DE29511099U1

DE29511099U1 - Anordnung zur Reduzierung der elektromagnetischen Abstrahlung von Leiterkarten

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Publication number: DE29511099U1
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Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1995-07-08
Filing date: 1995-07-08
Publication date: 1995-09-14
Anticipated expiration: 2005-07-09

Description

Anordnung zur Reduzierung der elektromagnetischen Abstrahlung von Leiterkarten

Die Erfindung bezieht sich auf die Reduzierung der elektromagnetischen Abstrahlung von Leiterkarten oder anderen Trägern elektronischer Schaltungen durch Spezialschirmungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Leiterkarten bzw. andere Träger elektronischer Schaltungen können auf Grund der Schaltvorgänge ihrer digitalen elektronischen Schaltungen hochfrequente elektromagnetische Wellen abstrahlen. Die Abstrahlung der Wellen kann direkt von der Leiterkarte oder in Verbindung mit Konstruktionsteilen oder Zuleitungen erfolgen. Die Frequenzen der Abstrahlung liegen im MHz- bis GHz-Bereich. Besonders hohe Abstrahlungswerte erzeugen schnelle, mit hoher Frequenz (MHz) periodisch arbeitende Digitalschaltungen, insbesondere Schaltungen, die Mikrorechner enthalten.

Durch Vorschriften zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) werden Grenzwerte festgelegt. Um die vom Gesetzgeber geforderten Grenzwerte einzuhalten, sind vom Gerätehersteller an den Geräten bzw. Baugruppen bestimmte Maßnahmen zur EMV vorzusehen.

Eine Gruppe von Maßnahmen bezieht sich auf die Schirmung der elektronischen Schaltungen. Dabei werden Leiterkarten mit einer elektrisch gut leitfähigen Schirmhülle umgeben. Die Kabelverbindungen zur Leiterkarte werden am Schirmdurchtritt mit Filtern versehen.

Ideal, jedoch mit hohen Kosten verbunden, ist ein hundertprozentig wirkender geschlossener Schirm.

Bei Geräten, für die nur ein Kuststoffgehäuse vorgesehen ist, können die Kunststoffteile von innen für Schirmzwecke metallisiert werden. Für einfache, kostengünstige Anwendungen werden als Schirm unterhalb bzw, oberhalb der Leiterkarte Metallplatten angewendet.

Wenn kostengünstige Losungen angestrebt werden, sind die Schirmungen meist nicht vollkommen "dicht" ausgeführt. Je nach Menge und Anordnung des Schirmmaterials ist eine Reduzierung der Abstrahlung erreichbar. Zusätzlich ist es erforderlich, Leitungen, die zur Leiterkarte führen, mit Filtern zu beschälten.

Alle bekannten Schirmungsvarianten besitzen einen entscheidenden Nachteil. Durch ihre zur Leiterkarte weisende metallische Oberfläche bildet sich eine parasitäre Koppelkapazität zwischen ihr und den sich auf der Leiterkarte befindlichen Signalleiterzügen aus (z.B. Bussystem). Diese Kapazität erhöht die parasitäre Kapazität der Signalleiterzüge. Durch Umschalten der logischen Zustände auf den Signalleiterzügen werden die parasitären Kapazitäten umgeladen.

Bei Mikrorechnerschaltungen fließt über diese parasitären Kapazitäten ein hochfrequenter Ladestrom im Rhythmus des Rechnertaktes. Dieser Strom erzeugt hochfrequente Störspannungen im Masse-, Versorgungsspannungs- und Schirmsystem der Leiterkarte, die zur Abstrahlung elektromagnetischer Wellen führen. Besonderheit ist, daß der Schirm auf Basis der o.g. Mechanismen die Störspannungen auf der Leiterkarte erhöht, d.h. der Schirm produziert als Nebeneffekt zusätzlich Störspannungen und Strahlung, die er durch seine mehr oder weniger gute Schirmwirkung auch zusätzlich blockieren muß, bzw. es sind zusätzlich Filter

erforderlich, die die Nachteile des Schirmes beseitigen müssen.

Derartige nach den Erkenntnissen des Standes der Technik ausgeführte Schirme besitzen also für dieses Anwendungsgebiet sowohl eine positive als auch eine negative Wirkungskomponente. Die positive Komponente wird dabei teilweise durch die negative Komponente wieder aufgehoben.-

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der vorgenannten theoretischen Interpretation der Wirkungsabläufe die negative Komponente, d.h. die Wirkung der parasitären Schirm-/Signalleitungskapazität zu reduzieren, um die positive Komponente voll wirksam werden zu lassen und damit Schirm- und Filteraufwand einzusparen.

Der beschriebene Effekt tritt besonders an Bussystemen von Mikrorechnern auf. Die parasitäre Kapazität ist durch parallelliegende Busleitungen besonders hoch und die Schaltflanken auf den Leitungen sind besonders steil, so daß sich hohe Ladeströme ergeben. Von daher zielt die Erfindung darauf ab, die Ladeströme der Signalleitungen durch Verringerung ihrer parasitären Kapazität zu reduzieren.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß erfolgt die Reduzierung der Signalleitungsladeströme durch eine Schirmung mit verminderter elektrisch wirksamer Oberfläche aber dennoch hoher Schirmleitfähigkeit. Die Oberfläche wird durch eine gitterförmige Struktur des Schirmes verringert. Durch das leitfähige

Gitter wird die Schirmwirkung sichergestellt.

Um eine ausreichende Schirmwirkung zu erreichen, darf die Maschenweite des Gitters nicht zu klein sein. Die Stege des Gitters müssen eine hohe Leitfähigkeit besitzen. Die Maschenweite des Gitters kann im Bereich von ca. 1 - 3 cm liegen, die Leiterdicke bzw. Leiterbreite im mm-Bereich, vorzugsweise im Bereich von 0,5 - 5 mm bei Einsatz von Materialien mit guter Leitfähigkeit.

Die Anordnung des Gitters kann über oder unter der Leitet— karte, vorzugsweise parallel zur Leiterkarte in einem Abstand von i.d.R. bis zu 5 cm erfolgen. Der empfohlene Abstand liegt bei etwa 1 bis 2 cm.

Wesentlich ist, daß der Schirm über Signalleitungen digitaler elektronischer Schaltungen angebracht ist, die periodisch mit hohen Frequenzen (KHz...MHz...) schalten (Bussystem eines Mikrorechners).

Der Gitterschirm kann auch die gesamte Leiterkarte umfassen, d.h. mit seiner umhüllenden Gestalt dem konventionellen Schirm entsprechen. Um Kurzschlüsse zu IC-Pin, Lötaugen usw. zu vermeiden, kann der Gitterschirm eine elektrische Isolation besitzen.

An geeigneten Stellen wird der Schirm mit Masse-, Versoi— gungsspannungs- oder Schirmflächen der Leiterkarte oder der Gehäuseteile galvanisch oder kapazitiv über entsprechende Kondensatoren (10...100 nF) verbunden.

Der Aufbau des Schirmgitters kann als Drahtgitter erfolgen, wobei die Maschenstege an den Knoten leitfähig miteinander kontaktiert sind, oder als leitfähiger gitterarti-

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ger Aufdruck auf einer Folie.

Die Isolation des Schirmgitters kann bei der Drahtgittervariante beispielsweise durch einen lötfähigen Isolierlacküberzug oder im Falle des leitfähigen gitterartigen Folienaufdrucks durch Aufbringen einer isolierenden Folie erfolgen.

Hinsichtlich der Befestigung des Schirmgitters kann die Drahtgittervariante u.a. gelötet, geschraubt oder gesteckt werden; bei Anwendung einer Folie mit gitterartigem Aufdruck empfiehlt sich die Arretierung durch Schrauben, oder Stecken.

Durch Befestigen nur an einer Seitenkante kann das Gitter abgeklappt werden.

Das Gitter kann direkt auf die Leiterkarte aufgebracht werden und zwar als gitterförmiges Layer in die Leiterkarte über oder unter Busleitungssystemen, als Aufdruck, bestehend aus leitfähigem Material direkt auf die Leiterkarte oder als leitfähiger Aufkleber,

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Patentansprüche verwiesen.

Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 die Ausführung des erfindungsgemäßen Schirmgitters als flexibles Drahtgitter und

Fig. 2 die Ausführung als starres Drahtgitter.

Das leitfähige Gitternetz 1 wird nach Fig. 1 durch ein

flexibles Drahtgitter realisiert. Die Kreuzungspunkte des Gitters sind fest kontaktiert, die Oberfläche kann verzinnt sein.

Um Kurzschlüsse mit Bauteilen der Leiterkarte 3 zu verhindern, besitzt das Drahtgitter 1 einen Isolierlacküberzug. In Fig. 1 ist das Drahtgitter an zwei Punkten 4 mit dem Massesystem der Leiterkarte 3 verlötet. Um die Ausführung der Lötverbindung zu erleichtern, kann der Isolierlacküberzug lötfähig sein.

Das Gitter 1 ist so über der Leiterkarte angeordnet, daß es parallel liegt und daß das Bussystem 5 und die IC 6 des auf der Leiterkarte befindlichen Mikrorechnersystems überdeckt werden. Die Maschenweite beträgt etwa 2 Zentimeter, der Abstand von der Leiterkarte etwa 1 bis 2 Zentimeter.

Fig. 2 zeigt ein starres Gitter 1, es kann aus Blech gestanzt werden oder aus massivem Drahtgeflecht bestehen. Es besitzt eine Anschlußfahne 4 zur leitfähigen Verbindung zum Massesystem der Leiterkarte 3. Durch Verwendung eines Stanzteils kann das Gitter 1 gut an die geometrische Ausdehnung des Bussystems 5 und der Mikrorechner-IC 6 angepaßt werden. Das Gitter 1 ist so über der Leiterkarte 3 angeordnet, daß es parallel liegt und daß es das Bussystem 5 und die IC 6 des auf der Leiterkarte befindlichen Mikrorechnersystems überdeckt.

Eine flexible Anschlußfahne 4 ermöglicht das Abklappen des Gitters 1 von der Leiterkarte 3. Die Anschlußfahne verbindet das Gitter 1 leitfähig mit dem Massesystem der Leiterkarte 3. Die elektrische Isolation zu Bauelementen erfolgt durch Zwischenlegen einer Isolierfolie.

Claims

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Schutzansprüche

1, Anordnung zur Reduzierung der elektromagnetischen Abstrahlung von Leiterkartenbereichen, die digitale elektronische Schaltungen besitzen, unter Einsatz von Schirmungen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (1) eine gitterförmige Struktur besitzt, wobei die Maschen bzw. Stege (2) des Gitters leitfähig miteinander kontaktiert sind und die Stege (2) des Gitters eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und der Gitterschirm (1) an geeigneten Stellen (4) mit Masse-, Versorgungsspannungs- oder Schirmflächen von Leiterkarte (3) oder Gehäuseteilen galvanisch oder kapazitiv verbunden sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des Gitterschirtns (1) im Bereich von etwa 1 bis 3 cm und die Leiterdicke, d.h. die Dicke bzw. Breite der Gitterstege (2) im Bereich von etwa 0,5 bis 5 mm bei Einsatz von Materialien mit guter Leitfähigkeit liegt.
3, Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage des Gitterschirms (1) vorzugsweise parallel zur Leiterkarte (3) in einem Abstand von bis zu 5 cm erfolgt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterschirm (1) entweder als partielle Schirmung über bestimmten Bereichen der

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Leiterkarte (3) mit Signalleitungen (5) digitaler elektronischer Schaltungen angeordnet ist oder die gesamte Leiterkarte überdeckt oder umhüllt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterschirm (1) mit einer elektrischen Isolation versehen ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter (1) durch einen entsprechenden leitfähigen gitterartigen Aufdruck auf einer Folie realisiert ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation des Schirmgitters (1) bei der Drahtgitterausführung durch einen lötfähigen Isolierlacküberzug oder bei der Ausführung als gitterartiger Folienaufdruck durch Aufbringen einer isolierenden Folie erfolgt.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter direkt auf die Leiterkarte aufgebracht wird, wobei es entweder als gitterförmiges Layer in die Leiterkarte über oder unter Busleitungssystemen eingefügt ist oder bestehend aus leitfähigem Material direkt auf die Leiterkarte aufgedruckt ist oder in Form eines leitfähigen Aufklebers montiert ist.

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