NL193010C

NL193010C - Afscherm- en filtereenheid voor één of meer elektronische schakelingselementen.

Info

Publication number: NL193010C
Application number: NL8801570A
Authority: NL
Original assignee: Du Pont Nederland
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1998-07-03
Also published as: NL193010B; NL8801570A

Description

1 193010

Afscherm- en filtereenheid voor één of meer elektronische schakelingselementen

De uitvinding heeft betrekking op een afscherm- en filtereenheid voor één of meer elektronische schakelingselementen, voorzien van twee schalen van elektrisch geleidend materiaal, ingericht voor het 5 daartussen opsluiten van de elektronische schakelingselementen, en van een filterconnector voor het contacteren van de elektronische schakelingselementen, waarbij de filterconnector is opgebouwd uit een substraat van elektrisch isolerend materiaal, voorzien van meerdere contactelementen.

Een dergelijke inrichting is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.661.888.

Aan elektronische schakelingen voor toepassing in bijvoorbeeld motorvoertuigen worden hoge eisen 10 gesteld met betrekking tot de afscherming tegen stoorsignalen. De in een motorvoertuig, zoals een auto, tijdens bedrijf opgewekte stoorsignalen strekken zich namelijk over een breed frequentiegebied uit, lopende van enkele Hz tot meerdere MHz.

Voor het onderdrukken van stoorsignalen welke optreden op de verbindingsweg tussen de afzonderlijke elektronische apparaten, worden in de praktijk afgeschermde verbindingskabels en zogeheten filterconnecto-15 ren toegepast. Uit het Amerikaanse octrooischrift 4.661.888 is een modulaire behuizing voor hoogfrequente schakelingen bestaande uit twee helften waartussen de schakelingscomponenten kunnen worden opgenomen. Zoals geïllustreerd bezitten de twee aluminium behuizingshelften een vierhoekige vorm met platte randen welke aansluiten op een plaat met gedrukte bedrading waarop de schakelingscomponenten zijn gemonteerd. Voor het contacteren van de hoogfrequente schakeling is een filterconnector verschaft.

20 Hoewel de in een motorvoertuig toegepaste elektronische schakelingen voorts door behuizingen van elektrisch geleidend materiaal effectief tegen ongewenste stoorsignalen kunnen worden afgeschermd (kooi van Farady) vormt echter ook de afscherming van elektronische schakelingen en/of elementen binnen een behuizing een belangrijk aandachtsgebied. Vooral de afscherming en filtering van microprocessoren is zeer belangrijk, omdat met name in motorvoertuigen fouten in stuurfuncties als gevolg van stoorsignalen ernstige 25 gevolgen kunnen hebben.

Een belangrijke bijkomende eis heeft betrekking op de vervangbaarheid van de af te schermen schakelingen of elementen. Omdat digitale elektronische verwerkingsschakelingen in de praktijk veelal uit identieke componenten zoals geheugens, microprocessoren en dergeiijke worden opgebouwd, waarbij de uit te voeren stuurfuncties door geschikte programmatuur wordt bepaald, kan in de praktijk een minimum aan 30 eenheden op voorraad worden gehouden wanneer de afscherming en filtering gemakkelijk kan worden verwijderd om bijvoorbeeld defecte componenten te vervangen. Het zal duidelijk zijn dat hierdoor een kostentechnisch gunstige situatie wordt bereikt.

De uitvinding heeft ten doel te voorzien in een afscherm- en filtereenheid waarbij een effectieve afscherming en filtering voor elektronische schakelingselementen wordt bereikt, welke afscherming en 35 filtering gemakkelijk kan worden verwijderd en binnen een behuizing kan worden gemonteerd.

Dit doel wordt^volgens de uitvinding daardoor bereikt, dat althans één van de schalen van althans één doorvoeropening met de filterconnector is voorzien, dat op het substraat filtercondensatoren zijn gevormd, bestaande uit één of meer afzonderlijke elektrodevlakjes welke met de respectieve contactelementen zijn verbonden en althans één, door een diëlektricum van de elektrodevlakjes gescheiden gemeenschappelijke 40 elektrode welke aan de rand van het substraat kan worden aangesloten en dat voor het aan de althans ene schaal bevestigen van het substraat een frame van elektrisch geleidend materiaal is verschaft, met een doorvoeropening voor de contactelementen, waarbij vanaf de rand van het frame in de doorvoeropening uitstekende lippen zijn gevormd voor het zodanig tussen deze lippen en de althans ene schaal opsluiten van het substraat, dat de althans ene gemeenschappelijke elektrode elektrisch contact maakt met de althans 45 ene schaal.

Door toepassing van de twee schalen kunnen elektronische schakelingen en/of afzonderlijke elementen effectief tegen elektromagnetische straling worden afgeschermd. Met de aan één of beide schalen bevestigde filterconnector(en) wordt bewerkstelligd dat de tussen de schalen opgesloten elektronische schakelingselementen niet alleen losneembaar met de verdere elektronica in de behuizing kunnen worden 50 verbonden, maar dat ook de af te schermen elektronische schakelingen zelf gemakkelijk kunnen worden verwijderd c.q. worden vervangen wanneer de beide schalen van elkaar zijn verwijderd. Doordat er geen soldeer- of klemverbindingen losgemaakt hoeven te worden, kunnen de afgeschermde en gefilterde schakelingen en/of elementen relatief snel worden vervangen.

Het voordeel van de uitvinding ligt in het feit dat met een relatief eenvoudig en goedkoop frame een 55 stabiele montage van het substraat met de contactelementen, gelijktijdig elektrisch contact van de althans ene gemeenschappelijke elektrode van de filtercondensatoren met de betreffende schaal en een beperking van de inbouwhoogte van de filterconnector wordt bewerkstelligd.

193010 2

Opgemerkt wordt dat het toepassen van filtercondensatoren op een connectorsubstraat op zichzelf bekend is uit bijvoorbeeld het Duitse "Offenlegungschrift" 2.800.745.

Hoewel het frame op diverse manieren aan een schaal kan worden bevestigd, heeft een voordelige verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding het kenmerk, dat het frame van dwars op de doorvoeropening 5 uitstekende verdere lippen is voorzien, waarbij de althans ene schaal van sleuven voor het opnemen van deze verdere lippen is voorzien, voor het door ombuigen van de verdere lippen van de althans ene schaal bevestigen van het frame. Met deze verdere lippen wordt een snelle en zonodig verwijderbare montage van de connector bewerkstelligd.

Doordat volgens de uitvinding de verbinding van de af te schermen elektronische schakelingselementen 10 met de overige elektronica in een behuizing via één of meer van deze filterconnectoren verloopt, kan bijvoorbeeld op een plaat met gedrukte bedrading waarop de af te schermen elektronische schakelingselementen zijn gemonteerd, en bij de buiten de afscherming gelegen elektronica, voor het onderling contacteren volstaan worden met gebruikelijke connectoren zonder extra voorzieningen ten behoeve van afscherming of filtering. Het spreekt vanzelf dat dit een vanuit kostentechnisch oogpunt bezien voordelige 15 oplossing is.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een filterconnector met frame zoals in het voorgaande is beschreven.

De uitvinding wordt in het navolgende aan de hand van een op de tekening weergegeven voorkeurs-20 uitvoeringsvorm van de afscherm- en filtereenheid nader toegelicht.

Figuur 1 toont schematisch, perspectivisch, met uiteengenomen delen een toepassing van de afschermen filtereenheid volgens de uitvinding voor het afschermen en filteren van elektronische schakelingselementen gemonteerd op een plaat met gedrukte bedrading.

Figuur 2 toont schematisch, perspectivisch een voorkeursuitvoeringsvorm van de filterconnector met 25 frame volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een platte behuizing 1 van elektrisch geleidend of isolerend materiaal, voor het daarin opnemen van een basiseenheid 2, bestaande uit een plaat 3 met gedrukte bedrading voorzien van elektronische componenten, en een verdere plaat 4 met gedrukte bedrading welke de af te schermen 30 elektronische schakelingselementen bevat, bijvoorbeeld een microprocessorschakeling.

Voor het afschermen van de plaat 4 met gedrukte bedrading zijn volgens de uitvinding twee rechthoekige elektrisch geleidende schalen 5, 6 van gelijke afmetingen verschaft. De schaal 5 is van twee doorvoer-openingen 7 voorzien, in elk waarvan een filterconnector 8 is gemonteerd. De filterconnectoren 8 omvatten een substraat 9 met plaatvormige filtercondensatoren en contactelementen 10. Voor het aan de schaal 5 35 bevestigen van het substraat 9 is een frame 11 van elektrisch geleidend materiaal verschaft. Zowel de plaat 3 als de plaat 4 van gedrukte bedrading zijn van verdere connectoren 12 voorzien voor het contacteren van de filterconnectoren 8.

In de getoonde uitvoeringsvorm zijn de contactelementen 10 van de filterconnectoren 8 als contact-pennen uitgevoerd, en zijn de verdere connectoren 12 van contactbussen voorzien van het opnemen van 40 deze contactpennen. Omgekeerd, wanneer de verdere connectoren 12 van contactpennen zijn voorzien, dienen de contactelementen 10 van de filterconnectoren 8 als contactbussen te worden uitgevoerd.

Uiteraard kunnen de contactelementen 10 ook deels als contactpen en deels als contactbus worden uitgevoerd.

De schalen 5 en 6 zijn van een platte rand 13 voorzien, met op de hoekpunten gelegen bevestigings-45 gaten 14. De plaat met gedrukte bedrading 4 is eveneens van overeenkomstig gelegen bevestigingsgaten 14 voorzien. Door middel van schroeven 15 worden de schalen 5 en 6 met de plaat 4 met gedrukte bedrading op de basiseenheid 2 bevestigd. Hiertoe zijn enerzijds afstandshouders 16 met schroefgaten in lengterichting en anderzijds een connector 17, beschreven in de niet-voorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 8800609 ten name van aanvraagster, verschaft.

50 In geassembleerde toestand van de afscherm- en filtereenheid zijn de contactelementen van de connectoren 8 en 12 met elkaar verbonden en bevindt de plaat 4 van gedrukte bedrading zich aan zijn omtrek tussen de platte randen 13 van de schalen 5, 6. De diepte van de schalen 5, 6 wordt bepaald door de inbouwhoogte van de diverse elektronische componenten op de plaat 4 met gedrukte bedrading. Bij microprocessorschakelingen kan deze diepte in het algemeen vrij gering worden gehouden.

55 De connector 17 dient voor het door middel van uitwendige verbindingskabels aansluiten van de, in de behuizing 1 ondergebrachte elektronische schakelingen. In het algemeen zal deze connector eveneens als filterconnector zijn uitgevoerd. Wanner echter de plaat 3 met gedrukte bedrading geen verdere elektronische

Claims

3 193010 componenten bevat, Kan voor de connector 17 met een niet-afgeschermde of gefilterde connector worden volstaan, omdat eventuele stoorsignalen op de verbindingskabels als gevolg van de toegepaste filterconnec-toren 8 zodanig verzwakt op de elektronische componenten op de plaat 4 met gedrukte bedrading terechtkomen, dat er geen extra filterwerking meer noodzakelijk is. 5 Zoals uit figuur 1 duidelijk blijkt, kan de afscherm- en filtereenheid volgens de uitvinding gemakkeiijk worden gemonteerd of verwijderd, waarbij de af te schermen elektronische schakelingen door toepassing van connectorverbindingen eveneens gemakkelijk losneembaar zijn voor het vervangen van de gehele schakeling of bepaalde componenten hiervan. Uiteraard zijn de schalen 5, 6 niet beperkt tot de getoonde rechthoekvorm, maar kunnen ook andere geschikte vormen worden toegepast. Zonodig kan een stapeling 10 van afgeschermde schakelingen worden toegepast, welke bijvoorbeeld onderling kunnen worden doorverbonden door ook de schaal 6 van doorvoeropeningen met filterconnectoren te voorzien (niet getoond). Figuur 2 toont op vergrote schaal de voorkeursuitvoeringsvorm van de filterconnector volgens figuur 1 voor toepassing in de onderhavige aanvrage. Het substraat 9 is van doorvoeropeningen voorzien, waarin de penvormige contactelementen 10 zijn opgenomen, welke contactelementen 10 door middel van soldeer aan 15 één of meer op het substraat 9 gelegen elektrodevlakjes van filtercondensatoren zijn verbonden. De gemeenschappelijke elektrode(n) van de filtercondensatoren wordt aan de rand van het substraat 9 aangesloten. Een bij uitstek voor deze connector geschikt substraat 9 met filtercondensatoren is beschreven in de niet-voorgepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 8701661 ten name van aanvraagster. Voor het bevestigen en contacteren van de gemeenschappelijke elektrode(n) van de filtercondensatoren 20 op het substraat 9 is het frame 11 van elektrisch geleidend materiaal verschaft. Het frame 11 bezit een doorvoeropening 18 voor de contactelementen 10. In de doorvoeropening 18 steken vanaf de smalle randen van het frame 11 lippen 19 over een zodanige afstand in de doorvoeropening 18 uit, dat in gemonteerde toestand het substraat 9 tussen deze lippen en de schaal 5 is opgesloten. Verplaatsing van het substraat 9 wordt enerzijds voorkomen doordat de smalle randen 20 van het substraat 9 tegen de binnenzijde van het 25 opstaande gedeelte 21 van de lippen 19 aanliggen, en anderzijds doordat het frame 11 van verdere lippen 22 is voorzien, welke in overeenstemming gelegen sleuven 23 in de schaal 5 (figuur 1) passen. Door het terugwaarts in de richting van de schaal 5 omvouwen van de verdere lippen 22 wordt het frame 11 stevig en elektrisch geleidend aan de schaal 5 bevestigd. Het elektrische contact tussen het frame 11, de schaal 5 en de gemeenschappelijke elektrode(n) van het 30 substraat 9 kan verder daardoor worden gegarandeerd, door de betreffende delen aan elkaar te solderen. Zoals uit figuur 1 duidelijk is te zien, wordt de diepte van de schaal 5 mede bepaald door de afstand waarover de filterconnector ten opzichte van het vlak van de schaal uitsteekt. De afmetingen en constructie van het frame 11 zijn dan ook zodanig gekozen, dat een minimale inbouwhoogte wordt verschaft. Hoewel de uitvinding in hoofdzaak voor toepassing bij motorvoertuigen is ontworpen, zal het duidelijk zijn 35 dat de afscherm- en filtereenheid volgens de uitvinding voor vele toepassingen geschikt is, waarbij elektronische schakelingen en/of componenten tegen ongewenste stoorsignalen moeten worden beschermd. 40

1. Afscherm- en filtereenheid voor één of meer elektronische schakelingselementen, voorzien van twee schalen van elektrisch geleidend materiaal, ingericht voor het daartussen opsluiten van de elektronische schakelingselementen, en van een filterconnector voor het contacteren van de elektronische schakelingselementen, waarbij de filterconnector is opgebouwd uit een substraat van elektrisch isolerend materiaal, 45 voorzien van meerdere contactelementen, met het kenmerk, dat althans één van de schalen van althans één doorvoeropening met de filterconnector is voorzien, dat op het substraat filtercondensatoren aanwezig zijn, bestaande uit één of meer afzonderlijke elektrodevlakjes welke met de respectieve contactelementen zijn verbonden en althans één, door een diëlektricum van de elektrodevlakjes gescheiden gemeenschappelijke elektrode welke aan de rand van het substraat kan worden aangesloten en dat voor het aan de althans 50 ene schaal bevestigen van het substraat een frame van elektrisch geleidend materiaal is verschaft, met een doorvoeropening voor de contactelementen, waarbij vanaf de rand van het frame in de doorvoeropening uitstekende lippen zijn gevormd voor het zodanig tussen deze lippen en de althans ene schaal opsluiten van het substraat, dat de althans ene gemeenschappelijke elektrode elektrisch contact maakt met de althans ene schaal.

2. Afscherm- en filtereenheid volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het frame van dwars op het vlak van de doorvoeropening uitstekende verdere lippen is voorzien, waarbij de althans ene schaal van sleuven voor het opnemen van deze verdere lippen is voorzien, voor het door ombuigen van de verdere lippen aan 193010 4 de althans ene schaal bevestigen van het frame.

3. Filterconnector voorzien van een frame volgens conclusie 1 of 2. Hierbij 1 blad tekening