-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine flexible Bauteilfixierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Leiterplatte mit Schutzgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
-
In der Automobilindustrie werden bestückte Leiterplatten für vielfältige Anwendungen benötigt, z.B. werden sie in einem Steuergerät für den Motor oder in einem Getriebesteuergerät eingesetzt und sind hierbei teils großen Kräften und Belastungen ausgesetzt. Die auf solchen Leiterplatten angeordneten Bauelemente sind mit den unterschiedlichsten Gehäuseformen auf der Leiterplatte angebracht und sind teils sehr empfindlich gegenüber Vibrationsbelastungen, Schwingungen und mechanischem Schock. Solche Bauteile müssen dann in einem zusätzlichen Prozess-Schritt durch geeignete Maßnahmen gegen solche Belastungen geschützt werden. Im Stand der Technik werden einige Maßnahmen vorgeschlagen, um einen erhöhten Schutz der Leiterplatte vor unterschiedlichen Einflüssen zu gewährleisten.
-
Das deutsche Gebrauchsmuster
DE 20 2010 017 072 U1 offenbart beispielsweise eine Vorrichtung zum Halten eines elektrischen Bauteils an einer Leiterplatte, die ein Basisteil zur Befestigung auf der Leiterplatte und ein Deckelteil, das über mindestens ein Verbindungsglied mit dem Basisteil verbindbar ist, aufweist. Das Basisteil und das Deckelteil definieren zwischen sich eine Ausnehmung, die zum Fixieren des elektrischen Bauteils ausgebildet ist. In dieser Ausnehmung ist eine Federanordnung mit zwei gekrümmten Federn angeordnet, die auf das in der Vorrichtung fixierte elektrische Bauteil wirkt, um es in nachgiebiger Weise festzuhalten. Durch Einbringen des elektrischen Bauteils in die Ausnehmung und Drücken des Deckels auf das Basisteil rasten die Verbindungsglieder in die dafür vorgesehenen Bereiche am Basisteil ein. Um Toleranzen für eine Verformung des elektrischen Bauteils auszugleichen, ist eine Federanordnung vorgesehen, die das Bauteil zwischen Basisteil und Deckel einspannt.
-
In dem deutschen Patent
DE 4 232 547 C1 wird zum Beispiel eine Vorrichtung zum Befestigen des Substrates einer HF-Dünnschichtschaltung auf dem Boden eines Abschirmgehäuses beschrieben. Um einen guten Massekontakt zwischen Substratrückseite und Boden des Gehäuses herzustellen, werden über die Oberseite des Substrates verteilte elastisch nachgiebige Druckstücke bereitgestellt, so dass das gesamte Substrat über mehrere Druckstellen möglichst gleichmäßig auf den Gehäuseboden angepresst wird.
-
In der deutschen Patentanmeldung
DE 10 2009 045 915 A1 wird eine Leiterplattenfixierung mit hohem Toleranzausgleich vorgeschlagen. Um ein Verbiegen und Dehnen der Leiterplatte vermeiden, wird die Leiterplatte zwischen zwei Klemmelemente geklemmt, die eine Elastizität auf Seite der Leiterplatte aufweisen. Durch die Elastizität der Klemmelemente können Schwingungen und Toleranzabweichungen aufgefangen werden.
-
In der deutschen Patentanmeldung
DE 35 29 884 A1 wird zum Schutz vor mechanischem Schock für sensible Bauteile, vor allem für Sprengstoffe und Munition, und als Alternative zum Vergießen oder Verkleben ein Gehäuse vorgeschlagen, bei dem der Gehäusekörper mindestens einen Verformungsbereich aufweist, der parallel zum Sitz des Bauteils derart plastisch deformiert wird, dass das Bauteil in dem Gehäusekörper festgeklemmt wird. Das Gehäuse wird mit einem elastisch deformierbaren Deckel verschlossen, der gegen das Bauteil drückt und dieses gegen den Sitz presst und somit vor Vibrationen und Schock schützt.
-
Des Weiteren wird ein Schutz vor Vibrationen, Schwingungen und mechanischem Schock oftmals durch Verkleben, Verguss oder ähnliche Fertigungsschritte erzielt. Dies ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung
DE 199 29 754 C2 beschrieben. Ein Nachteil bei diesen Verfahren ist, dass Vergusswannen nötig sein können, die eine räumliche Ausbreitung der Verguss- bzw. Klebemasse definieren bzw. begrenzen. Abhängig vom Anwendungsfall ist dies nicht immer oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich. Dies kann daher resultieren, dass für eine räumliche Begrenzung durch z.B. eine Vergusswanne oder einen separaten Rahmen ein entsprechender Platz auf der Leiterplatte bzw. im Bauraum vorgesehen sein muss. Das Bauteil, meist ein elektronisches Bauteil, wird dann in dem Rahmen oder in die Wanne eingebracht und der Raum zwischen Rahmen bzw. Wanne und Bauteil wird mit einer flexiblen Guss- oder Klebemasse gefüllt. Diese Masse umhüllt dann das Bauteil und schützt dieses gegen mechanische Belastungen.
-
Alternativ zu einer Vergusswanne oder einem separaten Rahmen kann die Begrenzung des Vergusses auf der Leiterplatte auch durch ein vorheriges Aufbringen einer sogenannten Kleberaupe um das Bauteil herum erfolgen. Diese härtet schnell aus, so dass anschließend der eigentliche Verguss des Elektronikbauteils erfolgen kann.
-
Bei allen oben beschriebenen Verfahren ist es nötig, zusätzliche Fertigungsprozesse einzusetzen, um das bzw. die Bauteile zu schützen. Zusätzlich wird durch Verwendung von z.B. Vergusswannen sowohl die Flexibilität bei der Bestückung der Leiterplatte oder Änderungen an der Bestückung als auch eine Verkleinerung der Leiterplatte erschwert oder behindert.
-
Allerdings wird bei keinem der vorgenannten Verfahren eine Bauteilfixierung für elektrische bzw. elektronische Bauteile vorgeschlagen, welche unter Beibehaltung des Bauteilschutzes eine einfache und flexible, also ortsungebundene, Möglichkeit der Bauteilanordnung erfüllt. Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine solche Bauteilfixierung bereitzustellen. Diese Bauteilfixierung ermöglicht dabei mindestens den gleichen Bauteilschutz wie die bekannten Vorrichtungen, ermöglicht aber eine höhere Flexibilität für die Bestückung der Leiterplatte.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß ein Schutzgehäuse, das dazu ausgebildet und eingerichtet ist, zumindest eine auf einer Leiterplatte angeordnete Komponente abzudecken. Kennzeichnend an dem Schutzgehäuse ist, dass an der Innenseite des Deckels des Schutzgehäuses mehrere Vorsprünge angeordnet sind, die derart gebildet und dazu eingerichtet sind, dass zumindest ein Teil davon durch Aufbringen des Schutzgehäuses auf die zumindest eine Komponente von dieser verdrängt wird, um dadurch an der Außenkontur der Komponente anzuliegen und diese zu fixieren. Die Bereitstellung von flexiblen bzw. elastischen Vorsprüngen in dem Schutzgehäuse ermöglicht es, unterschiedliche Komponenten auf einer Leiterplatte mit demselben Gehäuse abzudecken, da sich die Vorsprünge beim Abdecken der Komponente durch die geeignete Wahl der geometrischen Form und des Materials der Vorsprünge der Form der Komponente anpassen. Durch die Einbettung in die Vorsprünge wird ferner erreicht, dass mechanische Belastungen wie Schwingungen und Vibrationen gedämpft werden und die Komponente somit davor geschützt wird. Außerdem weist das erfindungsgemäße Schutzgehäuse den Vorteil auf, dass keine aufwändigen Verguss-Verfahren und damit in der Leiterplatte starr angeordnete Vergusswannen angewendet werden müssen und die Bestückung und auch die Änderung der Bestückung der Leiterplatte flexibler als bei bisher bekannten Schutzmaßnahmen erfolgen kann. Besonders vorteilhaft ist das Schutzgehäuse zum Schutz von elektronischen Komponenten, da diese sehr sensibel auf mechanische Belastungen reagieren.
-
Vorteilhafterweise weisen die Vorsprünge die gleiche geometrische Form auf. Dies ermöglicht eine Serienproduktion des Gehäuses und eine gleichmäßige Anordnung der Vorsprünge. Die geometrische Form der Vorsprünge ist nicht beschränkt. Es kann vielmehr jegliche für die Anwendung bzw. Komponente geeignete Form verwendet werden. Beispielsweise können die Vorsprünge eine Kegel(stumpf)form, eine Becherform oder andere geeignete Formen aufweisen, solange diese flexibel bzw. elastisch sind und sich durch die Komponente verdrängen lassen.
-
Des Weiteren ist vorteilhaft, wenn die Vorsprünge in einem Raster angeordnet sind. Durch die Anordnung in einem Raster sind die Vorsprünge in einem definierten Abstand voneinander angeordnet und bilden an keiner Stelle Lücken, so dass eine Komponente jeglicher Form verwendet werden kann und für die ein entsprechender Vorsprung zur Verdrängung und Fixierung zur Verfügung steht.
-
Zusätzlich kann zur Stabilisierung der Vorsprünge und zur Definition der maximal möglichen Verdrängung ein Abstandhalter zwischen jedem der Vorsprünge angeordnet sein. Der Abstandhalter ist vorzugsweise am Deckel befestigt und ermöglicht es, sehr flexible bzw. elastische Materialien für die Vorsprünge zu verwenden, da diese durch den Abstandshalter in ihrer Position gehalten werden. Die Höhe des Abstandshalters wird so gewählt, dass die abzudeckende Komponente vollständig in das Schutzgehäuse eintauchen kann. Bevorzugt ist die Höhe des Abstandhalters derart gewählt, dass zwischen voll in die Vorsprünge eingetauchter Komponente und Abstandhalter ein Freiraum bleibt, so dass sich die Vorsprünge bis zum Beginn des Abstandshalters verbiegen können und danach von diesem stabilisiert werden. Somit dient der Abstandshalter als zusätzliche Stabilisierung und Fixierung für die Komponente.
-
Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Schutzgehäuse zumindest eine Ausnehmung an zumindest einer Seite davon aufweist. Diese zumindest eine Ausnehmung kann als Schlitz oder Halbkreis oder als Loch in der Wand des Schutzgehäuses vorgesehen sein. Die Ausnehmung dient dazu, einen Druckausgleich zwischen Innen- und Außenbereich des Schutzgehäuses zu ermöglichen, der z.B. aufgrund von Temperaturschwankungen auftreten kann. Außerdem kann durch die zumindest eine Ausnehmung auch ein Temperaturausgleich nach außen erfolgen, um von einer im Schutzgehäuse befindlichen Komponente erzeugte Wärme abzuführen.
-
Um das Schutzgehäuse zu befestigen, weist es zumindest zwei Befestigungsbereiche auf. Diese Befestigungsbereiche werden je nach Ausführung und Befestigungsart des Schutzgehäuses gewählt. Das Schutzgehäuse kann beispielsweise an der Leiterplatte, an der die Komponente angeordnet ist, befestigt werden. Hierzu sind Befestigungselemente an der Seite des Gehäuses angebracht, das auf die Leiterplatte aufgesetzt wird. Diese können unterschiedlich ausgebildet sein. Weist die Leiterplatte vorgebohrte Löcher auf, können auf dem Schutzgehäuse Befestigungselemente in Form von beispielsweise Zapfen angebracht sein, die durch Einklicken in die Löcher mit der Leiterplatte ohne weitere Befestigung verrasten. Es können aber auch zusätzlich Schraubbefestigungen vorgesehen sein, um für unterschiedliche Leiterplattendicke anwendbar zu sein.
-
Alternativ zur Befestigung des Schutzgehäuses auf der Leiterplatte kann dieses auch an einem Gehäuse, das die Leiterplatte aufnimmt, befestigt werden. Hierzu sind die Befestigungsbereiche bevorzugt an der Seite des Deckels des Schutzgehäuses angeordnet. Grundsätzlich kann jegliche geeignete Befestigungsart für das Schutzgehäuse verwendet werden, solange das Schutzgehäuse die Komponente abdeckt und fest mit der Leiterplatte oder dem Gehäuse der Leiterplatte fixiert ist.
-
Um mehrere Schutzgehäuse miteinander zu verbinden und somit mehrere Komponenten gleichzeitig zu schützen, sind an der Außenseite des Schutzgehäuses bevorzugt zusätzliche Konturen angeordnet. Diese Konturen sind derart ausgebildet, dass sie mit Konturen eines benachbart anzuordnenden Schutzgehäuses verbunden werden können. Die Wahl der Form der Konturen hängt von der Form und dem Material des Schutzgehäuses und den Produktionsmöglichkeiten bzw. Vorgaben des Entwicklers ab. Durch die Verbindung mehrerer Schutzgehäuse können mehrere Komponenten gleichzeitig auf einer Leiterplatte geschützt werden.
-
Vorgesehen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung des Weiteren eine Leiterplatte, die mit zumindest einer Komponente bestückt ist, wobei die zumindest eine Komponente mit einem vorher beschriebenen Schutzgehäuse abgedeckt ist. In einer Ausführungsform ist das Schutzgehäuse auf der Leiterplatte befestigt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass mehrere Schutzgehäuse durch die an der Außenseite angeordneten Konturen miteinander verbunden sind.
-
Das erfindungsgemäße Schutzgehäuse spart Platz auf der Leiterplatte und ermöglicht eine flexiblere Bauteilbestückung der Leiterplatte, da keine vorgefertigten Vergusswannen oder Platzhalter benötigt werden. Ferner können Kosten eingespart werden, da keine Vergusswerkstoffe, Vergussanlagen und Aushärteöfen benötigt werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen Schutzgehäuses gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
2 eine Unteransicht eines in 1 gezeigten Schutzgehäuses mit darin befindlicher Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
3 eine Schnittansicht eines in 2 gezeigten Schutzgehäuses mit darin angeordneter Komponente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
4 eine schematische Ansicht einer Leiterplatte mit darauf angebrachtem Schutzgehäuse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
-
In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine Unteransicht eines erfindungsgemäßen Schutzgehäuses 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Schutzgehäuse 1 ist in dieser Ausführung ein rechteckiges Gehäuse mit zwei Befestigungsbereichen 3, die sich diagonal gegenüberliegen. Die Befestigungsflächen weisen Befestigungselemente 31 auf, die für eine Befestigung an einer Leiterplatte 4 dienen. Diese Befestigungselemente 31 werden durch ein vorgebohrtes Loch in der Leiterplatte 4 gesteckt und verrasten aufgrund ihrer Form auf der Rückseite der Leiterplatte 4. Zusätzlich weisen die Befestigungselemente 31 in dieser Ausführung einen Schlitz auf, der dazu dient, mittels beispielsweise einem Schraubenzieher das Befestigungselement 31 festzuschrauben, um so eine noch festere Verbindung mit der Leiterplatte 4 herzustellen bzw. für unterschiedliche Leiterplattenstärken verwendbar zu sein. Im Inneren des Schutzgehäuses 1 befinden sich Vorsprünge 12, die in dieser Ausführung alle dieselbe geometrische Form, hier eine Kegelform, aufweisen und in einem Raster angeordnet sind. Um das Raster zu bilden, sind Abstandshalter 13 zwischen den Vorsprüngen 12 angeordnet und am Deckel 11 (in 1 nicht sichtbar) befestigt. Die Abstandshalter 13 dienen auch dazu, den Bereich der Vorsprünge 12, der am Deckel 11 befestigt ist, zu versteifen, so dass sich zwar die Oberseite der Vorsprünge 12 der Kontur der Komponente 2 anpassen kann, die Vorsprünge aber eine gewisse Steifigkeit behalten, um die Komponente 2 fixieren zu können.
-
2 zeigt eine Unteransicht eines in 1 gezeigten Schutzgehäuses 1 mit darin befindlicher Komponente 2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Durch Aufsetzen des Schutzgehäuses 1 auf die Komponente 2, welche ein elektronisches Bauteil sein kann, werden die Vorsprünge 12 verdrängt, da sie aus einem flexiblen bzw. elastischen Material bestehen, so dass die Komponente 2 in das Innere des Schutzgehäuses 1 eintaucht und gleichzeitig fixiert wird.
-
Die Verdrängung ist in 3, welche eine Schnittdarstellung von 2 darstellt, deutlich zu erkennen. In 3 sind ferner die zwischen den Vorsprüngen 12 zur Bildung eines Rasters angeordneten Abstandshalter 13 zu erkennen. Die Abstandhalter 13 sind im Deckel 11 im Inneren des Schutzgehäuses 1 angeordnet und sollten eine Höhe H aufweisen, die es ermöglicht, dass die Komponente 1 vollständig von dem Schutzgehäuse 1 abgedeckt wird. Wie in 2 und 3 zu erkennen ist, verdrängt die Komponente 1 die Vorsprünge 12 derart, dass sich diese an die Komponente 1 anschmiegen und einen gewissen Druck darauf ausüben, da sie in ihre ursprüngliche Position zurückzukehren versuchen. Durch diese Eigenschaft wird die Komponente 1 einerseits derart in das Schutzgehäuse 1 eingebettet, dass Vibrationen oder mechanische Belastungen sehr geringe Wirkung zeigen, da diese durch die elastischen Vorsprünge 12 gedämpft werden. Andererseits wird die Komponente 2 in dem Schutzgehäuse 1 fixiert.
-
Sowohl in 1 als auch in 2 und 3 sind Ausnehmungen 14 am Schutzgehäuse 1 auf der Seite, die an der Leiterplatte 4 angebracht wird, dargestellt. Diese dienen zum Druckausgleich und als Entlüftungsschlitze.
-
4 zeigt eine schematische Ansicht einer Leiterplatte 4 mit darauf angebrachtem Schutzgehäuse 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die gezeigte Leiterplatte 4 umfasst darauf angeordnete Bauelemente, von denen eines mit dem erfindungsgemäßen Schutzgehäuse 1 abgedeckt ist. Das Schutzgehäuse 1 nimmt wenig Platz ein und ist in dieser Ausführung an der Leiterplatte mittels der Befestigungselemente 31 (nicht sichtbar) über die Befestigungsflächen 3 befestigt. Die Befestigungselemente 31 werden durch Löcher in der Leiterplatte 4 gesteckt und verrasten an deren Unterseite, so dass das Schutzgehäuse auf der Leiterplatte 4 fixiert ist. Ferner weist das gezeigte Schutzgehäuse 1 Ausnehmungen 14 auf, die zum Druckausgleich und als Entlüftungsschlitze dienen, um z.B. durch eine Komponente erzeugte Wärme aus dem Schutzgehäuse 1 abzuführen.
-
Durch die vorliegende Erfindung wird eine einfache und flexible Bauelementfixierung bereitgestellt, die keine zusätzlichen aufwändigen Produktionsschritte benötigt. Durch die im Inneren des Schutzgehäuses angeordneten flexiblen bzw. elastischen Vorsprünge können auf einfache Weise Bauteile bzw. Komponenten, die sensibel gegen mechanische Belastungen und Vibrationen sind, vor diesen geschützt werden, wobei eine gleichzeitige Fixierung des Bauteils bzw. der Komponente erfolgt. Das erfindungsgemäße Schutzgehäuse ermöglicht eine flexiblere Bestückung von Leiterplatten. Zusätzlich vereinfacht es Änderungen bei bestückten Leiterplatten, da nur die Befestigungsmöglichkeiten an der Leiterplatte oder am Gehäuse der Leiterplatte für das Schutzgehäuse angepasst werden müssen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Schutzgehäuse
- 11
- Deckel des Schutzgehäuses
- 12
- Vorsprünge
- 13
- Abstandshalter
- 14
- Ausnehmungen bzw. Entlüftungsbereiche
- 2
- Komponente, elektronisches Bauteil
- 3
- Befestigungsbereich
- 31
- Befestigungselement
- 4
- Leiterplatte
- H
- Höhe des Abstandhalters
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202010017072 U1 [0003]
- DE 4232547 C1 [0004]
- DE 102009045915 A1 [0005]
- DE 3529884 A1 [0006]
- DE 19929754 C2 [0007]
