DE19546283A1 - Abschirmgehäuse für die Aufnahme von elektronischen Bauteilen oder Baugruppen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Abschirmgehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Abschirmgehäuse ist beispielsweise aus der DE 39 35 437 A1 bekannt.

Abschirmgehäuse dienen zur Abschirmung von elektronischen Bauteilen oder Baugruppen gegenüber elektromagnetischen Wellen interner oder externer Strahlungsquellen. Derartige Abschirmgehäuse sind üblicherweise aus metallischen Gehäuseteilen (Aluminium) gefertigt. Dabei steigt der konstruktive Aufwand für ein Abschirmgehäuse mit über die elektromagnetische Abschirmung hinausgehenden Schutzeigenschaften stark an. Insbesondere die zusätzliche Anforderung, bei einem mehrteiligen Abschirmgehäuse eine beständige mecha­ nische Dichtigkeit zu erzielen, erfordert einen hohen technischen Aufwand.

Bei dem Abschirmgehäuse der Druckschrift DE 39 35 437 A1 wird für die mechanische Dichtigkeit zwischen die Gehäuseteile als Dichtung ein elastischer Körper eingelegt, in welchem zur elektromagnetischen Abschirmung Kohlefasern aus z. B. ultrafeinen Partikeln eines hochschmelzenden Metalls, die über einem Dampfphasensystem gebildet wurden, eingearbeitet sind. Dadurch entsteht ein geflechtartiges Leiterbahnensystem innerhalb des elastischen Körpers.

Dieses Leiterbahnensystem gewährleistet nicht, daß der widerstandsärmste Strompfad auch die kürzeste leitfähige Verbindung zwischen den Gehäuseteilen darstellt, was zu einer Erhöhung des spezifischen Widerstands der Dichtung führt. Zudem müssen die Gehäuseteile stark aufeinandergepreßt werden, um den Übergangswiderstand zwischen der Dichtung und den Gehäuseteilen zu minimieren. Das hierdurch bedingte starke Verspannen des elastischen Körpers vermindert jedoch die Lebensdauer der Dichtung. Geringfügige Verunreini­ gungen an den Flächen des Abschirmgehäuses, die die Dichtung direkt berühren (im folgendem als Dichtungsflächen bezeichnet), wie sie durch das Berühren mit den Händen entstehen können, erhöhen den Kontaktwiderstand zwischen der Dichtung und den Gehäuseteilen beträchtlich.

Zudem ist die Verwendung einer Bauform von Abschirmgehäusen üblich, bei der die Gehäuseteile miteinander verschraubt werden, wobei zwischen den Gehäuse­ teilen zur mechanischen Dichtigkeit ein Gummiring eingelegt ist. Innerhalb des Abschirmgehäuses werden zur elektromagnetischen Abschirmung in geringem Abstand (alle 5-10 mm) gefederte Kontakte integriert, die um den Gummiring herum die Gehäuseteile elektrisch miteinander verbinden. Zur Reduzierung des Kontaktwiderstandes müssen die Gehäuseteile und die Kontakte vergoldet werden. Diese Bauform hat sich als beständig mechanisch dicht und elektromagnetisch abschirmend erwiesen, ist in der Herstellung jedoch aufwendig und sehr teuer.

Bei Abschirmgehäusen, die elektromagnetisch strahlende Baugruppen enthalten, die auf einer Leiterplatte montiert sind, ist es notwendig, den Masseanschluß der Leiterplatte mit einem Gehäuseteil zu verbinden. Dieser Masseanschluß ist beispielsweise so ausgeführt, daß eine Leiterplatte, die die Innenmaße des Abschirmgehäuses hat, einen vergoldeten Rand aufweist, der mit dem Massepotential der Baugruppe elektrisch verbunden ist. Bei der Herstellung des für die Aufnahme der Leiterplatte vorgesehenen Gehäuseteils, wird innenseitig eine Stufe ausgearbeitet, welche wie die Innenseite aller Gehäuseteile vergoldet wird, und auf der die Leiterplatte aufgesetzt und verschraubt werden kann.

Die Innenseite der Gehäuseteile werden zur Reduzierung des Übergangswiderstandes zwischen der Leiterplatte und vergoldet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abschirmgehäuse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das eine beständige mechanische Dichtigkeit, eine gute elektromagnetische Abschirmung und geringe Herstellungs- und Montagekosten aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird als Dichtung des Abschirmgehäuses ein elastisches Polymer verwendet, in dem eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen, gegeneinander isolierten Fäden mit hoher Packungsdichte (ca. 100 ^Stück/_mm²) eingearbeitet sind. Beim Verbinden von zwei Gehäuseteilen bzw. einem Anschluß an eine Gehäuseöffnung, mit zwischen den Dichtungsflächen eingelegter, der Form der Gehäuseteile angepaßter Dichtung, wird das elastische Polymer zusammengedrückt, wobei es sich plastisch verformt. Dabei treten die elektrisch leitfähigen Fäden aus der Oberfläche der Dichtung hervor und stechen in die zu verbindenden Dichtungsflächen des Abschirmgehäuses.

Die elektrisch leitfähigen Fäden sind aus einem korrosionsbeständigen Material ausgebildet, welches mit dem Material des Abschirmgehäuses einen geringen Kontaktwiderstand aufweist. Vorzugsweise bestehen die elektrisch leitfähigen Fäden aus sehr dünnem Golddraht.

Bei Gehäuseteilen, die planparallel aufeinandergesetzt werden, wird die Dichtung so gefertigt, daß die Golddrähte senkrecht zur Oberfläche der Dichtung ausgerichtet sind. Bei Gehäuseteilen, die nicht planparallel verbunden werden, kann es sinnvoll sein, die Golddrähte streng parallel, aber mit einem geeigneten Winkel zur Oberfläche in der Dichtung anzuordnen (parallel zur Bewegungs­ richtung der Verschlußkraft). Bei Anschlüssen, die mit einer Drehbewegung (Schraube, Bajonett) gegen ein Abschirmgehäuse gepreßt werden, kann es sinnvoll sein, eine scheibenförmige Dichtung zu verwenden, bei der die Golddrähte radialsymmetrisch (zur Mittelsenkrechten des Mittelpunktes der von der Dichtung gebildeten Kreisfläche) eingearbeitet sind.

Bei Abschirmgehäusen mit einer integrierten Leiterplatte, die Bauelemente oder Baugruppen aufweist, welche elektromagnetische Wellen aussenden können, kann zwischen der Stufe, auf der die Leiterplatte im Gehäuseteil aufsitzt, und der Leiterplatte eine zusätzliche Dichtung mit den eingearbeiteten elektrisch leitfähigen Fäden angeordnet werden, um die Leiterplatte trotz ihrer Unebenheiten großflächig mit dem Abschirmgehäuse zu kontaktieren.

Die Eigenschaft, daß die elektrisch leitfähigen Fäden gegeneinander isoliert sind, bedingt, daß sich ein direkter, nur von der Dicke der Dichtung (einige zehntel mm) abhängiger, Strompfad ausbilden kann. Die so entstandene elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den Gehäuseteilen und/oder zwischen einem Anschluß und einem Gehäuseteil und/oder zwischen einer Leiterplatte und einem Gehäuseteil weist Kontaktwiderstände im milliohm-Bereich auf. Diese Form der Kontaktierung überwindet auch dünne Schmutz- und Fettschichten. Daraus resultiert die Beständigkeit der mechanischen Abdichtung und der elektromagnetischen Abschirmung auch bei mehrfachem öffnen und Schließen des Abschirmgehäuses.

Die elektromagnetische Abschirmung des Abschirmgehäuses bleibt aufgrund der hohen Packungsdichte von Golddrähten in dem elastischen Polymer auch dann gewährleistet, wenn ein statistisch verteilt hoher Prozentsatz der Golddrähte den Kontakt zu den Dichtungsflächen des Abschirmgehäuses verliert.

Auf das Vergolden der Gehäuseteile kann in der Regel verzichtet werden. Die Montage der Gehäuseteile stellt keine erhöhten Anforderungen an den Arbeits­ ablauf, so daß die Herstellung und Montage des Abschirmgehäuses schnell, einfach und kostengünstig ist.

Der Aufbau des erfinderischen Abschirmgehäuses soll anhand der Fig. 1 bis 6 beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau eines Abschirmgehäuses aus mehreren, planparallel zu verbindenden Gehäuseteilen eines Abschirmgehäuses mit integrierter Leiterplatte sowie den verwendeten Dichtungen.

Fig. 2 eine stark vergrößerte Ansicht der Dichtung und der Gehäuseteile vor dem Zusammenpressen des Abschirmgehäuses.

Fig. 3 die gleiche Ansicht wie Fig. 2, jedoch beim Zusammenpressen des Abschirmgehäuses.

Fig. 4 einen nochmals vergrößerten Ausschnitt einer Berührungsstelle eines Gehäuseteils und der Dichtung.

Fig. 5 einen vergrößerten Ausschnitt eines nicht planparallel zu Verbindenden Gehäuseteils und der dafür angepaßten Dichtung.

Die Fig. 1 zeigt ein planparallel zu verbindendes Abschirmgehäuse für die Aufnahme einer elektronischen Baugruppe aus den folgenden Gehäuseteilen: Deckelplatte 1, Bodenplatte 2, Rahmenteil 3 und den Anschluß 11 für die Gehäuseöffnung 17. Zwischen der Deckelplatte 1 und dem Rahmenteil 3, der Bodenplatte 2 und dem Rahmenteil 3 sowie der Gehäuseöffnung 17 und einem Anschluß 11 sind zum Zweck der elektromagnetischen Abschirmung innen liegender Strahlungsquellen und zur mechanischen Abdichtung die Dichtungen 4, 5, 7 angeordnet.

Das Rahmenteil 3 ist mit einer Stufe 8 zum Auflegen und Verschrauben einer Leiterplatte 10 ausgeführt. Die Leiterplatte 10 weist einen vergoldeten Rand 9 auf, der elektrisch mit den Massepotential der Baugruppe verbunden ist. Zwischen dem Rahmenteil 3 und der Leiterplatte 10 wird zum Zweck einer großflächigen Kontaktierung die zusätzliche Dichtung 6 verwendet, bei der die elektrisch leitfähigen Fäden wie bei den Dichtungen 4, 5, 7 in Form von Golddrähten 13 in dem elastischen Polymer 12 eingearbeitet, und senkrecht zu Oberfläche der Dichtung ausgerichtet sind.

Das Abschirmgehäuse weist beispielsweise ein Außenmaß von 5×4×3 cm (Länge×Breite×Höhe) auf. Die Gehäusewandstärke beträgt aufgrund der eingearbeiteten Gewinde 5 mm.

Die Abmessungen der rechteckigen, der Form der Gehäuseteile angepaßten, zwischen Deckelplatte 1 und Rahmenteil 3, sowie zwischen Bodenplatte 2 und Rahmenteil 3 befindlichen Dichtung betragen dementsprechend im Außenmaß 5 4 cm und im Innenmaß 4×3 cm bei einer Dicke von etwa 0.2 mm. Die Golddrähte 13 sind mit einer Packungsdichte von etwa 80 ^Stück/_mm² in der Dichtung enthalten und senkrecht zur Oberfläche ausgerichtet.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen in stark vergrößerter Seitenansicht die genaue Wirkungsweise der Dichtung am Beispiel der Gehäuseteile 1, 3 sowie der Dichtung 4 auf, in der die Golddrähte 13 senkrecht zur Oberfläche im elastischen Polymer 12 ausgerichtet sind.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht vor dem Verschrauben der Deckelplatte 1 und dem Rahmenteil 3 sowie der Dichtung 4. Die Golddrähte 13 sind noch in das elastische Polymer 12 eingebettet und zwischen der Dichtung 4 sowie der Deckelplatte 1 und dem Rahmenteil 3 existiert ein Spalt.

Die Fig. 3 zeigt die Dichtung 4 beim Verschrauben der Deckelplatte 1 und dem Rahmenteil 3. Das elastische Polymer 12 verformt sich plastisch und die Golddrähte 13 treten aus der Oberfläche der Dichtung 4 hervor und sind geeignet, in die zu verbindenden Gehäuseteile, Deckelplatte 1 und Rahmenteil 3, zu stechen. Der resultierende Widerstand zwischen der Deckelplatte 1 und dem Rahmenteil 3 liegt im Bereich vom wenigen Milliohm.

Die Fig. 4 zeigt die Dichtung 4 und die Deckelplatte 1 nach dem Verschrauben. Das elastische Polymer 12 umschließt auch mikroskopische Unebenheiten der Dichtungsflächen des Abschirmgehäuses. Dabei werden sowohl die Dichtungs­ flächen als auch die Golddrähte 13 vor Feuchtigkeit und damit vor Korrosion geschützt.

Anhand der Fig. 5 wird gezeigt, wie die Golddrähte 13 bei nicht planparallel zu verbindenden Gehäuseteilen 14, 15 in einer Dichtung 16 angeordnet sein können. Um die Stechwirkung der Golddrähte 13 optimal zu unterstützen, ist die Dichtung 16 so ausgebildet, daß die Golddrähte 13 immer parallel zur Bewegungsrichtung der beim Verbinden der Gehäuseteile 14, 15 auftretenden Verschlußkraft ausgerichtet sind.

Claims (7)

1. Abschirmgehäuse für die Aufnahme von elektronischen Bauteilen oder Baugruppen, wobei das Abschirmgehäuse mindestens zwei Gehäuseteile (1, 2, 3) und/oder mindestens eine Gehäuseöffnung (17) für Anschlüsse (11) aufweist, und wobei zur mechanischen Dichtigkeit sowie zur elektromagnetischen Abschirmung zwischen den Gehäuseteilen (1, 2, 3) und/oder den Anschlüssen (11) Dichtungen (4, 5, 7, 16) aus einem elastischen Polymer (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem elastischen Polymer (12) in hoher Packungsdichte elektrisch leitfähige, gegeneinander isolierte Fäden (13) angeordnet sind, und daß die elektrisch leitfähigen Fäden (13) so in den Dichtungen (4, 5, 6, 7, 16) ausgerichtet sind, daß beim Verbinden der Gehäuseteile (1, 2, 3) und/oder beim Anbringen der Anschlüsse (11) an eine Gehäuseöffnung (17) sich das elastische Polymer (12) derart plastisch verformt, daß die elektrisch leitfähigen Fäden (13) aus der Oberfläche der Dichtung hervortreten und in die zu verbindenden Gehäuseteile (1, 2, 3) und/oder Anschlüsse (11) stechen.

2. Abschirmgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Fäden (13) aus einem korrosionsbeständigen Material ausgebildet sind.

3. Abschirmgehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Fäden (13) aus einem Material bestehen, daß zum Material des Abschirmgehäuses (1, 2, 3) und zum Material der Anschlüsse (11) einen geringen Kontaktwiderstand aufweist.

4. Abschirmgehäuse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Fäden (13) aus Golddraht bestehen.

5. Abschirmgehäuse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrisch leitfähigen Fäden (13) parallel zur Bewegungsrichtung der beim Verbinden der Gehäuseteile (1, 2, 3) und/oder beim Anbringen der Anschlüsse (11) an eine Gehäuseöffnung (17) auftretenden Verschlußkraft ausgerichtet sind.

6. Abschirmgehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Fäden (13) bei planparallel zu verbindenden Gehäuseteilen (1, 2, 3) und/oder planparallel an eine Gehäuseöffnung (17) anzubringenden Anschlüssen (11) senkrecht zur Oberfläche der Dichtung im elastischen Polymer (12) angeordnet sind.

7. Abschirmgehäuse nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Dichtung (6) mit den elektrisch leitfähigen Fäden (13) zur großflächigen Kontaktierung zwischen einer die Bauteile oder Baugruppen tragenden Leiterplatte (10) und einem Gehäuseteil (3) des Abschirmgehäuses, angeordnet ist.