FI102727B - Henkilökohtainen maadoitus - Google Patents

Description

1 102727

Henkilökohtainen maadoitus Keksinnön ala 5 Keksintö liittyy yleisesti henkilökohtaisen maadoituksen järjestämi seen ja erityisesti maadoitusrannekkeen avulla tapahtuvan henkilökohtaisen maadoituksen järjestämiseen elektroniikka- ja tietoliikennelaitteiden parissa työskenneltäessä.

10 Keksinnön tausta

Elektroniikkalaitteiden sisältämiä mikropiirejä on suojattava staattiselta sähköltä, koska sähköstaattiset purkaukset (ESD, Electrostatic Discharge) voivat vioittaa niitä. Suojaus on erityisen tärkeää, koska vaurioiden synnyttämiseen tarvittavat potentiaalit ovat hyvin pieniä verrattuna niihin po-15 tentiaaleihin, joita ihminen voi synnyttää hankaussähkönä. Ihminen synnyttää helposti tuhansien volttien luokkaa olevia potentiaaleja hankaussähkönä (ihminen pystyy aistimaan purkauksia, jotka ovat vähintään 3000 voltin luokkaa), kun sen sijaan jo kymmenenkin voltin luokkaa olevat purkaukset voivat tuhota herkimpiä piirejä.

20 Purkauksen aiheuttamien vaurioiden kolaukset ovat hankalia suo rittaa, koska vikoja ei voi havaita silmin, eivätkä viat välttämättä tule esiin edes .·. mikropiiriä testattaessa. Sähköstaattisten purkausten aiheuttamat taloudelliset •, vahingot eivät näin ollen rajoitu pelkästään uusien komponenttien aiheuttamiin I kustannuksiin, vaan vahinkoihin kuuluvat myös kaikki vikojen hakuihin ja kor- ** *. 25 jauksiin liittyvät toimenpiteet. On arvioitu, että elektroniikkalaitteiden ESD- vaurioiden kustannukset nousevat tällä tavalla arvioituina vuosittain jopa n. 25 • ** miljardiin markkaan.

•V : Sähköpurkauksia kontrolloivat ja estävät tuotteet perustuvat mm. va rauksen estoon (charge prevention), suojuksen käyttöön (Faradayn häkki) tai 30 maadoitukseen. Näistä käsitellään jatkossa vain maadoitusta, koska esillä ole-:T: va keksintö liittyy maadoituksen järjestämiseen.

*;> Maadoitus toimii vain johtimien yhteydessä. Maadoituksessa yhdisti ;i tetään kaikki johtimet yhteiseen pisteeseen, jonka käytännössä muodostaa t · *· ;·* sen telineen, hyllyn, kehikon, laitekaapin, tms. runko, jossa piirikortit ovat. Yksi : ’ ·.. 35 niistä johtimista, joka täytyy maadoittaa on ihmiskeho.

• 2 102727

Maadoitusranneke on käytännössä paras väline ihmiskehon maadoituksessa, kun työskennellään ESD-herkillä alueilla. Nykyisten ESD-suo-situsten mukaan suojattavalle alueelle tulee muodostaa dedikoitu ja selkeästi merkitty liitospiste maadoitusranneketta varten. Liitännän on lisäksi oltava sel-5 lainen, että käytettävä liitin ei sovi mihinkään muuhun liitinjärjestelmään. Liittimen tulee lisäksi pysyä mahdollisimman hyvin paikoillaan niin, että voidaan minimoida rannekkeen tahattoman irtikytkeytymisen mahdollisuus. Näistä syistä johtuen on maadoitusrannekkeissa ja elektroniikkalaitteissa alettu käyttää uros- ja naarasliittimillä varustettua neppari- tai napsahdusliitosta (mating 10 snap connector).

Kuviossa 1 on havainnollistettu maadoitusranneketta ja sen käyttöä. Maadoitusranneke käsittää työntekijän ranteen ympärille sijoitettavan ranne-keosan 11, jossa ainakin sisäpuolinen osa on johtavaa materiaalia. Ranneke-osassa on esim. nepparikiinnitysosa 12, jonka avulla rannekeosaan voidaan 15 tukevasti kiinnittää yhdysjohto 13, jonka vapaassa päässä on liitin 14 yhdys-johdon kiinnittämiseksi maadoituspisteeseen. Rannekkeissa on myös suuri-impedanssinen (luokkaa 1 megaohmi) vastus, joka on sijoitettu esim. neppari-kiinnitysosan sisään. Koska keksintö ei liity rannekeosan rakenteeseen ja koska rannekeosa voidaan toteuttaa sinänsä tunnetusti, ei rannekeosaa kuvata 20 tässä yhteydessä tarkemmin. Kiinnostunut lukija löytää kuvauksia erilaisista rannekeosista esim. US-patenteista 5,036,423 tai 4,402,560.

Kuten edellä mainittiin, yhdysjohtimen vapaassa päässä oleva liitin • · * on nykyisin yleensä (naaraspuolinen) napsahdus- tai neppariliitin. Tämä liitin kiinnitetään elektroniikkalaitteen kasetissa, kehikossa, telineessä tai vastaa- I t · ·· ·, 25 vassa laiterungossa olevaan, vastakkaista sukupuolta olevaan liitinosaan.

** * Kuviossa 1 on elektroniikkalaitteena tai sen osana esitetty tietoliiken- • * i *·· nelaitteen kehikko, jonka runko-osaan GB on tehty liitinosa 15 maadoitusran- • ·· v : nekkeen neppariliitintä varten. Kehikossa on sinänsä tunnettuun tapaan rin nakkain korttiyksiköitä BU, joilla on mikropiirejä IC. Kuviossa on esitetty yksin-·* ·.. 30 kertaisuuden vuoksi vain yksi korttiyksikkö etuliittimineen FC.

Elektroniikkalaitteiden valmistajat ottavat neppariliittimellä varustetun *. maadoitusrannekkeen huomioon toteuttamalla liitinosan 15 kuvion 2 mukai- ··;; sesti siten, että laitteen runkoon kiinnitetään yhdysjohdon 13 vapaassa päässä : · · ·' olevan neppariliittimen 14 erillinen metallista valmistettu (ja vastakkaista suku- • ’ ·.. 35 puolta oleva) vastinkappale 20 jollakin sopivalla kiinnityselimellä, esim. niitillä 3 102727 tai ruuvilla 21 (ja mutterilla 22). Rungossa voi myös olla kierteet ruuvikiinnitystä varten. Tällaisten maadoitusliitosten eräs epäkohta on se, että niistä tulee helposti väljiä, jolloin ne eivät myöskään pysty tarjoamaan tehokasta maadoitusta.

Elektroniikkalaitteen runkoon maadoitusranneketta varten tehtävä 5 dedikoitu liitäntäpiste lisää myös omalta osaltaan kokoonpanoon liittyviä työvaiheita sekä aiheuttaa lisää kuormitusta kokoonpanovaiheen materiaalinhallintaan.

Keksinnön yhteenveto 10 Keksinnön tarkoituksena on päästä eroon edellä kuvatuista epäkoh dista ja saada aikaan maadoitusjärjestely, jonka avulla elektroniikkalaitteeseen pystytään entistä yksinkertaisemmin ja taloudellisemmin toteuttamaan kunnollinen maaliitospiste henkilökohtaista maadoitusta varten.

Tämä päämäärä saavutetaan ratkaisuilla, jotka on määritelty itsenäi-15 sissä patenttivaatimuksissa.

Keksinnön ajatuksena on muokata elektroniikkalaitteen runkorakenteeseen muoto-osa, joka toimii suoraan maadoitusrannekkeen yhdysjohdon päässä olevan liittimen vastinosana (eli vastakkaista sukupuolta olevana lii-tinosana), ilman, että runkorakenteeseen tarvitsee kiinnittää erillistä vastinkap-20 paletta (liitintä). Muoto-osa on siis integroitu runkorakenteeseen ja se poikkeaa runko-osan tasosta joko sisään tai ulospäin (eli se voi olla kumpaa sukupuolta tahansa). Muoto-osa voidaan tehdä myös runko-osaan kiinnitettyyn ulokkeeseen.

. I

; Keksinnön mukaisen ratkaisun ansiosta saadaan myös elektroniik- ·· \ 25 kalaitteiden kokoonpanoon liittyvää materiaalinhallintaa yksinkertaistettua, * * koska työskentelymaadoitukseen tarvittavia erillisiä osia voidaan jättää koko- : *·* naan pois. Samalla saadaan laitteiden kokoonpanoon liittyviä työvaiheita vä- • ·· !.! : hennettyä, mikä johtaa puolestaan lyhentyneeseen kokoonpanoaikaan.

30 Kuvioluettelo

Seuraavassa keksintöä ja sen edullisia toteutustapoja kuvataan tar- t *. kemmin viitaten kuvioihin 3 ja 4 oheisten piirustusten mukaisissa esimerkeissä, joissa « I • · • » * • I · * · 4 102727 kuvio 1 havainnollistaa maadoitusrannekkeen käyttöä, kuvio 2 havainnollistaa tunnetun tekniikan mukaista maadoitusliitosta, kuvio 3 havainnollistaa esillä olevan keksinnön mukaista maadoitusliitosta, ja kuvio 4 havainnollistaa vaihtoehtoista maadoitusliitosta.

5

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Keksinnön mukaisen ratkaisun mukaisesti maadoitusrannekkeen tms. Henkilökohtaisen maadoitusvälineen käyttö huomioidaan muodostamalla elektroniikkalaitteen runko-osaan GB kuvion 3 mukainen yhtenäinen muoto-10 osa 30, joka muodostaa yhdysjohdon 13 vapaassa päässä olevan neppariliit-timen 14 vastinosan siten, että neppariliitin on painettavissa suoraan muoto-osaan napsahdusliitoksen avulla. Neppariliittimen 14 vastinkappale muodostetaan siis muotoilemalla runko-osan perusainetta siten, että runko-osaan syntyy vastinkappaletta vastaava muoto, joka poikkeaa runko-osan tasosta. 15 Muoto-osa voidaan tehdä esim. stanssaamalla se suoraan runko-osaan.

Kuvion 3 esimerkkitapauksessa muoto-osa on urospuolinen liitin ja se on poikkileikkaukseltaan oleellisesti pyöreä runko-osan suuntaisessa tasossa A.

Yhdysjohtimen liittimen ja muoto-osan muoto ei kuitenkaan ole kek-20 sinnön kannalta oleellinen, vaan oleellista on ainoastaan se, että ne ovat muodoltaan toisiaan vastaavat siten, että liitin 14 on riittävän tiukasti painettavissa napsahdusliitoksen avulla muoto-osaan 30. Muoto-osan ja neppariliittimen ei * * · esim. välttämättä tarvitse olla pyöreitä tai edes symmetrisiä, vaan ne voivat olla ; esim. neliön tai kolmion muotoisia. Myös se vastinpintojen muoto, jolla nap- ·* · 25 sahdusvaikutus aikaansaadaan voi vaihdella.

Muoto-osa voi myös ulottua runko-osan pinnasta sisäänpäin ·* ; *·· (naarasliitin), jos neppariliittimessä on sitä vastaava urosliitin.

*t· : Elektroniikkalaitteiden runko-osat voivat olla myös sellaisia, että niis sä ei ole riittävästi vapaata pintaa, johon liitinosa voitaisiin muodostaa. Näissä ·**.. 30 tapauksissa on runko-osaan nykyisin kiinnitetty erillinen metalliliuska tai uloke, johon maadoitusliitos on muodostettu kuvion 2 mukaisella tavalla käyttäen eril-·. listä vastinosaa 20 ja kiinnityselimiä. Kun keksinnön mukaista ratkaisua sovel- ; letaan tällaisessa laitteessa, integroidaan muoto-osa 30 metalliliuskaan sa- maila tavalla kuin varsinaiseen runko-osaan. Tällaista vaihtoehtoa on havain-35 nollistettu kuviossa 4, jossa metalliliuskaa tai metallista uloketta on merkitty • 5 102727 viitenumerolla 40. Runko-osan on siis ymmärrettävä kattavan myös tällaiset lisäosat, jotka on lisätty varsinaiseen runko-osaan maadoitusta varten.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten mukaisiin esimerkkeihin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan 5 sitä voidaan muunnella oheisissa patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esim. rannekeosan ja sen yhdysjohtimen rakenne voi vaihdella monin tavoin. Rannekeosaa voidaan käyttää myös esim. nilkan ympärillä, tai rannekeosan sijasta voidaan käyttää muun tyyppistä henkilökohtaista maadoitusvälinettä.

t · l < I · . | t »# « . «« · · » · « * *«· :· * ♦ · ♦ • * t i A ** • ·»» k · · • · # I I · « ' ! · » * • < * 1 I * * f * « I · k ·

Claims (8)

1. Henkilökohtainen maadoitusjärjestely elektroniikkalaitteessa, joka maadoitusjärjestely käsittää - rannekeosan (11), joka on asettavissa kosketuksiin käyttäjän ihon 5 kanssa, - sähköä johtavan yhdysjohdon (13), jonka ensimmäisessä päässä on ensimmäinen liitin (14) ja joka on toisesta päästään kiinnitettävissä ranne-keosaan siten, että käyttäjän iholta muodostuu virtatie ensimmäiseen liittimeen, ja 10. elektroniikkalaitteen runko-osassa (GB) olevan toisen liittimen, jo hon ensimmäinen liitin on kytkettävissä, tunnettu siitä, että toinen liitin käsittää elektroniikkalaitteen runko-osasta muovatun muoto-osan (30), joka poikkeaa runko-osan tasosta ja muodostaa ensimmäi-15 sen liittimen (14) kanssa toisiaan vastaavan liitinparin siten, että ensimmäinen liitin on kytkettävissä muoto-osaan napsahdusliitoksen avulla.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen maadoitusjärjestely, tunnettu siitä, että muoto-osa muodostaa runko-osan tasosta ulospäin työntyvän ulokkeen.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen maadoitusjärjestely, tunnettu siitä, että uloke on runko-osan suuntaiselta poikkileikkaukseltaan oleellisesti ympyrän muotoinen.

: ‘ 4. Maadoitusjärjestely elektroniikkalaitteessa, joka käsittää metallista ’· valmistetun runko-osan (GB), johon on sovitettu liitinosa henkilökohtaista 25 maadoitusliitintä varten, • · :·. tunnettu siitä, että * · · liitinosa käsittää elektroniikkalaitteen runko-osasta muovatun muoto-osan (30), joka poikkeaa runko-osan tasosta ja muodostaa maadoitusliittimen kanssa toisiaan vastaavan liitinparin siten, että maadoitusliitin on kytkettävissä '· ” 30 muoto-osaan napsahdusliitoksen avulla.

: 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen maadoitusjärjestely, tunnettu ··· siitä, että muoto-osa muodostaa runko-osan tasosta ulospäin työntyvän ulok- · · · keen. » • · 7 102727

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen maadoitusjärjestely, tunnettu siitä, että uloke on runko-osan suuntaiselta poikkileikkaukseltaan oleellisesti ympyrän muotoinen.

6 102727

7. Henkilökohtainen maadoitusjärjestely elektroniikkalaitteessa, joka 5 maadoitusjärjestely käsittää - rannekeosan (11), joka on asettavissa kosketuksiin käyttäjän ihon kanssa, - sähköä johtavan yhdysjohdon (13), jonka ensimmäisessä päässä on ensimmäinen liitin (14) ja joka on toisesta päästään kiinnitettävissä ranne- 10 keosaan siten, että käyttäjän iholta muodostuu virtatie ensimmäiseen liittimeen, ja - elektroniikkalaitteen runko-osassa (GB) olevan toisen liittimen, johon ensimmäinen liitin on kytkettävissä, tunnettu siitä, että 15 toinen liitin käsittää elektroniikkalaitteen runko-osaan kiinnitetystä ulokkeesta (40) muovatun muoto-osan (30), joka poikkeaa ulokkeen tasosta ja muodostaa ensimmäisen liittimen (14) kanssa toisiaan vastaavan liitinparin siten, että ensimmäinen liitin on kytkettävissä muoto-osaan napsahdusliitoksen avulla.

8. Maadoitusjärjestely elektroniikkalaitteessa, joka käsittää metallista valmistetun runko-osan (GB), johon on sovitettu liitinosa henkilökohtaista maadoitusliitintä varten, ·:· tunnettu siitä, että ·:· liitinosa käsittää elektroniikkalaitteen runko-osaan kiinnitetystä ulok- 25 keesta (40) muovatun muoto-osan (30), joka poikkeaa ulokkeen tasosta ja :·. muodostaa maadoitusliittimen kanssa toisiaan vastaavan liitinparin siten, että « «· maadoitusliitin on kytkettävissä muoto-osaan napsahdusliitoksen avulla. • · · « • · • · • · · 102727