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DE60028460T2 - EMV-gerechte Schirmkappe für eine Leiterplatte - Google Patents

EMV-gerechte Schirmkappe für eine Leiterplatte

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DE60028460T2
DE60028460T2 DE2000628460 DE60028460T DE60028460T2 DE 60028460 T2 DE60028460 T2 DE 60028460T2 DE 2000628460 DE2000628460 DE 2000628460 DE 60028460 T DE60028460 T DE 60028460T DE 60028460 T2 DE60028460 T2 DE 60028460T2
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    • H05K9/0007Casings
    • H05K9/002Casings with localised screening
    • H05K9/0022Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
    • H05K9/0024Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans, caps, conformal shields
    • H05K9/0032Shield cases mounted on a PCB, e.g. cans, caps, conformal shields having multiple parts, e.g. frames mating with lids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K1/00Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
    • B23K1/0008Soldering, e.g. brazing, or unsoldering specially adapted for particular articles or work
    • B23K1/0016Brazing of electronic components
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2201/00Articles made by soldering, welding or cutting by applying heat locally
    • B23K2201/36Electric or electronic devices
    • B23K2201/42Printed circuits

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Abschirmdose, um Komponenten auf einer Leiterplatte (printed circuit board, PCB), bevorzugt für ein Mobiltelefon, gegen Störungen von anderen Komponenten aufgrund von EMC zu schützen. Eine Abschirmdose ist ein Käfig, der eine Anzahl elektronischer Komponenten auf einer Leiterplatte abdeckt, und dadurch diese Komponenten davor schützt, andere elektronische Komponenten auf der Leiterplatte zu stören.
  • [0002]
    Die Verwendung von Abschirmdosen ist wohlbekannt, da alle GSM-Telefone Leiterplatten aufweisen, die mit verschiedenen Komponenten ausgerüstet sind, die sich gegenseitig stören, wenn sie nicht von einander abgeschirmt sind.
  • [0003]
    Die Abschirmdosen können normalerweise in mindestens zwei verschiedenen Ausführungsformen ausgeführt werden. Die erste Ausführungsform umfasst ein vollständiges, kastenförmiges Teil, das auf die Leiterplatte gelötet ist. Diese Art von Abschirmung ermöglicht es nicht, auf Komponenten zuzugreifen, die von der Abschirmdose abgedeckt werden, was es sehr schwierig macht, irgendeine der Komponenten, die von der Abschirmdose bedeckt oder abgeschirmt werden, zu reparieren oder zu überprüfen. Weiterhin ist es oft erforderlich, die Komponenten unterhalb der Abschirmdose auf die Leiterplatte zu löten, bevor die Abschirmdose gelötet wird, da man nicht genug Hitze auf die Komponenten erhält, um eine gute Lötverbindung zu erzeugen. Eine Alternative ist es, Löcher oder Öffnungen zu haben, um die Hitze einzulassen, um die Komponenten gleichzeitig mit der Abschirmdose zu löten. Jedoch sind diese Arten von Abschirmdosen häufig aus relativ dickem Material hergestellt, so dass selbst mit Löchern oder Öffnungen nicht genug Hitze erhalten wird, um die Komponenten gleichzeitig mit der Abschirmdose richtig zu löten.
  • [0004]
    Die zweite Ausführungsform schließt zwei Teile ein, einen Rahmen und einen Deckel. Der Deckel wird in den Rahmen eingeschnappt, und kann von dem Rahmen abgenommen werden, der auf die Leiterplatte gelötet ist, um ein Reparieren oder Überprüfen der von der Abschirmdose abgeschirmten Komponenten zu ermöglichen. Die zweite Ausführungsform kann auf verschiedene Weisen an der Leiterplatte befestigt werden. Eine Weise ist es, den Rahmen zuerst auf die Leiterplatte zu löten, und dann den Deckel an dem Rahmen anzubringen. Eine andere Weise ist es, den Deckel in den Rahmen einzuschnappen und die Einheit auf die Leiterplatte zu löten, aber dann besteht eine Notwendigkeit für Löcher oder Öffnungen in dem Deckel, um die Hitze während dem Löten einzulassen. Ansonsten werden die von der Abschirmdose abgedeckten oder abgeschirmten Komponenten nicht richtig gelötet, da die Hitze die Komponenten nicht erreichen kann. Es ist vorteilhaft, den Rahmen mit dem angebrachten Deckel zu löten, da so Arbeitsvorgänge eingespart werden. Jedoch bestehen gemäß dem Stand der Technik Probleme damit, eine gute Lötverbindung zu erhalten, wenn eine vorhergehend zusammengesetzte Abschirmdose verwendet wird.
  • [0005]
    Während dem Lötvorgang werden die Leiterplatten kontinuierlich durch einen Ofen bewegt. Wenn die Leiterplatte den Ofen verlässt, wird ein erheblicher Temperaturgradient erzeugt, und dies bewirkt, dass sich das Lot von einem Ende in Richtung auf das andere Ende verfestigt. Aufgrund interner Spannung, die verursacht wird, da sich ein Ende der Abschirmdose in einem heißen Bereich befindet, während das andere Ende beginnt, abzukühlen, in den Abschirmdosen, neigen sie dazu, sich an dem heißesten Ende vor dem Verfestigen abzuheben. Die innere Spannung, die ein Abheben verursacht, ist ein Problem, wenn relativ dünne Materialien in der Abschirmdose vorhanden sind. Um diese Art von Problemen zu vermeiden, wurde bisher vertraut auf: manuelles Löten, kleinere Abschirmdosen, dickere Materialien in den Abschirmdosen, einen niedrigeren Abkühlgradienten oder ein Löten des Rahmens ohne den Deckel.
  • [0006]
    US 5,508,889 , GB 2 322 012 und US 5,895,884 offenbaren Abschirmdosen des Stands der Technik.
  • [0007]
    Ein Ziel der Erfindung ist es, eine Abschirmdose für eine Leiterplatte bereitzustellen.
  • [0008]
    Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Abschirmdose bereitgestellt wie in Anspruch 1 beansprucht.
  • [0009]
    Es müssen sich mindestens zwei Schlitze auf dem Deckel befinden, einer auf jeder Seite des Deckels, die während dem Lötvorgang einem erheblichen Temperaturgradienten ausgesetzt ist. Es könnten sich Schlitze auf den anderen Seiten befinden, um die Herstellung der Abschirmdosen zu vereinfachen. Dann müsste sich der Bestückungsautomat nicht um die Orientierung der Abschirmdose kümmern, wenn die Dose auf der Leiterplatte angeordnet wird.
  • [0010]
    Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, um eine Abschirmdose auf einer Leiterplatte zu befestigen.
  • [0011]
    Dieses Ziel wird durch ein Verfahren erreicht, eine Abschirmdose anzubringen, die zwei Teile umfasst, einen Rahmen und einen Deckel. In dieser Ausführungsform wird der Deckel benachbart zu dem Rahmen befestigt. Das Anbringen von Abschirmdosen wird z.B. durch eine pneumatische Vorrichtung (Bestückungsautomat) ausgeführt, welche die Abschirmdose auf einer Leiterplatte, die mit Lötpaste vorbereitet worden ist, in einem zusammengesetzten Teil platziert. Danach wird die Leiterplatte erhitzt, um die Abschirmdose auf die Leiterplatte zu löten, wobei sich die Löttemperatur langsam erhöht, um die Lötpaste vollständig schmelzen zu lassen. Dem folgt eine schnelle Abkühlphase, wobei die Abschirmdose Schlitze auf den Seiten des Deckels aufweist, um sich den Temperaturänderungen anzupassen.
  • [0012]
    Mit diesem Verfahren ist es möglich, die Abschirmdose in einem Schritt zu handhaben und anzubringen, und dadurch die Arbeitsschritte zu vermindern.
  • [0013]
    Die Erfindung wird nachfolgend genauer erläutert werden, in beispielhafter Weise, in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der:
  • [0014]
    1 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform eines handtragbaren Telefons mit einer Abschirmdose gemäß der Erfindung darstellt;
  • [0015]
    2 schematisch die wesentlichen Teile eines Telefons zur Kommunikation mit einem Mobilfunknetzwerk zeigt;
  • [0016]
    3a–b eine Leiterplatte mit einer Abschirmdose gemäß der Erfindung zeigt;
  • [0017]
    4 eine Abschirmdose gemäß der Erfindung zeigt;
  • [0018]
    5 einen Rahmen zeigt, wie er mit der Erfindung verwendet wird;
  • [0019]
    6 einen Deckel zeigt, wie er mit der Erfindung verwendet wird;
  • [0020]
    7 eine Übersicht des Anbringungsvorgangs der Abschirmdose auf der Leiterplatte zeigt;
  • [0021]
    8 eine Leiterplatte mit einer Abschirmdose gemäß der Erfindung zeigt.
  • [0022]
    1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Telefons gemäß der Erfindung, und es wird ersehen werden, dass das Telefon, welches allgemein mit 1 bezeichnet ist, eine Benutzerschnittstelle mit einem Tastenfeld 2, einer Anzeige 3, eine Ein/Aus-Taste 4, einen Lautsprecher 5 und ein Mikrofon 6 umfasst (nur Öffnungen sind gezeigt). Das Telefon 1 gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist angepasst für eine Kommunikation über ein Mobilfunknetzwerk, z.B. ein GSM-Netzwerk. Jedoch könnte die Erfindung auch in jedem anderen Kommunikationsendgerät verwendet werden, das eine Abschirmdose aufweist.
  • [0023]
    Gemäß der bevorzugten Ausführungsform weist das Tastenfeld 2 eine erste Gruppe 7 von Tasten als alphanumerische Tasten, zwei programmierbare Tasten 8, zwei Anrufhandhabungstasten 9 und eine Navigationstaste 10 auf. Die derzeitige Funktionalität der programmierbaren Tasten 8 ist in separaten Feldern in der Anzeige 3 gerade oberhalb der programmierbaren Tasten 8 gezeigt, und die Anrufhandhabungstasten 9 werden verwendet, um einen Anruf oder ein Konferenzgespräch aufzubauen, einen Anruf zu beenden oder einen eingehenden Anruf abzuweisen.
  • [0024]
    2 zeigt schematisch die wichtigsten Teile einer bevorzugten Ausführungsform des Telefons, wobei die Teile wesentlich für das Verständnis der Erfindung sind. Die bevorzugte Ausführungsform des Telefons der Erfindung ist angepasst für die Verwendung in Verbindung mit dem GSM 900 MHz und GSM 1800 MHz Netzwerk, aber natürlich kann die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Netzwerken angewendet werden. Der Prozessor 18 steuert die Kommunikation mit dem Netzwerk über die Sender/Ernpfänger-Schaltung 19 und eine Antenne 20, die im Folgenden detailliert beschrieben werden.
  • [0025]
    Das Mikrofon 6 wandelt die Sprache bzw. Stimme des Benutzers in analoge Signale um, die dadurch gebildeten analogen Signale werden in einem A/D-Wandler (nicht gezeigt) A/D umgewandelt, bevor die Sprache in einem Audioteil 14 kodiert wird. Das kodierte Sprachsignal wird an den Prozessor 18 übertragen, der d.h. die GSM-Endgerätesoftware unterstützt. Der Prozessor 18 bildet auch die Schnittstelle mit den Peripherieeinheiten des Geräts, einschließlich eines RAM-Speichers 17a und eines Flash-ROM-Speichers 17b, einer integrierten Schaltungskarte 16 (für GSM eine SIM-Karte), der Anzeigeeinrichtung 3 und dem Tastenfeld 2 (ebenso wie Daten-, Stromversorgung etc.). Der Audioteil 14 sprachdekodiert das Signal, welches von dem Prozessor 18 mittels eines D/A-Wandlers (nicht gezeigt) an den Hörer 5 übertragen wird.
  • [0026]
    3a und 3b zeigt eine Leiterplatte 40 mit zwei Abschirmdosen 41, die darauf angebracht sind, die einige elektronische Komponenten abdecken. Die Leiterplatte 40 ist ein innerer Teil des Telefons 1 (in 1 gezeigt).
  • [0027]
    4 zeigt die Abschirmdose 41, wobei der Deckel 42 mit dem Rahmen 43 verbunden ist, als wenn die Abschirmdose 41 auf der Leiterplatte 40 angebracht wird. Sie zeigt auch die Schlitze 44, die sich von der Kante 45 des Deckels 42 in Löcher 46 erstrecken. Der Hauptzweck der Löcher 46 ist es, eine ausreichende Hitzeverteilung zu ermöglichen, wenn die Leiterplatte 40 erhitzt wird, um die Abschirmdose 41 und die von ihr abgeschirmten elektronischen Komponenten auf die Leiterplatte 40 zu löten. Der Winkel zwischen der Kante 45 des Deckels 42 und der longitudinalen Richtung der Schlitze 44 erstreckt sich im Wesentlichen quer von der Kante 45. Bevorzugt verbindet der Schlitz 44 eine Öffnung 38 in dem Hauptbereich des Deckels 42 benachbart zu der Kante 45 und einem der Schlitze 39, der dazu dient, die Verbindung zwischen dem Deckel und dem Rahmen aufzubauen.
  • [0028]
    5 zeigt den Rahmen 43, der aus Seitenwänden mit Befestigungslöchern 47 besteht. Die Befestigungslöcher 47 werden verwendet, um den Deckel 42 einzuschnappen. Wie in 6 gezeigt, weist der Deckel 42 Vorsprünge 48 auf seinen Seitenwänden auf, die in die Löcher 47 auf dem Rahmen einschnappen.
  • [0029]
    7 zeigt eine schematische Ansicht des Anbringungsvorgangs der Abschirmdose 41 auf der Leiterplatte 40. Eine Hubvorrichtung 50 befestigt an der Abschirmdose an dem Punkt 49 (gezeigt in 6) und hebt mittels Unterdruck die Abschirmdose an und platziert sie auf der Leiterplatte 40. Die Leiterplatte 40 ist vorher mit Lötpaste vorbereitet worden. Danach führt eine Fördervorrichtung 51 die Leiterplatte 40 durch einen Ofen 52, wo sie hindurchgefördert wird, um aufzuheizen, um die Abschirmdose 41 auf die Leiterplatte 40 zu löten. Die Löttemperatur erhöht sich langsam, um die Lötpaste vollständig schmelzen zu lassen, und wird von einer schnellen Abkühlphase gefolgt, wobei die Abschirmdose 41 Mittel aufweist, um die Flexibilität des Deckels 42 zu erhöhen, gebildet durch Schlitze 44 auf den Seiten des Deckels, um sich den Temperaturänderungen anzupassen.
  • [0030]
    Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung gezeigten Beispiele einer Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche variiert werden.

Claims (8)

  1. Abschirmdose (41) für die Anbringung auf einer Leiterplatte mittels Löten, wobei die Abschirmdose im Wesentlichen rechteckig ist und einen Rahmen (43) einschließt, mit Seitenwänden und einem Deckel (42), angrenzend an die Seitenwände und in den Rahmen eingerastet, wobei weiterhin der Deckel (42) Mittel aufweist, um die Flexibilität des Deckels zu erhöhen, umfassend einen Schlitz (44) auf jeder von mindestens zwei Seiten des Deckels (42), einer auf jeder Seite des Deckels, die während dem Lötvorgang einem erheblichen Temperaturgradienten ausgesetzt ist, und wobei die longitudinale Richtung jedes Schlitzes (44) sich im Wesentlichen quer zu seiner jeweiligen Seite des Deckels (42) erstreckt.
  2. Abschirmdose nach Anspruch 1, in der jeder Schlitz (44) mit einer Öffnung auf einer Hauptfläche des Deckels in Verbindung steht.
  3. Abschirmdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der jeder Schlitz mit einem weiteren Schlitz in Verbindung steht, der auf einer Fläche des Deckels definiert ist, welche auf die Hauptfläche trifft.
  4. Kommunikationsendgerät (1) mit einer Leiterplatte (40), die eine daran abgebrachte Abschirmdose (41) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  5. Verfahren, um Abschirmdosen, die aus einem Rahmen und einem Deckel bestehen, mittels Löten auf einer Leiterplatte anzubringen, wobei der Deckel in den Rahmen eingerastet wird, wobei die Abschirmung als ein zusammengefügtes Teil auf der Leiterplatte angeordnet wird, die mit Lötpaste vorbereitet wurde, wonach die Leiterplatte erhitzt wird, um die Abschirmdose auf die Leiterplatte zu löten, wobei sich die Löttemperatur langsam erhöht, um die Lötpaste vollständig schmelzen zu lassen, gefolgt von einer schnellen Abkühlphase, wobei das Verfahren umfasst, die Abschirmdose mit Mitteln zu versehen, um die Flexibilität des Deckels zu erhöhen, die mindestens zwei Schlitze auf dem Deckel umfassen, einen auf jeder Seite des Deckels, die während dem Lötvorgang einem erheblichen Temperaturgradienten ausgesetzt ist, um sich den Temperaturänderungen anzupassen, und wobei die longitudinale Richtung jedes Schlitzes (44) sich im Wesentlichen quer zu seiner jeweiligen Seite des Deckels erstreckt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, in dem jeder Schlitz mit einer Öffnung auf der Hauptfläche des Deckels in Verbindung steht.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, in dem jeder Schlitz mit einem weiteren Schlitz in Verbindung steht, der auf einer Fläche des Deckels definiert ist, welche auf die Hauptfläche trifft.
  8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Schlitze angeordnet sind, um sich im Wesentlichen quer zu einer Bewegungsrichtung der Leiterplatte durch einen Ofen während dem Löten zu erstrecken.
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