DE9400526U1 - Bendable RF-tight shielding wall for printed circuits - Google Patents
Bendable RF-tight shielding wall for printed circuitsInfo
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Description
G 1 O 2 2 DEG 1 O 2 2 EN
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Knickbare HF-dichte Abschirmwand für gedruckte Schaltungen 5Bendable RF-tight shielding wall for printed circuits 5
Die Neuerung bezieht sich auf eine knickbare HF-dichte Abschirmwand für gedruckte Schaltungen, bestehend aus einem sogenannten Endlosstreifen, der in bestimmten Abständen senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Perforierungen für Sollbiegestellen und an der Unterseite in eine Schaltungsplatte einsteckbare Befestigungslappen aufweist. Eine solche Abschirmwand ist durch die DE 28 35 676 C2 bekannt.The innovation relates to a bendable HF-tight shielding wall for printed circuits, consisting of a so-called endless strip, which has perforations at certain intervals perpendicular to the longitudinal direction for predetermined bending points and fastening tabs on the underside that can be inserted into a circuit board. Such a shielding wall is known from DE 28 35 676 C2.
Ferner ist in der DE-AS 19 38 332 ein Hochfrequenzverstärker in Kammerbauweise mit einer gedruckten Leiterplatte und mit an dieser befestigten, mindestens zwei in Längsrichtung aneinandergereihte Kammern umgebenden Abschirmblechen beschrieben. Dabei sind jeweils die zwei benachbarten Kammern gemeinsame, quer zur Längsrichtung stehende Wand und zwei an den Stirnseiten der gemeinsamen Wand rechtwinklig anschließende, in Längsrichtung stehende Längswände benachbarter Kammern von einem doppelt abgewinkelten Z-förmigen Abschirmblech und die übrigen, jeweils paarweise rechtwinklig zusammenstoßenden Seitenwände der Kammern von L-förmig abgewinkelten Abschirmblechen gebildet. Die gedruckten Leiter liegen auf der Außenseite der Leiterplatte. Die Abschirmbleche weisen auf ihren auf der Leiterplatte aufsitzenden Seiten Lötfortsätze auf, die durch in der Leiterplatte vorgesehene Öffnungen hindurchgesteckt und auf deren Außenseite mit nach Art der gedruckten Leiter hergestellten ösen verlötet sind.Furthermore, DE-AS 19 38 332 describes a high-frequency amplifier in a chamber design with a printed circuit board and shielding plates attached to it, surrounding at least two chambers arranged in a row in the longitudinal direction. The common wall of two adjacent chambers, which is perpendicular to the longitudinal direction, and two longitudinal walls of adjacent chambers, which are connected at right angles to the front sides of the common wall, are formed by a double-angled Z-shaped shielding plate, and the other side walls of the chambers, which meet at right angles in pairs, are formed by L-shaped shielding plates. The printed conductors are on the outside of the circuit board. The shielding plates have soldering projections on their sides that rest on the circuit board, which are inserted through openings provided in the circuit board and are soldered on the outside to eyelets made in the manner of printed conductors.
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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Einrichtungen weiter zu verbessern und ein Schirmsystem zu schaffen,
das in seinem Aufbau einfach und in vielfältiger Weise einsetzbar ist.
5The aim of the innovation is to further improve such facilities and to create an umbrella system that is simple in its construction and can be used in a variety of ways.
5
Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung in der Weise gelöst, daß auf der Oberseite der Abschirmwand Kontaktfedern ausgearbeitet sind, die durch wechselseitiges Abbiegen gabelförmige Aufnahmen für einen aufsetzbaren Deckel bilden.According to the innovation, this task is solved in such a way that contact springs are worked out on the upper side of the shielding wall, which, by alternately bending, form fork-shaped receptacles for a cover that can be placed on top.
Durch die Maßnahmen gemäß der Neuerung läßt sich ein Schirmsystem aufbauen, das in einem vorgegebenen Raster jede beliebige polygonale Form ermöglicht, einfach in der Herstellung und sofort einsetzbar ist. Ein derart aufgebautes Schirmsystem für elektronische Schaltungen auf beiden Seiten einer Leiterplatte ist im Reflow- sowie auch im Schwall-Lötverfahren lötbar. Hinsichtlich der Abschirmung ist es hochwirksam durch hohe Dämpfungswerte.The measures in accordance with the innovation make it possible to construct a shielding system that allows any polygonal shape in a given grid, is easy to manufacture and can be used immediately. A shielding system constructed in this way for electronic circuits on both sides of a circuit board can be soldered using the reflow or wave soldering process. In terms of shielding, it is highly effective due to its high attenuation values.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Gegenstandes der Neuerung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments and further developments of the subject matter of the innovation are specified in the subclaims.
Nachstehend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. 25The invention is explained in more detail below using embodiments shown in the drawing. 25
Es zeigen:Show it:
Figuren 1 und 2 zwei Umwandungsstreifen mit Lötfahnen für Tauchlötverfahren und Lötfüßen für Reflow-Lötverfahren, Figures 1 and 2 two conversion strips with solder lugs for dip soldering processes and solder feet for reflow soldering processes,
Figur 3 eine Teildarstellung eines Umwandungsstreifens imFigure 3 shows a partial view of a conversion strip in
Bereich der Kontaktfedern mit aufgesetztem Deckel,Area of the contact springs with cover attached,
6 1 O 2.2 DE6 1 O 2.2 EN
Figur 4 einen zu einer Kammer geformten Umwandungsstreifen und zugehörigen Deckel in perspektivischer Darstellung undFigure 4 shows a wall strip formed into a chamber and the associated cover in perspective and
Figur 5 eine Teildarstellung einer Kammer mit einer Klammer im Bereich der aufeinanderstoßenden Enden des Um-Figure 5 is a partial view of a chamber with a clamp in the area of the abutting ends of the
wandungsstreifens.wall strip.
Das Schirmsystem gemäß der Neuerung besteht aus zwei Teilen, nämlich einer Umwandung, die als Bandware und maschinell hergestellt wird und die durch eingearbeitete Soll-Biegestellen das Abbiegen von Hand in einem vorgegebenen Raster und somit das Formen von beliebigen geometrischen Gebilden ermöglicht, und einem Deckel, dessen Herstellung mit einfachen Werkzeugen und auch in kleinen Stückzahlen preiswert ist. Das Abschirmprinzip beruht darauf, daß im geschlossenen Zustand keine Öffnung und kein elektrischer Weg zwischen Schirmdeckel und Umwandung größer ist als "1". Die für Öffnungen in Schirmgebilden vorgegebene Länge 1 (mm) beträgt ein Viertel der Wellenlänge des Zehnfachen der zu schirmenden Frequenz.The shielding system according to the innovation consists of two parts, namely a wall, which is produced as a strip and by machine and which, thanks to the built-in bending points, allows it to be bent by hand in a predetermined pattern and thus allows any geometric shape to be formed, and a cover, which is inexpensive to manufacture using simple tools and even in small quantities. The shielding principle is based on the fact that when closed, no opening and no electrical path between the shielding cover and the wall is larger than "1". The length 1 (mm) specified for openings in shielding structures is a quarter of the wavelength of ten times the frequency to be shielded.
Die Umwandung besteht aus einem Metallstreifen 1, dessen Breite die Höhe des abzuschirmenden Raumes ergibt und an dessen einer Längsseite Lötfahnen 2 (Pins) und an der anderen Kantenseite Kontaktfedern 3 ausgearbeitet sind. In der Mitte, quer zur Längsrichtung sind in bestimmten Abständen Biege/Brechstellen 4 eingearbeitet, die als Sollbiegestellen bzw. Sollbruchstellen dienen (vgl. Figur 1 und 2). Die Lötfahnen 2 sind derart gestaltet, daß sie in Leiterplattenbohrungen vorgegebener Größe (z.B. 1,0 mm) Platz finden. Sie sind am Ende leicht angeschrägt und ihre Spitze ist abgerundet, damit die Montage erleichtert und Verletzungen vermie-The enclosure consists of a metal strip 1, the width of which corresponds to the height of the space to be shielded and on one long side of which soldering lugs 2 (pins) are worked out and on the other edge side contact springs 3 are worked out. In the middle, across the length, bending/breaking points 4 are worked in at certain intervals, which serve as predetermined bending points or predetermined breaking points (see Figures 1 and 2). The soldering lugs 2 are designed in such a way that they can be placed in circuit board holes of a specified size (e.g. 1.0 mm). They are slightly bevelled at the end and their tip is rounded, so that assembly is easier and injuries are avoided.
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den werden. Die Länge der Lötfahnen richtet sich nach der Dicke der Leiterplatten, die sie um ein genormtes Maß überragen müssen. Der Abstand zwischen den Lötfahnen überschreitet nicht das obengenannte Maß "1". Sinnvoll ist die Annahme des Maßes 2,54 mm, das weltweit für elektronische Bauteile verbreitet ist und für Frequenzen weit über 2 GHz wirkungsvoll ist. In der Praxis hat sich das Raster von 5,08 mm für Dämpfungen bis 90 dB bei 2 GHz (80 dB bei 4 GHz)als ausreichend erwiesen.The length of the soldering lugs depends on the thickness of the circuit boards, which they must exceed by a standardized amount. The distance between the soldering lugs does not exceed the above-mentioned dimension "1". It is sensible to use the dimension 2.54 mm, which is widely used worldwide for electronic components and is effective for frequencies well above 2 GHz. In practice, the grid of 5.08 mm has proven to be sufficient for attenuations of up to 90 dB at 2 GHz (80 dB at 4 GHz).
Für das Reflow-Lötverfahren werden die Lötfahnen gekürzt und wechselseitig um 90° gebogen. Diese als Lötfüße 5 bezeichnete Lötfahnen sind in Figur 2 gezeigt. Die Schirmwirkung kann dadurch erhöht werden, daß die Lötfüße derart umgebogen werden, daß die Schirmwand mit ihrer gesamten Unterkante zum Aufliegen kommt und bei entsprechender Benetzung der Leiterplatte mit Lötmittel eine vollkommene Verlötung der Umwandung auf der vorgegebenen Lötfläche entsteht. Für die genaue Zentrierung der Umwandung werden in geeigneten Abständen Lötfahnen 2 stehengelassen und in dafür vorgesehene Bohrungen in der Leiterplatte gesteckt.For the reflow soldering process, the soldering lugs are shortened and bent alternately by 90°. These soldering lugs, referred to as soldering feet 5, are shown in Figure 2. The shielding effect can be increased by bending the soldering feet in such a way that the shielding wall rests with its entire lower edge and, if the circuit board is wetted with solder, the wall is completely soldered to the specified soldering surface. To ensure the wall is centered precisely, soldering lugs 2 are left at suitable intervals and inserted into holes provided for this purpose in the circuit board.
Auf der den Lötfahnen 2 gegenüberliegenden Längsseite sind in den Metallstreifen Federn 3 derart eingearbeitet, daß sie wechselseitig Kraft auf den zwischen ihnen einzusteckenden Deckelrand ausüben (siehe Figur 3). Die wechselseitige Wirkung der Kontaktfedern, von denen jeweils benachbart zueinanderliegende eine gabelförmige Aufnahme bilden, verhindert, daß die Umwandung vom Deckelrand weggedrückt wird und so berührungslose stellen zwischen Umwandung und Deckel entstehen. On the long side opposite the soldering lugs 2, springs 3 are incorporated into the metal strips in such a way that they exert alternating force on the edge of the lid that is to be inserted between them (see Figure 3). The alternating effect of the contact springs, each of which forms a fork-shaped receptacle adjacent to one another, prevents the wall from being pushed away from the edge of the lid, thus creating contact-free areas between the wall and the lid.
9A S 1 O 29A S 1 O 2
Die Federn 3 sind derart gestaltet, daß die elektrische le Länge, vom Ursprung 7 bis zur Berührungsstelle 8 am Deckel 6 das Maß "1" nicht überschreitet und daß außerdem die Federbreite ebenfalls das Maß "1" nicht überschreitet. Durch die Prägung wird das Materialgefüge nur soweit verändert, daß die Elastizität gewährleistet bleibt und durch den Druck der Federn der vorgegebene elektrische Widerstand zwischen Deckel und Umwandung nicht überschritten wird. Der elastische Weg der Federn 3 ist der Materialstärke des Deckelrandes angepaßt, die auch die Stabilität des Deckels 6 gewährleistet. Die Federenden sind kuppenartig abgerundet, damit Verbiegungen durch Verhaken und Verletzungen vermieden werden. Die Länge der Federn und die Höhe der Seitenwand des Deckels 6 sind hinsichtlich ihrer Bemessung so aufeinander abgestimmt, daß der Deckelrand die Federn im Gabelbereich nicht berührt, sondern unter einem Abstand a zu den Federn endet. Dadurch wird verhindert, daß bei aufgesetztem Deckel die Deckelwände auf den Innenseiten der Federn aufliegen und diese auseinanderdrücken. Bei der Herstellung der Umwandung wird die Walzrichtung des Platten-Rohmaterials in der Längsachse der Federn ausgerichtet. Dies ist besonders günstig für gute Eigenschaften des Federelementes.The springs 3 are designed in such a way that the electrical length from the origin 7 to the contact point 8 on the cover 6 does not exceed the dimension "1" and that the spring width also does not exceed the dimension "1". The embossing only changes the material structure to the extent that elasticity is guaranteed and the pressure of the springs does not exceed the specified electrical resistance between the cover and the wall. The elastic path of the springs 3 is adapted to the material thickness of the cover edge, which also ensures the stability of the cover 6. The spring ends are rounded like domes to prevent bending due to snagging and injuries. The length of the springs and the height of the side wall of the cover 6 are coordinated in terms of their dimensions so that the cover edge does not touch the springs in the fork area, but ends at a distance a from the springs. This prevents the cover walls from resting on the inside of the springs when the cover is in place and forcing them apart. When producing the cover, the rolling direction of the plate raw material is aligned with the longitudinal axis of the springs. This is particularly beneficial for good properties of the spring element.
Die Anzahl der Federn zwischen zwei benachbarten Biege/Brechstellen ist paarig gewählt. Damit wird gewährleistet, daß in den Ecken, in denen die Enden einer Umwandung zusammentreffen, immer eine Feder nach außen und die andere nach innen arbeitet und sie sich somit räumlich nicht behindern. Die Aneinanderreihung von Schirmsystemen geschieht nach diesem Prinzip mit geringstem Platzaufwand.The number of springs between two adjacent bending/breaking points is selected in pairs. This ensures that in the corners where the ends of a wall meet, one spring always works outwards and the other inwards, so that they do not impede each other spatially. The arrangement of screen systems takes up as little space as possible according to this principle.
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Die Biege/Brechstellen für das Abbiegen bzw. Abtrennen der Umwandung sind genau zwischen den Rastern der Lötfahnen, quer zur Längsrichtung des Metallstreifens vorgesehen. Die Biege/Brechstellen 4 bestehen aus linearen Materialabschwächungen im Metallstreifen in Form von Lochreihen, deren Bohrungen 0,3 mm nicht überschreiten, oder Schlitzen, deren Länge das Maß "1" und deren Breite das Maß 0,3 mm nicht überschreitet. Das Abbiegen in den vorgegebenen Rastern kann ohne Werkzeug leicht durchgeführt werden. Somit ist die Gestaltung beliebiger Vielecke möglich. Das Ablängen geschieht durch wiederholtes Biegen. Der Metallstreifen bricht dabei sauber ab, so daß eine Nacharbeit nicht erforderlich ist.The bending/breaking points for bending or cutting off the cover are provided exactly between the grids of the soldering lugs, transverse to the longitudinal direction of the metal strip. The bending/breaking points 4 consist of linear material weakenings in the metal strip in the form of rows of holes whose holes do not exceed 0.3 mm, or slots whose length does not exceed dimension "1" and whose width does not exceed dimension 0.3 mm. Bending in the specified grids can easily be carried out without tools. This makes it possible to create any polygon. Cutting to length is done by repeated bending. The metal strip breaks off cleanly, so that rework is not required.
Figur 4 zeigt eine durch mehrfaches Abbiegen eines Umwandungsstreifens gebildete Kammer 10, die auf eine Leiterplatte 11 aufsetzbar und mit einem Deckel 6 abschließbar ist. Die aufeinandertreffenden Enden der Umwandung werden derart verlötet, daß keine Öffnung größer als das Maß "1" entsteht. Werden die Soll-Biegestellen in Form von Schlitzen ausgeführt, dann können zur Fixierung der Umwandungsstreifenenden entsprechende Klammern 12 in diese Schlitze eingesteckt werden (vgl. Figur 5).Figure 4 shows a chamber 10 formed by repeatedly bending a covering strip, which can be placed on a circuit board 11 and closed with a cover 6. The ends of the covering that meet are soldered together in such a way that no opening larger than the dimension "1" is created. If the desired bending points are designed in the form of slots, then appropriate clamps 12 can be inserted into these slots to fix the ends of the covering strip (see Figure 5).
Der Deckel 6, der zur Vermeidung von Kontaktkorrosion aus dem gleichen Material gefertigt wird wie die Umwandung, ist derart aufgesteckt, daß keine Schrauben zur Befestigung notwendig sind. Er besteht aus einer Metallplatte, deren Längskanten um 90° zu einem Rand umgebogen sind, dessen Höhe so bemessen ist, daß durch das Einstecken in die Federn diese am Ursprung nicht berührt und gespreizt werden. Dies geschieht dadurch, daß die innere Federreihe als Höhenan-The cover 6, which is made of the same material as the surrounding wall to avoid contact corrosion, is fitted in such a way that no screws are required for fastening. It consists of a metal plate whose long edges are bent by 90° to form an edge, the height of which is such that when it is inserted into the springs, they are not touched at the origin and spread apart. This is achieved by using the inner row of springs as a height indicator.
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schlag 9 dient, auf deren Kuppen die Innenseite des Deckels 6 zum Aufliegen kommt. Das zwischen die Federn in Richtung des Federursprungs eintauchende Ende des Deckelrandes endet unter einem Sicherheitsabstand a zu den Innenseiten der Federn 3. Die Ränderkanten sind derart entgratet, daß ein Verhaken und Verbiegen der Federn beim Stecken des Deckels vermieden wird. Eine Fehlbemaßung des Deckels wird dadurch verhindert, daß seine Kantenmaße tabellarisch festgelegt werden können, da sie aus dem Produkt der Biege/Brech-Rasterlänge mal Anzahl dieser Rastereinheiten entstehen.impact 9, on whose tips the inside of the lid 6 comes to rest. The end of the lid edge that dips between the springs in the direction of the spring origin ends at a safety distance a from the inside of the springs 3. The edges are deburred in such a way that the springs do not get caught or bent when the lid is inserted. Incorrect dimensioning of the lid is prevented by the fact that its edge dimensions can be specified in a table, since they are the product of the bending/breaking grid length times the number of these grid units.
Das Abschirmsystem gemäß der Neuerung läßt sich durch diese vereinfachte Größenangabe kennzeichnen. Z.B. bedeutet die Größe 3x5 bei einem Rastermaß von beispielsweise 10,16 mm, daß die Umwandung und der Deckel auf ein Raster paßt, das die Maße 30,48 mm mal 50,80 mm hat. Bei der Konstruktion des Deckels ist einheitlich die Materialstärke zu berücksichtigen plus ein geringfügiger Materialdehnungswert, der an der Biegestelle entsteht.The shielding system according to the innovation can be identified by this simplified size specification. For example, the size 3x5 with a grid size of 10.16 mm means that the wall and the cover fit on a grid that has the dimensions 30.48 mm by 50.80 mm. When designing the cover, the material thickness must be taken into account uniformly, plus a slight material expansion value that occurs at the bending point.
Im Deckel sind keinerlei Öffnungen vorhanden; das Abziehen geschieht mit einem handelsüblichen Saugnapf aus Weichgummi oder durch Anheben an den Ecken mit einem entsprechenden Werkzeug.There are no openings in the lid; it can be removed using a standard suction cup made of soft rubber or by lifting it at the corners using an appropriate tool.
Durch das Abbiegen der Umwandung entsteht eine geringfügige Materialdehnung, so daß die innere lichte Weite in der Praxis geringfügig größer ist als die errechnete. Dieses Maß ist konstant und wird bei der Deckelherstellung berücksichtigt. Es ist außerdem erwünscht, weil es das Einsetzen von Zwischenwänden aus Umwandungsstreifen ermöglicht, ohne die Außenwände auseinanderzudrücken. Dies ermöglicht eine einfa-Bending the wall causes a slight expansion of the material, so that the inner clear width in practice is slightly larger than the calculated one. This dimension is constant and is taken into account when producing the lid. It is also desirable because it allows the insertion of intermediate walls made of wall strips without pushing the outer walls apart. This enables simple
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ehe Herstellung mehrkammriger Schirmsysteme. Die Höhe der einsetzbaren zwischenwände ist um die Federlänge der ümwandungsfedern niedriger, damit an der Berührungsstelle der Zwischenwand mit der Umwandung keine Feder in ihrem Weg nach innen behindert wird. Der Kontakt mit dem Deckel wird dadurch hergestellt, daß an seiner Innenseite ein Blechwinkel des gleichen Materials angebracht wird und der so dimensioniert ist, daß die freie Kante in die Federn der Zwischenwand derart eintaucht, daß der Federursprung nicht berührt und die Federn nicht gespreizt werden. Die Länge dieses Winkels ist so dimensioniert, daß der Federweg der Umwandungsfedern nicht behindert wird. Durch die wechselseitige Federwirkung dieses Aufbaus entsteht keinerlei Kraft, weder auf den Deckel noch auf die zu schirmende Schaltung.before manufacturing multi-chamber shielding systems. The height of the insertable partition walls is lower by the length of the wall springs, so that no spring is obstructed in its path inwards at the point where the partition wall touches the wall. Contact with the cover is made by attaching a sheet metal angle made of the same material to its inside and dimensioned so that the free edge dips into the springs of the partition wall in such a way that the spring origin is not touched and the springs are not spread. The length of this angle is dimensioned so that the spring path of the wall springs is not obstructed. The mutual spring effect of this structure does not create any force, neither on the cover nor on the circuit to be shielded.
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