JP2004006899A - 電気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、簡単な機械的手段を用いて固定され、電気的に接触させられる電磁遮蔽を備えた電気装置を具体化することである。
【解決手段】上記課題は、ループを形成する少なくとも１つの導電路構造が、取付基板上に形成されており、遮蔽されるべき少なくとも１つの部品を前記取付基板上に有しており、電磁遮蔽されていない領域と遮蔽された領域との間の境界を形成しており、さらに固定電位に接続されており、少なくとも１つの切り欠きが、前記導電路と該導電路の下方にある前記取付基板との表面に形成されており、前記遮蔽素子上に形成された少なくとも１つのラッチ構造が前記少なくとも１つの切り欠きに咬み合っており、その結果、前記遮蔽素子が前記固定電位に接続されているように構成された電気装置により解決される。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子素子がマウントされる取付基板上に導電性遮蔽素子が配置された電気装置であって、前記取付基板が、電子モジュールの部品間及び該モジュールと他のモジュールとの間を電気的に接続する導電路構造を有しており、前記遮蔽素子が電磁放射を遮蔽するよう形成されている電気装置に関する。
【０００２】
電気機器の満足な動作を保証するためには、特に無線周波数域で生じる電磁障害放射から機器を遮蔽する必要がある。この遮蔽は一般に電子部品又はモジュールをアースされた導電性ケーシングで包囲することにより行われる。
【０００３】
電気的又は電子的な部品及びモジュールを金属製ケーシングの中に密閉するのは複雑であり、費用がかかる。というのも、遮蔽素子は複雑な方法で機械的に固定され、通常ははんだ付け又は溶接により遮蔽素子を基板上の金属製構造に電気的に接触させなければならないからである。
【０００４】
特許文献１では、プリント回路基板のための電磁遮蔽が開示されている。プリント回路基板は、プラスチック製のボックス状補助素子をプリント回路基板上に配置することにより遮蔽される。これらの遮蔽素子は、電磁作用を遮蔽するためメタライズされた表面を有しており、プリント回路基板上のプリント導電路に接続されている。接続はメッキ貫通導電路によって上記補助素子に対して為される。なお、これらの補助素子は遮蔽目的でプリント回路基板の反対側の面に配置されている。
【０００５】
【特許文献１】
ＤＥ　３５２０５３１　Ａ１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な機械的手段を用いて固定され、電気的に接触させられる電磁遮蔽を備えた電気装置を具体化することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、ループを形成する少なくとも１つの導電路構造が、取付基板上に形成されており、遮蔽されるべき少なくとも１つの部品を前記取付基板上に有しており、電磁遮蔽されていない領域と遮蔽された領域との間の境界を形成しており、さらに固定電位に接続されており、少なくとも１つの切り欠きが、前記導電路と該導電路の下方にある前記取付基板との表面に形成されており、前記遮蔽素子上に形成された少なくとも１つのラッチ構造が前記少なくとも１つの切り欠きに咬み合っており、その結果、前記遮蔽素子が前記固定電位に接続されているように構成された電気装置により解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の利点は、ケーシング上のラッチ構造と基板内の切り欠きとにより、基板に敷かれた閉導電路と遮蔽素子との間で、迅速で信頼性が高く複雑度の低い電気接続が可能となることである。遮蔽素子の固定電位との電気的接触ならびに遮蔽素子と基板との間の恒久的な機械的接続は、両方ともただ１つのプロセスステップにおいて行われる。
【０００９】
有利な実施形態においては、遮蔽素子上のラッチ構造は、取付基板内の相応する切り欠きに押し込まれる圧入接点の形態をとっている。有利には、圧入接点は特に大量生産の場合に使用され、遮蔽素子と基板との間を迅速かつ確実に接続する。
【００１０】
この目的のためには、遮蔽素子上に形成された圧入接点を取付基板上の導電路領域内にある相応する切り欠きに位置決めし、一定の力で切り欠きに押し込むだけでよい。圧入接点が押し込まれると、接触部と対応する切り欠きとの間に冷間圧接が生じ、これにより確実な機械的及び電気的接触が為される。
【００１１】
改良形態では、遮蔽素子上のラッチ構造は、取付基板内の穴状の相応する切り欠きを貫通してから折り曲げられるフレキシブルピンの形態をとっている。これらのピンは非常にわずかな力で切り欠き内を案内され、ピンは機械によって容易に実行しうる非常に簡単なプロセスステップにおいて折り曲げることができる。
【００１２】
これに代わって、遮蔽素子上のラッチ構造を取付基板内の溝状の相応する切り欠きを貫通してから折り曲げられるフレキシブルで平らなタブ状のストリップの形態にしてもよい。ストリップ状のラッチ構造の利点は、曲げる方向には容易に折り曲げることができ、しかも他のすべての方向では非常に安定していることである。ストリップ状のラッチ構造は金属シート上に容易にスタンプすることができる。また、平らなタブ状のラッチ構造は、適切な必要条件が満たされれば、複雑な形状、例えば錨や平面に投影された滴の形状をとってもよい。
【００１３】
別の有利な実施形態では、取付基板は多層プリント回路基板の形態をとっている。多層プリント回路基板の場合、導電路はそれぞれ異なる面に案内されている。異なる面の導電路は、面の間に配置された絶縁層により互いに絶縁されている。これにより、異なる面で異なる機能を実施するさまざまな電気回路を形成することが可能となる。信号を伝達する導電路は有利には多層プリント回路基板の内側導電面に配置され、アースされた導電路は多層プリント回路基板の外側導電面に配置される。多層プリント回路基板により導電路構造の設計が非常に柔軟になる。
【００１４】
つぎの実施形態では、フィルタ装置が多層プリント回路基板に組み込まれており、このフィルタ装置は第１の導電エリアと第２の導電エリアとから形成されたキャパシタの形態をとっており、第１の導電エリアは第１の導電路構造を介して第１の固定電位に接続されており、第２の導電エリアは、第１の導電エリアから電気的に絶縁されており、かつ、第２の導電路構造によって、必ずしも固定されているとは限らない第２の電位に接続されており、第１の導電エリアと第２の導電エリアとは互いにほぼ向かい合わせに配置されている。電気装置の動作中、電気信号は導電路を介して遮蔽されていない領域から遮蔽された領域へ及びその逆に伝達されなければならない。しかし、導電路は電磁障害信号をピックアップし、電磁障害信号を伝達することもありうる。開示された本発明の有利な実施形態によれば、信号導電路上の無線周波障害信号がキャパシタを通ると、キャパシタにより無線周波障害信号がアースへと導かれ、その結果、無線周波障害信号が遮蔽された領域に達することはない。遮蔽された領域と遮蔽されていない領域との間で電気信号を伝達するラインは、多層プリント回路基板に組み込まれたキャパシタ構造により持続的に障害が除去されている。これにより、電気装置内での確実な信号処理が保証される。
【００１５】
有利な改良形態では、取付基板は２つの部分を有しており、遮蔽素子により完全に包囲された第１の部分基板は遮蔽されるべき部品を収容しており、第２の部分基板は遮蔽されないすべての部品を収容しており、第１の部分基板は、電気的及び機械的接続素子により第２の部分基板と接続されている。この実施形態の利点は、必要な部品だけが電磁遮蔽されることである。基板の二部構造により、電磁障害からの保護要求の異なる部品を容易に併用すること、ならびに、製造に先だって、２つの部分基板を結合することにより装置全体が形成される前に、前記部品を各々の部分基板上に配置することが可能となる。
【００１６】
別の実施形態では、２つの部分基板を電気的及び機械的に接続する接続素子が、第１の部分基板の片面にプラグの形で形成されており、このプラグ状接続素子を収容する手段が第２の部分基板の片面に設けられている。この実施形態によれば、２つの部分基板は単にプラグで接続するだけで接合させることができる。そのため、接続素子を互いにはんだ付け又は溶接するような複雑なプロセスステップは不要である。
【００１７】
別の実施形態では、装置ケーシングが基板全体と遮蔽素子を密閉している。有利には、装置ケーシングは、基板全体及び基板上に配置された電子部品をほこりやスプレー水のような環境影響から保護する。また、装置ケーシングが導電性材料からできている場合には、さらに電磁障害からも保護するように設計してもよい。
【００１８】
発展形態においては、装置ケーシングはプラスチック製である。プラスチックケーシングは特に費用有効的に製造することができ、重さも装置全体の重さにわずかに加わるだけである。
【００１９】
さらに、特に電磁的に敏感な部品をこれら部品の上方及び下方に配置された遮蔽素子により個別に保護すると有利である。基板の両面の電磁遮蔽されるべき領域に電子部品が取り付けられている場合、本発明に従って、基板の両面に遮蔽素子を配置する必要がある。
【００２０】
電子部品が基板の片面に取り付けられている場合、遮蔽素子を基板の部品面に設け、基板の他方の面をメタライズして遮蔽機能を実施することにより、特に電磁的に敏感な部品を個別に保護すると有利である。基板の非部品面をメタライズすることにより、この面において費用有効的な電磁遮蔽が達成される。
【００２１】
【実施例】
本発明は多くの実施形態を可能にする。これらのうちの１つを図面に示された図を参照してより詳細に説明する。
【００２２】
同じ機構には同じ参照番号が付される。
【００２３】
図１は、自動車で通常使用されているような電気装置を示している。これは、高周波の電磁放射からの障害に対して非常に脆弱であることが知られている信号処理電子回路を有する自動車用のコントロール装置であってもよい。しかし、電気装置が、実際のセンサの他に、１つ又は複数のプリント回路基板上に配置された信号調整回路及び／又は信号評価回路を有するセンサ装置であることも考えられる。
【００２４】
電気装置は、装置ケーシングカバー２により閉じられたカップ形の装置ケーシング１を有している。装置ケーシング１は、電子部品１８，２８を含んだ信号調整電子回路５とセンサ４を主に機械的影響とスプレー水によるダメージとから保護する。センサ４とセンサ４用の信号調整電子回路５がマウントされている多層プリント回路基板３は、装置ケーシング１の中に配置されている。センサ４と信号調整電子回路５は、障害電磁放射に非常に敏感であり、適切な遮蔽素子１９，２０，２１により障害電磁放射から保護されなければならない。敏感な電子部品１８，２８又はモジュールを保護するための導電性遮蔽素子１９，２０，２１は、この図では破線により示されている。
【００２５】
装置ケーシングのパーツ１，２は、導電性ゴム封止材６により互いから密閉されている。装置ケーシング１はケーシング内部に突出した２つのバー７，８を有している。これにより２つのチャンバ１１，１２が形成されており、センサ４は一方のチャンバ１１に配置され、信号調整電子回路５は他方のチャンバ１２に配置される。ベース１０は多層プリント回路基板３のための機械的支持体を提供している。
【００２６】
装置ケーシングカバー２内のバーは冷却筒９として使用されており、伝熱接着剤１７を介してプリント回路基板３と熱接触している。信号調整電子回路５のための電源コンポーネント１８は、プリント回路基板３の冷却筒９とは反対側の面に配置されている。この電源コンポーネント１８の電力損失は冷却筒９を介して周囲に放散される。
【００２７】
プラグ１３も装置ケーシングカバー２上に配置されており、このプラグのプラグピン１４，１５は装置ケーシングカバー２を貫通して突出し、プリント回路基板３の端部領域１６内に接触している。プラグピン１４，１５は、多層プリント回路基板３の導電面を介して、信号調整電子回路５又はセンサ４を自動車内の電子機器に接続する。これらのプラグピンはケーシングの内部に配置されたモジュール４，５に信号及び電力を供給するために使用される。
【００２８】
図２には、２つの金属製遮蔽素子２０，２１を有する、切り欠き２３が設けられたアセンブル済み多層プリント回路基板３が示されている。多層プリント回路基板３は信号伝達層２５を有しており、この信号伝達層２５の導電路により、センサ４により測定された信号が信号調整電子回路５に伝達される。信号伝達層２５はまた部品に電源電圧を供給し、信号調整電子回路５で処理された信号を別の使用のために引き渡すのに使用される。アースされた導電路は多層プリント回路基板３のアースされた層２４ａ，２４ｂに配置されている。これらアース導電路は、理想的にはアース導電路全体にわたって完全に一定の固定された基準電位を提供する。上側遮蔽素子２０は多層プリント回路基板３の上側アース層２４ａ上のアース導電路に接続されており、下側遮蔽素子２１は同様に多層プリント回路基板３の下側アース層２４ｂ上のアース導電路に接続されている。ここで、遮蔽素子２０，２１の縁３７はそれぞれ完全にアース層２４ａ，２４ｂのアース導電路の上に乗っており、その結果、遮蔽素子２０，２１の縁３７とアース導電路との間に電気的接触が生じる。
【００２９】
金属製遮蔽素子２０，２１を多層プリント回路基板３に簡単に接続するために、ラッチ構造２２が遮蔽素子２０，２１上に形成されており、このラッチ構造２２のために、相応する切り欠き２３が多層プリント回路基板３上に設けられている。これらの切り欠き２３は、必要な直径及び適切な深さを有する穿孔の形態であるか、又は縦孔もしくは溝の形態であってもよい。特定の使用形態においては、有利には止り穴と貫通孔の両方を使用してもよい。遮蔽素子２０，２１上のラッチ構造２２も、メタライズされた内壁を有する切り欠き２３により、多層プリント回路基板３上に形成されたアース導電路と電気的に接触している。したがって、ラッチ構造２２は、遮蔽素子２０，２１を多層プリント回路基板３に機械的に接合させる機能と、遮蔽素子２０，２１とアース導電路との間に電気的接触を成立させる機能とを同時に果たしている。
【００３０】
図３は、多層プリント回路基板３のアース層２４ａ，２４ｂと信号伝達層２５とを示している。これらの層２４ａ，２４ｂ，２５はガラス繊維強化合成樹脂層３２，３３，３４を有している。これらのガラス繊維強化合成樹脂層は、層上に導電路２６ａ，２６ｂ，２９が敷かれており、接合されて多層プリント回路基板３を形成している。電子部品２８は上側アース層２４上に配置されている。電気的接触は、上側層２４ａを通して、電子部品２８と信号伝達層２５上の導電路２９との間で生じる。導電路２９は、多層プリント回路基板３の信号伝達層２５上で測定信号３８を伝達し、部品２８に電気を供給するために使用される。容量性導電エリア３０ａ，３０ｂ，３１は導電路２６ａ，２６ｂ，２９上に形成されている。信号伝達層２５上の導電エリア３１は、アース層２４ａ，２４ｂの導電エリア３０ａ，３０ｂと位置合わせされており、これによりキャパシタ構造を形成している。この形成されたキャパシタの容量は、位置合わせされた導電エリア３０ａ，３０ｂ，３１のサイズ及び間隔を選定することにより決定される。このキャパシタは、導電路２９を介して遮蔽された領域に向かって進む無線周波障害信号をフィルタアウトする。
【００３１】
さらに、金属製遮蔽素子１９が、敏感な電子部品２８を導電路２９上では伝達されない電磁放射の受信による影響から保護する。遮蔽素子１９は、切り欠き２３に押し込まれる例えば圧入接点の形態をしたラッチ構造により、多層プリント回路基板３に接続されている。電気的接触は、遮蔽素子１９の縁３７を上側アース導電路２６上に置くことにより、及び／又は、ラッチ構造２２とアース導電路２６に電気的にメッキ貫通された切り欠き２３との間に接触を生じさせることにより、金属製遮蔽素子１９とアース導電路２６との間に生じる。
【００３２】
導電路２９及びアース導電路２６に対するラッチ構造２２の位置は、ラッチ構造２２が切り欠き２３に挿入されたときに、金属製遮蔽素子１９とアース電位との間に確実に電気的接触が生じるが、遮蔽素子１９と信号もしくは電源電圧を伝達する導電路２９との間には導電性の接続が決して生じないように選択されている。
【００３３】
図４は、電磁遮蔽されていない領域３５と遮蔽された領域３６とを有する多層プリント回路基板３を示している。多層プリント回路基板３上の遮蔽された領域３６は、一連のガラス繊維強化合成樹脂層３２，３３，３４から形成されており、電磁遮蔽されていない領域３５から閉アース導電路２６によって分離されている。電磁障害作用に対して敏感なすべての電子部品２８は遮蔽された領域３６の中に配置されている。多層プリント回路基板３上の遮蔽された領域３６の上方のスペースは、金属製遮蔽素子１９を配置することにより電磁的に密封される。この目的のために、本発明によれば、例えば圧入接点の形態をしたラッチ構造２２が切り欠き２３に挿入され、切り欠き２３にしっかりと固定されるように押し込まれる。ただし、これらの切り欠き２３は、多層プリント回路基板３において、アース導電路２６のメタライズされた表面に施されたものである。ラッチ構造２２が相応する切り欠き２３に押し込まれると、切り欠き２３内のメタライズ層とラッチ構造２２との間に冷間圧接が生じ、確実な機械的及び電気的接続が保証される。遮蔽素子１９の縁３７は、遮蔽素子１９と多層プリント回路基板３とが接合されると、完全に閉アース導電路２６上に置かれる。その結果、完全に電磁遮蔽されたスペースが生じ、敏感な部品２８はこのスペースに配置される。多層プリント回路基板３と遮蔽素子１９との間の電気的及び機械的接続は、遮蔽素子１９上の本発明によるラッチ構造２２を相応する切り欠き２３に接続させるただ１つのプロセスステップによって、多層プリント回路基板３上のアース導電路２６のメタライズされた領域において為すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車コントロール装置の断面を示す。
【図２】切り欠きが設けられたアセンブル済み多層プリント回路基板を示す。
【図３】遮蔽素子と多層プリント回路基板の種々の層とを示す。
【図４】電磁遮蔽されていない領域と遮蔽された領域とを有する多層プリント回路基板を示す。
【符号の説明】
１　装置ケーシング
２　装置ケーシングカバー
３　多層プリント回路基板
４　電磁的に敏感な部品
５　信号調整電子回路
６　導電性封止材
７　バー
８　バー
９　冷却筒
１０　ベース
１１　チャンバ
１２　チャンバ
１３　プラグ
１４　プラグピン
１５　プラグピン
１６　多層プリント回路基板の端部
１７　伝熱接着剤
１８　電源コンポーネント
１９　遮蔽素子
２０　遮蔽素子
２１　遮蔽素子
２２　ラッチ構造
２３　切り欠き
２４ａ　アース層
２５　信号伝達層
２６　導電路
２８　遮蔽されるべき部品
２９　導電路
３０　導電エリア
３１　導電エリア
３２　ガラス繊維強化合成樹脂層
３３　ガラス繊維強化合成樹脂層
３４　ガラス繊維強化合成樹脂層
３５　電磁遮蔽されていない領域
３６　遮蔽された領域
３７　遮蔽素子の縁
３８　測定信号

Claims (12)

1. 電子部品がマウントされる取付基板上に導電性遮蔽素子が配置された電気装置であって、前記取付基板が、電子モジュールの部品間及び該モジュールと他のモジュールとの間を電気的に接続する導電路構造を有しており、前記遮蔽素子が電磁放射を遮蔽するよう形成されている形式の電気装置において、
   ループを形成する少なくとも１つの導電路構造（２６）が、前記取付基板上に形成されており、遮蔽されるべき少なくとも１つの部品（４，１８，２８）を前記取付基板上に有しており、電磁遮蔽されていない領域（３５）と遮蔽された領域（３６）との間の境界を形成しており、さらに固定電位に接続されており、
   少なくとも１つの切り欠き（２３）が、前記導電路（２６）と該導電路の下方にある前記取付基板との表面に形成されており、
   前記遮蔽素子（１９，２０，２１）上に形成された少なくとも１つのラッチ構造（２２）が前記少なくとも１つの切り欠き（１９，２０，２１）に咬み合っており、その結果、前記遮蔽素子（１９，２０，２１）が前記固定電位に接続されている、ことを特徴とする電気装置。
2. 前記遮蔽素子（１９，２０，２１）上のラッチ構造（２２）は、前記取付基板内の相応する切り欠き（２３）に押し込まれる圧入接点の形態をとっている、請求項１記載の電気装置。
3. 前記遮蔽素子（１９，２０，２１）上のラッチ構造は、前記取付基板内の穴状の相応する切り欠き（２３）を貫通してから折り曲げられるフレキシブルピンの形態をとっている、請求項１記載の電気装置。
4. 前記遮蔽素子（１９，２０，２１）上のラッチ構造は、前記取付基板内の溝状の相応する切り欠き（２３）を貫通してから折り曲げられるフレキシブルで平らなタブ状のストリップの形態をとっている、請求項３記載の電気装置。
5. 前記取付基板は多層プリント回路基板（３）の形態をとっている、請求項１記載の電気装置。
6. フィルタ装置が前記多層プリント回路基板（３）に組み込まれており、該フィルタ装置は第１の導電エリア（３０）と第２の導電エリア（３１）とから形成されたキャパシタの形態をとっており、
   前記第１の導電エリア（３０）は第１の導電路構造（２６ａ，２６ｂ）を介して第１の固定電位に接続されており、
   前記第２の導電エリア（３１）は、前記第１の導電エリアから電気的に絶縁されており、かつ、第２の導電路構造（２９）によって、必ずしも固定されているとは限らない第２の電位に接続されており、
   前記第１の導電エリア（３０）と第２の導電エリア（３１）とは互いにほぼ向かい合わせに配置されている、請求項５記載の電気装置。
7. 前記取付基板は２つの部分を有しており、前記遮蔽素子（１９，２０，２１）により完全に包囲された第１の部分基板は、遮蔽されるべき部品を収容しており、第２の部分基板は遮蔽されないすべての部品を収容しており、
   前記第１の部分基板は、電気的及び機械的接続素子により前記第２の部分基板と接続されている、請求項１又は５記載の電気装置。
8. 前記２つの部分基板を電気的及び機械的に接続する前記接続素子は、前記第１の部分基板の片面にプラグの形で形成されており、
   前記プラグ状接続素子を収容する手段が前記第２の部分基板の片面に設けられている、請求項７記載の電気装置。
9. 装置ケーシング（１）が前記基板全体と前記遮蔽素子（１９，２０，２１）とを密閉している、請求項１から８のいずれか１項記載の電気装置。
10. 前記装置ケーシング（１）はプラスチック製である、請求項９記載の電気装置。
11. 特に電磁的に敏感な部品（４）は、該部品の上方及び下方に配置された前記遮蔽素子（２０，２１）により個別に保護されている、請求項１から１０のいずれか１項記載の電気装置。
12. 特に電磁的に敏感な部品（４）は、遮蔽素子（１９）を前記基板の部品面に設け、かつ前記基板の他方の面をメタライズして遮蔽機能を実施することにより、個別に保護されている、請求項１から１１のいずれか１項記載の電気装置。

Images