DE102004003159B3

DE102004003159B3 - Device for shielding electronic units in carrier unit against electromagnetic radiation has mutually separate shielding for front panel and circuit board of electronic unit

Info

Publication number: DE102004003159B3
Application number: DE200410003159
Authority: DE
Inventors: Franz Koller; Stefan Michailov; Christian Polacek-Attenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2024-01-22

Abstract

The electronic unit has a front panel (1) and a circuit board (9) populated with components, whereby the front panel and the circuit board of a unit have mutually separate shielding (2,4). The front panel has a first shielding layer (2) that has an electrically conducting connection to the carrying unit for electronic units.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schirmung von elektronischen Baugruppen gegen elektromagnetische Strahlungen innerhalb einer Baugruppenträgereinheit, wobei eine elektronische Baugruppe eine Frontplatte und eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte aufweist.The The invention relates to a device for shielding electronic Assemblies against electromagnetic radiation within a rack unit, wherein an electronic module has a front panel and a Assembled components Circuit board has.

Eine Baugruppenträgereinheit besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse und einer Rückwandleiterplatte, der sogenannten "Backplane". An den Einschubplätzen befinden sich in der Baugruppenträgereinheit an einer unteren Wand und einer oberen Wand des Gehäuses jeweils paarweise einander zugeordnete Führungsschienen, zwischen denen die im wesentlichen aus einer mit Bauteilen bestückten Leiterplatte und einer Frontplatte bestehende Baugruppe beispielsweise hochkant eingeschoben wird. An den Einschubplätzen befinden sich auf der Backplane Kontaktleisten, in die beim Einschieben der Baugruppe entsprechende Gegen-Kontaktleisten zur elektrischen Kontaktierung eingreifen. Derartige Baugruppenträgereinheiten können beispielsweise mit Kommunikationsbaugruppen zur Realisierung einer digitalen Vermittlungseinrichtung bestückt sein.A Rack unit consists essentially of a housing and a backplane, the so-called "backplane". Located at the slots in the rack unit on a lower wall and an upper wall of the housing, respectively paired guide rails, between those essentially from a stocked with components circuit board and a front panel existing assembly, for example, upright is inserted. At the slots are on the Backplane contact strips, in which when inserting the module corresponding counter-contact strips for electrical contacting intervention. Such rack units, for example with communication modules for the realization of a digital switching device stocked be.

Treten nun elektrische Spannungsentladungen auf der Frontplatte einer elektronischen Baugruppe in einer Baugruppenträgereinheit auf, so gelangen diese vielfach an die Bauelemente bzw. Schaltkreise der Leiterplatte und erzeugen im Betrieb der Baugruppe Übertragungsfehler oder beschädigen einzelne Bauelemente auf der Leiterplatte. Darüber hinaus können Störungen beim Betrieb derartiger Baugruppenträgereinheiten durch elektromagnetische Strahlungen, die teilweise von innen nach außen bzw. von außen nach innen wirken, hervorgerufen werden, die bei der Schirmung derartiger Baugruppen bzw. Bau gruppenelemente gegen elektromagnetische Strahlung zu berücksichtigen sind.To step now electrical voltage discharges on the front panel of an electronic Module in a rack unit on, so they often reach the components or circuits the PCB and generate during operation of the module transmission errors or damage individual components on the circuit board. In addition, interference can occur Operation of such subrack units by electromagnetic radiation, partly from the inside to Outside or from the outside act inwardly, are caused by the shielding of such Assemblies or construction group elements against electromagnetic radiation to take into account are.

Aus der Druckschrift DE 88 03 544 U1 ist ein Baugruppenträger mit abgeschirmten Steckbaugruppen bekannt, bei dem die mittels Steckbaugruppen verschließbare Frontseite gegen elektromagnetische Störstrahlung abgeschirmt ist.From the publication DE 88 03 544 U1 a subrack with shielded plug-in modules is known in which the closable by means of plug-in modules front is shielded against electromagnetic interference.

Des weiteren konnten in herkömmlichen Baugruppenträgereinheiten durch die Verwendung von Bauelementen bzw. Schaltkreisen, die an sich elektrische Entladungen und elektrische Störungen ausfiltern, ausreichende Schirmungsergebnisse erzielt werden. Jedoch weisen neuartige Baugruppenträgereinheiten auf den Baugruppen realisierte digitale Schaltkreise mit sehr hohen Taktfrequenzen beispielsweise im 40 GHz Bereich auf, deren elektromagnetische Schirmung zusätzliche Schirmungsmaßnahmen erforderlich macht, zumal die gesetzlichen elektromagnetischen Verträglichkeitsanforderungen in einigen Ländern, insbesondere den USA zukünftig deutlich enger ausgelegt werden.Of others could in conventional rack units through the use of components or circuits, the filter out electrical discharges and electrical interference, adequate Shielding results are achieved. However, novel subrack units have on the assemblies realized digital circuits with very high Clock frequencies, for example, in the 40 GHz range, the electromagnetic Shielding additional shielding required, especially since the legal electromagnetic compatibility requirements in some countries, especially the US in the future clearly be designed narrower.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, die elektromagnetische Schirmung einer innerhalb einer Baugruppenträgereinheit angeordneten elektronischen Baugruppe zu verbessern. Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.The Object of the present invention is to be seen in the electromagnetic Shielding a arranged within a rack unit electronic Improve assembly. The task is characterized by the characteristics of Claim 1 solved.

Der wesentliche Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Schirmung von elektronischen Baugruppen gegen elektromagnetische Strahlungen innerhalb einer Baugruppenträgereinheit, bei der eine elektronische Baugruppe eine Frontplatte und eine mit Bauelementen bestückte Leiterplatte aufweist, ist darin zu sehen, dass die Frontplatte und die Leiterplatte einer Baugruppe eine voneinander getrennte Schirmung aufweisen. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Spannungsentladungen an der Frontseite des Baugruppenträgers bereits bevor diese auf die Leiterplatte vordringen können abgeleitet werden können. Somit können durch derartige Spannungsentladungen her vorgerufene Übertragungsfehler oder Zerstörungen von einzelnen Bauelementen auf der Leiterplatte weitgehend ausgeschlossen werden. Die elektromagnetische Abstrahlung von innen nach außen sowie die Aufnahme von Störstrahlung von außen werden darüber hinaus durch die erfindungsgemäße Realisierung der Schirmung deutlich verringert.Of the essential aspect of the device according to the invention for shielding of electronic assemblies against electromagnetic radiation within a rack unit, in an electronic module, a front panel and a with Assembled components Printed circuit board, it can be seen that the front panel and the circuit board of an assembly separated Have shielding. This brings with it the advantage that voltage discharges on the front of the rack already before this on the circuit board can penetrate can be derived. Thus, you can caused by such voltage discharges ago transmission errors or destructions largely excluded from individual components on the circuit board become. The electromagnetic radiation from inside to outside as well the recording of interference from Outside be over it beyond the realization of the invention the shield significantly reduced.

Weiterhin vorteilhaft weisen zur getrennten Schirmung der Frontplatte und der Leiterplatte einer Baugruppe die Frontplatte eine erste Schirmungsschicht, die mit der Baugruppenträgereinheit elektrisch leitend verbunden ist, und die Leiterplatte eine zweite Schirmungsschicht auf, die mit dem Massepotential der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden ist, auf. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und zweite Schirmungsschicht als erstes und zweites Schirmungsblech ausgestaltet und zwischen der ersten Schirmungsschicht der Frontplatte und der zweiten Schirmungsschicht der Leiterplatte ist eine Isolierschicht vorgesehen.Farther have advantageous for separate shielding of the front panel and the printed circuit board of an assembly, the front panel a first Schirmungsschicht, the with the rack unit electrically connected, and the circuit board a second Shielding layer on, with the ground potential of the circuit board electrically connected, on. In a preferred embodiment the first and second shielding layers are first and second Shielding plate configured and between the first Schirmungsschicht the front panel and the second shielding layer of the circuit board is provided an insulating layer.

Vorteilhaft sind ein erster und zweiter Baugruppendeckel vorgesehen, die an der Ober- und Unterseite der Leiterplatte angebracht zusammen mit dem zweiten Schirmungsblech ein elektromagnetisches Schirmungsgehäuse für die gesamte Leiterplatte bilden. Hierdurch wird neben einer kompletten elektromagnetischen Schirmung mittels seitlicher Baugruppendeckeln die Baugruppe auch gut gegen äußerliche Beschädigung geschützt, so daß weitere Schutzmaßnahmen hierdurch entfallen können.Advantageously, a first and second module cover are provided, which are mounted on the top and bottom of the circuit board together with the second Schirmungsblech form an electromagnetic shielding housing for the entire circuit board. As a result, in addition to a complete electromagnetic shielding by means of lateral module covers, the module is also well protected against external damage, so that more Protective measures can be omitted.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiment of the device according to the invention are the other claims refer to.

Die Erfindung wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die dargestellten Merkmale können nicht nur in den genannten Kombinationen, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings based on an embodiment explained in more detail. The illustrated features can not only in the mentioned combinations, but also individually or be essential to the invention in other combinations. Show it:

1 beispielhaft anhand einer Explosionsdarstellung die unterschiedlichen Bauteile einer Baugruppe, und 1 exemplified by an exploded view of the different components of an assembly, and

2 eine Darstellung der in 1 dargestellten Baugruppe im verschraubten Zustand. 2 a representation of in 1 shown assembly in the screwed state.

In 1 ist eine explosionsartige Darstellung einer Baugruppe BG beispielhaft dargestellt. Die Baugruppe BG weist insbesondere eine Frontplatte 1 und eine Leiterplatte 9 auf. Die Frontplatte 1 ist beispielsweise als eine Kunststofffrontplatte mit einen oder mehreren Montagehebeln realisiert, an deren Rückseite, d.h. zur Leiterplatte 9 gewandten Seite der Frontplatte 1, eine erste Schirmungsschicht 2 vorgesehen ist. Die Leiterplatte 9 weist an der der Frontplatte gegenüberliegenden Kante Kontaktleisten auf, in die beim Einschieben der Baugruppe BG in eine Baugruppenträgereinheit entsprechende Gegen-Kontaktleisten zur elektrischen Kontaktierung der Baugruppe BG eingreifen.In 1 is an exploded view of an assembly BG exemplified. The assembly BG has in particular a front panel 1 and a circuit board 9 on. The front panel 1 For example, is realized as a plastic front plate with one or more mounting levers on the back, ie to the circuit board 9 facing side of the front panel 1 , a first shielding layer 2 is provided. The circuit board 9 has at the opposite edge of the front plate contact strips, which engage in the insertion of the module BG in a rack carrier corresponding counter-contact strips for electrical contacting of the module BG.

Die erste Schirmungsschicht 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielhaft als ein erstes Schirmungsblech ausgestaltet, dass seitlich angebrachte NV Dichtungsfedern aufweist. Das erste Schirmungsblech 2 kann aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen Materialen beispielsweise Metallen oder mit Metallen durchsetzten Kunststoffen hergestellt werden. Mit Hilfe der NV Dichtungsfedern des ersten Schirmungsblechs 2 wird zwischen der Frontplatte 1 der Baugruppe BG und einer Baugruppenträgereinheit (in 1 nicht dargestellt) ein elektrisch leitender Kontakt zur Ableitung von beispielsweise Spannungsstößen hergestellt. Diese dient insbesondere zur Ableitung von unmittelbar auf die Frontplatte 1 wirkenden Spannungentladungen.The first shielding layer 1 is configured in the illustrated embodiment, for example, as a first Schirmungsblech that laterally mounted NV has sealing springs. The first shielding sheet 2 can be made of different electrically conductive materials such as metals or interspersed with metals plastics. With the help of the NV sealing springs of the first shielding plate 2 is between the front panel 1 the module BG and a rack unit (in 1 not shown) made an electrically conductive contact for the derivation of, for example, surges. This is used in particular for the derivation of directly on the front panel 1 acting voltage discharges.

An das erste Schirmungsblech 2 schließt sich eine Isolierschicht 3 an, die beispielsweise als Isolierfolie ausgestaltet sein kann. Die Isolierschicht 3 weist einen großen elektrischen Widerstand auf, der den Stromfluß in Richtung von der Frontplatte zu der mit Bauteilen (in 1 nicht dargestellt) bestückten Leiterplatte 9 stark begrenzt. Der Isolierschicht 3 folgt eine zweite Schirmungsschicht 4, die mit dem Massepotential der Leiterplatte elektrisch leitend verbund ist. Die zweite Schirmungsschicht 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein zweites Schirmungsblech 4 realisiert, das aus unterschiedlichen elektrisch leitfähigen-Materialen beispielsweise Metallen hergestellt wird. Erfindungsgemäß weisen somit die Frontplatte 1 und die Leiterplatte 9 der Baugruppe BG eine voneinander getrennte Schirmung auf. Diese Schirmungen sind an getrennte Massepotentiale geführt.To the first shielding sheet 2 closes an insulating layer 3 on, which can be configured for example as an insulating film. The insulating layer 3 has a large electrical resistance, which is the flow of current in the direction of the front panel to those with components (in 1 not shown) equipped printed circuit board 9 strongly limited. The insulating layer 3 followed by a second shielding layer 4 which is electrically connected to the ground potential of the printed circuit board. The second shielding layer 4 is in the illustrated embodiment as a second Schirmungsblech 4 realized, which is made of different electrically conductive materials such as metals. According to the invention thus have the front panel 1 and the circuit board 9 the module BG on a separate shield. These shields are led to separate ground potentials.

Zur Befestigung des zweiten Schirmungsblechs 4 an der Leiterplatte 9 ist mindestens ein Befestigungswinkel 5, 6 vorgesehen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind beispielhaft ein erster und ein zweiter Befestigungswinkel 5, 6 vorgesehen über die die Frontplatte 1, das erste Schirmungsblech 2, die Isolierschicht 3 und das zweite Schirmungsblech 4 mit der mit Bauelementen bestückten Leiterplatte 9 miteinander verbunden werden. Hierbei sind der erste und ein zweite Befestigungswinkel 5, 6 mit dem Massepotential der Leiterplatte 9 elektrisch leitend verbunden. Zur mechanischen Verbindung können beispielhaft Schrauben 7, 8 oder ähnliche Befestigungsmittel vorgesehen werden. Im Ausführungsbeispiel werden als Befestigungsmittel 5, 6 Schrauben verwendet.For fastening the second shielding plate 4 on the circuit board 9 is at least one mounting bracket 5 . 6 intended. In the illustrated embodiment, by way of example, a first and a second mounting bracket 5 . 6 provided over the the front panel 1 , the first shielding sheet 2 , the insulating layer 3 and the second shielding sheet 4 with the circuit board equipped with components 9 be connected to each other. Here are the first and a second mounting bracket 5 . 6 with the ground potential of the circuit board 9 electrically connected. For mechanical connection example screws 7 . 8th or similar fasteners are provided. In the embodiment, as fastening means 5 . 6 Used screws.

Darüber hinaus sind im dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster und ein zweiter Baugruppendeckel 10, 11 vorgesehen, die an der Oberseite und Unterseite der Leiterplatte 9 angebracht zusammen mit dem zweiten Schirmungsblech 4 ein elektromagnetisches Schirmungsgehäuse für die gesamte Leiterplatte bilden. Der erste und zweite Baugruppendeckel 10, 11 können aus unterschiedlichen gute elektromagnetische Schrimungseigenschaften aufweisenden Materialien gefertigt sein, die beispielsweise zusätzlich einen Schutz gegen von außen wirkende mechanische Beschädigungen der Leiterplatte bieten. Hierdurch ergibt sich eine komplette EMV-Schirmung der gesamten Baugruppe BG, die zusätzlich einen Schutz gegen äußerlichen Beschädigungen der Leiterplatte 9 samt darauf integrierten digitalen Schaltkreisen ermöglicht. Hierbei sind erster und ein zweiter Baugruppendeckel 10, 11 durch EMV-Dichtungen mit dem umlaufenden ESD Rand der Leiterplatte 9 verbunden und werden an den ersten und zweiten Befestigungswinkel 5, 6 mit der Frontplatte 1 beispielsweise verschraubt. Zur Erzeugung einer EMV dichten Schirmungsgehäuses weisen der erste und ein zweite Baugruppendeckel 10, 11 seitlich an ein der Größe der Leiterplatte 9 entsprechendes Bodenteil angebrachte und senkrecht zum Bodenteil gerichtete Seitenteile auf, deren Breite der Höhe der auf der Leiterplatte aufgebrachten Bauteile bzw. der an der Rückseite der Leiterplatte 9 vorgesehenen Steckkontakte orientiert.In addition, in the illustrated embodiment, a first and a second module cover 10 . 11 provided at the top and bottom of the circuit board 9 mounted together with the second Schirmungsblech 4 form an electromagnetic shielding housing for the entire circuit board. The first and second module cover 10 . 11 can be made of different good electromagnetic Schrimungseigenschaften having materials that also provide, for example, a protection against external mechanical damage to the circuit board. This results in a complete EMC shielding of the entire assembly BG, which additionally provides protection against external damage to the circuit board 9 including integrated digital circuits. Here are first and a second module cover 10 . 11 through EMC gaskets with the circulating ESD edge of the PCB 9 connected and are at the first and second mounting bracket 5 . 6 with the front panel 1 bolted, for example. To produce an EMC dense Schirmungsgehäuses have the first and a second subrack 10 . 11 laterally to one of the size of the circuit board 9 corresponding bottom part mounted and directed perpendicular to the bottom part side parts whose width of the height of the printed circuit board on the components or on the back of the circuit board 9 intended plug contacts oriented.

In 2 ist die in 1 dargestellte Baugruppe BG im verschraubten Zustand dargestellt. Herbei wird die Wirkung der erster und ein zweiter Baugruppendeckel 10, 11 als EMV dichtes Schirmungsgehäuses für die kompletten Leiterplatte 9 und nicht nur einzelner auf der Leiterplatte 9 angebrachten Bauteile besonders deutlich.In 2 is the in 1 illustrated assembly BG shown in the screwed state. Here is the effect of the first and a second module cover 10 . 11 As EMC tight shielding housing for the complete circuit board 9 and not just single ones on the circuit board 9 attached components particularly clear.

Claims

Device for shielding electronic assemblies (BG) against electromagnetic radiation within a module carrier unit, wherein an electronic module (BG) has a front plate ( 1 ) and a circuit board equipped with components ( 9 ), in which the front panel ( 1 ) and the printed circuit board ( 9 ) an assembly (BG) a separate shielding ( 2 . 4 ) exhibit.

Apparatus according to claim 1, characterized in that for separate shielding of the front panel ( 1 ) and the printed circuit board ( 9 ) of an assembly (BG) the front plate ( 1 ) a first shielding layer ( 2 ), which is electrically conductively connected to the rack unit.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that for the separate shielding of the front panel ( 1 ) and the printed circuit board ( 9 ) of an assembly (BG) the printed circuit board ( 9 ) a second shielding layer ( 4 ), which with the ground potential of the circuit board ( 9 ) is electrically connected.

Device according to claim 2 and 3, characterized in that between the first shielding layer ( 2 ) of the front panel ( 1 ) and the second shielding layer ( 4 ) of the printed circuit board ( 9 ) an insulating layer ( 3 ) is provided.

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the first and second shielding layers ( 2 . 4 ) as first and second shielding sheet ( 2 . 4 ) are configured.

Apparatus according to claim 5, characterized in that for fastening the second Schirmungsblechs ( 2 ) on the printed circuit board ( 9 ) at least one mounting bracket ( 5 . 6 ) is provided.

Apparatus according to claim 5, characterized in that a first and second module cover ( 10 . 11 ) are provided, which at the top and bottom of the circuit board ( 9 ) mounted together with the second shielding plate ( 4 ) an electromagnetic shielding housing for the entire circuit board ( 9 ) form.