DE10134152A1

DE10134152A1 - Microprocessor controller has cover with constriction near microprocessor

Info

Publication number: DE10134152A1
Application number: DE10134152A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Beyse; Wolfgang Gscheidle; Nurset Dagtekin; Markus Gebell
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-30

Abstract

A controller comprises a microprocessor arranged on a printed circuit board (1) and a cover cooperating with the printed circuit board to enclose an inner space. The cover (3) includes a constriction (3.1) e.g. a sharp indentation, near the microprocessor (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Steueergerät gemäß des Oberbegriffes des Anspruches 1. The invention relates to a control device according to the preamble of claim 1.

Ein Steuergerät ist Teil einer gesteuerten elektronischen Anlage, der die Ein- und Ausschaltzeitpunkte der elektronischen Schalter entsprechend einer gegebenen Information über die Energiestellung und Energieumformung bestimmt und die notwendigen Signale erzeugt. Dem Steuergerät werden darüber hinaus häufig noch Schutzfunktionen bei Überlastung oder Havariefällen sowie Überwachungsfunktionen zugeordnet. Einzelne Funktionsgruppen des Steuergerätes können analog oder digital ausgeführt sein. A control unit is part of a controlled electronic system that controls the inputs and Switch-off times of the electronic switches according to a given Information about the energy position and energy conversion determined and the necessary signals generated. In addition, the control unit is often still Protective functions in the event of overloading or accidents as well Monitoring functions assigned. Individual function groups of the control unit can be analog or be carried out digitally.

In Steuergeräten werden ein oder mehrere Mikroprozessoren eingesetzt, welche elektromagnetische Abstrahlung verursachen. Besonders Mikroprozessoren, die mit einer hohen Taktfrequenz betrieben werden, weisen eine starke Abstrahlung auf. Bezüglich der Abstrahlung eines Steuergerätes sind gesetzliche Forderungen und Grenzen, die durch den Einsatz des Steuergerätes gegeben sind, einzuhalten. One or more microprocessors are used in control units cause electromagnetic radiation. Especially microprocessors that work with are operated at a high clock frequency, have a strong radiation. Regarding the radiation of a control unit are legal requirements and The limits set by the use of the control unit must be observed.

Daher sind spezielle Vorrichtungen erforderlich, die gewährleisten, daß die zulässigen Grenzen der Abstrahlung nicht überschritten werden. Special devices are therefore required to ensure that the permissible limits of radiation are not exceeded.

Heutzutage sind im wesentlichen zwei Lösungen zur Verminderung der elektromagnetischen Abstrahlung bekannt:

1. Um eine unzulässig hohe Abstrahlung des Mikroprozessors zu verhindern, wird eine sogenannte Tuner-Box um den Mikroprozessor herum im Steuergerät bestückt;
2. Der Mikroprozessor ist auf der Unterseite der Leiterplatte plaziert.

There are essentially two known solutions today for reducing electromagnetic radiation:

1. To prevent an impermissibly high radiation from the microprocessor, a so-called tuner box is fitted around the microprocessor in the control unit;
2. The microprocessor is placed on the underside of the circuit board.

Die bekannten Ausführungen weisen Nachteile auf. Die Tuner-Box verursacht Kosten für ein zusätzliches Bauteil im Steuergerät. Die zweite Alternative verursacht zusätzliche Fertigungskosten und macht die Fertigung aufwendiger. The known designs have disadvantages. The tuner box caused Cost of an additional component in the control unit. The second alternative causes additional manufacturing costs and makes manufacturing more complex.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Steuergerät darzustellen, mittels dessen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll ein Steuergerät dargestellt werden, das eine unzulässig hohe elektromagnetische Abstrahlung wirkungsvoll verhindert, einen einfachen, kostengünstigen Aufbau aufweist und kostengünstig in der Fertigung ist. The object of the invention is to present a control device by means of which the Disadvantages of the prior art can be avoided. In particular, a Control unit are shown, which is an impermissibly high electromagnetic Radiation effectively prevented, has a simple, inexpensive structure and is inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird durch ein Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen besonders vorteilhafte Ausführungen. This object is achieved by a control device with the features of claim 1 solved. The subclaims show particularly advantageous designs.

Das erfindungsgemäße Steuergerät umfaßt mindestens eine Leiterplatte und mindestens einen Mikroprozessor, der auf der Leiterplatte angeordnet ist bzw. mit dem die Leiterplatte bestückt ist. Es ist ein Deckel vorgesehen, der zusammen mit der Leiterplatte einen Innenraum umschließt. Das erfindungsgemäße Steuergerät ist dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel eine Einschnürung umfaßt, wobei die Einschnürung derart gestaltet ist, daß sie den Innenraum um den Mikroprozessor herum einschnürt. The control device according to the invention comprises at least one circuit board and at least one microprocessor, which is arranged on the circuit board or with the the circuit board is assembled. A lid is provided which, together with the PCB encloses an interior. The control device according to the invention is characterized in that the lid comprises a constriction, the Constriction is designed so that it the interior around the microprocessor constricted around.

Der Mikroprozessor wird somit gegenüber seiner Umgebung wirkungsvoll abgeschirmt und die elektromagnetische Abstrahlung deutlich reduziert bzw. gänzlich verhindert. The microprocessor is thus effective in relation to its environment shielded and the electromagnetic radiation significantly reduced or entirely prevented.

Besonders vorteilhaft wird der Mikroprozessor zum Beispiel in einem Randbereich der Leiterplatte angeordnet bzw. wird die Leiterplatte mit dem Mikroprozessor derart bestückt, daß der Mikroprozessor an einer Stelle nahe eines Randes der Leiterplatte positioniert ist. Durch diese Anordnung kann eine Einschnürung derart ausgebildet sein, daß sie den Innenraum lediglich in einer vertikalen Ebene auf der randabgeneigten Seite des Mikroprozessors einschnürt. Die Einschnürung kann dabei unmittelbar neben dem Mikroprozessor ausgebildet sein. Die übrigen Seiten des Mikroprozessors werden somit besonders vorteilhaft durch die Ränder des Deckels, die die Leiterplatte umgreifen, abgeschirmt. The microprocessor is particularly advantageous, for example, in an edge area the circuit board is arranged or the circuit board with the microprocessor populates that the microprocessor at a location near an edge of the circuit board is positioned. This arrangement allows a constriction to be formed in this way be that the interior only in a vertical plane on the constricted side of the microprocessor. The constriction can be formed directly next to the microprocessor. The remaining pages of the Microprocessors are thus particularly advantageous due to the edges of the lid encompass the circuit board, shielded.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist der Deckel im Bereich der Einschnürungen mittels einer leitenden oder kapazitiven Verbindung an der Leiterplatte angeschlossen bzw. die Leiterplatte ist mittels einer leitenden oder kapazitiven Verbindung an dem Deckel angeschlossen. Dadurch wird erreicht, daß der Deckel entweder das gleiche Potential (GND, EMV-Potential oder ähnliches) aufweist oder auf einem bestimmten Potential oberhalb des Platinenpotentials liegt. Der Vorteil einer solchen Ausführung ist eine weitergehende Minimierung der elektromagnetischen Abstrahlung und selbstverständlich auch der elektromagnetischen Einstrahlung. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the cover is in the area of the constrictions by means of a conductive or capacitive connection on the Printed circuit board connected or the printed circuit board is by means of a conductive or capacitive connection connected to the lid. This ensures that the lid either has the same potential (GND, EMC potential or similar) has or is at a certain potential above the circuit board potential. The advantage of such a design is a further minimization of the electromagnetic radiation and of course also electromagnetic Exposure.

Besonders vorteilhaft kann die kapazitive oder leitende Verbindung mittels SMD (surface mounted device)-Auflageschienen, SMD-Klemmen, SMD- Führungsschienen und/oder ähnliche Auflageflächen ausgeführt sein, die insbesondere auf die Platine gelötet, gesteckt, gepresst und/oder genietet werden. Eine solche Verbindung läßt sich auch dadurch realisieren, daß diese Verbindungsmittel am Deckel angeschlossen werden. The capacitive or conductive connection using SMD can be particularly advantageous (surface mounted device) support rails, SMD terminals, SMD Guide rails and / or similar bearing surfaces can be executed in particular soldered, plugged, pressed and / or riveted onto the circuit board. A such a connection can also be realized in that these connecting means connected to the lid.

Besonders vorteilhaft umfassen die Verbindungsmittel mindestens eine der nachfolgenden Materialien:

- leitender Kunststoff/leitender Schaumstoff
- lötbares Blech
- Lötzinn o. ä.
- andere leitende Materialien

The connecting means particularly advantageously comprise at least one of the following materials:

- conductive plastic / conductive foam
- solderable sheet
- solder or similar
- other conductive materials

Durch die vorteilhaften Verbindungsmittel wird die elektromagnetische Abstrahlung besonders wirkungsvoll reduziert. Ein weiterer Vorteil ist eine jederzeit trennbare Verbindung zwischen Deckel und Platine. Es können Standardlötverfahren angewendet werden, z. B. 1 × Schwall- und 1 × Reflowlötung statt sonst üblicherweise erforderliche zweifache Reflowlötung. Weiterhin ist eine konventionelle Plazierung der Bauteile auf der Platine möglich (uC auf der Reflowseite). Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Due to the advantageous connection means, the electromagnetic radiation reduced particularly effectively. Another advantage is that it can be separated at any time Connection between cover and board. There can be standard soldering methods be applied, e.g. B. 1 × wave and 1 × reflow soldering instead of usual required double reflow soldering. There is also a conventional placement of the components on the board possible (uC on the reflow side). Below is the Invention will be explained in more detail using exemplary embodiments.

Es zeigen Show it

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Steuergerät mit einer Deckeleinschnürung in einer vertikalen Ebene; Fig. 1 shows an inventive control device with a Deckeleinschnürung in a vertical plane;

Fig. 2 Beispiele von Verbindungsteilen einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung. Fig. 2 examples of connecting parts of a particularly advantageous embodiment of the invention.

In Fig. 1 erkennt man ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuergerätes mit einer Leiterplatte 1 und einem Mikroprozessor 2, der im Randbereich der Leiterplatte 1 angeordnet ist bzw. mit dem die Leiterplatte 1 in einem Randbereich bestückt ist. Man erkennt weiterhin einen Deckel 3, der die Leiterplatte 1 umschließt. Zum Anschluß des Steuergerätes ist ein Stecker 4 vorgesehen, der in dem Mikroprozessor 2 gegenüberliegendem Randbereich der Leiterplatte 1 positioniert ist. In Fig. 1 it can be seen an embodiment of a control device according to the invention with a circuit board 1 and a microprocessor 2 which is arranged in the edge region of the circuit board 1 and the printed circuit board is fitted in an edge region 1. One can also see a cover 3 which encloses the circuit board 1 . To connect the control unit, a connector 4 is provided, which is positioned in the microprocessor 2 opposite edge area of the circuit board 1 .

Der Deckel 3 weist eine Einschnürung 3.1 auf, die den Innenraum des Steuergerätes in unmittelbarer Nähe des Mikroprozessors in einer vertikalen Ebene einschnürt. Diese Einschnürung 3.1 könnte selbstverständlich auch als Steg im Deckel 3 ausgeführt sein. The cover 3 has a constriction 3.1 , which constricts the interior of the control device in the immediate vicinity of the microprocessor in a vertical plane. This constriction 3.1 could of course also be designed as a web in the cover 3 .

Durch die Einschnürung 3.1 des Deckels 3 wird der Innenraum des Steuergerätes in zwei Teilbereiche unterteilt. In einen (hier den kleineren Teilbereich) ist der Mikroprozessor 2 geschaltet. Der zweite Teilbereich wird mittels der Einschnürung 3.1 wirkungsvoll gegenüber elektromagnetischer Strahlung, die vom Mikroprozessor ausgeht, abgeschirmt. Somit werden einerseits Bauteile in diesem Teilbereich des Innenraums wirkungsvoll vor elektromagnetischer Einstrahlung geschützt, und andererseits wird die Umgebung des Steuergerätes wirkungsvoll vor elektromagnetischer Strahlung durch den Mikroprozessor geschützt. The constriction 3.1 of the cover 3 divides the interior of the control device into two parts. The microprocessor 2 is connected in one (here the smaller section). The second sub-area is effectively shielded from electromagnetic radiation emanating from the microprocessor by means of the constriction 3.1 . Thus, on the one hand, components in this partial area of the interior are effectively protected against electromagnetic radiation, and on the other hand, the environment of the control device is effectively protected against electromagnetic radiation by the microprocessor.

Der Innenraum der Ausführung gemäß Fig. 1 ist durch die Einschnürung 3.1 des Deckels 3 in zwei Teilbereiche mit verschiedenen Bauhöhen unterteilt. Der Deckel 3 umfaßt im Bereich des Mikroprozessors 2 eine Bauhöhe, die an die Höhe des Mikroprozessorgehäuses angepaßt ist, um eine möglichst gute kapazitive Einkopplung der abgestrahlten Störungen des Bauteils auf den Deckel zu erreichen. Der Deckel 3 umfaßt im weiteren Teilbereich eine andere Bauhöhe, die den Standardabmessungen des Gehäusebaukastens entsprechen kann und auf die Höhe der Steckerleiste oder anderer Bauteile auf der Leiterplatte 1 angepaßt ist. Die Einschnürung 3.1 ist derart ausgeführt, daß sie zwischen Leiterplatte 1 und Deckel 3 einen minimal möglichen Spalt ausbildet, wie nochmals schematisch in Fig. 2h dargestellt ist. The interior of the embodiment according to FIG. 1 is divided by the constriction 3.1 of the cover 3 into two partial areas with different heights. The cover 3 in the area of the microprocessor 2 has a height which is adapted to the height of the microprocessor housing in order to achieve the best possible capacitive coupling of the radiated interference of the component onto the cover. The cover 3 comprises a different overall height in the further partial area, which can correspond to the standard dimensions of the modular housing and is adapted to the height of the plug strip or other components on the printed circuit board 1 . The constriction 3.1 is designed such that it forms a minimally possible gap between the printed circuit board 1 and the cover 3 , as is shown again schematically in FIG. 2h.

Fig. 2 zeigt verschiedene mögliche Ausführungen von Verbindungsmitteln 5, die zwischen Deckel 3 und Leiterplatte 1 im Bereich der Einschnürung 3.1 geschaltet sind. Fig. 2a zeigt in einem schematischen Schnitt die Platine 1, den Mikroprozessor 2, der eine EMV-Störquelle umfaßt, einen Teilbereich des Deckels 3 mit der Einschnürung 3.1 und dem Verbindungsteil 5 zwischen Deckel 3 und Platine 1. Die Fig. 2b bis 2g zeigen Ausschnitte mit Ausführungsbeispielen des Verbindungsmittels 5. Fig. 2 shows various possible embodiments of connection means 5, which are connected between the lid 3 and circuit board 1 in the area of the constriction 3.1. Fig. 2a shows in a schematic section the board 1, the microprocessor 2, which comprises an EMC interference source, a portion of the lid 3 with the constriction 3.1 and the connection portion 5 between the lid 3 and circuit board 1. Figs. 2b to 2g show sections with embodiments of the connecting means 5.

Fig. 2b zeigt als Verbindungsmittel 5 Lötzinn, das auf der Platine 1 aufgebracht ist. FIG. 2b shows the connecting means 5 tin solder, which is applied to the board 1.

Fig. 2c zeigt Schaumstoff, der als Verbindungsmittel 5 auf der Platine 1 aufgebracht ist. Fig. 2c shows foam which is applied as connection means 5 on the board 1.

Fig. 2d zeigt eine Klammer, die als Verbindungsmittel 5 auf der Platine 1 aufgebracht ist und die Einschnürung 3.1 des Deckels umgreift. Fig. 2d shows a clip which is applied as a connecting means 5 on the circuit board 1 and engages around the constriction 3.1 of the cover.

Fig. 2e zeigt eine gestufte Auflagefläche, die auf der Platine 1 aufgebracht ist, und auf der die Einschnürung 3.1 des Deckels mit seiner Auflagefläche aufliegt. Fig. 2e shows a stepped bearing surface, which is applied to the board 1, and on which the constriction of the lid rests 3.1 with its bearing surface.

Die Fig. 3f zeigt eine Klammer, die im Deckel 3 im Bereich der Einschnürung 3.1 integriert ist und die einen Pfosten, der auf die Platine 1 geschaltet ist, umgreift. Fig. 3f shows a bracket which is integrated in the lid 3 in the region of the constriction 3.1 and a post which is connected to the printed board 1 engages.

Fig. 2g zeigt eine Spannfeder, die auf die Platine 1 geschaltet ist und sich mittels ihrer Federkraft gegen die Einschnürung 3.1 des Deckels 3 verspannt. Fig. 2g shows a tension spring which is connected to the circuit board 1 and braced against the constriction 3.1 of the cover 3 by means of its spring force.

Fig. 2h zeigt eine Ausführung ohne besonderes Verbindungsmittel 5. In dieser Ausführung ist die Einschnürung 3.1 ohne feste Verbindung zwischen Deckel 3 und Leiterplatte 1 im Bereich der Einschnürung 3.1 ausgeführt. Um eine gute Abschirmung zu erreichen sollte der Luftspalt zwischen Deckel 3 und Leiterplatte 1 im Bereich der Einschnürung jedoch möglichst minimal ausgeführt sein. Bezugszeichenliste 1 Leiterplatte
2 Mikroprozessor
3 Deckel
3.1 Einschnürung
4 Stecker
5 Mittel zur Verbindung
Fig. 2h shows an embodiment without special connection means 5. In this embodiment, the constriction 3.1 is implemented without a fixed connection between the cover 3 and the circuit board 1 in the region of the constriction 3.1 . In order to achieve good shielding, however, the air gap between cover 3 and printed circuit board 1 in the region of the constriction should be as minimal as possible. LIST OF REFERENCES 1 PCB
2 microprocessor
3 lids
3.1 constriction
4 plugs
5 means of connection

Claims

1. control unit;

1. 1.1 with at least one circuit board ( 1 );

2. 1.2 with at least one microprocessor ( 2 ) which is arranged on the circuit board ( 1 );

3. 1.3 with a cover ( 3 ) which, together with the circuit board ( 1 ), encloses an interior;

characterized by the following features:

1. 1.4 the lid ( 3 ) comprises a constriction ( 3.1 );

2. 1.5 the constriction ( 3.1 ) is designed such that it constricts the interior next to the microprocessor ( 2 ).

2. Control device according to claim 1, characterized by the following features:

1. 2.1 the microprocessor ( 2 ) is arranged in an edge region of the circuit board ( 1 );

2. 2.2 the constriction ( 3.1 ) is designed such that it constricts the interior in a vertical plane on the side of the microprocessor ( 2 ) facing away from the edge.

3. Control device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cover ( 3 ) in the region of the constriction ( 3.1 ) is connected to the printed circuit board ( 1 ) by means of a conductive or capacitive connection.

4. Control device according to claim 3, characterized in that the capacitive or conductive connection is established by means of at least one of the following means ( 5 ):

- SMD support rail

- SMD clamp

- SMD guide rail

- Contact surface on the board ( 1 ) and / or the cover ( 3 ).

5. Control device according to claim 4, characterized in that the means ( 5 ) comprises at least one of the following materials:

- conductive plastic, foam

- solderable sheet

- solder.