer Leiterplatte realisierten elektrischen Schaltung sind meist verschieden hohe Bauelemen te vorhanden. Bei einer metallischen Abschirmung ist darauf zu achten, dass alle Bauelemente einen ausreichenden Abstand zur metallischen Abschirmung haben, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Alternativ müsste partiell eine isolierende Zwi schenlage eingebracht werden. Das zur Abschirmung dienende Gehäuse ist von daher derart geformt, dass auch nach seinem Aufsetzen auf die Schaltung ein zusätzlicher Sicherheitsab stand zwischen dem Gehäuse und den einzelnen Bauelementen ge währleistet ist.

Bisher gibt es im wesentlichen zwei grundlegende Ausführungs formen einer Abschirmung. Zum einen ist eine Abschirmung häu fig in Form einer Haube ausgeführt, die über die abzuschir mende elektrische Schaltung gestülpt wird. Diese Haube wird im Allgemeinen mittels Schrauben auf der Leiterplatte fi xiert. Alternativ dazu kann sie auch auf die Leiterplatte aufgelötet werden. Ein Nachteil dieser Ausführungsform be steht darin, dass diese Haube meist erst nach Prüfung der Funktionsfähigkeit der elektrischen Schaltung aufgesetzt wer den kann. Durch eventuell auftretende mechanische Belastungen bei einer Fixierung mittels Schrauben oder durch thermische Belastungen beim Auflöten ist stets die Gefahr gegeben, dass die elektrische Schaltung einen Schaden erleidet. Eine zweite Ausführungsmöglichkeit einer Abschirmung bietet das Vorsehen eines auf die Leiterplatte aufgelöteten Rahmens, der nach dem Prüfen der Funktionsfähigkeit der elektrischen Schaltung mit einem geeigneten Deckel verschlossen wird. Gegenüber der zu erst vorgestellten Variante zeigt diese Ausführungsmöglich keit den Vorteil, dass die elektrische Schaltung im Falle ei ner Reparatur recht einfach durch Abnehmen des Deckels zu gänglich ist. Ein Nachteil ergibt sich dabei allerdings durch die daraus eventuell resultierende unzufriedenstellende Be festigung des Deckels, der unter Berücksichtigung einer leichten Abnahmefähigkeit gegebenenfalls auch unkontrolliert bzw. unbeabsichtigt abfallen bzw. sich lösen kann.

Derartige Abschirmungen werden beispielsweise für Technolo gien wie DECT, GSM sowie auch bei sonstigen Schaltungen im Basisband angewendet. Ferner werden sie auch für Schaltungs teile der Hochfrequenz angewendet.

Ein Nachteil der erläuterten Ausführungsbeispiele von Ab schirmungen für elektrische Leitungen ist dadurch gegeben, dass die Abschirmung, wie bereits kurz erwähnt, über das höchste Bauteil der abzuschirmenden elektrischen Schaltung mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand angeordnet werden muss, um mögliche Kurzschlüsse zu elektrisch leitenden Bau elementanschlüssen zu vermeiden. Der notwendige Sicherheits abstand beträgt im Allgemeinen mehrere 1/10 mm, mindestens aber 0,2 mm. Neben dem geeigneten Sicherheitsabstand ist da bei ferner die formstabile Ausführung der Abschirmung wich tig, um bei der Handhabung die Abschirmung nicht zu verfor men, sei es zu verbiegen oder zu verbeulen. Bei Verwendung einer Haube ist ferner zu berücksichtigen, dass diese eine Toleranz von bis zu 0,5 mm besitzen kann.

Ein weiterer Nachteil ist bei den bekannten und hier erwähn ten Ausführungsbeispielen von Abschirmungen darin zu sehen, dass sich bei starken Temperaturschwankungen mechanische Spannungen ergeben können. Diese Spannungen wiederum wirken auf die Leiterplatte und beanspruchen dabei möglicherweise beispielsweise die Lötanschlüsse. Insofern fallen hier repa raturanfällige Stellen an. Ferner besteht die Gefahr, dass es bei einem schnellen Temperaturanstieg zum Niederschlag von Kondensfeuchtigkeit auf der elektrischen Schaltung und auf der Abschirmung kommen kann, was insbesondere bei hochohmigen elektrischen Schaltungen zu Fehlfunktionen bis hin zum Total ausfall der elektrischen Schaltung führen kann. Es kann auf grund auftretender Feuchtigkeit zu Kurzschlüssen kommen.

Es war eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Abschir mung einer auf einer Leiterplatte realisierten Schaltung be reitzustellen, mit dessen Hilfe einfach und schnell oben ge nannte Nachteile der bisher verwendeten Abschirmungen umgan gen werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe durch den unabhängigen Anspruch 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen aufge führt.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Abschirmung einer auf einer Leiterplatte realisierten elektrischen Schaltung be reitgestellt, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:

a) Überziehen der Leiterplatte mit einem elektrisch isolie renden Material derart, dass mindestens die auf der Lei terplatte realisierte elektrische Schaltung mit dem e lektrisch isolierenden Material überzogen wird und gleichzeitig mindestens eine auf Masse liegende Stelle der Leiterplatte ausgespart wird;
b) Aufbringen eines elektrisch leitenden, abschirmend wir kenden Materials auf dem elektrisch isolierenden Materi al derart, dass mindestens die auf der Leiterplatte rea lisierte Schaltung mit dem elektrisch isolierenden und dem darauf aufgebrachten elektrisch leitenden, abschir mend wirkenden Material überzogen wird;
c) Kontaktieren des elektrisch leitenden, abschirmend wir kenden Materials mit der mindestens einen auf Masse lie genden Stelle der Leiterplatte.

Vorzugsweise wird dabei die Leiterplatte mit Ausnahme mindes tens einer auf Masse liegenden Stelle vollflächig mit dem e lektrisch isolierenden Material überzogen. Dies kann durch Lackieren oder durch Aufsprühen des elektrisch isolierenden Materials vonstatten gehen. Dadurch wird das Verfahren noch mals vereinfacht und beschleunigt, da eine räumliche Begren zung des Überzugs auf der Leiterplatte bis auf die mindestens eine auf Masse liegende Stelle nicht berücksichtigt werden muss. Auch das auf das isolierende Material aufzubringende elektrisch leitende, abschirmend wirkende Material kann voll flächig aufgebracht werden. Als elektrisch leitendes, ab schirmendes Material wird vorzugsweise ein Metall, wie bei spielsweise Nickel, Aluminium, Kupfer, Messing oder Silber, eingesetzt. Ferner denkbar ist auch Graphit.

Zudem muss das elektrisch leitende, abschirmend wirkende Ma terial an der mindestens einen auf Masse liegenden Stelle der Leiterplatte mit der Leiterplatte kontaktiert, d. h. elekt risch leitend verbunden werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens wird das elektrisch leitende, abschirmend wirkende Material vollständig um die elektrische Schaltung umlaufend auf der Leiterplatte kontaktiert. Dadurch wird die Abschirmwirkung verbessert, d. h. erhöht. Das bedeutet, dass hier in Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens ein um die elektrische Schaltung umlaufender, auf Masse liegender Bereich ausgespart, d. h. nicht mit dem elektrisch isolieren den Material überzogen wird.

Ein Vorteil des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Tatsache, dass das Verfahren sehr schnell und einfach durchzuführen ist.

Ferner ist es vorteilhaft, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anstelle von massiven metallischen Teilen für die Abschirmung, wie beispielsweise eine einführend beschriebene Haube oder ein Rahmen mit Deckel, ein mehrschichtiger Überzug eingesetzt wird. Dies macht die Handhabung der Leiterplatte mitsamt der auf ihr realisierten elektrischen Schaltung und der Abschirmung wesentlich einfacher. Die elektrische Schal tung wird unmittelbar mit dem elektrisch isolierenden Materi al überzogen, so dass keinerlei räumlicher Abstand zwischen der Abschirmung und der Schaltung bzw. den einzelnen, die Schaltung aufbauenden Bauelemente entsteht. Um eine gute und ausreichende Isolation zu gewährleisten genügt es dabei, die Dicke des Überzugs des elektrisch isolierenden Materials im µm-Bereich zu wählen. Bei Verwendung formstabiler metalli scher Abschirmungen musste demgegenüber stets ein ausreichen der Sicherheitsabstand zu der elektrischen Schaltung bzw. zu den einzelnen, die Schaltung aufbauenden Bauelementen ein gehalten werden, um das Auftreten von Kurzschlüssen zu ver meiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann somit Platz, d. h. insbesondere Bauhöhe und Volumen eingespart wer den. Bislang musste auch bei der Handhabung mitsamt der Ab schirmung stets darauf geachtet werden, dass es zu keiner Verformung der Abschirmung kommt, die gegebenenfalls das Auf treten von Kurzschlüssen nach sich ziehen konnte. Diese vor sichtige Handhabung ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr nötig.

Zudem ist bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die abzuschirmende elektrische Schaltung nach außen hin vollstän dig abgeschirmt. Somit ist die elektrische Schaltung vor ein dringender Feuchtigkeit bzw. vor Feuchtigkeit durch Kondens bildung geschützt. Ferner ist sie vor Korrosion geschützt.

Darüber hinaus kann es aufgrund des unmittelbaren Kontaktes der Abschirmung in Form des erfindungsgemäßen Überzuges zu den einzelnen Bauelementen der Schaltung zu keinem Wärmestau zwischen Abschirmung und elektrischer Schaltung kommen, wie dies bei Verwendung einer formstabilen Abschirmung unter Be rücksichtigung eines notwendigen Sicherheitsabstandes unum gänglich ist.

Aufgrund der Flexibilität des verwendeten elektrisch leiten den, abschirmend wirkenden Materials, welches an der mindes tens einen auf Masse liegenden Stelle der Leiterplatte mit der Leiterplatte kontaktiert wird, kommt es an den Kontakt stellen hier zu keinen mechanischen Spannungen aufgrund von Temperaturschwankungen, welche auf die Leiterplatte wirken und die Stabilität der Kontaktstellen beeinträchtigen könn ten. Letzteres kommt hingegen häufig bei formstabilen, ein gangs beschriebenen metallischen Abschirmungen vor.

Ferner umfasst die vorliegende Erfindung auch die Bereitstel lung einer Kombination einer Leiterplatte, auf der mindestens eine elektrische Schaltung realisiert ist, mit mindestens ei ner Abschirmung für die mindestens eine elektrische Schal tung, wobei die mindestens eine auf der Leiterplatte reali sierte elektrische Schaltung mit einem ersten Überzug eines elektrisch isolierenden Materials versehen ist, auf der der elektrischen Schaltung abgewandten Seite des ersten Überzugs aus elektrisch isolierendem Material ein zweiter Überzug ei nes elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Materials aufgebracht ist und der zweite Überzug aus dem elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Material mit mindestens ei ner auf Masse liegenden Stelle der Leiterplatte kontaktiert ist.

Vorzugsweise ist dabei das elektrisch leitende, abschirmend wirkende Material bzw. der Überzug aus dem elektrisch leiten den, abschirmend wirkenden Material vollständig um die elekt rische Schaltung umlaufend mit der Leiterplatte kontaktiert. Das bedeutet, dass ein um die elektrische Schaltung umlaufen der, auf Masse liegender Bereich auf der Leiterplatte zur Kontaktierung vorgesehen ist. Vorzugsweise handelt sich dabei um einen metallisierten Bereich.

Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgen den Figur dargelegt. Es zeigt:

Fig. 1 Schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kombination einer Leiterplatte, auf der ei ne elektrische Schaltung realisiert ist, mit einer Abschir mung für die elektrische Schaltung.

Fig. 1 zeigt eine Kombination einer Leiterplatte 1, auf der eine elektrische Schaltung mit einer Gruppe 2 von Bauelemen ten realisiert ist, mit einer Abschirmung 3 für die elektri sche Schaltung. Die Abschirmung 3 ist erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass die auf der Leiterplatte 1 realisierte e lektrische Schaltung mit der Gruppe 2 von Bauelementen mit einem ersten Überzug 4 aus einem elektrisch isolierendem Ma terial versehen ist, auf der der elektrischen Schaltung abge wandten Seite des Überzugs 4 aus elektrisch isolierendem Ma terial ein zweiter Überzug 5 eines elektrisch leitenden, ab schirmend wirkenden Materials aufgebracht ist und der Über zug 5 aus dem elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Ma terials mit auf Masse liegenden Stellen 6 der Leiterplatte 1 kontaktiert ist. Durch diese Anordnung eines ersten Überzugs 4 und eines zweiten Überzugs 5 wird es möglich, auf sehr ein fache Weise Kurzschlüsse zwischen der elektrischen Schaltung bzw. zwischen der Gruppe 2 von Bauelementen und dem zweiten Überzug 5 aus dem elektrisch leitenden, abschirmend wirkenden Materials zu vermeiden und gleichzeitig eine gute abschirmen de Wirkung für die elektrische Schaltung zu erhalten. Durch die erfindungsgemäße Kombination wird gegenüber der Verwen dung einer formstabilen metallischen Abschirmung viel Platz, insbesondere Bauhöhe und Volumen eingespart. Zudem ist durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Überzüge 4, 5 die elektri sche Schaltung nach außen hin völlig abgeschirmt und somit vor Feuchtigkeit und Korrosion geschützt. Ferner kann es hier nicht zu einem Wärmestau zwischen Abschirmung 3 und elektri scher Schaltung kommen, wie dies bei Verwendung einer form stabilen Abschirmung unter Berücksichtigung eines notwendigen Sicherheitsabstandes unumgänglich ist.

Claims

1. Verfahren zur Abschirmung einer auf einer Leiterplatte (1) realisierten elektrischen Schaltung, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:

a) Überziehen der Leiterplatte (1) mit einem elektrisch i solierenden Material (4) derart, dass mindestens die auf der Leiterplatte (1) realisierte elektrische Schaltung mit dem elektrisch isolierenden Material (4) überzogen wird und gleichzeitig mindestens eine auf Masse liegende Stelle (6) der Leiterplatte (1) ausgespart wird;
b) Aufbringen eines elektrisch leitenden, abschirmend wir kenden Materials (5) auf dem elektrisch isolierenden Ma terial (4) derart, dass mindestens die auf der Leiter platte realisierte Schaltung mit dem elektrisch isolie renden (4) und dem darauf aufgebrachten elektrisch lei tenden, abschirmend wirkenden Material (5) überzogen wird;
c) Kontaktieren des elektrisch leitenden, abschirmend wir kenden Materials (5) mit der mindestens einen auf Masse liegenden Stelle (6) der Leiterplatte (1).

2. Kombination einer Leiterplatte (1), auf der mindestens ei ne elektrische Schaltung realisiert ist, mit mindestens einer Abschirmung (3) für die mindestens eine elektrische Schaltung, wobei mindestens die eine auf der Leiterplat te realisierte elektrische Schaltung mit einem ersten Ü berzug (4) eines elektrisch isolierenden Materials verse hen ist, auf der der elektrischen Schaltung abgewandten Seite des ersten Überzugs (4) aus elektrisch isolierendem Material ein zweiter Überzug (5) eines elektrisch leiten den, abschirmend wirkenden Materials aufgebracht ist und der zweite Überzug (5) aus dem elektrisch leitenden, ab schirmend wirkenden Material mit mindestens einer auf Mas se liegenden Stelle (6) der Leiterplatte (1) kontaktiert ist.