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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur elektromagnetischen Abschirmung von elektrischen Baugruppen
mit einem eine Leiterplatte umgebenden Gehäuse und auf der Leiterplatte
angeordneten ebenfalls vom Gehäuse
umgebenen Abschirmkammern.
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Die 1A und 1B zeigen eine aus dem Stand
der Technik bekannte Vorrichtung 10 zur elektromagnetischen
Abschirmung von Baugruppen. Auf einer Leiterplatte 11 sind
hier nicht näher
dargestellte Baugruppen angeordnet, die von Abschirmkammern 12, 13, 14 und 15 zur
gegenseitigen elektromagnetischen Abschirmung und zur elektromagnetischen Abschirmung
gegenüber
der Umgebung angeordnet sind. Sowohl die Leiterplatte 11 als
auch die Abschirmkammern 12, 13, 14 und 15 sind
von einem Gehäuse 16 umgeben.
Das Gehäuse 16 schützt sowohl
die Abschirmkammern 12, 13, 14 und 15 als auch
die Leiterplatte 11 gegenüber unerwünschten Einflüssen aus
der Umgebung wie beispielsweise Schmutz, starke Temperatureinflüsse, Feuchtigkeit etc.
Nachteilig bei der Vorrichtung 10 ist jedoch der relativ
hohe Montageaufwand der einzelnen Abschirmkammern 12, 13, 14 und 15 auf
die Leiterplatte 11 sowie die anschließende Montage dieser vormontierten
Baueinheit in das Gehäuse 16.
Ferner muss bei der Montage der Vorrichtung 10 das Gehäuse 16 über eine
Masseverbindung mit der Leiterplatte 11 verbunden werden.
Außer
einem relativ hohen Zeit- und Kostenaufwand ist damit immer auch,
insbesondere bei automatischer Fertigung, eine gewisse Prozessunsicherheit
zu befürchten.
Ferner ist bei der Vorrichtung 10 die Wärmeabfuhr der durch die elektrischen
Baugruppen freigesetzten Wärme
an die Umgebung schlecht, da die Wärme von den elektrischen Baugruppen
durch die Abschirmkammern 12, 13, 14 und 15 über den
Innenraum des Gehäuses 16 an
das Gehäuse 16 und
von dort an die Umgebung weitergeleitet werden muss. Um diesen relativ
hohen Wärmeübergangswiderstand
der Vorrichtung 10 zu verbessern, werden in der Regel Lüftungsschlitze
in das Gehäuse 16 eingebracht,
wodurch sich das Gehäuse 16 jedoch
in seiner Herstellung verteuert und Schmutz in das Gehäuse 16 eintreten
kann.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern,
dass sich der Montageaufwand deutlich reduziert.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch
eine Vorrichtung zur elektromagnetischen Abschirmung von elektrischen
Baugruppen mit einem eine Leiterplatte umgebenden Gehäuse und
auf der Leiterplatte angeordneten ebenfalls vom Gehäuse umgebenen
Abschirmkammern, wobei das Gehäuse eine
elektromagnetische Abschirmwirkung aufweist und zusammen mit den
Abschirmkammern als ein Teil gefertigt ist. Durch die Realisierung
des Gehäuses
zusammen mit den Abschirmkammern als ein Teil kann zukünftig die
teure Vormontage der Abschirmkammern mit der Leiterplatte entfallen,
wodurch sich der gesamte Montageprozess erheblich vereinfacht und
folglich auch verbilligt. Dadurch, dass das Gehäuse und die Abschirmkammern
als ein Teil gefertigt sind, reduziert sich auch die Vielzahl der
einzelnen Komponenten, die bisher zur Herstellung der Vorrichtung
erforderlich waren. Somit wirkt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch positiv auf die Prozesssicherheit, insbesondere bei einer automatischen
Herstellung, aus. Außerdem
wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
die Wärmeabfuhr
der elektrischen Bauteile an die Umgebung verbessert, da der Deckel
der Abschirmkammern gleichzeitig einem Teilbereich des Deckels des
Gehäuses
entspricht. Somit kann die abzuführende
Wärme sofort von
dem elektrischen Bauteil an den Deckel der Abschirmkammern weitergegeben
und von dort an die Umgebung abgeführt werden.
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Das Gehäuse kann mindestens eine Innenwand
aufweisen, wodurch das Gehäuse
innen mindestens in zwei Abschirmkammern unterteilt wird. Somit
lässt sich
die erfindungsgemäße Vorrichtung durch
den Einsatz von Innenwänden
sehr einfach realisieren. Außerdem
tragen die die Abschirmkammern bildenden Innenwände zu einer Versteifung der Leiterplatte
bei, da die Innenwände,
auf der Leiterplatte angeordnet sind. Durch den Einsatz von Innenwänden in
das Gehäuse
wird außerdem
die Wärmeabfuhr
der elektrischen Bauteile an die Umgebung verbessert, da die Innenwände die
Oberfläche
des Gehäuses
vergrößern. Vorteilhafterweise
können
auf beiden Seiten der Leiterplatte Abschirmkammern angeordnet sein,
so dass die Leiterplatte zur besseren Ausnutzung des Platzes auf
der Leiterplatte auf beiden Seiten mit elektrischen Baugruppen bestückt und
gegen elektromagnetische Felder abgeschirmt werden kann.
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Wenn auf der Leiterplatte Kontaktstellen
vorgesehen sind, mit denen die mindestens eine Innenwand mit der
Leiterplatte kontaktierbar ist, kann zukünftig das Massekabel zur Verbindung
des Gehäuses
mit der Leiterplatte entfallen, wodurch der Montageaufwand weiter
reduziert wird.
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Besonders vorteilhaft lassen sich
diese Kontaktstellen ausbilden, wenn sie als Lotpunkte ausgeführt sind.
Die Herstellung der Lotpunkte geschieht dabei durch Bedrucken der
Leiterplatte mit Lotpaste und einer anschließenden Reflow-Lötung, wodurch die
Lotpunkte gebildet werden.
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Vorteilhafterweise kann die Leiterplatte
mehrere elektrisch leitfähige
Lagen aufweisen.
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Beide Außenlagen und eine dazwischen
angeordnete Innenlage der Leiterplatte können mittels durch die Leiterplatte
hindurch gehender Kontaktstege elektrisch miteinander verbunden
sein. Die elektrisch leitfähigen
Außenlagen
und die Innenlage sowie die Kontaktstege und das Gehäuse weisen
dann das selbe elektrische Potenzial auf und bilden somit zusammen
einen Faradyschen Käfig.
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Das Gehäuse und/oder die mindestens
eine Innenwand kann aus Kunststoff gefertigt sein. Dann ist es leicht
möglich,
die verschiedenen Innenwände jeweils
mit unterschiedlichen Wandstärken
zu versehen, wodurch die gegenseitige Abschirmwirkung der Abschirmkammern
untereinander nach Bedarf festgelegt werden kann. Hinsichtlich einer
breiten Gestaltungsvielfalt der Gehäuseteile, insbesondere zur Realisierung
der elektromagnetischen Abschirmwirkung, kann das Gehäuse aus
Metall und/oder elektrisch leitfähigem
Kunststoff und/oder einem metallisierten Kunststoff hergestellt
sein. Über
die Wahl des Werkstoffes und die Wahl der Materialstärke lässt sich
die Schirmdämpfung
des Gehäuses
variieren.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
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Im Einzelnen zeigen:
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1A eine
Schnittansicht durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung
zur elektromagnetischen Abschirmung;
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1B eine
Schnittansicht von oben auf die Vorrichtung aus 1A ;
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2 eine
Schnittansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektromagnetischen Abschirmung;
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3A eine
Schnittansicht durch eine Leiterplatte;
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3B eine
Schnittansicht durch die Leiterplatte aus 3A nach der Montage der Abschirmkammern.
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2 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 20 zur
elektromagnetischen Abschirmung von hier nicht näher dargestellten elektrischen
Baugruppen, die auf einer Leiterplatte 21 angeordnet sind. Die
Vorrichtung 20 weist ein Gehäuse 22, das mit Innenwänden 23 versehen
ist, auf.
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Durch die Innenwände 23, und die Innenlage 30 wird
das Gehäuse 22 in
Abschirmkammern 24, 25, 26, 27, 28, 29, 200, 201, 202, 203 unterteilt.
Die Abschirmkammern 24, 25, 26, 27, 28, 29, 200, 201, 202, 203 schirmen
die elektrischen Bauteile gegeneinander und gegenüber der äußeren Umgebung
der Vorrichtung 20 vor elektromagnetischen Einflüssen ab.
Die Leiterplatte 21 weist Kontakte 204 auf, die
einen elektrischen und mechanischen Kontakt mit den Innenwänden 23 und
der Leiterplatte 21 herstellen. Auf diese Weise wird das
Gehäuse 22 mit
der Leiterplatte 21 auf das gleiche Potenzial gelegt, sodass
ein Faradayscher Käfig
entsteht und zukünftig
die Verwendung eines Massekabels entfallen kann.
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3A zeigt
die Leiterplatte 21, die eine Innenlage 30 und
Kupferlagen 31 und 32 aufweist. Zwischen der Kupferlage 31 und
der Innenlage 30 befindet sich eine Substratlage 33 und
zwischen der Kupferlage 32 und der Innenlage 30 eine
Substratlage 34. Die Kupferlagen 31 und 32 und
die Innenlage 30 sind zwischen Kontaktstellen 35 und 36 durch
einen Kontaktsteg 37 elektrisch miteinander verbunden. Dabei
bilden die Kontaktstellen 35 und 36 und der Kontaktsteg 37 den
Kontakt 204 (siehe 2).
Die Kontaktstellen 35 und 36 dienen zur elektrischen Kontaktierung
der Innenwände 23 mit
der Leiterplatte 21. Somit bilden die Kupferlagen 31 und 32 und
die Innenlage 30 zusammen mit den Kontaktstegen 37 und
den Abschirmkammern 24, 25, 26, 27, 28, 29, 200, 201, 202 und 203 einzelne
Faradaysche Käfige. Wenn
die Leiterplatte 21 keine leitfähigen Kupferlagen 31 und 32 und
keine Innenlage 30 aufweist, wird der Faradaysche Käfig durch
die Kontakte 204 und zwei jeweils gegenüberliegende Kammern, beispielsweise
durch die Abschirmkammern 27 und 202, gebildet.
Vorteilhafterweise sind die Kontaktstellen 35 und 36 des
Kontaktes 204 als Lotpunkte ausgeführt. Zur Herstellung der Lotpunkte
bedruckt man die Kupferlagen 31 und 32 mit einer
Lotpaste und führt
anschließend
eine Reflow-Lötung
durch, so dass die Lotpunkte entstehen.
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3B zeigt
die Leiterplatte 21 nach der Endmontage der Vorrichtung 20 (siehe 2). Bei der Montage der
Vorrichtung 20 werden die Innenwände 23 gegen die Lotpunkte 35 und 36 auf
beiden Seiten der Leiterplatte 21 gedrückt. Dabei werden die Lotpunkte 35 und 36 zusammen
gedrückt,
so dass ein optimaler elektrischer Kontakt zwischen den Innenwänden 23 und
der Leiterplatte 21 entsteht. Durch die mechanische Verpressung
der Lotpunkte 35 und 36, und somit der Leiterplatte 21,
können
zusätzliche
mechanische Befestigungen an der Leiterplatte 21, zur Befestigung
dieser in der Vorrichtung 20, entfallen, wodurch der gesamte
Montageaufwand zusätzlich
reduziert wird.