-
Die
Erfindung betrifft eine in ein Elektrogerät eingebaute Platine mit einer
zugeordneten Schutzleiterbahn zum Schutz vor elektrostatischen Entladungen.
-
Die
in Elektrogeräten
verbauten Platinen mit elektronischen Bauelementen sind empfindlich
gegenüber
elektrostatischen Entladungen. Dies kann bis zu einem Ausfall der
gesamten Platine oder von Teilbereichen der Platine durch Zerstörung vereinzelter
elektronischer Bauelemente führen.
Insbesondere Mikroprozessoren sind gegen elektrostatische Entladungen äußerst anfällig.
-
Elektrostatische
Aufladungen entladen sich bevorzugt gegen Masse. Hierzu wird ein
möglichst kurzer
und niederohmiger Weg, über
den sich die Aufladung zu dem Zeitpunkt entlädt, wenn die Ladung eine Größenordnung
erreicht, die den Abstand zum Entladungspunkt per Überschlag überwinden kann,
gewählt.
Um die Elektronik, insbesondere in Form einer Platine, als Entladungsweg
auszuschließen,
sind Maßnahmen
bekannt, so insbesondere in Form von metallischen Gehäusen, in
welchen die zu schützende
Elektronik aufgenommen ist. Weiter ist es bekannt, auf der Platine
selbst eine meist ringförmige
Schutzleiterbahn aufzubringen, die die zu schützende Elektronik umgebend
gegen Masse geschaltet ist.
-
Im
Hinblick auf den bekannten Stand der Technik wird eine technische
Problematik der Erfindung darin gesehen, eine Platine der in Rede
stehenden Art in baulich einfacher Weise vor elektrostatischer Entladung
zu schützen.
-
Diese
Problematik ist zunächst
und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei
darauf abgestellt ist, dass die Schutzleiterbahn in dem Zwischenraum
zwischen der Platine und einem mit Spannung beaufschlagten Bauteil
angeordnet ist. Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein baulich einfacher
Schutz der in dem Elektrogerät
eingebauten Platine vor elektrostatischer Entladung erreicht. Die
Platine selbst braucht entsprechend keinen gesonderten, insbesondere
integrierten Schutz aufzuweisen. Vielmehr ist auch eine nachträgliche Ausbildung
zum Schutz etwaiger bereits in einem Elektrogerät verbauter Platinen durch
die Anordnung einer Schutzleiterbahn in dem Zwischenraum zwischen
der Platine und dem spannungsbeaufschlagten Bauteil erreichbar.
Zudem erweist sich die Lösung
als kostengünstig.
Durch die Anordnung der Schutzleiterbahn in dem Zwischenraum zwischen der
Platine und dem mit Spannung beaufschlagten Bauteil bzw. dem statisch
aufgeladenen Bauteil ist der räumliche
Abstand zwischen der Ladungsstelle (hier Bauteil) und der potentiellen
Entladungsstelle in Form der Platine unterboten. Hierbei ist der
wirksame radiale Bereich um die Schutzleiterbahn zu allen bestehenden
potentiellen Ladungs- und Entladungsstellen geringer gewählt als
der Abstand zwischen der elektrostatisch geladenen Fläche und
dem gefährdeten
Entladungspartner. Statische Entladungen werden zufolge dieser Anordnung
gezielt über
die Schutzleiterbahn, welche den kürzesten und weiter bevorzugt
den niederohmigsten Weg anbietet, abgeleitet. Die in Entladungsrichtung
hinter der Schutzleiterbahn angeordnete Platine ist entsprechend
geschützt.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung sind nachstehend, auch in der Figurenbeschreibung,
oftmals in ihrer bevorzugten Zuordnung zum Gegenstand des Anspruches
1 oder zu Merkmalen weiterer Ansprüche erläutert. Sie können aber
auch in einer Zuordnung zu nur einzelnen Merkmalen des Anspruches
1 oder des jeweiligen weiteren Anspruches oder jeweils unabhängig von
Bedeutung sein.
-
So
ist in einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen,
dass bei einer ebenflächig
ausgebildeten Platine die Schutzleiterbahn zumindest annähernd in
einer Parallelebene zwischen der Platine und dem mit Spannung beaufschlagten Bauteil
angeordnet ist, weiter zumindest innerhalb einer Ebenen schar, die
parallel zur Platine angeordnet ist. Jedenfalls ist die Schutzleiterbahn
so ausgerichtet, dass der Abstand zu dem statisch aufgeladenen Bauteil,
insbesondere zu Stellen einer bevorzugten Ansammlung, bspw. Spitzen
oder Kanten des Bauteiles, stets geringer ist als der Abstand vom
Bauteil zu jedem Bereich der Platine. Bei flexibel gedruckten Schaltungen,
die zur Anpassung an eine gegebene Einbausituation annähernd beliebige
Kurvenformen annehmen können,
ist entsprechend die Führung
der Schutzleiterbahn an die Situation angepasst. Die Schutzleiterbahn
nimmt hierbei – den
gleichen Abstandsbedingungen wie für eine ebenflächig ausgebildete
Platine folgend – eine
ggf. dem flexiblen Platinenverlauf angepasste Bahnführung an,
um den gewünschten
Schutz vor elektrostatischen Entladungen zu erreichen. Bei einem
Einbau mehrerer (plattenförmiger)
Einzelplatinen verlaufen diese nicht zwingend parallel zueinander,
sondern ggf. auch zueinander in mehreren Ebenen verkippt. Durch
eine angepasste Bahnführung
der Schutzleiterbahn ist der Schutz auf alle Einzelplatinen ausgedehnt.
-
Die
Schutzleiterbahn ist in einer Ausgestaltung langgestreckt, den Zwischenraum
zwischen der Platine und dem mit Spannung beaufschlagten Bauteil
durchsetzend angeordnet, so weiter einerends in den Zwischenraum
eingeführt
und anderenends aus diesem wieder herausgeführt. Alternativ ist die Schutzleiterbahn
schlaufenförmig
geführt,
d. h. weiter bevorzugt nach Durchsetzen des Zwischenraumes unter
nochmaligem Durchsetzen desselben zurück zur Eintrittsstelle geführt, dies
weiter ggf. unter Beabstandung der hin- und zurückgeführten Leiterbahnabschnitte,
um so den jeweiligen Abstand zwischen Platine und spannungsbeaufschlagtem
Bauteil zu unterbieten.
-
In
einer Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes ist die Schutzleiterbahn
mit der Platine elektrisch unverbunden. Eine Verbindung kann ggf.
unter Zwischenschaltung eines Transformators oder dergleichen vorgesehen
sein. In diesem Zusammenhang erweist es sich weiter als günstig, wenn
die Schutzleiter bahn Teil eines in einem Kabelbaum geführten Leiters
ist, weiter bevorzugt Teil eines zur Versorgung des Elektrogerätes mit
Netzspannung dienenden Kabelbaums. Bei einer schleifenförmigen Anordnung
der Schutzleiterbahn ist hierbei ein Leiter des Kabelbaums schlaufenartig
zur Durchsetzung des Zwischenraumes zwischen Platine und Bauteil geführt.
-
In
alternativer Ausgestaltung kann auch der Kabelbaum insgesamt zwischen
der Platine und dem mit Spannung beaufschlagten Bauteil des Elektrogerätes verlegt
sein.
-
Nachstehend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich
Ausführungsbeispiele
darstellt, näher
erläutert.
Es zeigt:
-
1 eine
schematische Darstellung der Anordnung einer zwischen einer Platine
und einem mit Spannung beaufschlagten Bauteil angeordneten Schutzleiterbahn;
-
2 die
Anordnung einer derartigen Schutzleiterbahn in einem Elektrogerät.
-
Die
Darstellung in 1 zeigt zunächst schematisch einen Ausschnitt
eines Elektrogerätes 1,
welches zur Steuerung desselben bzw. zur Steuerung etwaiger Untergruppen
eine Platine 2 mit darauf angeordneten elektronischen Bauteilen 3 aufweist. Die
Niedervolt-Spannungsversorgung der Platine 2 erfolgt mittels
entsprechend zu der Platine 2 geführten Versorgungsleitungen 4.
-
Weiter
ist der Platine 2 gegenüberliegend
in dem Elektrogerät 1 ein
geräteseitiges
Bauteil 5 räumlich
zugeordnet, welches zu statischen Aufladungen neigt. Hierbei handelt
es sich bspw. um ein Kunststoffgehäuse zur Aufnahme bspw. einer
Baugruppe des Elektrogerätes 1,
wobei weiter in der dargestellten Aus führungsform das Bauteil 5 zugewandt
der Platine 2 einen Vorsprungsbereich 6 aufweist,
an welchem sich bevorzugt Ladung ansammelt.
-
Zum
Schutz vor elektrostatischer Entladung über die mittels ihrer Leitungen 4 gegen
Masse geschaltete Platine 2 zu unterbinden, ist eine Schutzleiterbahn 7 vorgesehen.
Diese ist in Form eines üblichen
Leiters 8, weiter bspw. in Form einer üblichen Litzenleitung ausgebildet,
die in dem sich zwischen Bauteil 5 und Platine 2 ergebenden
Zwischenraum 9 angeordnet ist bzw. diesen durchquert. Diese Schutzleiterbahn 7 ist
in 1 als gesonderter Leiter 8 ausgelegt,
der gegen Masse geschaltet ist.
-
Zufolge
der Anordnung der Schutzleiterbahn 7 in dem Zwischenraum 9 ist
der räumliche
Abstand zwischen der Ladungsstelle am Bauteil 5, insbesondere
im Bereich seines Vorsprunges 6 und der zu schützenden
Platine 2 bzw. zu den hierauf angeordneten elektronischen
Bauteilen 3 unterboten, so dass im Falle einer statischen
Entladung der räumlich
kürzeste
und niederohmigste Weg über
die Schutzleiterbahn 7 per Überschlag gewählt wird.
-
Mit
Bezug auf einen kürzesten
Abstand A zwischen einer potentiellen statischen Aufladungsstelle – hier der
Vorsprungsbereich 6 des Bauteiles 5 – und dem
gefährdeten
Entladungspartner – hier
die Platine 2 mit ihren elektronischen Bauteilen 3 – ist die Führung der
Schutzleiterbahn 7 durch den Zwischenraum 9 so
gewählt,
dass der durch den wirksamen radialen Raum um die Schutzleiterbahn 7 definierte
Abstand (B) zu allen möglichen
Ladungs- und Entladungsstellen stets geringer ist als die Strecke
A.
-
2 zeigt
in einer Ausschnittdarstellung eine derartige Anordnung bei einem
Elektrogerät 1 in Form
eines Staubsauger-Grundgerätes.
Dieses weist einen Staubsammelbehälter 10 auf, der als Kunststoffgehäuse ausgebildet
ist. Durch die durch den Behälter 10 geführte staubbeladene,
bewegte Luft ist eine statische Aufladung des Staubsammelbehälters 10 begünstigt.
-
Mit
Abstand zu einer unteren Randkante 11 des Staubsammelbehälters 10 ist
in dem Gehäuse des
Elektrogerätes 1 eine
ebenflächige
Platine 2, weiter annähernd
parallel verlaufend zu der Randkante 11 angeordnet, bspw.
zur Steuerung eines den Saugluftstrom des Staubsaugers erbringenden Sauggebläses. Auch
diese Platine 2 trägt
elektronische Bauteile 3 in Form von Widerständen, Kondensatoren
oder auch Mikroprozessoren. Die Niedervolt-Versorgung der Platine 2 erfolgt über gesonderte Leitungen 4.
-
Zum
Schutz der Platine 2 vor sich an dem Staubsammelbehälter 10 bzw.
Bauteil 5 ansammelnder elektrischer Ladung ist auch hier
in dem zwischen Staubsammelbehälter 10 und
Platine 2 gegebenen Zwischenraum 9 eine Schutzleiterbahn 7 angeordnet,
welche zur Ableitung bei einer elektrostatischen Entladung den Überschlagweg
unterbietet.
-
Die
Schutzleiterbahn 7 ist in dem in 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
Teil eines in einem Kabelbaum 12 geführten Leiters 8, welcher
Kabelbaum 12 seitlich der Platine 2 sowie des
Staubsammelbehälters 10 entlang
geführt
ist. Der Leiter 8 ist aus dem Kabelbaum 12 herausgeführt, zur
schlaufenförmigen
Durchsetzung des Zwischenraumes 9 derart, dass die so gebildete
Schutzleiterbahn 7 zur Austrittsstelle des Leiters 8 aus
dem Kabelbaum 12 wieder zurückgeführt ist.
-
Der
Kabelbaum 12 dient zur Versorgung etwaiger weiterer elektrischer
Bauteile mit Netzspannung, weiter ggf. zur Spannungsversorgung eines
in dem Elektrogerät 1 vorgesehenen
Transformators.
-
Die
Schutzleiterbahn 7 kann, wie in 2 dargestellt,
als einfache Schlaufe verlegt sein, wobei die gewählte Schlaufenführung durch
geräteseitige Halterungen 13 gesichert
ist. Möglich
ist weiter auch eine mehrfache Schlaufen- oder Mäanderführung der Schutzleiterbahn 7,
insbesondere bei Platinen 2 mit einer senkrecht zur Darstellungsebene
in 2 betrachteten Breite, die allein nur durch einen
oder zwei Schutzleiterbahn-Abschnitte nicht ausreichend geschützt sind.
So ist bspw. über
die Breite der Platine 2 senkrecht zur Betrachtungsebene
eine mehrfache mäanderförmige Verlegung
der Schutzleiterbahn 7 vorgesehen, um so zu gewährleisten,
dass der räumliche
Abstand zwischen jeder Ladungsstelle am Bauteil 5 bzw.
Staubsammelbehälter 10 und
jeder Entladungsstelle der Platine 2 durch die Schutzleiterbahn 7 unterboten
ist.
-
Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren in ihrer
fakultativ nebengeordneten Fassung eigenständige erfinderische Weiterbildung
des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen
vorzunehmen.
-
- 1
- Elektrogerät
- 2
- Platine
- 3
- elektronische
Bauteile
- 4
- Leitungen
- 5
- Bauteil
- 6
- Vorsprungbereich
- 7
- Schutzleiterbahn
- 8
- Leiter
- 9
- Zwischenraum
- 10
- Staubsammelbehälter
- 11
- Randkante
- 12
- Kabelbaum
- 13
- Halterungen
- A
- Abstand
- B
- Abstand