DE69202405T2

DE69202405T2 - Eine Leiterplattenanordnung.

Info

Publication number: DE69202405T2
Application number: DE69202405T
Authority: DE
Inventors: Timo Hirvonen; Petri Hossi; Ari Leman; Jari Olkkola; Lasse Uronen; Veli-Matti Vaelimaa
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1991-09-19
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2012-09-18
Also published as: EP0519767A3; US5400949A; EP0519767B1; FI914416A0; FI914416A; US5442521A; EP0519767A2; DE69202405D1; FI109960B; ATE122532T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leiterplattenaufbau, der wenigstens ein Gehäuse zum Abschirmen wenigstens einiger der Bauteile auf einer Leiterplatte umfaßt.
Ursprünglich wurde die Abschirmung unter Verwendung von HF-Band (RF tape) hergestellt. Danach wurden Gehäuse eingesetzt, die durch Biegen und Verlöten der Ecken aus verzinktem Stahlblech hergestellt wurden. Die Gehäuse wurden gewöhnlich manuell an der Leiterplatte angebracht, normalerweise durch manuelles Löten, wobei die Bauteile durch Entfernung oder Öffnung des Abschirmgehäuses zugänglich wurden.
Das Öffnen der Abschirmgehäuse zur Prüfung und Abstimmung ist aufgrund der Qualität der Bauteile nach dem Stand der Technik nicht mehr erforderlich. Die Abstimmung wird ebenfalls mit anderen Verfahren als durch Drehung von Schrauben unterhalb der Abdeckung ausgeführt, beispielsweise durch Software oder auf andere wirtschaftlichere Weise.
Die wichtigsten Eigenschaften eines Gehäuses bestehen in der leichten Montage und einem minimalen Platzbedarf, so daß die Bauteile einer elektronischen Vorrichtung in einer Baugruppe abgeschirmt werden können, die leicht herzustellen ist, und die in einer möglichst kleinen Vorrichtung untergebracht werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leiterplattenkonstruktion geschaffen, die eine Leiterplatte umfaßt, elektronische Bauteile, die auf der Leiterplatte angebracht sind, sowie wenigstens ein der Interferenzabschirmung dienendes Gehäuse, das eine Oberseite, eine Wand und eine Einrichtung zur Anbringung an der im wesentlichen flachen Leiterplatte umfaßt, wobei ein Abschnitt der Wand in bezug auf eine Ebene im rechten Winkel zur Ebene der Leiterplatte geneigt ist, wobei das Gehäuse auf der Leiterplatte angebracht ist und wenigstens einige der elektronischen Bauteile umschließt, wobei Lüftungseinrichtungen in dem Gehäuse und in der Leiterplatte vorhanden sind.
Bei der Leiterplattenkonstruktion wird das Abschirmgehäuse mit den darunter befindlichen Bauteilen über Lötstifte an seinen Kanten beispielsweise durch Aufschmelzlöten (reflow soldering) an die Leiterplatte angelötet.
Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht in verbesserter Herstellung. Die erforderliche Arbeitszeit verringert sich erheblich.
Das Gehäuse kann auch in die Wand der die Konstruktion umgebenden Verkleidung, wie beispielsweise das Außengehäuse eines Telefons, eingebettet werden, wodurch erheblicher Raum eingespart wird. Die Außenabmessungen des Telefons werden daher verringert, ohne die Fließeigenschaften der Wand bei Gießverfahren zu verschlechtern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektronisches Gerät geschaffen, das eine Leiterplattenkonstruktion enthält und das des weiteren einen Außenwandabschnitt umfaßt, wobei das Gehäuse der Konstruktion wenigstens teilweise in den Außenwandabschnitt eingebettet ist.
Auch wenn zwei oder mehr Abschirmgehäuse sehr nahe aneinander angeordnet und in eine Wand eingebettet würden, sind aufgrund der Konstruktion der Abschirmgehäuse in der Wand sogenannte Flußkanäle vorhanden, die bei Gießverfahren von Vorteil sind. Bisher ist es nicht möglich gewesen, die Abschirmgehäuse in eine Wand einzubetten, da in diesem Fall die Wand von geringer Festigkeit und schlechter optischer Qualität ist.
Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Fig. 1 ein Abschirmgehäuse nach dem Stand der Technik darstellt, das in ein Gehäuse eingebettet ist, wobei der Wandabschnitt von geringer Festigkeit und geringer optischer Qualität ist.
Fig. 2 und 3 erfindungsgemäße Abschirmgehäuse darstellen, die in eine Wand eingebettet sind;
Fig. 4 ein Schnitt durch ein Abschirmgehäuse gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 5 ein Schnitt durch ein Gehäuse gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 6 eine teilweise aufgebrochene Darstellung einer Leiterplattenkonstruktion ist, die durch eine Leiterplatte in einem erfindungsgemäßen Gehäuse abgeschirmte Bauteile enthält;
Fig. 7 ein Abschirmgehäuse gemäß einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 8 rechteckige Gehäuse nach dem Stand der Technik darstellt, die in eine Außenwand eingebettet sind.
Fig. 2 bis 7 stellen Leiterplattenanordnungen mit Gehäusen 2 dar, die Abschirmung gegen Hochfrequenzinterferenz ermöglichen und eine Oberseite 21, einen Wandabschnitt 22 und Einrichtungen 6 und 8 zur Anbringung an einem im wesentlichen flachen Träger 1 umfassen, wobei die Wand 22 in einem Winkel (α) in bezug auf eine Ebene im rechten Winkel zur Ebene des Trägers 1 geneigt ist.
Ein derartiges Gehäuse 2 kann auch durch Tiefziehen oder Stanzen hergestellt werden, und ist im Vergleich zu einem Gehäuse, das durch Biegen von Metall hergestellt wird, außerordentlich größengenau. Des weiteren fällt die Notwendigkeit des Verlötens der Ecken des Gehäuses weg.
Darüber hinaus ist der Aufbau starrer, wodurch maschinelle Installation erleichtert wird und die Anbringung eines derartigen Gehäuses 2 leicht automatisiert werden kann. Der Aufbau des Gehäuses 2 ermöglicht die Aufbewahrung dem Gehäuses 2 auf kleinem Raum und gleichzeitig auf eine für die automatische Montage geeignete Art. Aufgrund der Form des Gehäuses können sich die Gehäuse sehr nahe aneinander befinden und manuell verlötet werden.
Der Neigungswinkel (α) zur vertikalen Ebene beträgt ungefähr 20-40º. Der am meisten bevorzugte Neigungswinkel (α) beträgt 30º.
Fig. 2 und 3 zeigen ein Gehäuse 2, das in die Außenwand 3 einer Verkleidung, wie beispielsweise die Außenverkleidung eines Telefons, eingebettet ist. Aufgrund der Form des Gehäuses 2 kann beim Gießen der Außenwand 3 das Baumaterial auf die durch die Pfeile 4 angedeutete Weise ungehindert fließen, und so, wenn das Material den Raum 25 ausfüllt, um den geneigten Wandabschnitt 22 herum. Eine feste Außenwand 3 kann so hergestellt werden, wobei das Gehäuse 2 in selbige eingebettet ist, und die Wanddicke an der Oberseite 21 des Gehäuses 2 gering ist, die Wand aber durch den dickeren Bereich 25 um die geneigten Wandabschnitte 22 herum an Festigkeit gewinnt. Daher ist die Wand nicht, wie die Außenwand 31 nach dem Stand der Technik, zu dick. Das Formen wird des weiteren mit erheblich geringerer Verwirbelung des Materials ausgeführt, wodurch die Wand fest ist und außen sichtbare Fehler in der Oberflächenqualität (Fig. 1, Bereich 5) vermieden werden können.
Fig. 8 stellt ein Paar Gehäuse 21 nach dem Stand der Technik, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, dar, die in eine Außenwand eingebettet sind, und veranschaulicht die Tatsache, daß bei dem Gehäuse 23 die Außenwand 31 dick sein muß, um die erforderliche Festigkeit zu gewährleisten. Dadurch führt das Gehäuse nach dem Stand der Technik, wenn es in die Außenwand 21 eines Telefons eingebettet ist, dazu, daß die Außenabmessungen des Telefons größer sind, als dies möglich ist, wenn das Gehäuse 2 verwendet wird, wie dies in Fig. 3 zu sehen ist.
Fig. 6 und 7 stellen eine Leiterplattenkonstruktion dar, die eine Leiterplatte 1 und ein der Abschirmung gegen Hochfrequenzinterferenz dienendes Gehäuse 2 umfaßt, wobei das Gehäuse eine Oberseite 21, einen Wandabschnitt 22 und Einrichtungen 6 zur Anbringung an der Leiterplatte umfaßt, wobei die Öffnungen 10, 11, 13 vorhanden sind, die Lüftung des von dem Gehäuse 2 umgebenen Raumes ermöglichen.
Fig. 6 stellt eine Ausführung dar, bei der sich die Luftöffnungen 13 in der Leiterplatte unterhalb des Gehäuses 2 befinden.
Fig. 7 stellt eine Ausführung dar, bei der sich die Luftöffnungen 10, 11, 13 in dem Gehäuse befinden. Diese Luftöffnungen 10, 11, 13 dienen auch als Kühlöffnungen, und diese Öffnungen können bei der Automatisierung der Herstellung benutzt werden. Es ist einfach, in ihnen sogenannte Greifpunkte anzuordnen, mittels derer eine automatische Vorrichtung leicht "zugreifen" kann. Wenn es erforderlich ist, unterschiedliche Gehäuse in einem Erzeugnis einzusetzen, ist es auch einfach, durch unterschiedliche Anordnung der Öffnungen 11 automatische Unterscheidung zwischen den unterschiedlichen Abschirmgehäusen zu ermöglichen.
Fig. 7 stellt ebenfalls eine Ausführung dar, bei der sich die Luftöffnungen 10 zwischen den Lötstiften 6 des Gehäuses 2 befinden.
Fig. 2 stellt eine Ausführung dar, bei der das Gehäuse durch eine Oberflächenverbindung 7 an der Oberfläche der Leiterplatte 1 mit Lötstiften angelötet wird, die vom Rand des Gehäuses nach außen gerichtet sind. Bei einer weiteren Ausführung wird das Gehäuse 2 durch Löten an die Oberfläche der Leiterplatte 1 mit Lötstiften 6, von denen einige oder alle vom Rand des Gehäuses nach innen gerichtet sind, außen angebracht.
Bei einer weiteren Ausführung wird das Gehäuse 2 durch Löten an der Oberfläche der Leiterplatte 1 mit Lötstiften außen angebracht, deren Ränder senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte 1 ausgerichtet sind. Ausführungen wie diese bieten eine größere Freiheit bei der Konstruktion der Schaltungsanordnung der Leiterplatte 1.
Fig. 4 stellt eine weitere Ausführung der Erfindung dar, bei der die Lötstifte des Abschirmgehäuses Lötstege 9 aufweisen. So werden die beispielsweise für Leiter (nicht dargestellt) erforderlichen Zwischenräume am Unterrand des Gehäuses 1 hergestellt.
Das Gehäuse wird zusammen mit den darin befindlichen Bauteilen beispielsweise in einem Schmelzofen an die Leiterplatte angelötet.
In Fig. 2, Bereich 6, und in Fig. 3 ist das Gehäuse 2 durch Löten außen an der Fläche der Leiterplatte 1 so angebracht, daß die Erdungsstifte (grounding pins) vom Rand des Gehäuses 2 nach außen gerichtet sind. Bereich 7 in Fig. 2 zeigt, wie die Anbringungseinrichtungen 6 vom Rand des Gehäuses 2 auch nach innen gerichtet sein können, wobei in diesem Fall ein größerer Freiraum bei der Konstruktion der Schaltungsanordnung der Leiterplatte vorhanden ist.
Fig. 5 zeigt eine Ausführung, bei der der Rand des Gehäuses 2 einzelne Fahnen 8 hat, die durch die Leiterplatte 1 verlaufen. Dadurch kann das Gehäuse 2 mit diesen Fahnen 8, das heißt den Anbringungseinrichtungen 6, an die Leiterplatte angelötet werden.
Eine weitere Ausführung des Gehäuses, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, hat Lötstege 9 an den Anbringungseinrichtungen des Gehäuses 2, so daß Abstandsöffnungen 10 für Leiter zwischen den Stegen 9 verbleiben. Das Gehäuse 2 kann normalerweise an der Oberseite des weiteren Kühlöffnungen 11 haben.
Die Herstellung wird insbesondere erleichtert, weil die Konstruktion des Gehäuses das Anlöten des Gehäuses zusammen mit den darunter befindlichen Bauelementen ermöglicht. Ein weiterer Vorteil des Gehäuses 2 besteht darin, daß die Handhabung auf die gleiche Weise wie die automatische Installation von Bauteilen auf einer Leiterplatte leicht automatisiert werden kann.
Das Gehäuse wird vorzugsweise aus Metallblech hergestellt, wobei es dadurch alle gewünschten Eigenschaften aufweist. Das Gehäuse 2 kann auch aus einem anderen elektrisch leitenden Material bestehen, und, wenn hinsichtlich seiner Abschirmeigenschaften gegen elektromagnetische Störungen Zugeständnisse gemacht werden, auch aus einem elektrisch nichtleitenden Material.
Aus der obenstehenden Beschreibung erkennt der Fachmann, daß Abwandlungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Leiterplattenkonstruktion, die eine Leiterplatte umfaßt, elektronische Bauteile, die auf der Leiterplatte angebracht sind, sowie wenigstens ein der Interferenzabschirmung dienendes Gehäuse, das eine Oberseite, eine Wand und eine Einrichtung zur Anbringung an der im wesentlichen flachen Leiterplatte umfaßt, wobei ein Abschnitt der Wand in bezug auf eine Ebene im rechten Winkel zur Ebene der Leiterplatte geneigt ist, wobei das Gehäuse auf der Leiterplatte angebracht ist und wenigstens einige der elektronischen Bauteile umschließt, wobei Lüftungseinrichtungen in dem Gehäuse und in der Leiterplatte vorhanden sind

2. Leiterplattenkonstruktionen nach Anspruch 1, wobei die Konstruktion ein weiteres Gehäuse enthält, das an das wenigstens eine Gehäuse angrenzend auf der Leiterplatte angeordnet ist und andere der elektronischen Bauteile umschließt.

3. Leiterplattenkonstruktion nach Anspruch 2, wobei das weitere Gehäuse ebenfalls eine Oberseite, eine Wand und Einrichtungen zur Anbringung an einer im wesentlichen flachen Leiterplatte umfaßt, wobei ein Teil der Wand in bezug auf eine Ebene im rechten Winkel zur Ebene der Leiterplatte geneigt ist.

4. Leiterplattenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Neigungswinkel des Wandabschnitts in bezug auf die Ebene im rechten Winkel zur Ebene der Leiterplatte im Bereich von 20 Grad bis 40 Grad liegt.

5. Leiterplatte nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der bevorzugte Neigungswinkel des Wandabschnitts 30 Grad beträgt.

6. Leiterplattenkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wand wenigstens zwei im wesentlichen flache Abschnitte umfaßt, die durch einen gekrümmten Abschnitt miteinander verbunden sind.

7. Leiterplattenkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Leiterplatte in dem von dem Gehäuse umschlossenen Bereich Lüftungseinrichtungen vorhanden sind.

8. Leiterplattenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lüftungseinrichtungen an der Oberseite des Gehäuses vorhanden sind.

9. Leiterplattenkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lüftungseinrichtungen an der Wand des Gehäuses vorhanden sind.

10. Leiterplattenkonstruktion nach Anspruch 9, wobei die Lüftungseinrichtungen an der Unterseite der Wand zwischen benachbarten der Anbringungseinrichtungen vorhanden sind.

11. Elektronisches Gerät, das eine Leiterplattenkonstruktion nach einem der vorangehenden Ansprüche enthält, und das des weiteren einen Außenwandabschnitt umfaßt, wobei das Gehäuse der Konstruktion wenigstens teilweise in den Außenwandabschnitt eingebettet ist.