DE19804590C2 - Gehäuseanordnung für eine bauteilbestückte Leiterplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung für eine bau­ teilbestückte Leiterplatte, die ein Gehäuse mit zumindest teilweise metallischen Gehäusewandungen sowie wenigstens ein metallisches Federprofilelement aufweist, wobei das Federpro­ filelement einen ersten und einen zweiten Profilschenkel auf­ weist, die unter Ausbildung eines im wesentlichen V-förmigen Profilquerschnitts miteinander in Verbindung stehen, der ers­ te Profilschenkel mit einem Masseanschluß der Leiterplatte in elektrischer Verbindung steht, und der zweite Profilschenkel unter Ausübung einer elastischen Spreizkraft an der Gehäuse­ wandung anliegt und diese elektrisch kontaktiert.

Elektrische Geräte müssen in vielen Bereichen der Technik zu­ nehmend höhere Anforderungen hinsichtlich der elektromagneti­ schen Verträglichkeit (EMV) erfüllen. Eine zu diesem Zweck bereits bekannte Maßnahme besteht darin, den Masseanschluß der Leiterplatte (EMV-Masse) elektrisch mit dem die Leiter­ platte aufnehmenden Metallgehäuse zu verbinden und dadurch eine elektromagnetische Abschirmung zu erreichen.

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 557 545 A1 ist ein Gehäuse für Geräte der elektrischen Nachrichtentechnik be­ schrieben, das eine durch innere Gehäusewände geschaffene kammerartige Struktur aufweist. Die elektromagnetische Ab­ schirmung durch das Gehäuse wird dadurch erreicht, daß auf der Leiterplatte Kontaktstreifen vorgesehen sind, deren Ver­ läufe den Konturen der Kammerwände entsprechen, wobei die Kontaktstreifen mit schräg nach oben wegstehenden Kontaktfe­ dern und senkrecht nach unten abgebogenen Kontaktstiften ver­ sehen sind. Diese Lösung ist konstruktiv aufwendig und er­ fordert eine hohe Maßhaltigkeit bei der Anbringung der Kon­ taktstreifen. Ferner ist nachteilig, daß die Kontaktstreifen vor dem Einsetzen der Leiterplatte in das Gehäuse auf dieser aufgebracht werden müssen.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 91 09 072 U1 beschreibt ein Ge­ häuse für ein Handfunksprechgerät, bei dem die elektromagne­ tische Abschirmung durch ein metallisches Abschirmblech be­ wirkt wird, das die Leiterplatte überdeckt. Das Abschirm­ blech weist gefiederte Ränder auf, die beim Aufsetzender Ge­ häuseschale mit dieser in elektrischen Kontakt treten.

Eine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildete Gehäu­ seanordnung ist in der internationalen Anmeldung WO 96/19098 beschrieben. Zur Erdung einer Platine wird in dieser Schrift die Verwendung eines mit seinem einen Schenkel an der Platine fixierten U-förmigen Federelements vorgeschlagen, das den Spalt zwischen der Platine überbrückt und dabei mit seinem anderen Sehenkel an der Gehäusewand anliegt. Der Scheitel­ punkt des U's ist dabei oberhalb der Platine angeordnet.

Eine weitere metallische Erdungsfeder ist in der DE 37 90 062 C2 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gehäuseanordnung zur Auf­ nahme einer elektrischen Schaltung mit bauteilbestückter Lei­ terplatte in einem Gehäuse zu schaffen, die eine konstruktiv einfache und wirkungsvolle Kontaktierung einer Leiterplatten­ masse mit dem Gehäuse ermöglicht und die ferner eine hohe Flexibilität bei der Durchführung des Montageablaufs gestat­ tet.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Erfindung dadurch, daß das Federprofilelement in einen zwischen dem Leiterplattenrand und der Gehäusewandung vorhandenen Spaltbereich eingesetzt ist, und daß der erste Profilschenkel an einer Stirnseite der Leiterplatte anliegt.

Die durch den V-förmigen Querschnitt des Federpropfilelements bewirkte Andruckkraft sorgt für eine dauerhafte und satte An­ lage des zweiten Profilschenkels an der Gehäuseinnenwandung und gewährleistet dabei die benötigte widerstandsarme Kon­ taktausbildung zwischen der Leiterplattenmasse und dem Gehäu­ se. Gleichzeitig wird durch den V-förmigen Profilquerschnitt ein Toleranzausgleich des Spaltmaßes zwischen der Leiterplat­ te und dem Gehäuse ermöglicht, was insbesondere dann ferti­ gungstechnische Vorteile bietet, wenn bei der Produktion un­ terschiedliche Leiterplatten- oder Gehäusemaße auftreten.

Grundsätzlich kann der erste Profilschenkel in vielfältiger Weise mit der Leiterplattenmasse elektrisch verbunden sein. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kenn­ zeichnet sich dadurch, daß der erste Profilschenkel an seinem Schenkelende mit einem im wesentlichen rechtwinklig vom Pro­ filschenkel wegstehenden Anschlagstück versehen ist, das auf dem auf der Leiterplattenoberfläche vorgesehenen Mas­ seanschluß aufsitzt. Herstellungstechnisch besteht dann eine Möglichkeit darin, das Federprofilelement vor dem Einbau der Leiterplatte in das Gehäuse an dem Anschlagstück mit dem Mas­ seanschluß der Leiterplatte zu verlöten. In diesem Fall wird die Leiterplatte mit dem bereits fest mit der Leiterplatte verbundenen Federprofilelement in das Gehäuse eingesetzt, wo­ bei die Kontaktierung zwischen Federprofilelement und Gehäu­ sewandung automatisch erfolgt. Das erfindungsgemäße Feder­ profilelement mit Anschlagstück ermöglicht jedoch auch einen anderen Montageablauf, der insbesondere dann von Vorteil ist, wenn es auf eine hohe Reparaturfreundlichkeit und Nachmon­ tierbarkeit der erfindungsgemäßen Gehäuseanordnung ankommt. Dabei wird das Federprofilelement erst nach der Montage der elektrischen Schaltungsanordnung in den Spaltbereich zwischen Gehäuse und Leiterplatte eingedrückt, wobei das Anschlagstück in Kombination mit der Spreizwirkung der Profilschenkel für die richtige Endlage des Federprofilelements sorgt und gleichzeitig den elektrischen Kontakt mit dem Masseanschluß ausbildet.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der erste Profilschenkel im eingesetzten Zustand eine Wölbung aufweist, die die Leiter­ platte an ihrer Unterseite hintergreift. Dadurch wird er­ reicht, daß das Federprofilelement beim nachträglichen Ein­ setzen im Spaltbereich zwischen Gehäusewandung und Leiter­ platte verrastet und das Anschlagstück mit einem definierten Druck auf dem Masseanschluß der Leiterplatte aufliegt. Auf diese Weise wird ein sicherer mechanischer Sitz und eine gute elektrische Kontaktierung gewährleistet. Der Vorteil dieser Ausführungsvariante besteht darin, daß das Federprofilelement erst nach Durchführung sämtlicher Funktionstests am Ende des Montageablaufs angebracht werden kann. Ferner können Gehäu­ seanordnungen ohne Federprofilelement in einfacher Weise mit dem Element nachbestückt werden, ohne hierfür den Ausbau der elektrischen Schaltungsanordnung mit Leiterplatte erforder­ lich zu machen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß der zweite Profilschenkel mit vom Schenkellängsrand her in den Profilschenkel einstehenden Querausnehmungen versehen ist. Dadurch wird die Flexibilität des zweiten Profilschenkels in Längsrichtung erhöht, wodurch auch bei etwaigen leichten Wandkrümmungen des Gehäuses eine gleichbleibende und infolgedessen widerstandsarme Anlage des zweiten Profilschenkels entlang der Gehäusewandung erzielt wird.

Eine besonders dauerhafte mechanische Fixierung des zweiten Profilschenkels an der Gehäusewandung wird erreicht, wenn der zweite Profilschenkel an seinem Rand mit einer gehäuseseitig vorstehenden scharfkantigen Haltelippe, insbesondere einem Stanzgrat, versehen ist. Beim Einsetzen des Federprofilele­ ments (entweder bei der Montage der Leiterplatte oder nach­ träglich) schneidet sich die scharfkantige Haltelippe wie ein Messer in das Gehäusematerial ein und erhöht somit die mecha­ nische Festigkeit des Federsitzes sowie die elektrische Leit­ fähigkeit der Kontaktierung.

Die Abschirmwirkung der erfindungsgemäßen Gehäuseanordnung wird erhöht, wenn das Federprofilelement im Bereich des Ge­ häusesteckers vorgesehen ist. In diesem Fall sind besonders kurze Leitungswege zwischen dem Masseanschluß der Leiterplat­ te und dem Gehäusestecker gegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer nach der Erfindung ausgebildeten Gehäuseanord­ nung in Draufsicht;

Fig. 2 eine Querschnittansicht des Federprofilelements aus Fig. 1, bevor es in die Gehäuseanordnung eingesetzt wird;

Fig. 3 eine Querschnittansicht des nach Fig. 1 in die Ge­ häuseanordnung eingesetzten Federprofilelements;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Federprofilele­ ments aus Fig. 1 in Draufsicht; und

Fig. 5 eine schematische Aufrißdarstellung des Federprofi­ lelements aus Fig. 1 aus Blickrichtung der Leiter­ platte.

In Fig. 1 ist als ein Beispiel für die erfindungsgemäße Ge­ häuseanordnung der Aufbau eines Motorsteuergeräts darge­ stellt. Das Motorsteuergerät weist einen Gehäusegrundkörper aus Metall mit Seitenwänden 1 auf. Die Bodenplatte des Ge­ häuses ist in Fig. 1 nicht erkennbar, da sie von einer Lei­ terplatte 2 mit darauf angebrachten elektrischen Bauteilen 3 überdeckt ist. Die Leiterplatte 2 ist über Abstandshalter 4 von der Bodenplatte des Gehäuses beabstandet. An einer längsverlaufenden Gehäuseseitenwand 5 ist ein Gehäusestecker 6 vorgesehen, dessen Stifte über nicht dargestellte Kontakt­ drähte mit der Beschaltung der Leiterplatte 2 verbunden sind.

Zwischen dem Umfangsrand der Leiterplatte 2 und den Gehäuse­ seitenwänden 1, 5 befindet sich ein Spalt 7, dessen Breite einige Millimeter betragen kann. Im Bereich des Gehäusestec­ kers 6 sind in den Spalt 7 zwei Federprofilelemente 8 einge­ setzt. Die Federprofilelemente 8 stellen eine elektrische Verbindung zwischen einem leiterplattenseitigen Masseanschluß und dem Metallgehäuse her und bewirken somit eine elektroma­ gnetische Schirmung der Gehäuseanordnung.

Fig. 2 zeigt ein Federprofilelement 8 im belastungsfreien Zu­ stand, d. h. vor dem Einbau in den Spalt 7, im Querschnitt.

Das Federprofilelement 8 besteht aus einem elastischen Me­ tallblech und weist einen ersten Schenkel 9 und einen zweiten Schenkel 10 auf, die über eine V-förmige Umbiegung 11 mitein­ ander verbunden sind. Die beiden Schenkel 9, 10 schließen einen Winkel α ein, der je nach Größe des zu überbrückenden Spaltes 7 gewählt sein kann und im vorliegenden Fall etwa 40° beträgt. Der erste Schenkel 9 setzt sich an seinem der Um­ biegung 11 abgewandten Ende in ein Anschlagstück 12 fort. Das Anschlagstück 12 kann eine Länge von etwa drei Millime­ tern aufweisen und der Winkel β zwischen dem Anschlagstück 12 und dem ersten Schenkel 9 beträgt etwa 90°.

Ferner ist aus Fig. 2 erkennbar, daß aufgrund der durch den Pfeil X angezeigten Stanzrichtung, unter der das Federprofi­ lelement 8 zuvor aus einem Federblech ausgestanzt wurde, an den Längsrändern desselben jeweils ein schneidenartiger, nach außen weisender Stanzgrat 13, 13' ausgebildet ist.

Fig. 3 zeigt das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Federprofi­ lelement 8 in dem im Gehäuse eingesetzten Zustand. Das An­ schlagstück 12 erstreckt sich über die Leiterplatte 2 und liegt unter Ausbildung eines elektrischen Kontaktes auf einem Kontaktpad 14 auf, das eine Leiterplattenmasse darstellt. Der zweite Profilschenkel 10 liegt unter Ausbildung einer Kontaktfläche 15 großflächig an der Gehäuseseitenwand 5 an. Dabei ist der zweite Profilschenkel 10 länger als der erste Profilschenkel 9 ausgebildet, so daß er über die von der Oberfläche des Anschlagstücks 12 gebildete Ebene hinausragt. Dies ermöglicht eine weitere Vergrößerung der Kontaktfläche 15, wodurch ein sehr geringer elektrischer Übergangswider­ stand zwischen dem zweiten Profilschenkel 10 und der Gehäuse­ seitenwand 5 realisierbar wird.

Die Montage des Federprofilelements 8 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei einem ersten Montageablauf wird das Fe­ derprofilelement 8 vor dem Einsetzen der Leiterplatte 2 in das Gehäuse am Anschlagstück 12 mit dem Kontaktpad 14 der Leiterplatte 2 verlötet. Die Lötung kann gleichzeitig mit dem Auflöten der elektrischen Bauteile im Schwallbad erfol­ gen. Die fertiggestellte Leiterplatte 2 wird dann mit ange­ lötetem Federprofilelement 8 in das Gehäuse eingebracht und dort fixiert. Demgegenüber wird bei einem zweiten Montageab­ lauf zunächst die fertiggelötete Leiterplatte 2 in das Gehäu­ se eingesetzt und fixiert und die Federprofilelemente 8 erst nachfolgend in den Spalt 7 zwischen dem Rand der Leiterplatte 2 und der Gehäuseseitenwand 5 eingedrückt. Dabei untergreift eine sich aufgrund der Spreizspannung des Federelements 8 am ersten Profilschenkel ausbildende Wölbung 16 die Leiterplatte 2 und sorgt in Kombination mit dem Anschlagstück 12 für eine stabile Verrastung des Federprofilelements 8 in seiner Endla­ ge (siehe Fig. 3). Das Eindrücken des Federprofilelements 8 kann mittels eines mit einer dünnen Klinge versehenen Hilfs­ werkzeuges vorgenommen werden. Dabei drückt sich der Stanz­ grat 13 schneidenartig in die Gehäusewand 5 ein, wodurch so­ wohl die mechanische Fixierung als auch die elektrische Kon­ taktierung verbessert wird.

Ein wesentlicher Vorteil dieses zweiten Montageablaufs be­ steht darin, daß er eine flexible Nachbestückung mit Feder­ profilelementen gestattet, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn beispielsweise aufgrund unterschiedlicher gesetzli­ cher Vorschriften länderweit unterschiedlich hohe Anforderun­ gen in bezug auf die EMV zu erfüllen sind.

Nach dem Eindrücken des Federprofilelements 8 in den Spalt 7 kann das Anschlagstück 12 optional durch Hand- oder Maschi­ nenlötung noch zusätzlich mit dem Kontaktpad 14 verlötet wer­ den.

Die Fig. 4 zeigt das eingesetzte Federprofilelement 8 der Fig. 3 in Draufsicht. Der zweite Profilschenkel 10 ist durch randseitig einstehende Querausnehmungen 17 in gleichmäßig be­ abstandete Federlappen 18 unterteilt. Die Querausnehmungen können sich über die Umbiegung 11 hinweg bis in den ersten Profilschenkel 9 erstrecken.

Fig. 5 zeigt das Federprofilelement 8 der Fig. 4 in Aufriß­ darstellung aus Blickrichtung der in dieser Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassenen Leiterplatte 2. Es wird deutlich, daß der zweite Profilschenkel 10 wie bereits er­ wähnt länger als der erste Profilschenkel 9 ausgebildet ist und über die von dem Anschlagstück 12 definierte Ebene über­ steht.

Claims (8)

1. Gehäuseanordnung für eine bauteilbestückte Leiterplatte (2), die ein Gehäuse mit zumindest teilweise metallischen Ge­ häusewandungen (1, 5) sowie wenigstens ein metallisches Fe­ derprofilelement (8) aufweist, wobei

• - das Federprofilelement (8) einen ersten (9) und einen zwei­ ten (10) Profilschenkel aufweist, die unter Ausbildung ei­ nes im wesentlichen V-förmigen Profilquerschnitts miteinan­ der in Verbindung stehen,
• - der erste Profilschenkel (9) mit einem Masseanschluß (14) der Leiterplatte in elektrischer Verbindung steht,
• - der zweite Profilschenkel (10) unter Ausübung einer elasti­ schen Spreizkraft an der Gehäusewandung (1, 5) anliegt und diese elektrisch kontaktiert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Federprofilelement (8) in einen zwischen dem Leiter­ plattenrand und der Gehäusewandung (1, 5) vorhandenen Spaltbereich (7) eingesetzt ist, und
• - der erste Profilschenkel (9) an einer Stirnseite der Lei­ terplatte (2) anliegt.

2. Gehäuseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Profilschenkel (9) an seinem äußeren Schenkel­ ende mit einem im wesentlichen rechtwinklig vom Profilschen­ kel (9) weggerichteten Anschlagstück (12) versehen ist, das auf dem auf der Leiterplattenoberfläche vorgesehenen Massean­ schluß (14) elektrisch kontaktierend aufsitzt.

3. Gehäuseanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste Profilschenkel (9) im eingesetzten Zustand eine Wölbung (16) aufweist, die die Leiterplatte (2) an ihrer Unterseite hintergreift.

4. Gehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Profilschenkel (10) mit vom Schenkellängsrand her in den Profilschenkel (10) ein­ stehenden Querausnehmungen (17) versehen ist.

5. Gehäuseanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querausnehmungen (17) über die Schenkelumbiegung (11) hinweg in den ersten Profilschenkel (9) erstrecken.

6. Gehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Profilschenkel (10) an seinem freien Ende mit einer gehäuseseitig hervorstehenden scharfkantigen Haltelippe, insbesondere einem Stanzgrat (13), versehen ist.

7. Gehäuseanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federprofilelement (8) im Be­ reich des Gehäusesteckers (6) vorgesehen ist.

8. Gehäuseanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagstück (12) mit dem Massean­ schluß (14) der Leiterplatte (2) verlötet ist.