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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 auf nichtleitendem untergrund 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 wegen der zu geringen Stromstärke 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
wird, 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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Bezüglich bekanntem
Stand der Technik ist aus den Dokumenten
DE 100 65 019 A1 beziehungsweise
US 2002/151200 A1 eine
Einrichtung zum Schutz eines auf einem Trägersubstrat angeordneten elektrischen
und/oder elektronischen Bauteils vor elektrostatischen Entladungen
bekannt, wobei eine im Entladungsfall an einem mit dem Bauteil verbundenen
Kontaktelement des Trägersubstrats
auftretende Überspannung
unter Umgehung des Bauteils auf einen Masseanschluss abgeleitet
wird. Der Entladungsfall tritt hierbei auf, wenn die Überspannung
bereits an dem mit dem Bauteil verbundenen Kontaktelement anliegt.
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Aus
dem Dokument
US 4 891
730 A ist ein dem Wesen nach entsprechender Gegenstand
wie aus dem vorgenannten Dokument bekannt.
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Bei
der Vorrichtung gemäß dem Dokument
US 4 179 178 A werden
elektrische Kontaktierungsstellen eines ersten Teils mechanisch
solange explizit mit einem Erdungsmechanismus geerdet, bis ein zugehöriges Partner-Kontaktierungsteil
mit Hilfe eines nach Art einer Gabel ausgebildeten Teils kurz vor
der Bewerkstelligung einer elektrischen Kontaktierung mit den elektrischen
Kontaktierungsstellen des ersten Teils diesen mechanischen Erdungsmechanismus
aufhebt.
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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 können. 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 werden, 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 verhinderte Designvarianten
nunmehr umgesetzt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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 Kontaktierungsmittel
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 eine
Entladungsvorrichtung nach dem Stand der Technik in einer Detaildarstellung
und in einem Schnitt,
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2 eine
Entladungsvorrichtung nach dem Stand der Technik gemäß der 1 in
einer umfassenderen dreidimensionalen und an einer Seite geschnittenen
Darstellung,
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3 eine
Entladungsvorrichtung nach dem 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. Prüfschaft 3 zugeordnet
ist.
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Der
Prüfdom
bzw. Prüfschaft 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. Prüfschaft 3 endet
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
0,5 mm vor der Flachbaugruppe 1. Der Prüfdom bzw. Prüfschaft 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. Prüfschafts 3 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel
mindestens 10 mm.
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Der
Prüfdom
bzw. Prüfschaft 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. Prüfschaft 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.
Prüfschäfte 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. Prüfschäfte 3 sind
in das Kunststoffgehäuse 4 eingeformt.
Gemäß der 2 sind
die Prüfdome
bzw. Prüfschäfte 3 in
einer Bodenwanne 7 des Kunststoffgehäuses 4 eingeformt.
Auf diese Weise ist auch bei einem geschlossenen Kunststoffgehäuse 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. Prüfschäfte 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 erfindungsgemäß 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,
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
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
zu verkleinern. Dieser Umstand ist durch die gestrichelte Linie
kenntlich gemacht, auf welche ein Pfeil zeigt, der mit dem Bezugszeichen 13 markiert
ist.