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Hintergrund der Erfindung
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Elektronische
Karten werden in Schlitze von elektronischen Vorrichtungen, wie
zum Beispiel Computern, eingeführt,
um Informationen zwischen ihnen zu übertragen. Eine Art einer elektronischen Karte,
die manchmal als PC- oder IC-Karte
bezeichnet wird, weist ein Metallblechgehäuse auf. Die Abdeckung umfasst
eine obere und eine untere Metallblech-Gehäusehälfte, die überlappende, miteinander verschweißte Seiten
haben. Diese Teile der elektronischen Karte werden an Firmen verkauft,
die anwenderspezifische Schaltungsplatinen herstellen und die Kartenteile
montieren. Viele Firmen haben keine Schweißausrüstung. Eine neuere Vorgehensweise ist,
Metallblech-Plattenteile für
die EMI (elektromagnetische) Abschirmung an der Oberseite und der
Unterseite der Karte zu bilden und Kunststoff um die Ränder des
Metallblechs aufzuformen. In der Schnittansicht weist das aufgeformte
Kunststoffteil eine obere Säule
an der oberen Gehäusehälfte und
eine untere Säule
an der unteren Gehäusehälfte auf,
wobei die Säulen
aneinanderstoßende
Oberflächen
haben, die durch Schall miteinander verschweißt werden können. Schall-Schweißausrüstung ist
leichter verfügbar
und ist oftmals gegenüber
der Schweißausrüstung bevorzugt.
Derartige Gehäusehälften sind
in der japanischen Veröffentlichung
JP A 10203062 (Mitsubishi Elec. Corp.) aufgezeigt.
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Das
Vorliegen von aneinanderstoßenden Kunststoffoberflächen, die
durch Schall zu verschweißen
sind, kann dazu führen,
dass an den Seiten der Karten kein Metallblech vorhanden ist. Derartiges
Metallblech an der Seite ist nützlich,
um eine Erdungsfläche
zu schaffen, die mit einem Kontakt des Computers in Eingriff kommen
kann, um statische Elektrizität
abzuleiten. Auch wurde ein derartiges Metallblech verwendet, um
die Metallblech-Platten an der Oberseite und der Unterseite der
Karte elektrisch zu verbinden. Eine elektronische Karte eines Typs, die
Metallblech-Plattenteile an der Oberseite und der Unterseite aufweist,
um dort einen EMI-Schutz zu bieten, jedoch mit aufgeformtem Kunststoff
an den Randabschnitten, um zum Verbinden der Gehäusehälften eine Schall-Schweißung zu
ermöglichen,
die jedoch Erdungsbereiche an den einander gegenüberliegenden Seiten der Karte
aufweist, um statische Elektrizität von dem oberen und dem unteren
Metallblech-Plattenteil abzuleiten, wäre wertvoll.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Karte des Typs
geschaffen, der ein oberes und ein unteres Metallblech-Plattenteil hat,
jedoch Kunststoff-Randabschnitte, die durch Schall miteinander verschweißt werden
können,
welche an den Seiten Erdungsbereiche in einem einfachen Kartenaufbau haben.
Das untere Metallblech-Plattenteil hat integrierte Zungen, die durch
das Kunststoffmaterial in ihrem seitlichen Erdungsbereich zum Äußeren der Karte
nach außen
vorspringen und die von dort aufwärts verlaufen, um eine Oberfläche zu bieten,
an der ein Schleifkontakt erfolgen kann, um die Karte zu erden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat das obere Metallblech-Plattenteil einen integrierten oberen
Zapfen, der durch den dortigen Kunststoff zum Äußeren der Karte verläuft und
der nach unten verläuft
und in Kontakt mit der Zunge liegt. Auf diese Weise wird elektrischer
Kontakt zwischen dem oberen und dem unteren Metallblechteil geschaffen.
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An
dem Erdungsbereich kann der Kunststoff der unteren Gehäusehälfte einen
Kamin aufweisen, der aufwärts
und unmittelbar außerhalb
des Kunststoffs der oberen Gehäusehälfte verläuft. Die
Zunge, die entlang der Außenseite
des Kamins aufwärts
verläuft,
hat einen oberen Zungenabschnitt, der um die Oberseite des Kamins
gebogen ist und der nach unten verläuft, so dass der Kontakt zwischen
der Zunge und dem Zapfen der unteren und der oberen Gehäusehälfte in
einem geschützten
Bereich vollzogen wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, bei der eine seitliche Abschirmung für die elektronische
Karte erforderlich ist, erstreckt sich eine Zunge von dem Rand des
unteren Metallblech-Plattenteiles nach oben. Die Zunge verläuft innerhalb
einer Kunststoffsäule
der unteren Gehäusehälfte zu deren
Oberseite. Ein Zapfen aus Metallblech erstreckt sich von dem Rand
des Metallblechs an der oberen Gehäusehälfte nach unten. Der Zapfen
erstreckt sich entlang einer Kunststoffsäule der oberen Gehäusehälfte nach
unten, wobei die Oberseite der Zunge und die Unterseite des Zapfens
miteinander in Eingriff kommen.
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Wenn
eine Verbindung des oberen und des unteren Metallblech-Plattenteils
erforderlich ist, kann dies durch eine Feder erreicht werden, die
in einem Loch der Kunststoffsäule
in der oberen und der unteren Gehäusehälfte liegt, wobei die Löcher bis
zu den Metallblech-Plattenteilen durchgehen.
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Die
neuen Merkmale der Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen dargelegt.
Die Erfindung ist an Hand der folgenden Beschreibung in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen am besten verständlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Vorderansicht und Draufsicht einer gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung aufgebauten elektronischen Karte, die in
unterbrochenen Linien eine elektronische Vorrichtung zeigt, die
die Karte aufnimmt.
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2 ist
eine vergrößerte die
Teilansicht der Karte aus 1 und zeigt
deren Erdungsbereich.
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in 2.
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4 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in 2.
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5 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnitts
der Karte aus 1, die die obere und die untere
Gehäusehälfte und
einen Abschnitt der Schaltungsplatine und deren vorderen Steckverbinder
zeigt.
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6 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht nur der Metallblechabschnitte
der oberen und der unteren Gehäusehälfte aus 5.
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7 ist
eine Schnittansicht eines Abschnitts einer gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung aufgebauten elektronischen Karte.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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1 zeigt
eine elektronische Karte 10 gemäß vorliegender Erfindung, die
dafür konstruiert
ist, in Vorwärtsrichtung
F in einen Schlitz 12 eines Laptop-Computers oder einer anderen elektronischen Vorrichtung 14 eingeführt zu werden.
Die elektronische Karte weist eine Schaltungsplatine 20 auf,
die gewöhnlich
(jedoch nicht immer) elektronische Bauteile (integrierte Schaltungen,
Widerstände etc.)
trägt und
die Leiterbahnen hat, die die Verbindung zu einem Kontakt 22 eines
vorderen Steckverbinders 24 der Karte herstellen. Die Schaltungsplatine
ist gegen physische Beschädigung
und EMI (elektromagnetische Störungen)
durch eine Gehäuseanordnung 30 geschützt, die
eine obere und eine untere Gehäusehälfte 32, 34 umfasst.
Die Karte hat ein vorderes und ein hinteres Ende 40, 42 und
einander gegenüberliegenden
Seiten 44, 46. Ein Erdungsbereich 50, 52 liegt
an jeder Seite, in welchem ein Erdungskontakt 54 der elektronischen
Vorrichtung mit der Karte in Eingriff kommen kann, um gegebenenfalls
statische Elektrizität
abzuleiten, die sich auf der Karte aufgebaut hat, und um das Metallblech
des Gehäuses
zu erden. Es sei angemerkt, dass das hintere Ende 42 der
Karte geschlossen sein kann oder einen I/O (Eingabe/Ausgabe-Steckverbinder)
aufweisen kann, der den Anschluss der elektronischen Vorrichtung
an externe Geräte,
wie zum Beispiel ein Modem, einen weiteren Computer etc. ermöglicht.
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Wie 2 zeigt,
enthaften die obere und die untere Gehäusehälfte 32, 34 Metallblechteile
beziehungsweise Metallblechabschnitte 60, 62,
die plattenartige Teile 64, 66 haben. Die plattenartigen
Teile 64, 66 bedecken Bereiche oberhalb und unterhalb der
Schaltungsplatine, um sie gegen EMI zu schützen. Die obere und die untere
Gehäusehälfte enthalten
ferner Kunststoff- oder Polymerrahmenteile 70, 72,
die um die Randabschnitte 74, 76 der plattenartigen
Metallblechteile 64, 66 aufgeformt sind.
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Wie 4 zeigt,
bildet das obere Polymerrahmenteil 70 eine Säule 80,
die von dem Randabschnitt 74 des Metallblech-Plattenteils
nach unten verläuft.
In ähnlicher
Weise bildet das untere Polymerrahmenteil 72 eine nach
oben verlaufende Säule 82,
die von dem Randabschnitt 76 des unteren Metallblechs nach
oben verläuft.
Die Säulen
bilden aneinanderstoßende
Kunststoff-Verbindungsflächen 84, 86,
die durch Schall-Schweißung
ohne weiteres verbunden werden können.
Bei der Schall-Schweißung
wird ein Paar Schall leitende Elemente jeweils gegen die Unterseite
der unteren Gehäusehälfte beziehungsweise
gegen die Oberseite der oberen Gehäusehälfte gepresst, wobei die Elemente
gegen die aufgeformten Kunststoffrahmenabschnitte pressen. Schallenergie
wird zwischen den Schall leitenden Elementen übertragen, um an den Oberflächen 84, 86 eine
Schall-Schweißung
durchzuführen.
Diese Verbindungstechnik ist in vielen Fällen aufgrund der geringen
Gerätekosten
und der einfachen Verwendung bevorzugt.
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Gelegentlich
baut sich statische Elektrizität auf
den Metallblech-Plattenteilen 64, 66 auf
und sollte abgeleitet werden, wenn die Karte in einen Schlitz in
der elektronischen Vorrichtung eingeführt wird. 3 zeigt
einen Querschnitt des Kartengehäuses
in dem Erdungsbereich 50, in dem statische Elektrizität abgeleitet
werden kann. In dem Erdungsbereich 50 ist das Metallblechteil 62 der
unteren Gehäusehälfte mit
einer Zunge 90 versehen, die mit dem plattenartigen Abschnitt 66 einstückig ist.
Die Zunge hat einen unteren Teil 92, der durch den Kunststoff
bis zur äußersten
Außenseite
des Gehäuses
verläuft,
und die Zunge hat einen freiliegenden Zungenteil 94, der
entlang der Außenseite
des Gehäuses
nach oben verläuft.
Der freiliegende Zungenteil 94 schleift über einen
Erdungskontakt der elektronischen Vorrichtung, in die die Karte
eingeführt
ist, um statische Aufladung abzuleiten. Die Zunge umfasst einen
freien Endabschnitt 96, der umgebogen ist und der ein nach unten
verlaufendes Ende 98 zum Eingriff mit dem Metallblech der
oberen Gehäusehälfte hat.
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Das
Metallblechteil 60 der oberen Gehäusehälfte weist einen Zapfen 100 mit
einem oberen Zapfenteil 102 auf, der durch den Kunststoff
zur Außenseite
des oberen Polymerrahmenteils 70 verläuft und der entlang diesem
nach unten verläuft,
so dass die Unterseite 104 des Zapfens so positioniert
ist, dass sie mit dem Ende 98 der Zunge in Eingriff kommt.
Diese Konstruktion führt
dazu, dass der obere und der untere plattenartige Teil 64, 66 elektrisch miteinander
verbunden sind und einen freiliegenden Zungenteil 94 an
der Seite des Rahmens aufweisen, der ohne weiteres durch einen Kontakt
der elektronischen Vorrichtung, die die Karte aufnimmt, geerdet werden
kann.
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Die
Anmelderin unterstützt
den freiliegenden Zungenabschnitt 94 und den freien Endabschnitt 96, indem
das untere Polymerrahmenteil 72 mit einem Kamin 110 versehen
wird, der einander gegenüberliegenden
Seiten 109, 111 hat. Der Kamin verläuft entlang
der äußeren Oberfläche 112 des
oberen Polymerrahmenteils 70 nach oben. Der freie Endabschnitt 96 der
Zunge ist um die Oberseite 113 des Kamins gebogen und kommt
in Eingriff mit dem oberen Zapfen 100.
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Der
Kamin 110 liegt nur in dem Erdungsbereich 50.
Wie 1 zeigt, weist die Karte über einen Großteil der
Länge von
ihrem vorderen Ende eine Nut 120 zur Aufnahme einer Leiste
der elektrischen Vorrichtung 14 auf, die sicherstellt,
dass die Karte nicht verkehrt herum eingeführt wird. 4 zeigt
einen Querschnitt entlang diesem Bereich. 1 zeigt, dass
an der Rückseite
der Erdungsbereiche 50, 52 keine Nut vorhanden
ist. 4 zeigt, dass dort, wo keine Nut 120 ist,
jede der Säulen 80, 82 der
Gehäusehälften Säulenteile 122, 124 umfasst.
Die Teile 122, 124 bilden zusätzliche Bereiche der Verbindungsfläche 84, 86,
an welchen die Gehäusehälften mittels
Schall miteinander verschweißt
werden. Die Kamine 110 aus 3 (und auf
der anderen Seite) dienen nicht nur dazu, die freiliegenden Zungenabschnitte 94 zu
stützen,
sondern können
auch verwendet werden, um während
der Montage die obere und die untere Gehäusehälfte miteinander auszurichten.
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6 zeigt
die Form des oberen und des unteren Metallblechabschnitts bzw. Metallblechteils 60, 62,
die jeweils einen plattenartigen Metallblechteil 64, 66 aufweisen.
Es sei angemerkt, dass die Randabschnitte 74, 76 kurze
Finger 140, 142 aufweisen, die in den Kunststoff
vorragen, um die Verankerung des Kunststoffs an dem Metallblech
zu unterstützen.
Die Formen der Zunge 90 und der Zapfen 100 sind
ebenfalls zu sehen.
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5 zeigt
die getrennten Gehäusehälften und
zeigt einen Abschnitt des vorderen Steckverbinders 24 und
der Schaltungsplatine 20, die zwischen den Gehäusehälften liegt.
In einigen Fällen,
wenn der obere und der untere plattenartige Metallblechteil 64, 66 in
den Erdungsbereichen nicht zuverlässig verbunden sind, kann eine
Klammer oder Feder verwendet werden, um den oberen und den unteren
Metallblechteil miteinander zu verbinden. 5 zeigt
eine verjüngte
Schraubenfeder 150, die zur Verbindung der Metallblechteile 64, 66 verwendet
wird. Die Kunststoffrahmenteile 70, 72 der Gehäusehälften sind
mit Löchern 152, 154 versehen.
Wenn die Feder zusammengedrückt
wird, steht ihr unteres Ende in Eingriff mit dem plattenartigen
Metallblechteil 66 der unteren Gehäusehälfte und dem plattenartigen
Metallblechteil 64 der oberen Gehäusehälfte. Obgleich Federn zur elektrischen
Verbindung von oberen und unteren Metallblechteilen bekannt sind,
minimiert die Platzierung der Feder 150 gemäß vorliegender
Erfindung den von der Feder und einem Schutz um diese eingenommenen
Raum, indem die Löcher
in den Kunststoffrahmenteilen angeordnet werden. Der oberen Abschnitt 156 der
Feder ist verjüngt,
so dass er ohne weiteres in das Loch 154 passt, wenn die
Gehäusehälften zusammengebracht
werden.
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Bei
einigen Anwendungen, bei denen hohe Bitraten übertragen werden, so dass die
Vorderflanken und Hinterflanken von Impulsen Hochfrequenzkomponenten
haben, kann eine Abschirmung um die Seiten der Karte erforderlich
sein. 7 zeigt eine Konstruktion, in welcher Metallblechteile
oder Metallblechabschnitte 60A, 62A der Gehäusehälften 32A, 34A jeweils
mit Zungen 160 und Zapfen 162 versehen sind, die
eine seitliche Abschirmung für
die Karte bilden. Die Zungen erstrecken sich nach oben und die Zapfen 162 erstrecken
sich abwärts,
wobei mindestens einer der beiden und vorzugsweise beide über die
Schnittstelle 164 hinaus vorspringen, wo die Verbindungsflächen 84, 86 der
Säulen 80, 62 aneinander
anliegen und durch Schall miteinander verschweißt werden können. Vorzugsweise ist eine Öffnung 170 in
mindestens einer der verbundenen Oberflächen vorgesehen, so dass sich
die Oberseite der Zunge 160 biegen kann.
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Während Begriffe
wie etwa "Oberseite", "Unterseite" etc. verwendet wurden,
um die Relativpositionen der Teile zu beschreiben, versteht es sich, dass
die Karte in jeder Ausrichtung relativ zur Erde verwendet werden
kann.
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Die
Erfindung schafft somit eine elektronische Karte mit einem Gehäuse, das
Metallblech-Plattenteile an mindestens der Oberseite und der Unterseite
und aufgeformte Kunststoffrahmenteile an den Rändern der Metallbleche hat,
um eine Schall-Schweißung
zu ermöglichen,
was eine verbesserte Erdung und Abschirmung bietet. In Erdungsbereichen
an einer und vorzugsweise an beiden einander gegenüberliegenden
Seiten der Karte erstreckt sich eine von einem der Gehäuse, beispielsweise
dem unteren ausgehende Zunge zu der Außenseite der Karte, wird jedoch
von einem Kunststoffrahmenteil unterstützt. Der untere Kunststoffrahmenteil
kann einen aufrechtstehenden Kamin aufweisen, der oberhalb einer
und gegen eine nach unten verlaufende Kunststoffsäule des
oberen Rahmenteiles verläuft,
wobei eine Zunge des unteren Metallblechabschnitts durch den unteren
Rahmenteil und entlang dem Kamin verläuft und wobei die Oberseite der
Zunge um den Kamin umgebogen ist. Die obere Gehäusehälfte weist einen Metallblechzapfen auf, der
entlang der Außenseite
der oberen Säule
nach unten verläuft
und direkt mit dem umgebogenen oberen Abschnitt der Zunge in Eingriff
kommt. Wenn eine durchgehende Metallblech-EMI-Abschirmung an den Seiten
der Karte erforderlich ist, kann dies durch aufrechtstehende Metallblechzungen
in der unteren Gehäusehälfte und
nach unten verlaufenden Metallblechzapfen an der oberen Gehäusehälfte erreicht werden,
die sich innerhalb der Säulen
der Kunststoffrahmenteile erstrecken und die miteinander in Eingriff kommen.
Wenn der obere und der untere Metallblechabschnitt separat elektrisch
miteinander verbunden werden müssen,
kann dies durch eine Feder erreicht werden, die um Platz zu sparen
durch Löcher in
den Kunststoffrahmenteilen der oberen und der unteren Gehäusehälfte verläuft, um
die Metallblech-Plattenteile zu kontaktieren.
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Obgleich
bestimmte Ausführungsformen
der Erfindung hierin beschrieben und erläutert wurden, ist zu erkennen,
dass Modifikationen und Variationen für den Durchschnittsfachmann
offensichtlich sind und es folglich beabsichtigt ist, dass die Patentansprüche so auszulegen
sind, dass sie derartige Modifikationen und Äquivalente abdecken.