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Vorrichtung zum Schutz von auf Flachbaugruppen
verwendeten elektronischen Bauteilen vor einer Zerstörung durch
elektrostatische Entladungsvorgänge.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bei elektronischen Bauteilen auf
Flachbaugruppen besteht das Problem, dass es zu Zerstörungen der
elektronischen Bauteile kommen kann, wenn zum Beispiel bei einem
externen Heranführen
von elektrischen Kontaktierungsmitteln an elektrische Kontaktierungsstellen
auf der Flachbaugruppe zum Beispiel zu Messzwecken elektrostatische
Entladungen (ESD; Electro Static Discharges) auftreten.
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Der Mensch lädt sich bei Bewegungen elektrostatisch
auf. Die bei einer solchen Aufladung entstehende Spannung kann mehrere
Tausend Volt betragen. Die durch die elektrostatische Ladung verursachte
Spannung ist für
den Menschen nicht gefährlich.
Für elektronische
Bauteile auf Flachbaugruppen, die sich im Nahbereich von elektrischen
Kontaktierungsstellen auf der Flachbaugruppe befinden bzw. selbst
eine solche elektrische Kontaktierungsstelle aufweisen, kann jedoch
eine solche Spannung gefährlich
sein. Sie kann unter anderem dann gefährlich sein, wenn die elektronischen
Bauteile und die dazugehörigen
technischen Strukturen für
eine wesentlich geringere Spannung, zum Beispiel 3 bis 5 Volt, als
die mögliche
elektrostatische Spannung ausgelegt sind.
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Flachbaugruppen müssen bei ihrer Herstellung
mehrfach unter anderem auch elektrisch geprüft werden. Dazu sind auf der
Flachbaugruppe die elektrischen Kontaktierungsstellen mit elektrischen
Kontaktierungsmitteln zu kontaktieren, um durch Messung dort auftretender
elektrischer Größen die
Funktionsfähigkeit
der Flachbaugruppe zu prüfen.
Die Kontaktierungs stellen können
dabei, wie wenigstens implizit schon erwähnt, im Nahbereich von elektronischen
Bauteilen liegen oder ihnen sogar direkt zugeordnet sein. Beim Heranführen von
elektrischen Kontaktierungsmitteln an die Kontaktierungsstellen
durch einen Anwender, der elektrostatisch aufgeladen ist und durch
den die elektrostatische Aufladung auf die elektrischen Kontaktierungsmittel übertragen
ist, kann es zu elektrostatischen Entladungsvorgängen auf die elektronischen
Bauteile kommen, durch die sie in der Regel dann zerstört werden.
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Zum Schutz der elektronischen Bauteile
auf Flachbaugruppen vor einer Zerstörung durch elektrostatische
Entladungsvorgänge
können
durch mechanische Maßnahmen
Vorkehrungen getroffen sein, durch die sichergestellt sind, dass
Mindestabstände zwischen
einem herangeführten
Gegenstand und den zu schützenden
elektrischen Bauteilen nicht unterschritten werden. Das kann zum
Beispiel durch ein Gehäuseteil
eines Gerätes
realisiert sein, das Führungskanäle aufweist,
durch die unter Einhaltung der Mindestabstände gegenüber kritischen Gegenpunkten
ein gelenkter Zugriff auf entsprechende elektrische Kontaktierungsstellen
möglich
ist. Als Mindestabstand kann beispielsweise ein Abstand von 10 mm angesehen
werden.
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Ein Nachteil einer solchen Lösung ist,
dass damit einer Miniaturisierung von Geräten, beispielsweise mobilen
oder stationären
Kommunikationsendgeräten,
Grenzen gesetzt sind. Heute geht aber der Trend verstärkt zu immer
kleineren Geräten
hin. Außerdem
können
durch die Vorgabe des Einhaltens vorgegebener Maße vielfach vorteilhafte Designgestaltungen
nicht realisiert werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, eine Vorrichtung zum Schutz von elektronischen Bauteilen vor
der Zerstörung
durch elektrostatische Entladungsvorgänge anzugeben, durch die unter
Aufrechterhaltung der elektrischen Prüfbarkeit eine fortgeschrittene
Miniaturisierung der Geräte
möglich
ist, in denen die elektronischen Bauteile vorkommen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Vorrichtung gelöst,
die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Die danach konzipierte Vorrichtung
weist zum Schutz von elektronischen Bauteilen vor einer Zerstörung durch
elektrostatische Entladungsvorgänge
als Blitzableiter verwendete Bauelemente auf, die in der Weise positioniert
und ausgebildet sind, dass sie die elektrostatischen Entladungsvorgänge nicht
nur auffangen sondern mit Wirkung auf sich selbst sogar regelrecht
auslösen,
und zwar bevor diese auf ein zu schützendes elektronisches Bauteil
einwirken kann. Dies ist möglich,
weil der Strom stets den Weg des geringsten Widerstandes geht und
weil ihm ein solcher Weg bewusst angeboten wird.
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Damit wird im Gegensatz zu einer
Lösung auf
der Basis des Einhaltens von Mindestabständen mit mechanischen Mitteln
ein Weg beschritten, der die elektrostatische Entladung grundsätzlich nicht verhindert
sondern bewußt
in Kauf nimmt. Sie wird allerdings in der Weise in Kauf genommen,
dass sie, gegebenenfalls erst im letzten Augenblick, von einem zu
schützenden
elektronischen Bauteil abgezogen wird.
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Da auf diese Weise sichergestellt
ist, dass elektrostatische Entladungen von einem zu schützenden
elektronischen Bauteil ferngehalten sind, brauchen Mindestabstände zur
Vermeidung von elektrostatischen Entladungen nicht mehr eingehalten
werden. Dadurch kann ein fortgeschrittener Grad an Miniaturisierung
bei einem betreffenden elektrischen Gerät erreicht werden. Außerdem können vormals
durch die Einhaltung von Mindestabständen verhinderten Designvarianten
nunmehr umgesetzt werden.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Als Blitzableiter bieten sich alle
Bauelemente an, insbesondere metallische Bauelemente, die mit dem
Massepotential in Verbindung stehen und die durch einen elektrostatischen
Entladevorgang nicht zerstört
werden. Derartige Bauelemente können
für ihre
Aufgabe erst explizit vorzusehen sein. Sie können aber auch durch Bauteile
realisiert sein, die bereits bei einer elektrischen Schaltung vorhanden sind.
Solche Bauteile stellen zum Beispiel Hochfrequenz-Rahmen oder Hochfrequenz-Deckel dar, die für Hochfrequenz-Schaltungsteile
häufig
ohnehin vorhanden und geerdet sind. Außerdem sind die Hochfrequenz-Rahmen
bzw. Hochfrequenz-Deckel robust genug, dass sie eine elektrostatische
Entladung auf sie unbeschadet überstehen.
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Es reicht für eine Schutzwirkung gegebenenfalls
aus, wenn ein geerdetes schirmartiges Teil, beispielsweise von einem
verwendbaren benachbarten elektrischen Bauteil abstehend, vorhanden
ist, das wenigstens bis an eine Zugriffslinie bezüglich einer elektrischen
Kontaktierungsstelle reicht. Unter Zugriffslinie ist eine solche
Linie zu verstehen, auf der ein elektrisches Kontaktierungsmittel
an eine betreffende elektrische Kontaktierungsstelle zwecks einer elektrischen
Kontaktierung herangeführt
ist.
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Das schirmartige Teil kann mit seinem
freien Ende quasi in der Art eines abstehenden Zeigefingers mit
seiner Spitze genügend
nah in den Bereich eines zu schützenden
elektronischen Bauteils gebracht werden, so dass eine ansonsten
auf das zu schützende
elektronische Bauteil überspringende elektrostatische
Entladung jetzt auf das schirmartige Teil überspringt.
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Befindet sich das schirmartige Teil
teilweise oder ganz im Weg einer oben angesprochenen Zugriffslinie
kann das schirmartige Teil ohne weiteres mit einer entsprechenden
Aussparung oder Durchführung
versehen sein, so dass die zu der zugehörigen Kontaktierungsstelle
führende
Zugriffslinie selbst nicht unterbrochen wird.
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Insgesamt sind die Blitzableiter
in der Weise ausgeführt
und positioniert, dass ein elektrisches Kontaktierungsmittel auf
seinem Weg zu einer elektrischen Kontaktierungsstelle zur Herstellung
eines elektrischen Kontakts wenigstens einmal so nah an einem Blitzableiter
vorbeigeführt
wird, dass es im Falle einer elektrostatischen Aufladung der elektrischen Kontanktierungsmittel
zu einer elektrostatischen Entladung auf den betreffenden Blitzableiter
kommt, bevor die elektrostatische Entladung auf ein zu schützendes
elektronisches Bauteil überspringt.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 einen
Stand der Technik in einer Detaildarstellung und in einem Schnitt,
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2 einen
Stand der Technik gemäß der 1 in einer umfassenderen
dreidimensionalen und an einer Seite geschnittenen Darstellung,
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3 einen
Stand der Technik gemäß der 2 in einer Seitendarstellung
und in einem Schnitt,
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4 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung in Form einer Draufsicht auf eine Flachbaugruppe,
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5 eine
dreidimensionale Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß der 4, und
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6 eine
im Schnitt angegebene Seitenansicht eines elektrischen Geräts mit einer
eingebauten Flachbaugruppe gemäß der 4 bzw. 5.
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In der 1 ist
eine Flachbaugruppe 1 zu sehen mit einer elektrischen Kontaktierungsstelle 2, der
ein Prüfdom
bzw. Prüfschafft 3 zugeordnet
ist.
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Der Prüfdom bzw. Prüfschafft 3 ist
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
Teil eines Kunststoffgehäuses 4 eines
elekt rischen Geräts 5 (2, 3 und 6),
das in der 1 nur andeutungsweise
dargestellt ist.
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Der Prüfdom bzw. Prüfschafft 3 endet
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
0,5 mm vor der Flachbaugruppe 1. Der Prüfdom bzw. Prüfschafft 3 hat
gemäß dem Ausführungsbeispiel
einen Innendurchmesser von mindestens 3,2 mm und einen Außendurchmesser
von 5 mm. Die Höhe
bzw. Tiefe des Prüfdoms
bzw. Prüfschaffts 3 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
mindestens 10 mm.
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Der Prüfdom bzw. Prüfschafft 3 ist
nach außen
hin offen und hat zur elektrischen Kontaktierungsstelle 2 hin
eine Durchführung.
Insgesamt kann auf diese Weise mittels einer zum Beispiel elektrischen
Messspitze bzw. Kontaktierungsspitze eines elektrischen Kontaktierungsmittels 6 von
extern kommend durch den Prüfdom
bzw. Prüfschafft 3 hindurch gegriffen
werden und es kann eine Kontaktierung mit der elektrischen Kontaktierungsstelle 2 auf
der Flachbaugruppe 1 beispielsweise zwecks elektrischer Messungen
hergestellt werden.
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In der 2 ist
ein elektrisches Gerät 5 zu sehen,
das im Ausführungsbeispiel
durch eine auf die Oberseite gelegte stationäre Kommunikationsbasisstation
gebildet ist. Die Kommunikationsbasisstation ist in der 2 an einer Seite aufgeschnitten
gezeigt. Dadurch ist ein Blick in das Innere der Kommunikationsbasisstation
möglich.
Im Inneren sind mehrere elektrische Kontaktierungsstellen 2 auf
der Flachbaugruppe 1 sowie den Kontaktierungsstellen 2 zugeordnete
Prüfdome
bzw. Prüfschäffte 3 zu
sehen. Das Gehäuse
des elektrischen Geräts 5 ist
ein Kunststoffgehäuse 4,
so wie es in der 1 angesprochen worden
ist. Die Prüfdome
bzw. Prüfschäffte 3 sind
in das Kunststoffgehäuse 4 eingeformt.
Gemäß der 2 sind die Prüfdome bzw.
Prüfschäffte 3 in
einer Bodenwanne 7 des Kunststoffgehäuses 4 eingeformt.
Auf diese Weise ist auch bei einem geschlossenen Kuststoffgehäuse 4 ein
Zugriff von außen kommend
auf die auf der innenliegenden Flachbaugruppe 1 ange ordneten
Kontaktierungsstellen 2 mit entsprechenden Kontaktierungsmitteln 6 möglich.
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Wie in der 2 ferner gezeigt, sind auf der Flachbaugruppe 1 mehrere
elektronische Bauteile 8 angeordnet.
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Die 3 zeigt
das Ausführungsbeispiel
gemäß der 2 in einer seitlichen Schnittdarstellung. Zu
sehen sind insbesondere die Prüfdome
bzw. Prüfschäffte 3 in
der Bodenwanne 7 des Kunststoffgehäuses 4 und die Flachbaugruppe 1 mit
elektronischen Bauteilen 8.
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In den 4 und 5 ist eine Draufsicht bzw. eine
perspektivische Sicht auf eine Flachbaugruppe 1 mit elektronischen
Bauteilen 8 zu sehen. Weiter ist ein Hochfrequenz-Rahmen
bzw. Hochfrequenz-Deckel 9 gezeigt, der eine hochfrequenztechnische Schaltungsbaugruppe
auf der Flachbaugruppe 1 abschirmt und zu diesem Zweck
auch geerdet ist.
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Der Hochfrequenz-Rahmen bzw. Hochfrequenz-Deckel 9 weist
ein schirmartiges Teil 10 auf, das mit seinem freien Ende
von den übrigen
Teilen des Hochfrequenz-Rahmens bzw. Hochfrequenz-Deckels 9 absteht.
Das schirmartige Teil 10 überdeckt elektrische Kontaktierungsstellen 2 auf
der Flachbaugruppe 1 und zwar über eine Zugriffslinie 11 hinaus, auf
der ein direkter Zugriff mittels zum Beispiel elektrischer Kontaktierungsmittel 6 (in
den 4 und 5 nicht näher dargestellt) von entfernt
her auf die Kontaktierungsstellen 2 der Flachbaugruppe 1 möglich ist.
Damit dieser Zugriff auch tatsächlich
möglich
ist, weist das schirmartige Teil 10 Durchgangsöffnungen 12 auf,
durch die eine ununterbrochene Zugriffslinie 11 sichergestellt
ist.
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Die 6 zeigt
nochmal ein elektrisches Gerät 5,
in dem eine Flachbaugruppe 1 mit zu schützenden elektronischen Bauteilen 8 gemäß der 4 bzw. 5 eingebaut ist. Die Flachbaugruppe 1 weist
einen Hochfrequenz-Rahmen bzw. einen Hoch frequenz-Deckel 9 auf
mit einem schirmartigen Teil 10, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel
einerseits wie ein Zeigefinger von dem Hochfrequenz-Rahmen bzw.
Hochfrequenz-Deckel 9 absteht und andererseits Kontaktierungsstellen 2 auf
der Flachbaugruppe 1 überdacht.
Direkt über
den Kontaktierungsstellen 2 auf der Flachbaugruppe 1 weist
das schirmartige Teil 10 eine Durchgangsöffnung 12 auf.
Direkt über
der Durchgangsöffnung 12 des
schirmartigen Teils 10 wiederum weist das Kunststoffgehäuse 4 des elektrischen
Geräts 5 eine Öffnung auf.
Ein elektrisches Kontaktierungsmittel (6) (1) kann durch diese Öffnung und durch die Durchgangsöffnung 12 des
schirmartigen Teils 10 hindurchgreifen und die auf der
Flachbaugruppe 2 angeordneten elektrischen Kontaktierungsstellen 2 elektrisch
kontaktieren. Die Umrandung der Durchgangsöffnung 12 ist dabei
so bemessen, dass es beim Hindurchgreifen des elektrischen Kontaktierungsmittels 6 (1), welches elektrostatisch
aufgeladen ist, zu einem Überspringen der
elektrostatischen Ladung auf das schirmartige Teil 10 und
damit auf den geerdeten Hochfrequenz-Rahmen bzw. Hochfrequenz-Deckel 9 kommt. In
weiterer Folge kommt es dann zu einem Ableiten der elektrostatischen
Ladung auf das Massepotential der Flachbaugruppe 1. Dieser
Vorgang ist in der 6 durch
einen Blitz-Pfeil kenntlich gemacht.
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Durch das Vorsehen von Blitzableitern
zum Ableiten von elektrostatischen Ladungen ist es nicht mehr notwendig,
Mindestabstände
einzuhalten. Es ist deshalb möglich,
das Kunststoffgehäuse
des elektrischen Geräts 5 zu
verkleinern. Dieser Umstand ist durch die gestrichelte Linie kenntlich
gemacht, auf welche ein Pfeil zeigt, der mit dem Bezugszeichen 13 markiert
ist.