DE1765575B1

DE1765575B1 - Schaltungsplatten baueinheit

Info

Publication number: DE1765575B1
Application number: DE19681765575
Authority: DE
Inventors: Horst Froehlich; Rudolf Hoeppe; Horst Wagner
Original assignee: Zuse KG
Current assignee: Zuse KG
Priority date: 1968-06-12
Filing date: 1968-06-12
Publication date: 1971-05-27
Also published as: FR2010734A1; GB1283363A; SE341768B; US3593064A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Baueinheit zur flüssigkeitsdichten Stapelung von Schaltungsplatten, die elektronische Bauelemente und Leitungen tragen.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1059 988 ist eine dreidimensionale Baueinheit bekannt, die aus mehreren übereinandergestapelten Schaltungsplatten besteht, welche Schaltungselemente und Leitungen tragen und mittels Schraubenbolzen in Richtung senkrecht zu den Schaltungsplatten verschraubt sind. Entlang der Kanten dieser Schaltungsplatten sind zwischen den einzelnen Schaltungsplatten Abstandsstücke eingelegt, die ebenfalls mittels der Schraubenbolzen miteinander und mit den Schaltungsplatten verschraubt sind. Wärmeerzeugende Bauelemente sind auf Metallplatten montiert, die ihrerseits an den Schaltungsplatten angebracht sind, so daß die Wärme dieser Bauelemente über die Metallplatten und über Kühlflächen an die Luft abgegeben wird. Diese Baueinheit wird auf einer Seite durch eine Deckplatte abgeschlossen, auf der Steckerverbindungen angeordnet sind.

Es ist anzunehmen, daß die beschriebene bekannte Baueinheit sich in vielen Fällen, insbesondere dann bewährt, wenn keine besonderen Beschleunigungskräfte auftreten. Bei großen in Richtung der Schaltungsplatten wirkenden Beschleunigungskräften werden diese Schaltungsplatten und damit auch die darauf montierten Bauelemente und Leitungen in ihrer Lage verschoben, so daß sich die elektrischen Eigenschaften der Schaltungsanordnungen in unerwünschter Weise ändern. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Baueinheit ist darin zu sehen, daß es schwierig sein dürfte, diese bekannte Baueinheit gasdicht zu verschließen, ohne dafür ein spezielles Gehäuse vorzusehen, welches einen erhöhten technischen Auswand bedingt.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1138 440 ist ein Stapel von Isolierstoff-Rahmen bekannt, auf denen Schaltungselemente für elektronische Baugruppen montiert sind. Diese Rahmen sind in Stapelrichtung einerseits mit Nuten und andererseits mit entsprechenden Vorsprüngen versehen, so daß die übereinandergestapelten Rahmen formschlüssig miteinander verbunden sind. Außerdem sind die Rahmen durch Schraubenbolzen miteinander verschraubt. Die Anschlußenden der Bauelemente liegen in weiteren Nuten der Rahmen und werden an den Außenseiten des Rahmen-Stapels miteinander verschaltet, wodurch fertigungsmäßige Vorteile erzielt werden. Die Gesamtheit der verschraubten Rahmen bilden kein abschirmendes Gehäuse, da sie ja alle aus Isolierstoff bestehen. Falls eine derartige Abschirmung erforderlich ist, muß ein Metallgehäuse vorgesehen sein. Der durch mehrere Rahmen gebildete Innenraum kann mit Kunststoffmasse vergossen werden, wodurch die Bauelemente festen Sitz erhalten. Ein nachträglicher Zugriff zu einzelnen Bauelementen ist dann aber in einfacher Weise nicht möglich.

Durch das deutsche Patent 1106 814 ist eine Baueinheit bekannt, die in Gestelle der Fernmeldetechnik, insbesondere der Fernsprechtechnik, einschiebbar ist. Diese Baueinheit besteht aus mehreren Metallrahmen, die miteinander befestigt sind und sich buchförmig auseinanderklappen lassen. Die einzelnen Metallrahmen sind gegeneinander nicht abgedichtet, so daß sie somit nicht zur flüssigkeitsdichten Stapelung von Schaltungsplatten und Bauelementen verwendbar sind.

Das französische Patent 1503163 bezieht sich ebenfalls auf eine Baueinheit, die aus mehreren Schaltungsplatten und Metallrahmen gebildet wird. Diese Metallrahmen können formschlüssig aneinandergefügt, aber nicht gegeneinander abgedichtet werden. Diese Baueinheit ist somit ebenfalls nicht geeignet, um Schaltungsplatten und elektronische Bauelemente flüssigkeitsdicht zu stapeln.

Durch das französische Patent 1267 025 ist ein Kunststoffrahmen bekannt, innerhalb dessen eine Schaltungsplatte mit elektronischen Bauelementen und Leitungen angeordnet ist. Der Rahmen zwischen den Bauelementen und den Leitungen ist mit elastischem Material vergossen. Es wäre grundsätzlich denkbar, mehrere derartige Kunststoffrahmen miteinander zu einer Baueinheit zu vereinigen. Bei dieser Anordnung würden jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der Wärmeableitung auftreten. Außerdem wäre ein zerstörungsfreier Zugriff zu den einzelnen Bauelementen kaum möglich.

Durch die britische Patentschrift 944 039 ist ein A Metallrahmen bekannt, der teilweise eine Schaltungs- ™ platte umgibt, auf der elektronische Bauelemente angeordnet sind. Auf dieser Schaltungsplatte ist eine Leiterbahn angeordnet, die als Antenne dient. Es wäre grundsätzlich denkbar, mehrere derartige Metallrahmen miteinander zu verbinden. Eine derartige Anordnung würde jedoch keine Baueinheit ergeben, innerhalb der die Bauelemente und Leitungen flüssigkeitsdicht angeordnet sind, da die einzelnen Metallrahmen die Schaltungsplatten voraussetzungsgemäß nicht allseitig umgeben, um die bestimmungsgemäße Wirkung der Antenne zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baueinheit zur flüssigkeitsdichten Stapelung von Schaltungsplatten anzugeben, die in einfacher Weise einen Zugriff zu den einzelnen Schaltungsplatten ermöglicht, die die Wärme der Bauelemente an die Luft außerhalb des Gehäuses ableitet, die eine große mechanische und elektrische Stabilität besitzt, sich durch relativ geringen Aufwand an Material aus- Λ* zeichnet, viele verschiedene Anordnungen der Bau- * teile und Steckerverbindungen zuläßt und die Verlegung kurzer elektrischer Leitungen gestattet.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung der nachfolgenden teilweise an sich bekannten Merkmale:

a) Die Räder der Schaltungsplatten sind eingebettet in formschlüssig aneinandergefügte, gegeneinander abgedichtete Metallrahmen, die im wesentlichen die Mantelfläche des Gehäuses der Baueinheit bilden;

b) die beiden äußersten Metallrahmen sind formschlüssig durch Metalldeckel abgedeckt, die die Deckfläche des Gehäuses bilden;

c) die Metallrahmen *und Metalldeckel sind miteinander verschraubt;

d) mit wärmeerzeugenden Bauelementen bestückte Schaltungsplatten sind mit einer Metallschicht belegt, deren Ränder zwischen angrenzende Metallrahmen oder zwischen Metallrahmen und Metalldeckel eingespannt sind;

e) an mindestens einer Schaltungsplatte sind Steckkontaktstifte und an einer anderen Schaltungsplatte sind Steckkontaktbuchsen derart befestigt,

daß bei versehraubten Metallrahmen und Metalldeckel die Steckkontaktstifte in gegenüberliegenden Steckkontaktbuchsen stecken.

Die erfindungsgemäße Baueinheit zeichnet sich wegen der profilierten und miteinander verschraubten Metallrahmen durch große mechanische Stabilität aus. Die Metallrahmen und Metalldeckel bilden ein allseitig geschlossenes Metallgehäuse, das die elektrischen Bauelemente abschirmt. Die erfindungsgemäße Baueinheit zeichnet sich somit auch noch dadurch aus, daß sich ein spezielles Gehäuse erübrigt. Dieses Gehäuse hat den Vorteil, daß es sich selbst an die jeweils verwendete Kombination von Schaltungsplatten und Metallrahmen anpaßt, da es ja durch die Gesamtheit dieser Metallrahmen gebildet wird. Der ansonsten erforderliche technische Aufwand, bedingt durch verschieden ausgebildete Gehäuse, wird somit eingespart. Das durch die Metallrahmen und Metalldeckel gebildete Gehäuse zeichnet sich auch noch dadurch aus, daß es in einfacher Weise gas- und flüssigkeitsdicht verschließbar ist. Falls die Schaltungsplatten mit einer Metallschicht, insbesondere mit einer Kupferschicht, belegt sind, dann bewirken diese automatisch eine Abdichtung des Metallgehäuses. Trotz dieser offensichtlichen Vorteile dieses Metallgehäuses sind die elektronischen Bauteile in einfacher Weise zugänglich.

In vielen Fällen ist es zweckmäßig, die Metallrahmen in Richtung senkrecht zu den Schaltungsplatten verschieden hoch auszubilden, weil sich auf diese Weise verschieden große Bauelemente unterbringen lassen. Es kann auch zweckmäßig sein, die Metallrahmen in Richtung der Ebene der Schaltungsplatten verschieden lang auszubilden, um beispielsweise im Bereich dieser Metallrahmen Steckerverbindungen anzubringen.

Im folgenden werden die Erfindung und ein Ausführungsbeispiel derselben an Hand der F i g. 1 bis 6 beschrieben, wobei in mehreren Figuren dargestellte gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Baueinheit,

F i g. 2 bis 6 Details der in F i g. 1 dargestellten Metallrahmen und Schaltungsplatten.

Die in Fig. 1 dargestellte Baueinheit besteht im wesentlichen aus den Metallrahmen M 2, M 3, MA, aus den Schaltungsplatten P1, P 2, P 3, P 4 und aus den Metalldeckeln D1, D 2. Die Schaltungsplatten sind im profilierte Metallrahmen eingebettet. Beispielsweise ist die Schaltungsplatte P 2 in einen rahmenförmigen Falz F 2 eingebettet und somit formschlüssig mit dem Metallrahmen M2 verbunden. Es wäre außerdem denkbar, aber nicht unbedingt erforderlich, diese Schaltungsplatte P 2 mit dem Metallrahmen M 2 auch noch zu verschrauben.

Die Metalldeckel D1, Ό 2 und die Metallrahmen M 2, M 3, MA sind in Richtung der gestrichelten Linien miteinander verschraubt. Die Gesamtheit der Metallrahmen bildet somit in Verbindung mit den beiden Metalldeckeln D1 und D 2 ein allseitig geschlossenes, Strahlen und Elektrizität abschirmendes Metallgehäuse, dessen Größe automatisch an die Anzahl der jeweiligen verwendeten Schaltungsplatten angepaßt ist. Die nach außen weisenden Flächen der Metallrahmen und der Metalldeckel Dl, D 2 sind als Kühlflächen K ausgebildet.

Auf den Schaltungsplatten P1 und P 2 sind elektronische Bauelemente B und Steckkontakte St angeordnet, mittels derer Kontakte zu angrenzenden Schaltungsplatten herstellbar sind. Diese Steckkontakte St können schließlich auch mit den Kontakten des Steckers 51 elektrisch verbunden werden, der am Metalldeckel D1 befestigt ist. Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß Kontaktstifte dieses Steckers 51 in entsprechend angeordnete Löcher L der Schaltungsplatte Pl einschiebbar sind. In Richtung senkrecht zur

ίο Ebene der Schaltungsplatten sind die Bauelemente B nur über leicht lösbare Kontakte verbunden, so daß die Baueinheit in einfacher Weise zerlegbar ist und beispielsweise die Bauelemente B der Schaltungsplatte P 2 erreichbar sind, ohne eine einzige Lötstelle lösen zu müssen.

Die Metallrahmen M 3, MA und die Schaltungsplatte P 3 sind etwas langer als die übrigen Metallrahmen und Schaltungsplatten ausgebildet, um den Stecker 53 unterzubringen und dessen Kontakte an entsprechende Kontakte der Schaltungsplatte P 3 anschließen zu können. Es wäre denkbar, einige der Metallrahmen M derart zu verlängern, daß in Längsrichtung hintereinander je zwei Schaltungsplatten in die verlängerten Metallrahmen einlegbar sind. Durch Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Schaltungsplatten und Metallrahmen senkrecht zur Richtung dieser Schaltungsplatten und hinsichtlich der Länge bzw. Breite der Schaltungsplatten und Metallrahmen wird eine sehr flexible Bauweise ermöglicht.

Die F i g. 2 zeigt einerseits den Anschluß der Steckkontakte 5? untereinander und andererseits die formschlüssige Einbettung der Schaltungsplatten in einen rahmenförmigen Falz der Metallplatten. Insbesondere wird durch den Falz F6 bzw. F5 ein rahmenartiges Bett geschaffen, welches die Schaltungsplatte P 6 bzw. P 5 lagert. Da die Metallrahmen senkrecht zur Richtung der Schaltungsplatten verschraubt sind, werden diese Schaltungsplatten fest zwischen zwei angrenzende Metallrahmen eingespannt. Durch die profilierten Metallrahmen und durch die Einspannung der Schaltungsplatten wird eine große mechanische Stabilität erreicht.

Die F i g. 3 und 4 zeigen verschieden hoch ausgebildete Metallrahmen M 2 und MS, beispielsweise um Bauteile verschiedener Größe auf den entsprechenden Schaltungsplatten P 2 bzw. P 8 unterbringen zu können.

Die Fig. 5 zeigt eine Schaltungsplatte P9, die einseitig mit einer Metallschicht MS — vorzugsweise mit einer Kupferschicht — belegt ist. Es wäre auch denkbar, die Schaltungsplatte P 9 auf beiden Seiten mit einer derartigen Metallschicht zu belegen. Diese Metallschichten leiten die von den elektronischen Bauteilen B erzeugte Wärme an die Kühlflächen K ab, schirmen die elektronischen Bauteile auf verschiedenen Schaltungsplatten gegeneinander ab und wirken im Bereich des Falzes F 9 als Dichtungen, so daß die miteinander verschraubten Metallrahmen und Metalldeckel ohne weitere Maßnahmen ein gas- und flüssigkeitsdichtes Gehäuse bilden.

Die F i g. 6 zeigt einen Querschnitt durch den Metalldeckel D 2, in deren Ausnehmung d 2 die Steckerverbindung 52 angeordnet ist, deren Kontaktstifte mit der Schaltungsplatte P 4 verbunden sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Baueinheit zur flüssigkeitsdichten Stapelung von Schaltungsplatten, die elektronische Bau-

elemente und Leitungen tragen, gekennzeichnet durch die gleichzeitige Anwendung der nachfolgenden teilweise an sich bekannten Merkmale:

a) Die Ränder der Schaltungsplatten (F) sind eingebettet in formschlüssig aneinandergefügte, gegeneinander abgedichtete Metallrahmen (M), die im wesentlichen die Mantelfläche des Gehäuses der Baueinheit bilden (Fig. 1); ίο

b) die beiden äußersten Metallrahmen (M 2, M 4) sind formschlüssig durch Metalldeckel (Dl bzw. D 2) abgedeckt, die die Deckfläche des Gehäuses bilden (Fig. 1);

c) die Metallrahmen (M) und Metalldeckel (D) sind miteinander verschraubt (Fig. 1);

d) mit wärmeerzeugenden Bauelementen bestückte Schaltungsplatten (P) sind mit einer Metallschicht (MS) belegt, deren Ränder zwischen angrenzende Metallrahmen (M) oder zwischen Metallrahmen und Metalldeckel eingespannt sind (Fig. 5);

e) an mindestens einer Schaltungsplatte (P 5) sind Steckkontaktstifte und an einer anderen Schaltungsplatte (P 6) sind Steckkontaktbuchsen derart befestigt, daß bei verschraubten Metallrahmen und Metalldeckel die Steckkontaktstifte in gegenüberliegenden Steckkontaktbuchsen stecken (Fig. 2).

2. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrahmen (M 2, M 8) in Richtung senkrecht zu den Schaltungsplatten (P 2, P 8) verschieden hoch ausgebildet sind.

3. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallrahmen (M 2, M 3) in Richtung der Ebene der Schaltungsplatten verschieden lang ausgebildet sind.

4. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Metallrahmen mehrere Schaltungplatten eingebettet sind.

5. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisenden Flächen der Metallrahmen und/oder der Metalldeckel als Kühlflächen (K) ausgebildet sind.

6. Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Metalldeckel (dl) ein Stecker (Sl) und/oder ein Bedienelement und/oder ein Anzeigeelement montiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen