DE2134815A1 - Gehäuseanordnung für elektrische Geräte zur Abschirmung gegen elektrostatische und magnetostatische Strahlen - Google Patents

Gehäuseanordnung für elektrische Geräte zur Abschirmung gegen elektrostatische und magnetostatische Strahlen

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Description

Böblingen, 9. Juli 1971 wi-fr
Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenzeichen der Anmelderin: Docket EN 970 002
Gehäuseanordnung für elektrische Geräte zur Abschirmung gegen elektrostatische und magnetostatische Strahlen
Die Erfindung betrifft eine Gehäuseanordnung für elektrische Geräte zur Abschirmung gegen elektrostatische und magnetostatische Strahlen, mit zwischen den Gehäusetüren und den zugeordneten Gehäuserahmenteilen angeordneten Anlagewulsten, wobei die Gehäusetüren, die zugeordneten Rahmenteile und die Anlagewulste aus elektrisch leitenden Werkstoffen bzw. Werkstoffverbindungen bestehen.
Zahlreiche elektrische Geräte und Maschinen, insbesondere mit elektronischen Schaltungskomponenten, die mit Niederspannungssignalen arbeiten, sind empfindlich gegen elektrische Störeinflüsse. Solche Einflüsse können von anderen Funktionseinheiten des Geräts oder von anderen benachbarten Maschinen oder auch von Stromversorgungsteilen herrühren, aber auch durch elektrostatische oder magnetostatische Strahlen von anderen Quellen bedingt sein, beispie isweise elektrostatischen Entladungen zwischen dem betreffenden Gerät und dem Bedienungspersonal. Aus diesem Grunde sind Maßnahmen erforderLieh, dies« Störeinflüsse so wirksam wie raög-1icn abζ uschirmen.
Es sind üine gan^e Anzahl unterschiedlicher Maßnahmen zur Abschirmung gegen die genannten strahlen durch wirksame Erdung sämtlicher GehüuaeteiLö bekannt. £io zeigt a,H. die USA-Patentachriet I 920 74 L ein Gehüuuö für «inen Rundfunkempfänger, dessen a-jiie zur AbHnhlriiuuuf vfdi-.jtm kapnzitivi ütöreinf LUäsa an
1 0 9 ö Ii 4 / I 3 I 5
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der Innenseite mit pulverisiertem Metall beschichtet ist, vorzugsweise z.B. durch Aufsprühen. Bei anderen Lösungen hat man angestrebt, für die Ummantelung einen korrosionsbeständigen Werkstoff zu verwenden, der gleichzeitig elektrisch leitend ist und als Abschirmgitter dient. Zu diesem Zweck enthält bei bekannten Ausführungen ein geeigneter Kunststoff leitende metallische Partikel, z.B. aus Aluminium oder Kupfer, die vorzugsweise untereinander Kontakt haben und somit einen elektrischen Leiter im Gehäuse bilden. Ein solches, speziell für bestimmte Frequenzbereiche wirksames Abschirmungssystem ist z.B. in der USA-Patentschrift 2 379 322 beschrieben, während eine andere Anordnung, bei welcher die Gehäusewand mehrschichtig ausgebildet ist, nämlich zwischen den Isolierschichten angeordnete leitende Schichten aufweist, die USA-Patentschrift 2 4O5 987 zeigt.
Es hat sich aber auch bewährt, zu dem obengenannten Zweck die Oberfläche von Gehäuseteilen aus nichtleitendem Werkstoff mit einer metallischen Schicht zu versehen, z.B. durch Auftragen mittels Elektroplattierung, wofür man vorzugsweise z.B. Cadmium, Zinn oder ähnliche metallische Werkstoffe verwendete. Ein besonderes Augenmerk mußte allerdings dabei auf einen widerstandsarmen übergang zwischen dem Gehäuse und den Türen gerichtet werden. Derartige Türen finden sich bei zahlreichen Anlagen und Maschinen, z.B. bei Rechenmaschinen, zum Zwecke eines leichten Zugangs zu den Schaltungseinheiten, insbesondere für Wartungsund Austauscharbeiten.
Zur Erzielung eines möglichst niedrigen Gleichstromwiderstandes und kapazitiven Widerstandes zwischen Tür und Gehäuse hat man, wie in der USA-Patentschrift 3 055 234 beschrieben, zwischen die Türen und die entsprechenden Gehäuserahmenteile flexible metallische Anlagewulste angebracht, die bei geschlossener Tür zusätzlich zu der Verbindung über die Türscharniere als leitende Verbindung wirksam werden. Allerdings ist die hierfür bisher üb-Liche Beschichtung der entsprechenden Rahmenteile mit einem metallischen Werkstoff aufwendig, insbesondere auch deshalb, weil
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bei unterschiedlichen Gehäuseausführungen verschiedener Maschinenmodelle für jeden einzelnen Fall oder jede Serie ein gesondertes Bad hergestellt werden muß, um eine zuverlässige Beschichtung zu erhalten. Aus diesem Grund ist das bekannte Verfahren an sich schon teuer und insbesondere dann unwirtschaftlich/ wenn jeweils nur geringe Stückzahlen zu beschichten sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gegenüber den bekannten Ausführungen eine wesentliche Verbilligung zu erzielen und einen Weg zu erforschen, wie auch ohne die teure Beschichtung des Gehäuses mit einer metallischen Schicht ein guter Leitungsübergang zwischen Gehäuse und Türen erzeugt werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe werden gemäß der Erfindung bei einem Gehäuse mit zwischen den Gehäusetüren und den zugeordneten Gehäuserahmenteilen angeordneten Anlagewulsten die Rahmenteile mit elektrisch leitender Farbe beschichtet, was auf verhältnismäßig einfache Weise, nämlich durch Aufsprühen bewerkstelligt werden kann, und, da mittels einer solchen elektrisch leitenden Farbe nicht die gleiche Leitfähigkeit der Gehäuseoberfläche erreichbar ist wie mit den bisher üblichen Metallschichten, an den Anlageflächen zwischen den Türen und den Rahmenteilen elektrisch leitende Metallstreifen vorgesehen. Dadurch wird die Kontaktfläche auf der Schicht elektrisch leitender Farbe vergrößert, so daß der übergangswiderstand auf ähnliche Werte gesenkt wird, wie sie bei den bisher üblichen metallischen Oberflächenschichten gemessen wurden.
Als vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung können die Metallstreifen entweder als flache Streifen oder - zur Aufnahme der Anlagewulste - als ü-fönaige Kanäle ausgebildet werden. Außerdem können Sie entweder mit flacher Oberfläche ausgebildet sein oder mittels Sicken oder Rippen entsprechende erhabene Bereiche zur Anlage an der leitenden Farbe aufweisen.
Die Befestigung der Metallstreifen an den Rahmenteilen erfolgt zweckmäßig mittels metallischer Befestigungselemente, wie z.B. Nieten oder Schrauben; auf diese Weise erhält man zwei paralle-
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le Stromwege zwischen den metallischen Streifen und der Oberfläche der leitenden Farbe, wobei das Befestigungselement, z.B. eine Niet, bei geringen Frequenzen einen geringen Gleichstromwiderstand aufweist, während bei höheren Frequenzen und induktiven Reaktanzen der Leiterpfad über die Oberfläche des Metallstreifens und die leitende Farbe den geringsten kapazitiven Widerstand zeigt.
Eine andere Möglichkeit der Befestigung der Metallstreifen an den Rahmenteilen besteht in der Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers, gegebenenfalls in Kombination mit einem Epoxyharz.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in mehreren Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung der Zentraleinheit einer Rechenmaschine mit entfernten Gehäusewandungen und einer geöffneten Tür,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Rahmenteil der Anlage gemäß Fig. 1 zur Darstellung der Befestigung eines metallischen Streifens durch eine Niet und das Zusammenwirken mit dem Anlagewulst der Tür,
Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2, jedoch in der Ausführung einer Klebeverbindung zwischen Metallstreifen und Gehäuseteil,
Fig. 4 eine weitere Ausfuhrungsform ähnlich Fig. 3
und in der gleichen Darstellungsart,
Fig. 5 eine andere Ausführungsform des Metallstreifens
und des Anlagewulstes und ^
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Metallstreifens .
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Bei der in Fig. I dargestellten Zentraleinheit einer Datenverarbeitungsanlage ist eine an einem Rahmen 2 mittels Scharnieren befestigte Tür 1 gezeigt, üblicherweise sind so viele Türen 1 vorgesehen, wie erforderlich sind, um die Wartungsarbeiten in den einzelnen Bereichen der Zentraleinheit durchführen zu können.
Die dargestellte Zentraleinheit enthält mehrere Schwenkrahmen 3 mit einer großen Anzahl elektronischer Schaltungsplatten und -komponenten. Die Schwenkrahmen 3 sind ebenfalls in Scharnieren gelagert, so daß sie, nach dem öffnen der Türe(n) für einen leichten Zugang zu den einzelnen Schaltungsteilen einzeln ausgeschwenkt werden können. Weiterhin befinden sich in der Zentraleinheit gemäß Fig. 1 Stromversorgungsteile 4 und Speichereinheiten 5.
Diejenigen Innenflächen der Tür 1, die bei geschlossener Tür am Rahmen 2 anliegen, sind mit einem Anlagewulst 6 versehen, der entweder in entsprechende Kanäle im Rahmen der Tür 1 eingelegt oder mittels Schrauben, Nieten oder anderer Mittel befestigt ist. Bei der gewählten Befestigungsmethode kommt es darauf an, daß zwischen dem Anlagewulst 6 und der Tür 1 ein guter elektrischer Kontakt mit geringem Widerstand besteht.
Diejenigen Teile des Rahmens 2f die, wenn eine der Türen 1 geschlossen ist, durch einen Anlagewulst 6 abgedeckt sind, sind mit einer Anzahl Metallstreifen 10 versehen, bestehend aus Kupfer oder plattiertem Stahl, zu dem Zweck, daß die Anlagewulste 6 auf einer leitenden Fläche aufliegen. Zur Befestigung der Metallstreifen 10 am Rahmen 2 bieten sich mehrere Möglichkeiten. In den meisten Fällen eignet sich ein mechanisches Verbindungsmittel, wie z.B. Nieten 11 (vgl. Fig. 2), welche den Vorteil eines gleichbleibend guten elektrischen Kontaktes mit geringem übergangswiderstand zwischen den Metallstreifen 10 und dem Rahmen 2 bieten.
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In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 ist ein Vierkantrohr 20 als Bestandteil des Rahmen 2 gezeigt, dessen Oberfläche mit leitender Farbe 21 beschichtet ist und an dem mittels Nieten 11 ein Metallstreifen 10 befestigt ist. Die elektrisch leitende Verbindung vom Metallstreifen 10 zum Vierkantrohr 20 verläuft über die Schicht der leitenden Farbe 21 und parallel hierzu über die Nieten 11.
Bei Verwendung einer leitenden Farbe 21 üblicher Zusammensetzung tritt für Gleichstrom und im unteren Frequenzbereich bei dem Stromweg über die Nieten 11 der geringste elektrische Widerstand auf. Bei höheren Freguenzzahlen und wenn der induktive Blindwiderstand dieses Stromweges größer wird, bietet der parallele Stromweg über die leitende Farbe den geringsten Widerstand. Für diesen Zweck wird im allgemeinen die Schichtdicke der leitenden Farbe 21 so gewählt, daß zwischen dem Metallstreifen 10 und dem Vierkantrohr 20 ein nennenswerter kapazitätiver Widerstand auftritt. Dieser sorgt dafür, daß der elektrische Widerstand zwischen dem Metallstreifen 10 und dem Vierkantrohr 20 sich bei höheren Frequenzen verringert.
Wenngleich in den meisten Fällen die Befestigung der Metallstreifen 10 an dem Vierkantrohr 20 durch Nieten 11 die zweckmäßigste Art ist, wird bisweilen eine Befestigung der Metallstreifen 10 am Vierkantrohr 20 bevorzugt, bei der dieses nicht durchbohrt werden muß, beispielsweise, wenn das Vierkantrohr 20 gleichzeitig die Funktion einer Kühlluftleitung hat. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine solche Befestigungsart gezeigt. Hier ist der Metallstreifen mittels einer Verbindung aus einem leitenden Kleber 31 und einem Epoxyharz 32 an der Schicht leitender Farbe 21 befestigt.
Da bei der Anordnung nach Fig. 3 zwischen dem Metallstreifen 10 und dem Vierkantrohr 20 keine unmittelbare metallische Verbindung besteht, ist der Gleichstromwiderstand zwischen diesen beiden Teilen ausschließlich durch die Leitfähigkeit des leitenden
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Klebers 31 und der leitenden Farbe 21 bestimmt. Daher ist der Gleichstromwiderstand bei dieser Ausbildung etwas höher als bei der Anordnung nach Fig. 2, jedoch erreicht der elektrische Widerstand bei höheren Frequenzen annähernd den Wert, wie er bei der Ausführung mit Nieten gemessen wurde.
Je nachdem, welcher Werkstoff für die Metallstreifen 10 gewählt wird, kann es notwendig sein, die Oberfläche der Metallstreifen 10 mit einem korrosionsbeständigen Material 33 zu beschichten, wie z.B. Cadmium, Zinn oder Nickel.
Es ist nicht immer notwendig, für die Verbindung der Metallstreifen IO und des Vierkantrohres 20 eine Verbindung aus einem leitenden Kleber und einem Epoxyharz zu nehmen. So ist beispielsweise in der Ausführung gemäß Fig. 4 nur ein leitender Kleber verwendet, wobei der Metallstreifen 10 mit der Oberfläche der Schicht der leitenden Farbe 21 ausschließlich durch eine Schicht eines leitenden Klebers 41 verbunden ist. Diese Verbindungsart ist in solchen Fällen zu bevorzugen, wo die Metallstreifen von sehr geringer Dicke sind, z.B. bei der Ausführung in Kupferfolie. Hierfür ist z.B. eine ausgeglühte Kupferfolie mit einer Dicke von 75 um geeignet, auf deren einer Seite eine druckempfindliche leitende Kleberschicht von etwa 50 um aufgetragen ist. Der elektrische Widerstand dieser Verbindung ist außerordentlich gering
2 und liegt in der Größenordnung von 0,001 Ohm/cm .
Die Ausführungsformen nach den Fign. 3 und 4 werden nicht nur bevorzugt, wenn das betreffende Rahmenrohr gleichzeitig als Kühlluftkanal verwendet wird, sondern bedingen auch geringere Herstellkosten für die Rahmenteile und erleichtern deren Beschichtung rait leitender Farbe.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform ist derjenigen nach Fig. 2 ähnlich, jedoch ist, während dort der Anlagewulst f t der Tür 1 verbunden ist, hier der Anlagewulst 52 am Rahmen festigt, und zwar innerhalb eines U-förmigen Kanals 51, der an-
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stelle des Metallstreifens 10 (Fig. 2) am Vierkantrohr befestigt ist. Die elektrische Verbindung zwischen der Tür und dem Rahmenteil wird bei dieser Ausführungsform mittels einer in der Tür befindlichen Messerschiene 53 hergestellt, welche beim Schließen der Tür eine Klemmverbindung mit dem Anlagewulst 52 bildet.
Für die leitende Farbe 21 eignet sich in allen beschriebenen Ausführungsformen ein leitendes Epoxyharz; eine bevorzugte Verbindung ist ein durch Kolophonium modifiziertes Phenol-Formaldehyd-Harz. Eine solche Lösung kann aus folgenden Gewichtsteilen zusammengesetzt sein:
Aceton 13 %
Methanol 3 %
Äthanol 55 %
Methylisobutylketon 8 %
Toluol 8 %
Wasser 7 %
Mesityloxyd 5 %
Die Leitfähigkeit dieser Lösung erhält man durch Zugabe von Kohlenstoff granulat mit einer Korngröße von 10 bis 1000 8. Bei einem . Gewichtsanteil von etwa 10 % der fertigen Lösung erhält man eine ausreichende Leitfähigkeit, ohne nachteilige Eigenschaften bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse in Kauf nehmen zu müssen.
Wenn die leitende Farbschicht 21 getrocknet ist, liegt der Gleichstromwiderstand zwischen dem so beschichteten Rahmenrohr und einer in Kontakt mit der Außenfläche der leitenden Farbe gebrachten Sonde im Bereich von 20 bis 1000 Ohm. Geringere Widerstandswerte sind nur unter Einbuße hinsichtlich der Korrosionsfestigkeit der leitenden Farbschicht erreichbar. Höhere Widerstandswerte hingegen verringern die Effektivität des Erdungssystems.
Das Auftragen der leitenden Farbschicht 21 kann mittels einer Docket EN 970 002 109884/1315
Sprühanordnung in üblicher Weise durchgeführt werden. Kratzer und andere Beschädigungen der leitenden Farbschicht können auf einfache Weise durch übersprühen der beschädigten Stelle mit der gleichen Lösung repariert werden.
Anstelle flacher Streifen, wie der Metallstreifen 10 in den Ausführungen nach den Fign. 1 bis 4 kann auch ein geripptes oder mit Einprägungen versehenes Band Verwendung finden, wie in Fig. dargestellt. Die dort gezeigten erhabenen Bereiche 60 bilden den Kontakt mit der leitenden Farbe, während die Flächen 61 zwischen den erhabenen Bereichen 60 mit einem Kleber ausgefüllt werden können, wobei es sich um einen leitenden oder auch um einen nichtleitenden Kleber handeln kann.
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Claims (10)

  1. - 10 PATENTANSPRÜCHE
    Gehäuseanordnung für elektrische Geräte zur Abschirmung gegen elektrostatische und magnetostatische Strahlen, mit zwischen den Gehäusetüren und den zugeordneten Rahmenteilen angeordneten Anlagewulsten, wobei die Gehäusetüren, die zugeordneten Rahmenteile und die Anlagewulste aus elektrisch leitenden Werkstoffen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenteile (2) mit elektrisch leitender Farbe (21) beschichtet sind und an den Anlageflächen zwischen den Türen
    (1) und den Rahmenteilen (2) elektrisch leitende Metallstreifen (10; 51) aufweisen.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen zur Aufnahme der Anlagewulste (52) als U-förmige Kanäle (51) ausgebildet sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen mittels Sicken oder Rippen entsprechende erhabene Bereiche (60) zur Anlage an der Schicht leitender Farbe (21) aufweisen.
  4. 4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen (10? 51) mittels metallischer Befestigungselemente, wie Nieten (11) oder Schrauben, an den Rahmenteilen (2) befestigt sind.
  5. 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen (10) mittels eines leitenden Klebers an den Rahmenteilen (2) befestigt sind.
  6. 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen mittels einer Verbindung eines leitenden Klebers mit einem Epoxyharz an den Rahmenteilen
    (2) befestigt sind.
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    - li -
  7. 7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstreifen (10) Mt einem korrosionsbeständigen Material (33) beschichtet sind.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Cadmium, Zinn oder Nickel als korrosionsbeständiges Material.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    die leitende Farbe (21) aus mit Kohlenstoffpartikeln durchsetztem und durch Kolophonium modifizierten Formaldehyd-Harz besteht.
  10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff-Gewichtsanteil der leitenden Farbe (21) etwa 10 % beträgt.
    Docket EN 970 002 109884/1315
    Leersei te
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