FI103935B

FI103935B - Menetelmä EMC-suojakotelon kiinnittämiseksi piirilevyyn ja EMC-suojakotelo

Info

Publication number: FI103935B
Application number: FI944108A
Authority: FI
Inventors: Pekka Lonka; Kari Aittokangas
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1994-09-07
Filing date: 1994-09-07
Publication date: 1999-10-15
Also published as: EP0702512B1; DE69505930T2; US5742488A; FI944108A; DE69505930D1; FI944108A0; EP0702512A1; FI103935B1

Description

103935

Menetelmä EMC-suojakotelon kiinnittämiseksi piirilevyyn ja EMC-suojakote-lo - En metod for fastning av ett EMC-skyddshölje pä ett kretskort och ett EMC-skyddshölje 5 Keksinnön kohteena on menetelmä EMC-suojakotelon kiinnittämiseksi piirilevyyn ja EMC-suojakotelo. Keksintö liittyy sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen ja häi-riönsuojaukseen kannettavissa matkapuhelinlaitteissa.

EMC eli sähkömagneettinen yhteensopivuus (EMC, electromagnetic compatibility) on määritelty elektronisten laitteiden ja järjestelmien kyvyksi pitää hyötysignaalien 10 ja häiriösignaalien tasojen ja taajuuksien suhteet sellaisina, etteivät laitteiden suoritusarvot liikaa huonone, kun niitä käytetään samanaikaisesti aiottuun tarkoitukseensa sallituissa olosuhteissa.

Tiukentuneet EMC-vaatimukset asettavat yhä suurempia vaatimuksia sähkö- ja teletekniikan laitteille. Laitteiden tulee sietää tietyn tyyppisiä ja tasoisia häiriöitä. Lait-15 teet eivät myöskään saa lähettää liiaksi häiriöitä ympäristöönsä.

Kannettavissa matkapuhelimissa joudutaan käyttämään sähkömagneettisen suojauksen takia koteloita matkapuhelimen sisällä pienentämään säteilevän kohteen säteily-päästöjä ja parantamaan herkkien osien säteilyn sietoa. Tunnetun tekniikan mukai-sissa matkapuhelinrakenteissa puhelimen elektroniikan EMC-suojaus on yleensä • · 20 toteutettu erillisillä pelleillä ja metallikoteloilla tai metalloiduilla muovikoteloilla. EMC-suojakoteloiden sisään jää useita komponentteja, jolloin EMC-suojakotelo on • · · ···j avattava korjattaessa ja huollettaessa, jotta päästään käsiksi EMC-suojakotelon si- säliä oleviin komponentteihin.

• · · • · · • · ·

Avattavuuden saavuttamiseksi käytetään tunnetusti erillisillä ruuveilla kiinnitettävää 25 EMC-suojakoteloa, joka kiinnittyy reunoistaan piirilevyyn ja saa sitä kautta sähköi- • · · senja galvaanisen kontaktin. Tällaisessa tunnetussa rakenteessa on haittana se, että ruuveilla kiinnitettävän EMC-suojakotelon kontakti piirilevyyn voi olla toleranssien • · V1: vuoksi heikko tai EMC-suojakotelon kontakti voi olla hapettumisen tai suurien taa- ·:1·: juuksien ominaisuuksien takia riittämätön. Tällöin EMC-suojakotelo tai sen osa ko- Λ, 30 hoaa suurtaajuudella impedanssiin ja alkaa säteillä tai vastaanottaa säteilyä. Tällöin • · !.EMC-suojakotelon suojausvaikutus tai osa sen suojausvaikutuksesta menetetään.

• · • · ·

Koteloituja osia on käytännössä useita puhelinyksikön sisällä, jolloin yllä lueteltujen haittojen vaikutus on suuri. Ruuveilla kiinnitettävät EMC-suojakotelot ovat hapet- 2 103935 tumissyiden vuoksi huonontamassa luotettavuutta ja edesauttavat mahdollisista sisäisistä häiriöistä aiheutuvaa suorituskyvyn huononemista. Ruuveilla kiinnitettävät EMC-suojakotelot ovat olleet myös varsin hankalia avata. Ruuvikiinnitys on myös liian hankala toteuttaa tuotannossa. Pienet ruuvit ovat varsin hankalasti käsiteltäviä 5 komponentteja.

Toinen tunnettu EMC-suojakotelon kiinnitys- ja irrotusratkaisu on käyttää robotilla juotettavaa erillistä peltikantta. Nykyisissä ratkaisuissa elektroniikan EMC-suojana käytettävien juotettavien peltiosien haittana on se, että juotoksen tarkastus ja korjaus on suhteellisen vaikeaa. Metalloitujen muovikoteloiden kanssa käytetään metallisia 10 kiinnittimiä, jotka puolestaan on juotettava piirilevylle. Tämä EMC-suojakotelon kiinnitys-ja irrotusratkaisu onkin aivan liian hidas.

Tällaisessa tunnetussa rakenteessa on haittana se, että erillisen kannen valmistaminen ja kiinnittäminen kehykseensä aiheuttaa materiaali- ja työkustannuksia. Erillinen kansi tuo myös radiopuhelimeen komponenttinimikkeen, jonka käsittely ja yllä-15 pito aiheuttaa ylimääräisiä kustannuksia. Toisaalta vain hyvin harvoja EMC-kote-loita joudutaan avaamaan huollon tai korjauksen takia. Tämän vuoksi pääosa erillisistä kansista on turhia komponentteja, koska niitä ei radiopuhelimen elinkaaren aikana jouduta avaamaan. Erilliset kannet ovat hapettumissyiden ja komponenttimää-rän kasvun vuoksi huonontamassa luotettavuutta ja edesauttavat mahdollisista sisäi-20 sistä häiriöistä aiheutuvaa suorituskyvyn huononemista. Erilliset kannet ovat olleet .. myös hankalia avata.

• · · • ·

Ml ·'...· Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen EMC-suojakotelo, *:*·: joka olisi helposti ja nopeasti avattavissa ja kustannuksia säästävä aiempiin ratkai- ··· suihin verrattuna. Tämän saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle EMC-suojakote- • · · · 25 lon kiinnitysmenetelmälle tunnusomaista se, että EMC-suojakoteloon valetut kartio-maiset tapit, jotka asetetaan piirilevyssä oleviin metallipinnoitteella metalloituihin reikiin, muodostavat puristuskontaktin piirilevyn reiän sisäpintaa vasten. Lisäksi keksinnön mukaiselle EMC-suojakotelolle on tunnusomaista se, että EMC-suojako-teloon on valettu kartiomaiset tapit, jotka piirilevyn metallointipinnoitteella metal- • · · *·[ * 30 loituihin reikiin asetettuna muodostavat puristuskontaktin piirilevyn reiän sisäpintaa •: · vasten.

« ««« * · · · < ·

Keksinnön mukainen kiinnitysmenetelmä perustuu metallivalukappaleessa oleviin * · useisiin kartiomaisiin tappeihin, jotka painetaan piirilevyssä oleviin metalloituihin : f : reikiin. Tapit muodostuvat valettaessa, joten erillisiä kiinnitysosia ei ole.

3 103935

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten oheisiin kuviin, joista: kuva 1 esittää keksinnön mukaista EMC-suojakotelon kiinnitystä piirilevylle, ja kuva 2 esittää keksinnön mukaista EMC-suojakotelon kiinnitystä piirilevylle sivulta päin katsoen.

5 Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen EMC-suojakotelon kiinnitys piirilevylle. Piirilevyssä 1 on EMC-suojakotelon kiinnitystä varten metalloituja reikiä 2. EMC-suojakoteloon valetut kartiomaiset tapit 3 asetetaan piirilevyn 1 reikiin 2, jolloin tappien 3 ulkonemat 4 muodostavat puristuskontaktin piirilevyn 1 reiän 2 sisäpintaa vasten. Piirilevyn 1 joustavuutta voidaan tarvittaessa lisätä apureiällä 5 ulkoneman 10 puolella.

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukainen EMC-suojakotelon kiinnitys piirilevylle sivulta päin katsoen, jolloin kiinnitysmenetelmän rakenne tulee paremmin esille. Piirilevyssä 1 on EMC-suojakotelon kiinnitystä varten metalloituja reikiä 2. Metal-lointipinnoite on merkitty numerolla 6. EMC-suojakoteloon 7 valetut kartiomaiset 15 tapit 3 asetetaan piirilevyn 1 reikiin 2, jolloin tappien 3 ulkonemat 4 muodostavat puristuskontaktin piirilevyn 1 reiän 2 sisäpintaa vasten.

Tapeissa 3 on kartiomaisesta muodosta poikkeava ulkonema 4, joka muodostaa puristuskontaktin piirilevyn 1 reiän 2 sisäpintaa vasten. Kun tapin 3 viistetty pinta kii- . . lautuu reiän 2 metalloituun seinämään 6, vastinpinnat puhdistuvat liukuvasta liik- • · « 20 keestä johtuen. Tällöin kontakti varmistuu epäpuhtauksien ja oksidien osalta ja lii- • « * · · · ’ toksesta tulee hermeettinen, jolloin hapettuminen myöhemmässä vaiheessa vähenee.

• «

Mittavaihtelun vaikutus tappien 3 kohdistumisessa reikiin 2 poistetaan siten, että tappien 3 kontaktiosa uppoaa mittavaihtelun verran piirilevymateriaaliin. Metalloitu- *.···. jen reikien 2 muovattavuus on todettu riittäväksi.

• · · 25 Reiät 2 toteutetaan siten, että sillä puolella, johon tapin 3 ulkonema 4 puristuu, ei • *·. ole kriittistä foliota tai komponenttia. Tapin 3 ulkonema 4 tehdään levyn 1 reunan :T: puolelle, kun reikä 2 on reunassa. Kun taas reikä 2 on keskellä, ulkonema 4 suunna- #/ . taan suojakotelon 7 seinämän suuntaan. Piirilevyn 1 joustavuutta lisätään tarvitta- • ♦ · ‘ * essa apureiällä 5 ulkoneman 4 puolella.

« · 30 EMC-suojakotelon 7 tappien 3 puristustiukkuus ja ulkoneman 4 muoto voidaan ini-.···. toittaa luotettavan liitoksen aikaansaamiseksi. Tappien 3 tyvi voidaan pyöristää me-

« I

kaanisen lujuuden saavuttamiseksi. Myös EMC-suojakotelon 7 pinnan on oltava tällöin pyöristyssäteen verran alempana. Muotti ei kulu tapin 3 osalta, koska ainevir-taus on pientä. Tapin 3 muoto säilyy koko muotin iän.

103935 4

Keksinnön mukaisen EMC-suojakotelon 7 materiaalina voidaan käyttää metallia, kuten esimerkiksi alumiinia (AI) tai magnesiumia (Mg). Suojakotelon 7 ohjautuvuutta voidaan myös parantaa ohjaustappien avulla.

Keksinnön mukaisen kiinnitysmenetelmän avulla saadaan aikaan luotettava sähköi-5 nen ja mekaaninen liitos. EMC-suojakotelon 7 kiinnitys ja irrotus käy myös kätevästi ja on mahdollista tehdä useita kertoja.

Keksinnön mukainen EMC-suojakotelo 7 on edullinen, helppo toteuttaa ja vaatii suhteellisen vähän piirilevytilaa. Keksinnön mukainen EMC-suojakotelo 7 ei vaadi erillisiä osia kiinnitystä tai kontaktia varten ja sillä on riittävä lämmönjohtokyky 10 piirilevystä 1 suojakoteloon 7.

• · · • « · « « • · · • · · « • · · • · · · • · · • · · • · · • · • · • ·· • · · • i » • · · • · • · 1 • · · • · 4 · < 1 1 I <

Claims

1. Menetelmä EMC-suojakotelon (7) kiinnittämiseksi piirilevyyn (1), jossa EMC-suojakotelon (7) kiinnikkeet asetetaan piirilevyssä (1) oleviin metallipinnoitteella metalloituihin reikiin (2), jolloin kiinnikkeet muodostavat puristuskontaktin reikien 5 (2) sisäpintaa vasten, tunnettu siitä, että puristuskontakti synnytetään EMC-suoja- koteloon valettujen kartiomaisten tappien (3) avulla.

2. Piirilevylle (1) kiinnitettävä EMC-suojakotelo (7) , jossa on kiinnikkeet, jotka asettuessaan piirilevyssä (1) oleviin metallipinnoitteella metalloituihin reikiin (2) muodostavat puristuskontaktin reikien (2) sisäpintaa vasten, tunnettu siitä, että kiin- 10 nikkeet ovat EMC-suojakoteloon valettuja kartiomaisia tappeja (3).

3. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 2, kännetecknat av att atminstone en av de koniska tappama (3) har ett utspräng (4), som bildar presskontakt mot inner-. ·: ·. ytan av hälet (2) i kretskortet (1). t « < «

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että ainakin yhdessä kartiomaisessa tapissa (3) on ulkonema (4), joka muodostaa puristuskontaktin piirilevyn (1) reiän (2) sisäpintaa vasten.

4. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 3, kännetecknat av att tappama (3) dimensionerats sä att mättvariationens inverkan pä inriktningen av tappama (3) i :':': hälen (2) eliminerats sä att tappamas (3) kontaktdel tränger in i kretskortets material . · · ·. pä ett djup motsvarande mättvariationen. 103935

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että tapit 15 (3) on mitoitettu siten, että mittavaihtelun vaikutus tappien (3) kohdistumisessa rei kiin (2) on poistettu niin, että tappien (3) kontaktiosa uppoaa mittavaihtelun verran piirilevymateriaaliin.

5. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 4, kännetecknat av att hälen (2) ut-förts sä att det pä den sida mot vilken tappens (3) utspräng (4) pressas inte finns nägon kritisk folie eller komponent.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että reiät .···. (2) on toteutettu siten, että sillä puolella, johon tapin (3) ulkonema (4) puristuu, ei ” \ 20 ole kriittistä foliota tai komponenttia. a „]·" 6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että reiät (2) on toteutettu siten, että tapin (3) ulkonema (4) on suunnattu levyn (1) reunan puolelle, kun reikä (2) on reunassa. • .. 7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että reiät • · 25 (2) on toteutettu siten, että tapin (3) ulkonema (4) on suunnattu suojakotelon (7) sei- : nämän suuntaan, kun reikä (2) on keskellä. • * a · a • · · * * 8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että piirilevyn (1) joustavuutta on lisätty apureiällä (5) ulkoneman (4) puolella. * * * ,<<·. 9. Patenttivaatimuksen 5, 6, 7 tai 8 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, • « 30 että EMC-suojakotelon (7) tappien (3) puristustiukkuus ja ulkoneman (4) muoto on mitoitettu siten, että on saatu aikaan luotettava liitos. 103935

5 103935

6. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 4, kännetecknat av att hälen (2) ut- förts sä att tappens (3) utspräng (4) riktas mot kanten av kortet (1) dä hälet (2) ligger i kanten.

7. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 4, kännetecknat av att hälen (2) ut-10 forts sä att tappens (3) utspräng (4) riktas parallellt med skyddshöljets (7) vägg dä hälet (2) ligger i mitten.

8. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 5, 6 eller 7, kännetecknat av att krets-kortets (1) flexibilitet ökats med ett extra häl (5) pä utsprängets (4) sida. 15

9. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 5, 6, 7 eller 8, kännetecknat av att presstätheten hos EMC-skyddshöljets (7) tappar (3) och utsprängets (4) form di-mensionerats sä att en pälitlig fog ästadkommits.

10. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 9, kännetecknat av att tappamas (3) basdel avrundats för att erhälla mekanisk hällfasthet och EMC-skyddshöljets (7) yta bör vara nedsänkt med ett mätt motsvarande avrundningsradien. • · ·

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että tappien (3) tyvi on pyöristetty mekaanisen lujuuden saavuttamiseksi ja EMC-suojakotelon (7) pinnan on oltava alennettu pyöristyssäteen verran.

11. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 2-10 mukainen EMC-suojakotelo, 5 tunnettu siitä, että EMC-suojakotelon (7) materiaalina on käytetty metallia.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että EMC-suojakotelon (7) materiaalina käytetty metalli on alumiini (AI).

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että EMC-suojakotelon (7) materiaalina käytetty metalli on magnesium (Mg).

14. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen 2-13 mukainen EMC-suojakotelo, tunnettu siitä, että suojakotelon (7) ohjautuvuutta on parannettu ohjaustappien avulla. 15 1. Förfarande för att fästa ett EMC-skyddshölje (7) vid ett kretskort (1), vid vilket fästanordningar i EMC-skyddshöljet (7) placeras i hai (2) metalliserade med metall- beläggning i kretskortet (1), varvid fästanordningama bildar presskontakt mot inner- ytan i hälen (2), kännetecknat av att presskontakten alstras med hjälp av koniska t. t. t tappar (3) gjutna i EMC-skyddshöljet. « « « 20 '···’ 2. Ett EMC-skyddshölje (7) att fästas vid ett kretskort (1) omfattande fästanord ningar, som da de placeras i hai (2) metalliserade med metallbeläggning i kretskortet ..·*:* bildar presskontakt mot innerytan av hälen (2), kännetecknat av att fästanordnin- gama är koniska tappar (3) gjutna i EMC-skyddshöljet. :T: 25

11. Ett EMC-skyddshölje enligt nägot av föregäende patentkrav 2-10, känneteck-•: ‘ ’ i 25 nat av att metall använts som material i EMC-skyddshöljet (7).

• · · • · · · ··· 12. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 11, kännetecknat av att den metall • · · · som använts som material i EMC-skyddshöljet (7) är aluminium (AI). ... 30

13. Ett EMC-skyddshölje enligt patentkrav 11, kännetecknat av att den metall l.. som använts som material i EMC-skyddshöljet (7) är magnesium (Mg). • · · • · · • ; i

14. Ett EMC-skyddshölje enligt nägot av föregäende patentkrav 2-13, känneteck- nat av att skyddshöljets (7) styrbarhet förbättrats med styrtappar. t I Iti tl· « · I · · I · t · • tl