DE9100798U1

DE9100798U1 - Gehäuse aus Metall für elektronische Geräte

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Publication number: DE9100798U1
Application number: DE9100798U
Authority: DE
Original assignee: Schroff GmbH
Current assignee: Schroff GmbH
Priority date: 1991-01-24
Filing date: 1991-01-24
Publication date: 1991-04-11
Anticipated expiration: 2001-01-25

Description

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Sch 3800/90-Gbm
17. Januar 1991

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse aus Metall für elektronische Geräte mit einem Gehäusekörper, der aus untereinander elektrisch leitend verbundenen Gehäuseteilen zusammengesetzt. ist und wenigstens eine Öffnung für den Zugang zum Innenraum des Gehäuses aufweist, mit einem Verschlußelement, das die "Öffnung verschließt, sowie mit am Gehäusekörper rings um die Öffnung sowie korrespondierend am Verschlußelement vorgesehenen metallischen Kontaktflächen, welche zur Abdichtung der Fuge zwischen Gehäusekörper und Verschlußelement gegen elektromagnetische Störstrahlung miteinander in elektrisch gut leitender Verbindung stehen.

Elektronische Geräte können durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung in ihrer Funktion gestört werden. Geräte der > Hochfrequenztechnik können auch selbst elektromagnetische Wellen abstrahlen und dadurch unerwünschte Störungen in der Umgebung hervorrufen. Zur Vermeidung derartiger Störungen werden HF-dichte Gehäuse benötigt, in welche die elektronischen Geräte eingebaut werden können. Idealerweise wird dabei die abzuschirmende Elektronik mit einer fugenlosen Hülle aus elektrisch leitfähigem Metall umschlossen. Der hierdurch gebildete Faraday'sehe Käfig gewährleistet die gewünschte !elektromagnetische Verträglichkeit (EMC).

-Für den Aufbau und die Wartung elektronischer Geräte kann jedoch auf eine oder mehrere Öffnungen im Gehäuse nicht verzichtet werden. Diese Öffnungen müssen durch ein entsprechendes Verschlußelement, beispielsweise eine Tür oder eine Klappe, möglichst dicht verschließbar sein. Die unvermeidbaren

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Fugen zwischen dem Gehäusekörper und dem offenbaren Vezschlußelement führen zu einer Verschlechterung der Abschirmung gegen das Eindringen bzw. Abstrahlen elektromagnetischer Wellen in bzw. aus dem Gehäuseinneren.

Es ist bekannt, bei EMC-gerecht aufgebauten Gehäusen für die Elektronik die Fugen zwischen Verschlußelementen und Gehäusekörper mittels zusätzlich eingelegter elastischer Dichtungen aus elektrisch gut leitfähigem Material besonders abzudich- f ,ten. Hierzu müssen am Gehäusekörper rings um die Öffnung ~\ sowie am aufklappbaren oder abnehmbaren Verschlußelement miteinander korrespondierende metallische Kontaktflächen

^vorgesehen sein. In manchen Fällen kann eine solche zusätz-

liehe HF-Dichtung entbehrlich sein, sofern auf andere/ beispielsweise konstruktive Weise gewährleistet ist, daß die Kontaktflächen des Gehäusekörpers und des Verschlußelementes sauber aufeinanderliegen.

Die elektrischen Übergangswiderstände zwischen den Kontaktflächen bzw. zwischen den Kontaktflächen und einer eingelegten HF-Dichtung müssen möglichst gering sein, wenn eine hohe Schirmwirkung des Gehäuses erzielt werden soll. Je höher die Leitfähigkeit der miteinander in Kontakt stehenden Materialien sind, desto kleinere Übergangswiderstände lassen sich realisieren. Darüber hinaus muß gewährleistet sein, daß die Kontaktflächen über die gesamte Lebensdauer des Gehäuses korrosionsfrei bleiben.

EMC-gerechte Gehäuse lassen sich beispielsweise aus Aluminiumblechen mit blanker Obeflache oder rostfreiem Edelstahl auf- _bauen. Wird jedoch, wie allgemein aus Kostengründen üblich, .,'Stahlblech verwendet, so muß dessen Oberfläche vor der Verarbeitung mit einer korrosionsbeständigen Schicht versehen werden. Oft sind HF-dichte Elektronikgehäuse aus oberflächenverzinktem Stahlblech gefertigt. Es lassen sich jedoch nicht immer vorverzinkte Bleche verarbeiten, beispielsweise dann nicht, wenn zur Herstellung des Gehäuses Schweißverbindungen

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auszuführen sind. In diesen Fällen muß nachträglich wieder eine Zinkschicht, jedenfalls im Bereich der gewünschten Kontaktflächen, galvanisch aufgebracht werden. Insbesondere dann, wann die Gehäuse bzw. Gehäuseteile größere Abmessungen haben, ist eine nachträgliche Verzinkung mit erheblichem Aufwand verbunden.

Die Verwendung von Stahlblechen, welche mit edleren Metallen als Zink beschichtet sind, kam bisher aus Kostengründen kaum in Betracht, auch deshalb nicht, da eine Biege- und Schweißbe-' arbeitung dann nur noch schwer möglich ist.

Angesichts der geschilderten Nachteile ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein kostengünstig herzustellendes Gehäuse für elektronische Geräte mit hoher und dauerhafter Abschirinwirkung gegen elektromagnetische Störstrahlung zu schaffen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einem Gehäuse der eingangs erwähnten Art. Die Lösung besteht gemäß dem Kennzeichen des ersten Patentanspruchs darin, daß auf die Kontaktflächen dünne Kontaktstreifen aus einem elektrisch gut leitfähigen und korrosionsbeständigen Metall aufgebracht sind. Erfindungsgemäß wird das edle und teure Kontaktmetall also nur dort eingesetzt,- wo es tatsächlich benötigt wird, nämlich im Bereich der Kontaktflächen. Im Vergleich zur Verwendung von Blechen, deren gesamte Oberfläche mit einem im Vergleich zu Stahl edlen Metall beschichtet ist, ergibt sich hierdurch eine erhebliche Einsparung. Von großem Vorteil ist es ferner, daß die Kontaktstreifen erst nachträglich am fertigen Gehäuse angebracht werden können, also nachdem alle Biege- und Schweißbearbeitungen ausgeführt sind.

Bevorzugt sind die Kontaktstreifen auf das unedlere Trägermaterial, beispielsweise Stahl- oder auch Aluminiumblech, aufgeschmolzen oder aufgeschweißt. Es genügt, wenn die so aufgebrachten und metallurgisch fest mit dem Gehäuseblech verbundenen Kontaktstreifen eine Dicke zwischen 1 und 50 Mikrome-

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tern bei einer bevorzugten Breite zwischen 1 und 10 Millimetern aufweisen.

Beispielsweise läßt sich der gewünschte Kontaktstreifen in Form einer dünnen Metallfolie auf die Kontaktflächen aufbrin-Igen. Dabei hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Metallifolie nur im Bereich ihrer Längsränder durch Schweißnähte mit dem Metallblech des Gehäuses verbunden wird. Dem Einsatz von !automatisch gesteuerten Schweißmaschinen kommt es entgegen, Maß es ausreichend ist, wenn die Schweißnähte in geringem Abstand von den Längsrändern der Metallfolie verlaufen. Durch ■die Verschweißung im Bereich der Längsränder wird eine Unterwanderung des aufgebrachten Kontaktstreifens durch Korrosion verhindert. Dadurch ist auf der gesamten Breite der metallischen Kontaktflächen ein einwandfreier elektrischer Kontakt zwischen Kontaktstreifen und Trägerblech gewährleistet.

Eine besonders bevorzugte Technologie für das nachträgliche Anbringen der Kontaktstreifen am Gehäuse ist die Beschichtung mittels Laserstrahl. Die Technik der Oberflächenbehandlung und das Aufbringen von dünnen metallischen Schichten mit Hilfe eines Laser ist an sich bekannt, beispielsweise aus dem Aufsatz von W. Hunziker und A. P. Schwärzenbach: Einfach arbeiten in jeder Dimension, in "Laser-Praxis", Juni 1990, Seite 22, oder aus dem Aufsatz von K. G. Thiemann, H. Ebsen et al: Reparaturbeschichten von Turbinenschaufeln, in "Laser-Praxis", Oktober 1990, Seite 101. Um einen schmalen Kontaktstreifen an der vorgesehenen Stelle des Gehäusekörpers oder des Verschlußelementes aufzubringen, genügt bereits eine aus einer einzigen Schweißspur bestehende Laser-Auftragsschweißung. Um breitere Kontaktstreifen zu erhalten, können auch mehrere Laser-Schweißspuren parallel nebeneinander aufgebracht werden.

Bevorzugt werden die Kontaktstreifen aus einer Nickel- oder Zinnlegierung gebildet. Das Auftragen der gewünschten dünnen Schicht kann in einem zweistufigen Prozeß ausgeführt werden,

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bei dem die Legierung zunächst in kaltem Zustand auf das Trägermaterial aufgebracht wird, beispielsweise durch Siebdruck oder Spritzen, und anschließend dieser Zusatzwerkstoff mittels des Laserstrahls aufgeschweißt oder aufgeschmolzen wird. Eine Alternative hierzu ist ein einstufiger Beschichtungsprozeß, bei dem der aufzubringende Werkstoff unter gleichzeitiger Lasereinwirkung auf die Substratoberfläche aufgebracht wird. Das Beschichtungsmaterial kann hierbei in Pasten-, Draht- oder Pulverform direkt in den Schmelzbereich ^ Lasers zugeführt werden.

Auch zum nachträglichen Aufbringen einer dünnen Metallfolie als Kontaktstreifen ist die Lasertechnik hervorragend geeignet, da heute programmgesteuerte Laserschweißmaschinen hoher Präzision zur Verfügung stehen, mit denen sich insbesondere sehr dünne Schweißnähte außerordentlich exakt setzen lassen. So ist es ohne Schwierigkeiten möglich, einen nur wenige Millimeter breiten und sehr dünnen Kontaktstreifen, beispielsweise aus einer Nickellegierung, nachträglich auf die Kontaktflächen des fertigen Metallgehäuses aufzubringen.

Anstelle eines Lasers kann die zum Aufschmelzen oder Aufschweißen der Kontaktstreifen erforderliche Wärme auch mit einer Halogenlichtquelle erzeugt werden. Beispielsweise kann eine dünne Metallfolie als Kontaktstreifen aufgelegt und diese sodann mit Halogenlicht auf das Trägerblech aufgeschmolzen werden»

Aus ästhetischen Gründen sowie zum Schutz gegen Korrosion werden die meisten Teile eines Gerätegehäuses mit Lack beschichtet. Bei den hier in Rede stehenden, EMC-gerecht aufgebauten Gehäusen muß beim Lackieren Vorsorge getroffen werden, daß die Kontaktflächen auch nach dem Lackieren noch metallisch blank sind. Hierzu wird in an sich bekannter Weise auf die Oberseiten der Kontaktstreifen ein Abdeckstreifen aufgeklebt, der nach dem Lackieren wieder abgezogen wird. In Weiterbildung der Erfindung wird nun vorgeschlagen, anstelle

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eines von Hand aufzubringenden Abdeckstreifens vor dem Lackieren des entsprechenden Gehäuseteils eine dünne Kunststoffschicht auf die metallische Oberfläche der Kontaktstreifen aufzuschmelzen oder aufzuspritzen. Hierdurch kann ein weiterer/ ansonsten von Hand auszuführender Arbeitsgang automatisiert werden.

Ein besonders guter Schutz der metallurgischen Verbindung zwischen den aufgebrachten Kontaktstreifen und dem Trägei

blech kann erreicht werden, wenn die Lackschicht die Ränder

der Kontaktstreifen ein Stück weit überdeckt. Eine Unterwande-

rung des Kontaktstreifens durch Korrosion von den Rändern her Wird durch diese Maßnahme zuverlässig verhindert. Fertigungstechnisch läßt sich die gewünschte Randüberdeckung einfach [dadurch erzielen, daß der vor f^m Lackieren aufgebrachte Abdeckstreifen etwas schmäler ist als der zu schützende Kontaktstreifen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein leeres Gehäuses in vereinfachter

perspektivischer Darstellung;

Fig. 1b einen teilweisen Hoiizontalschnitt durch

das Gehäuse von Figur 1a im Bereich der Kontaktflächen, in vergrößertem Maßstab;

Fig. 2a - 2d verschiedene Ausführungsformen fur die

Kontaktstreifen am Gehäuse von Figur 1a;

Das in Figur 1a schematisch dargestellte Gehäuse für elektronische Geräte besteht im wesentlichen aus einem Gehäusekörper 1 mit einer Öffnung 2 für den Zugang zum Innenraum 3 sowie einer aufklappbaren Tür als Verschlußelement 4, itiit dem sich die Öffnung 3 verschließen läßt. Alle Teile des Gehäusekorpers 1 sowie das Verschlußelement 4 sind hier aus Stahl-

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blech gefertiqt. Alle Gehäuseteile sind untereinander elektrisch leitend verbunden, so daß ein im Innenraum 3 untergebrachtes elektronisches Gerät im Sinne eines Faraday'sehen Käfigs gegen elektromagnetische Störstrahlung abgeschirmt ist.

In geschlossenem Zustand liegen das Verschlußelement 4 und der flach ausgebildete Rand um die Öffnung 2 des Gehäuserkörpers 1 flach aufeinander, wie Figur 1b verdeutlicht. Eine kleine Fuge 5 zwischen Gehäusekörper 1 und Verschlußelement 4

ist hierbei nicht vermeidbar. Zur Abdichtung dieser Fuge 5 >-& ~-

1= ^&iacgr; gegen, elektromagnetische Störstrahlung sind am Gehäusekör- '·"%\ -ij per 1 rings um die Öffnung eine erste Kontaktfläche 6 und asu Verschlußelement 4 eine korrespondierende zweite Kontaktfläche 7 mit metallisch blanken Oberflächen ausgebildet. Auf
diesen Kontaktflächen 6 und 7 sind jeweils dünne Kontaktstreifen 8 bzw. 9 aus einem elektrisch gut leitfähigen und korrosi- /\ "j onsbeständigen Metall, hier einer Nickellegierung, aufge- &eegr; bracht. Zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung ^J } zwischen dem Gehäusekörper 1 und dem Verschlußelement 4 ist &ldquor; ! xn der Fuge 5 eine elastische und elektrisch gut leitfähige Dichtung '0 angeordnet, welche hier als umlaufender metallischer Federkontaktstreifen ausgebildet ist. Die Dichtung 10 liegt auf ihrer gesamten Länge federnd an den metallisch blanken Oberflächen der Kontaktstreifen 8 und 9 an, so daß j eventuelle maßliche Toleranzen im Bereich der Fuge 5 ausgeglichen werden,

In den Figuren 2a bis 2d sind verschiedene Ausführungsformen für die auf die Kontaktflächen 6 und 7 aufgebrachten Kontakt
streifen 8 uni 9 dargestellt.

Gemäß Figur 2a besteht der Kontaktstreifen 8 aus einer einzigen, mittels eines Laserstrahls aufgetragenen Schweißspur 11 aus einer Nickellegierung. Hierzu wurde das aufzutragende Material in Form eines Drahtes direkt in den Schmelzbereich des Laserstrahls eingebracht und auf die zuvor gereinigte und

entfettete, metallisch blanke Oberfläche des Gehäusekörpers 1 aufgebracht.

Figur 2b zeigt als Alternative einen breiteren Kontaktstreifen 8/ welcher aus drei, parallel nebeneinander laufenden Schweißspuren 11a, 11b und 11c gebildet ist.

In Figur 2c besteht der Kontaktstreifen 8 aus einer dünnen Metallfolie 12, welche entlang ihrer Längsränder durch Schweißnähte 13 mit dem Trägerblech verbunden ist.

.Der Kontaktstreifen 8 in Figur 2d besteht ebenfalls aus einer dünnen Metallfolie 12, bei dem die mittels Laser angebrachten Schweißnähte 13¹ jedoch in geringem Abstand von den Lärigsrän-"dern nach innen versetzt verlaufen. Die Ränder des Kontakt-"streifens 8 bzw. der Metallfolie 12 sind von einer Lack-.,schicht 14, mit welcher alle sichtbaren Teile des Gehäusekörpers 1 sowie des Verschlußelementes 4 überzogen sind, ein Stück weit überdeckt.

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17. Januar 1991

Verzeichnis der Bezugsziffern

1 >'Gehäusekörper

2 Öffnung (in 1 )

3 ? .Innenraum (von 1 )

4 Verschlußelement

5 Fuge (zwischen 1 und 4)

6 Kontaktfläche (von 1 )

7 /Kontaktfläche (von 4)

8 ' Kontaktstreifen (auf 6)

9 Kontaktstreifen (auf 7)

10 - -Dichtung (zwischen 8 und 9)

11 Schweißspur (in Fig. 2a) 11a-, 11b, 11c Schweißspuren (in Fig. 2b)

12 Metallfolie (in Fig. 2c und 2d)

13 Schweißnaht (in Fig. 2c) 13' Schweißnaht (in Fig. 2d)

Lackschicht

Claims

Patentanwälte'DURM & durm

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. I ,QR.-llJJQ. Kl!/i!J& DLtlM ,DIPLi-WG. FRANK DURM
FEUX-MOTTL-STRASSE 1A D-7500 KARLSRUHE 21 TELEFON (0721) 8533 55

Sch 3800/90-Gbm
17. Januar 1991

SCHROFF GMBH

Gehäuse aus Metall für elektronische Geräte

Schutzansprüche

1. Gehäuse aus Metall für elektronische Geräte, mit

- einem Gehäusekörper (1)/ der aus untereinander elektrisch leitend verbundenen Gehäuseteilen zusammengesetzt ist und wenigstens eine Öffnung (2) für den Zugang zum Innen-

. raum (3) des Gehäuses aufweist;

- einem Verschlußelement (4), das die Öffnung (2) verschließt;

- am Gehäusekörper (1) rings um die Öffnung (2) sowie korrespondierend am Verschlußelement (4) vorgesehenen metallischen Kontaktflächen (6, 7), welche zur Abdichtung der Fuge (5) zwischen Gehäusekörper (1) und VerscOilußelement (4) gegen elektromagnetische Störstrahlung miteinander in elektrisch gut leitender Verbindung stehen;

dadurch gekennzeichnet , daß auf die Kontaktflächen (6, 7,) dünne Kontaktstreifen (8, 9) aus einem elektrisch gut leitfähigen und korrosionsbeständiger) Metall aufgebracht sind.

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2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstreifen (8, 9) aufgeschmolzen sind.
3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstreifen (8, 9) aufgeschweißt sind.
4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstreifen (8, 9) eine Dicke zwischen 1 und 100 Mikrometer aufweisen.
5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstreifen (Q, 9) zwischen 1 und 10 Millimeter breit sind.
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Kontaktstreifen (8, 9) eine dünne Metallfolie (12) aufgebracht ist.
7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (12) nur im Bereich ihrer Längsränder durch Schweißnähte (13) mit dem Metallblech des Gehäuses verbunden sind.
8. Gehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißnähte (13') in geringem Abstand von den Längsrändern der Metallfolie (12) verlaufen.
9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktstreifen (8, 9) aus einer Laser-Auftragsschweißung bestehen.
10. Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstreifen (8, 9) aus mehreren, parallel nebeneinander verlaufenden Schweißspuren (11a, 11b, 11c) gebildet sind.

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11. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktstreifen (8, 9) aus einer Nickellegierung bestehen.
.12. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktstreifen (8, 9) aus einer Zinnlegierung bestehen.
13. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aus lackiertem «Metallblech, dadurch gekennzeichnet , daß" die Ränder der Kontaktstreifen (8, 9) von der Lackschicht (14) überdeckt werden.
14. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ^gekennzeichnet , daß in der Fuge (5). zwischen Gehäusekörper (1) und Verschlußelement (4) eine elastische und elektrisch gut leitfähige Dichtung (10) angeordnet ist, über welche die korrespondierenden Kontaktflächen (6, 7) in elektrisch leitender Verbindung stehen.
15. Gehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (10) als metallischer Federkontaktstreifen ausgebildet ist.
16. Gehäuse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich-

net, daß die Dichtung (10) aus gummielastischem Material m besteht. ■