WO2021175664A1 - Vorrichtung zur schocklagerung von elektronik - Google Patents

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WO2021175664A1
WO2021175664A1 PCT/EP2021/054458 EP2021054458W WO2021175664A1 WO 2021175664 A1 WO2021175664 A1 WO 2021175664A1 EP 2021054458 W EP2021054458 W EP 2021054458W WO 2021175664 A1 WO2021175664 A1 WO 2021175664A1
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WO
WIPO (PCT)
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circuit board
electronics
carrier
board carrier
recess
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/054458
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander EWERT
Kilian HELFMEIER
Torben PARDUN
Original Assignee
Atlas Elektronik Gmbh
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Atlas Elektronik Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Atlas Elektronik Gmbh
Priority to EP21707967.2A priority Critical patent/EP4115716A1/de
Publication of WO2021175664A1 publication Critical patent/WO2021175664A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/14—Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1422—Printed circuit boards receptacles, e.g. stacked structures, electronic circuit modules or box like frames
    • H05K7/1427—Housings
    • H05K7/1434—Housings for electronics exposed to high gravitational force; Cylindrical housings

Definitions

  • the invention relates to a device for shock mounting of electronics, in particular for use under water.
  • the object of the present invention is therefore to create an improved concept for the shock mounting of electronics.
  • Exemplary embodiments show a device for shock mounting of electronics.
  • Electronics is understood to be the arrangement and functional interconnection of one or more (electronic) components.
  • the interconnection can be made using Conductor tracks are made on a circuit board.
  • the device comprises a first and a second circuit board carrier and a circuit board on which the electronics are arranged.
  • the circuit board is arranged between the first and the second circuit board carrier.
  • the first circuit board carrier has a recess to receive a component of the electronics.
  • a damping material is arranged between the first circuit board carrier and the circuit board, the damping material filling a gap between the first circuit board carrier and the circuit board, in particular the electronic component.
  • the damping material absorbs forces that act on the circuit board carrier and only passes them on in a weakened form to the circuit board and the components on it. Furthermore, the damping material can improve the dissipation of heat from the electronics to the circuit board carriers.
  • the circuit board typically has a large number of electronic components, so that a corresponding number of cutouts can be provided in the circuit board carrier.
  • the recess can be individually adapted to the circuit board to be protected, in particular to the components arranged on it.
  • the first and the second circuit board carrier are (mechanically) connected to one another in order to enclose the circuit board.
  • at least the electronics on the circuit board are enclosed by the first and the second circuit board carrier.
  • At least one circuit board carrier can, however, also have a groove into which the circuit board is let so that when the circuit board carriers are connected, only one interface between the first and the second circuit board carrier is visible from the outside.
  • the idea is to support the circuit board, which is made of a comparatively soft material and is thus stimulated to vibrate by the shock waves, by means of both circuit board carriers.
  • a depth of the recess (s) is accordingly chosen so that the components can be supported on a bottom of the recess. This reduces the load on the electronics and enables them to survive the shock undamaged.
  • the circuit board is clamped in a form-fitting manner by the first and the second circuit board carrier.
  • the first circuit board carrier forms a contour of the circuit board surface through the recess or a plurality of recesses, into which the circuit board is placed when the first circuit board carrier is connected to the second circuit board carrier.
  • the contour is defined by the components arranged on the board.
  • the damping element fills the gap.
  • the recess is adapted very precisely to the contour, while larger deviations can occur in terms of width. It is thus possible that several (similar) components with the same height can be accommodated in the same recess. This is possible because a load on the electronics in the event of a shock, the shock wave of which acts on the electronics predominantly parallel to the circuit board, is less than a shock, the shock wave of which acts predominantly perpendicular to the circuit board. So the first board carrier can be a negative form of the board. However, this is not to be understood in the sense of a casting mold, but with the restrictions described above with regard to the contour of the board.
  • the first circuit board carrier has a second recess.
  • the first recess has a first depth and the second recess has a second depth.
  • the first depth is advantageously different from the second depth. It is thus possible to protect components with two different heights by means of the first circuit board carrier.
  • the negative mold can thus protect two different, in exemplary embodiments also a large number of different components.
  • the device has a damping material which is arranged between the first circuit board carrier and the circuit board.
  • the damping material fills a gap between the first circuit board carrier and the circuit board.
  • the components are thus protected even better against a shock.
  • the damping material is advantageously already compressed in the case of connected board carriers if the damping material is used in solid form, in particular as a separate layer. However, this should not be complete compression, but only partial, so that there is reliable contact of the damping material both with the first circuit board carrier and with the electronics and the circuit board.
  • a layer of foam, for example, can be used as the damping material. This has the advantage that the circuit board can be removed by releasing the connection between the first and the second circuit board carrier and can thus be exchanged individually.
  • the first is connected to the second circuit board carrier
  • to fill for example, a plastic or a silicone into the gap between the circuit board and the first circuit board carrier.
  • the filling can take place, for example, through a hole in the first and / or the second circuit board carrier.
  • a foaming agent can advantageously be added. This prevents the plastic from contracting while it hardens, which could result in tension in the electronics or the circuit board.
  • a thickness of the first circuit board carrier is greater than a height of the electronics on the circuit board.
  • the thickness of the board carrier as well as the height of the electronics (more precisely the components) is determined perpendicular to the board. This ensures that all components can be supported on the circuit board carrier. Otherwise, the formation of a recess with the necessary depth for a component can result in the circuit board carrier having a through opening. This component could then no longer be supported on the circuit board carrier and the entire electronics is at risk if one component fails in the event of a shock.
  • the first and / or the second circuit board carrier has a material whose modulus of elasticity is greater than 50 GPa (Giga Pascal), preferably greater than or equal to 70 GPa.
  • the first and / or the second circuit board carrier has a rigidity which is at least as great as the rigidity of the stiffest component of the circuit board. This ensures that the circuit board carriers give the circuit board the necessary stability to withstand the shock.
  • the necessary stability can also be achieved by a material with a lower modulus of elasticity if the geometry of the circuit board carrier is adapted accordingly.
  • the material of the first and / or the second circuit board carrier can be a metal, for example aluminum or iron.
  • Metals, including aluminum and iron, are good heat conductors. This is advantageous because it is therefore over the PCB carrier heat dissipation of the components is possible. In other words, cooling of the electronics can be achieved in this way via the circuit board carrier.
  • the circuit board carrier can also give off the heat to the surrounding water via thermal coupling.
  • the circuit board also has components on the rear
  • the features that relate to the first circuit board carrier can also be transferred to the second circuit board carrier.
  • the damping material can also be arranged between the second circuit board carrier and the circuit board independently of further rear components. This improves the damping effect. Furthermore, the board is better clamped by the two board carriers.
  • a method for producing a device for shock mounting of electronics is shown with the following steps: providing a circuit board on which the electronics are arranged; Forming a recess in a first circuit board carrier corresponding to the electronics on the circuit board in order to receive a component (in particular the components) of the electronics; Arranging the circuit board between the first circuit board carrier and a second circuit board carrier; Connect the first circuit board carrier to the second circuit board carrier so that the circuit board is completely enclosed.
  • FIG. 2 a schematic perspective illustration of exemplary embodiments of the device from FIG. 1 in a simplified exploded drawing
  • the device 20 comprises a first circuit board carrier 22, a second circuit board carrier 24 and a circuit board 26 on which the electronics, here exemplarily in the form of a component 28, are arranged.
  • the circuit board 26 is arranged between the first circuit board carrier 22 and the second circuit board carrier 24.
  • the first circuit board carrier 22 has a recess 30 which receives the component 28 (when the circuit board rests on the first circuit board carrier 22).
  • the first and the second circuit board carrier 22, 24 are connected to one another in order to enclose the circuit board 26.
  • the recess 30 is shown in dashed lines because it is not visible from the perspective shown.
  • the circuit board supports 22, 24 are shown in all figures as a (flat) plate. It should be noted, however, that the circuit board carrier can have any shape, in particular it can also be arched.
  • the damping material 36 is arranged between the circuit board 26 and the first circuit board carrier 22.
  • the damping material 36 is shown here as a separate layer. This is possible, for example, using a foam.
  • the damping material 36 can, however, also be filled into the connected circuit board carriers 22, 24 in initially liquid form and then harden in order to fill gaps between the circuit board or the components and the circuit board carrier 22.
  • a connecting means 32 can be used to connect the circuit board carriers 22, 24 to one another.
  • two connecting means 32 are shown, which connect the device 20 in a diagonal.
  • the connecting means 32 can be passed through corresponding openings 34 in the circuit board carriers and optionally in the circuit board 26. Screws, for example, can be used as connecting means. The screws can be tightened with a nut.
  • the openings 34 in particular the openings 34 of the first and / or the second plate carrier 22, 24 can also have a thread into which the screw is screwed.
  • the openings 34 are shown in dashed lines because they are from the perspective shown are not visible.
  • the two connecting means are shown here only by way of example. Any number of connecting means 32 can optionally also be used. Arrows 38 indicate that the connecting means 32 are passed through the openings 34 in order to connect the first circuit board carrier 22 to the second circuit board carrier 24.
  • a total of three components 28a, 28b, 28c are arranged on the board 26.
  • the first component 28a and the second component 28b are, however, of the same type or at least the same height (and are close to one another), so that they can be received by a common recess 30a.
  • a separate second recess 30b is provided for the third component 28c. This is necessary because the third component 28c is higher than the first and second component 28a, 28c.
  • the third component 28c is too far away from the second component 28b, so that the circuit board in the area between the two components 28b, 28c could be damaged in the event of a shock if the circuit board were not supported there by the first circuit board carrier 22 .
  • the damping material 36 is arranged between the circuit board 26 and the first circuit board carrier 22.
  • the damping material 36 is shown here as a separate layer. In the form shown as a layer, however, the damping material 36 can only be deformed to a limited extent without losing its damping properties. Thus, the layer can rest on the first and the second component 28a, 28b and is pressed into the recess 30a when the two circuit board carriers 22, 24 are connected to one another. This is possible because the two components 28a, 28b are flat.
  • the damping material 36 would tear in an uncontrolled manner when pressed into the second recess 30b or ripple in such a way that the damping material 36 would no longer lie smoothly between the circuit board and the first circuit board carrier 22 in an area around the third component 28c . Therefore, a cutout 36a made of the damping material (or the layer) is arranged in the second recess 30b.
  • the third component 28c is passed through the resulting hole 36b when the circuit board rests on the first circuit board carrier 22.
  • the disclosed electronics are designed in exemplary embodiments to process water-borne sound signals from water-borne sound converters and / or to provide water-borne sound signals for water-borne sound converters. In other words, the electronics can provide signal processing for water-borne sound converters.
  • the (water) sound transducers are designed for use under water, especially in the sea.
  • the sound transducers are designed to convert water-borne sound into an electrical signal (e.g. voltage or current) corresponding to the sound pressure, the water-borne sound signal.
  • the sound transducers are designed to convert an applied electrical voltage into water-borne sound.
  • the sound transducers can accordingly be used as water-borne sound converters and / or as water-borne sound transmitters.
  • the sound transducers have a piezoelectric material, for example a piezoceramic, as the sensor material.
  • the transducers can be used for (active and / or passive) sonar (sound navigation and ranging).
  • the sound transducers are not suitable for medical applications.
  • first circuit board carrier 24 second circuit board carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Mounting Of Printed Circuit Boards And The Like (AREA)

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik mit einem ersten und einem zweiten Platinenträger (22, 24) sowie einer Platine (26) gezeigt, auf der die Elektronik angeordnet ist. Die Platine (26) ist zwischen dem ersten und dem zweiten Platinenträger (22, 24) angeordnet. Der erste Platinenträger (22) weist eine Aussparung (30) auf, um ein Bauteil (28) der Elektronik aufzunehmen. Der erste und der zweite Platinenträger (22, 24) sind miteinander verbunden, um die Platine (26) zu umschließen.

Description

Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik, insbesondere für den Einsatz unter Wasser.
Elektronik, die in der Nähe von Detonationen eingesetzt wird, ist extrem großen Beschleunigungen ausgesetzt. Diese können in der Nähe von 10.000 g, also der 10.000-fachen Erdbeschleunigung, oder sogar darüber liegen. So leitet insbesondere die Phase 1 eines Unterwasserschocks, also der kurzfristigen großen Beschleunigung, hochfrequente mechanische Schwingungen in die Platinen und die darauf befindlichen Bauteile der Elektronik ein. Dadurch kommt es zu großen Verformungen der Platine und entsprechend hohen Lastspitzen in den Lötverbindungen. Die mechanische Stabilität der Lötverbindung ist jedoch nicht ausreichend, um den hohen Lastspitzen und somit dem Schock standzuhalten. Das Bauteil löst sich von der Platine und die Elektronik ist defekt. Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen es wichtig ist, dass die Elektronik keinen Schaden nimmt, wenn sie einem Schock ausgesetzt ist. Dies ist z.B. bei Sonar-Anwendungen der Fall. So ist es für die Navigation eines U-Bootes zwingend notwendig, dass die Elektronik, die die Hydrophonsignale verarbeitet, auch nach einem Schock noch zuverlässig funktioniert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Konzept für die Schocklagerung von Elektronik zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ausführungsbeispiele zeigen eine Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik.
Als Elektronik wird die Anordnung sowie funktionelle Verschaltung von einem oder mehreren (elektronischen) Bauteilen verstanden. Die Verschaltung kann mittels Leiterbahnen auf einer Platine erfolgen. Die Vorrichtung umfasst einen ersten und einen zweiten Platinenträger sowie eine Platine, auf der die Elektronik angeordnet ist. Die Platine ist zwischen dem ersten und dem zweiten Platinenträger angeordnet. Der erste Platinenträgerweist eine Aussparung auf, um ein Bauteil der Elektronik aufzunehmen. Zwischen dem ersten Platinenträger und der Platine ist ein Dämpfungsmaterial angeordnet, wobei das Dämpfungsmaterial einen Spalt zwischen dem ersten Platinenträger und der Platine, insbesondere des Bauteils der Elektronik, ausfüllt. Das Dämpfungsmaterial nimmt Kräfte auf, die auf die Platinenträger wirken und gibt diese nur in abgeschwächter Form an die Platine und die Bauteile darauf weiter. Ferner kann das Dämpfungsmaterial die Wärmeabfuhr von der Elektronik zu den Platinenträgern verbessern.
Typischerweise weist die Platine eine Vielzahl von Elektronikbauteilen auf, so dass entsprechend eine Vielzahl von Aussparungen in dem Platinenträger vorgesehen sein können. Die Aussparung kann individuell an die zu schützende Platine, insbesondere an die darauf angeordneten Bauteile, angepasst sein. Ferner sind der erste und der zweite Platinenträger (mechanisch) miteinander verbunden, um die Platine zu umschließen. Insbesondere ist zumindest die Elektronik auf der Platine von dem ersten und dem zweiten Platinenträger umschlossen. Von außen betrachtet kann bei verbundenen Platinenträgern ein Platinenrand und/oder das Dämpfungsmaterial zwischen dem ersten und dem zweiten Platinenträger sichtbar sein, die Platinenträger liegen dann auf der Platine auf. Zumindest ein Platinenträger kann jedoch auch eine Nut aufweisen, in die die Platine eingelassen ist, so dass bei verbundenen Platinenträgern von außen nur eine Schnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Platinenträger sichtbar ist.
Idee ist es, die Platine, die ein vergleichsweise weiches Material aufweist und somit durch die Schockwellen zum Schwingen angeregt wird, mittels beider Platinenträger abzustützen. Dies gilt für die Platine selber, aber auch für die darauf angeordneten Bauelemente der Elektronik. Eine Tiefe der der Aussparung(en) ist demnach so gewählt, dass die Bauteile sich an einem Boden der Aussparung abstützen können. Somit wird die Belastung für die Elektronik reduziert und diese kann den Schock unbeschadet überstehen. In Ausführungsbeispielen ist die Platine von dem ersten und dem zweiten Platinenträger formschlüssig eingespannt. D.h., der erste Platinenträger bildet durch die Aussparung oder durch eine Mehrzahl von Aussparungen eine Kontur der Platinenoberfläche ab, in die die Platine hineingelegt wird, wenn der erste Platinenträger mit dem zweiten Platinenträger verbunden ist. Die Kontur wird durch die auf der Platine angeordneten Bauelemente definiert. Das Dämpfungselement füllt die Spalte aus. In der Tiefe ist die Aussparung sehr exakt an die Kontur angepasst, in der Breite können größere Abweichungen auftreten. So ist es möglich, dass mehrere (gleichartigte) Bauteile mit der gleichen Höhe in der gleichen Aussparung Platz finden. Dies ist möglich, da eine Belastung der Elektronik bei einem Schock, dessen Stoßwelle überwiegend parallel zu der Platine auf die Elektronik wirkt, weniger groß ist als ein Schock, dessen Stoßwelle überwiegend senkrecht auf die Platine wirkt. So kann erste Platinenträger eine Negativform der Platine sein. Dies ist jedoch nicht im Sinne einer Gießform zu verstehen, sondern mit den oben beschriebenen Einschränkungen hinsichtlich der Kontur der Platine.
In einem Ausführungsbeispiel weist der erste Platinenträger eine zweite Aussparung auf. Die erste Aussparung weist eine erste Tiefe auf und die zweite Aussparung weist eine zweite Tiefe auf. Vorteilhafterweise unterscheidet sich die erste Tiefe von der zweiten Tiefe. Somit ist es möglich, Bauteile mit zwei verschiedenen Höhen mittels des ersten Platinenträgers zu schützen. Die Negativform kann so zwei unterschiedliche, in Ausführungsbeispielen auch eine Vielzahl von verschiedenen Bauteilen schützen.
Die Vorrichtung weist ist ein Dämpfungsmaterial auf, das zwischen dem ersten Platinenträger und der Platine angeordnet ist. Das Dämpfungsmaterial füllt einen Spalt zwischen dem ersten Platinenträger und der Platine aus. Die Bauteile werden somit noch besser vor einem Schock geschützt. Vorteilhafterweise ist das Dämpfungsmaterial bei verbundenen Platinenträgern bereits komprimiert, wenn das Dämpfungsmaterial in fester Form, insbesondere als separate Schicht, verwendet wird. Dies sollte jedoch keine vollständige Kompression sein, sondern nur eine teilweise, so dass ein zuverlässiger Kontakt des Dämpfungsmaterials sowohl mit dem ersten Platinenträger als auch mit der Elektronik sowie der Platine besteht. Als Dämpfungsmaterial kommt z.B. eine Schicht eines Schaumstoffs in Frage. Dies hat den Vorteil, dass die Platine durch Lösen der Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Platinenträger entnehmbar ist und damit einzeln ausgetauscht werden kann. Alternativ ist es auch möglich, insbesondere nachdem der erste mit dem zweiten Platinenträger verbunden ist, beispielsweise einen Kunststoff oder ein Silikon in die Spalte zwischen Platine und erstem Platinenträger einzufüllen. Das Einfüllen kann z.B. durch ein Loch in dem ersten und/oder dem zweiten Platinenträger erfolgen. Wird ein Kunststoff verwendet kann vorteilhafterweise ein Schaumbildner beigemischt werden. Dieser verhindert ein Zusammenziehen des Kunststoffs während des Aushärtens, wodurch Spannungen in der Elektronik bzw. der Platine entstehen könnten.
In Ausführungsbeispielen ist eine Dicke des ersten Platinenträgers größer als eine Höhe der Elektronik auf der Platine. Die Dicke des Platinenträgers sowie die Höhe der Elektronik (genauer der Bauteile) wird senkrecht zu der Platine ermittelt. Somit ist gewährleistet, dass sich alle Bauteile an dem Platinenträger abstützen können. Andernfalls kann das Formen einer Aussparung mit der notwendige Tiefe für ein Bauteil dazu führen, dass der Platinenträger eine Durchgangsöffnung aufweist. Dieses Bauteil könnte sich dann nicht mehr an dem Platinenträger abstützen und die gesamte Elektronik ist durch den Ausfall des einen Bauteils bei einem Schock gefährdet.
In Ausführungsbeispielen weist der erste und/oder der zweite Platinenträger ein Material auf, dessen Elastizitätsmodul größer ist als 50 GPa (Giga Pascal), bevorzugt größer oder gleich 70 GPa. In weiteren Ausführungsbeispielen ist der erste und/oder der zweite Platinenträger eine Steifigkeit auf, die mindestens so groß ist die wie Steifigkeit des steifsten Bauteils der Platine. Somit ist gewährleistet, dass die Platinenträger der Platine die notwendige Stabilität geben, um den Schock zu überstehen. Die notwendige Stabilität kann statt eines Materials mit dem genannten Elastizitätmodul auch durch ein Material mit einem geringeren Elastizitätmodul erreicht werden, wenn die Geometrie des Platinenträgers entsprechend angepasst ist. Insbesondere kann das Material des ersten und/oder des zweiten Platinenträgers ein Metall, beispielsweise Aluminium oder Eisen, sein. Metalle, so auch Aluminium und Eisen, sind gute Wärmeleiter. Dies ist vorteilhaft, da somit über den Platinenträger eine Wärmeabfuhr der Bauteile möglich ist. In anderen Worten kann über die Platinenträger so eine Kühlung der Elektronik erzielt werden. Im Beispiel von Sonaranwendungen kann der Platinenträger ferner über eine Wärmekopplung die Wärme an das umgebende Wasser abgeben.
Insbesondere wenn die Platine auch rückseitig Bauteile aufweist, können die Merkmale, die auf den ersten Platinenträger bezogen sind auch auf den zweiten Platinenträger übertragen werden. Das Dämpfungsmaterial kann auch unabhängig von weiteren rückseitigen Bauteilen zwischen dem zweiten Platinenträger und der Platine angeordnet sein. Dadurch wird die Dämpfungswirkung verbessert. Ferner wird die Platine so besser von den beiden Platinenträgern eingespannt.
Analog ist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik mit folgenden Schritten gezeigt: Bereitstellen einer Platine, auf der die Elektronik angeordnet ist; Formen einer Aussparung in einen ersten Platinenträger entsprechend der Elektronik auf der Platine um ein Bauteil (insbesondere die Bauteile) der Elektronik aufzunehmen; Anordnen der Platine zwischen dem ersten Platinenträger und einem zweiten Platinenträger; Verbinden des ersten Platinenträgers mit dem zweiten Platinenträger, so dass die Platine vollständig umschlossen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik in einer vereinfachten Explosionszeichnung;
Fig. 2: eine schematische perspektivische Darstellung von Ausführungsbeispielen der Vorrichtung aus Fig. 1 in einer vereinfachten Explosionszeichnung;
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 20 zur Schocklagerung von Elektronik in einer vereinfachten Explosionszeichnung. Die Vorrichtung 20 umfasst einen ersten Platinenträger 22, einen zweiten Platinenträger 24 und eine Platine 26, auf der die Elektronik, hier exemplarisch in Form eines Bauteils 28, angeordnet ist. Die Platine 26 ist zwischen dem ersten Platinenträger 22 und dem zweiten Platinenträger 24 angeordnet. Der erste Platinenträger 22 weist eine Aussparung 30 auf, die das Bauteil 28 aufnimmt (wenn die Platine auf dem ersten Platinenträger 22 aufliegt). Ferner sind der erste und der zweite Platinenträger 22, 24 miteinander verbunden, um die Platine 26 zu umschließen. Die Aussparung 30 ist gestrichelt dargestellt, da sie aus der dargestellten Perspektive nicht sichtbar ist. Die Platinenträger 22, 24 sind in alle Figuren als (ebene) Platte dargestellt. Es sei jedoch angemerkt, dass der Platinenträger beliebig geformt, insbesondere auch gewölbt, sein kann.
Zwischen der Platine 26 und dem ersten Platinenträger 22 ist das Dämpfungsmaterial 36 angeordnet. Das Dämpfungsmaterial 36 ist hier als separate Schicht dargestellt. Dies ist z.B. unter Verwendung eines Schaumstoffs möglich. Das Dämpfungsmaterial 36 kann allerdings auch in zunächst flüssiger Form in die verbundenen Platinenträger 22, 24 eingefüllt werden und dann aushärten um Spalte zwischen der Platine bzw. den Bauteilen und dem Platinenträger 22 auszufüllen.
Zum Verbinden der Platinenträger 22, 24 miteinander kann ein Verbindungsmittel 32 verwendet werden. In Fig. 1 sind zwei Verbindungsmittel 32 dargestellt, die die Vorrichtung 20 in einer Diagonalen verbinden. Die Verbindungsmittel 32 können durch entsprechende Öffnungen 34 in den Platinenträgern und optional der Platine 26 hindurchgeführt werden. Als Verbindungsmittel können z.B. Schrauben verwendet werden. Die Schrauben können mittels einer Mutter festgezogen werden. Alternativ können die Öffnungen 34, insbesondere die Öffnungen 34 des ersten und/oder der zweiten Platinenträgers 22, 24 auch ein Gewinde aufweisen, in das die Schraube hineingedreht wird. Die Öffnungen 34 sind gestrichelt dargestellt, da sie aus der dargestellten Perspektive nicht sichtbar sind. Ferner ist anzumerken, dass die beiden Verbindungsmittel hier nur beispielhaft dargestellt sind. Optional kann auch eine beliebige Anzahl von Verbindungsmitteln 32 verwendet werden. Pfeile 38 zeigen an, dass die Verbindungsmittel 32 durch die Öffnungen 34 geführt werden, um den ersten Platinenträger 22 mit dem zweiten Platinenträger 24 zu verbinden.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 20 mit weiteren optionalen Merkmalen. So sind insgesamt drei Bauteile 28a, 28b, 28c auf der Platine 26 angeordnet. Das erste Bauteil 28a und das zweite Bauteil 28b sind jedoch gleichartig oder zumindest gleich hoch (und liegen dicht beieinander), so dass diese von einer gemeinsamen Aussparung 30a aufgenommen werden können. Für das dritte Bauteil 28c ist jedoch eine separate zweite Aussparung 30b vorgesehen. Dies ist notwendig, da das dritte Bauteil 28c höher ist als das erst und das zweite Bauteil 28a, 28c. Ferner liegen das dritte Bauteil 28c zu weit entfernt von dem zweiten Bauteil 28b, so dass die Platine in dem Bereich zwischen den beiden Bauteilen 28b, 28c im Falle eines Schocks Schaden nehmen könnte, wenn die Platine dort nicht von dem ersten Platinenträger 22 abgestützt werden würde.
Zwischen der Platine 26 und dem ersten Platinenträger 22 ist das Dämpfungsmaterial 36 angeordnet. Das Dämpfungsmaterial 36 ist hier als separate Schicht dargestellt. In der gezeigten Form als Schicht ist das Dämpfungsmaterial 36 jedoch nur begrenzt verformbar, ohne seine Dämpfungseigenschaften zu verlieren. So kann die Schicht auf dem ersten und dem zweiten Bauteil 28a, 28b aufliegen und wird in die Aussparung 30a hereingedrückt wenn die beiden Platinenträger 22, 24 miteinander verbunden sind. Dies ist möglich, da die beiden Bauteile 28a, 28b flach sind. Bei dem höheren dritten Bauteil 28c würde das Dämpfungsmaterial 36 beim Fiereindrücken in die zweite Aussparung 30b jedoch unkontrolliert reißen oder sich derart Wellen, dass das Dämpfungsmaterial 36 in einem Bereich um das dritte Bauteil 28c nicht mehr glatt zwischen der Platine und dem ersten Platinenträger 22 liegen würde. Daher ist in der zweiten Aussparung 30b eine Ausstanzung 36a aus dem Dämpfungsmaterial (bzw. der Schicht) angeordnet. Das dritte Bauteil 28c ist durch das entstandene Loch 36b hindurchgeführt, wenn die Platine auf dem ersten Platinenträger 22 aufliegt. Die offenbarte Elektronik ist in Ausführungsbeispielen ausgebildet, Wasserschallsignale von Wasserschallwandlern zu verarbeiten und/oder Wasserschallsignale für Wasserschallwandler bereitzustellen. In anderen Worten kann die Elektronik eine Signalverarbeitung für Wasserschallwandler bereitstellen.
Die (Wasser-) Schallwandler sind für den Einsatz unter Wasser, insbesondere im Meer, ausgelegt. Die Schallwandler sind ausgebildet, Wasserschall in eine dem Schalldruck entsprechenden elektrischen Signal (z.B. Spannung oder Strom), das Wasserschallsignal, umzuwandeln. Überdies sind die Schallwandler ausgebildet, eine anliegende elektrische Spannung in Wasserschall umzuwandeln. Die Schallwandler können demnach als Wasserschallwandler und/oder als Wasserschallsender verwendet werden. Als sensorisches Material weisen die Schallwandler ein piezoelektrisches Material, beispielsweise eine Piezokeramik, auf. Die Schallwandler können für (Aktiv- und/oder Passiv-) Sonar (sound navigation and ranging, dt.: Schall-Navigation und -Entfernungsbestimmung) eingesetzt werden. Die Schallwandler sind nicht für medizinische Anwendungen geeignet.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. Bezugszeichenliste:
20 Vorrichtung zur Schocklagerung von Elektronik
22 erster Platinenträger 24 zweiter Platinenträger
26 Platine
28 Bauteil der Elektronik
30 Aussparung
32 Verbindungsmittel 34 Öffnungen
36 Dämpfungsmaterial
38 Pfeile

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (20) zur Schocklagerung von Elektronik mit folgenden Merkmalen: einem ersten und einem zweiten Platinenträger (22, 24), einer Platine (26), auf der die Elektronik angeordnet ist, wobei die Platine (26) zwischen dem ersten und dem zweiten Platinenträger (22, 24) angeordnet ist, wobei der erste Platinenträger (22) eine Aussparung (30) aufweist, um ein Bauteil (28) der Elektronik aufzunehmen, wobei ein Dämpfungsmaterial zwischen dem ersten Platinenträger (22, 24) und der Platine (26) angeordnet ist, wobei das Dämpfungsmaterial einen Spalt zwischen dem ersten Platinenträger (22) und der Platine (26), insbesondere des Bauteils der Elektronik, ausfüllt; wobei der erste und der zweite Platinenträger (22, 24) miteinander verbunden sind, um die Platine (26) zu umschließen.
2. Vorrichtung (20) gemäß Anspruch 1 , wobei der erste und die zweite Platinenträger (22, 24) die Platine (26) formschlüssig einspannen.
3. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dämpfungsmaterial (36) bei verbundenen Platinenträgern (22, 24) komprimiert ist.
4. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dämpfungsmaterial eines der folgenden Materialien aufweist: einen Schaumstoff, einen Kunststoff, Silikon.
5. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Dicke des ersten Platinenträgers größer ist als eine Höhe der Elektronik auf der Platine.
6. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Platinenträger (22) eine Negativform der auf der Platine (26) angeordneten Elektronik ist.
7. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste und/oder der zweite Platinenträger (22, 24) ein Material aufweist dessen Elastizitätsmodul größer ist als 50gPa, insbesondere größer oder gleich 70gPa ist.
8. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Material des ersten und/oder des zweiten Platinenträgers (22, 24) ein Metall ist.
9. Vorrichtung (20) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Platinenträger (22) eine zweite Aussparung (30b) aufweist, die ausgebildet ist, ein zweites Bauteil (28c) der Elektronik aufzunehmen, wobei die erste Aussparung (30a) eine erste Tiefe aufweist und die zweite Aussparung (30b) eine zweite Tiefe aufweist, wobei sich die erste Tiefe von der zweiten Tiefe unterscheidet.
10. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung (20) zur Schocklagerung von Elektronik mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Platine (26), auf der die Elektronik angeordnet ist; Formen einer Aussparung (30) in einen ersten Platinenträger (22) entsprechend der Elektronik auf der Platine (26) um ein Bauteil der Elektronik aufzunehmen;
Anordnen der Platine (26) zwischen dem ersten Platinenträger (22) und einem zweiten Platinenträger (24);
Anordnen eines Dämpfungsmaterials zwischen dem ersten Platinenträger (22, 24) und der Platine (26), wobei das Dämpfungsmaterial einen Spalt zwischen dem ersten Platinenträger (22) und der Platine (26), insbesondere des Bauteils der Elektronik, ausfüllt;
Verbinden des ersten Platinenträgers (22) mit dem zweiten Platinenträger (24), so dass die Platine (26) vollständig umschlossen ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050093201A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 Groth Lauren A. Singular molded and co-molded electronic's packaging pre-forms
DE102010036910A1 (de) * 2010-08-08 2012-02-09 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Elektrische Vorrichtung

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4112831A1 (de) 1991-04-19 1992-10-22 Diehl Gmbh & Co Abstuetzeinrichtung fuer funktionsbauteile
US5285559A (en) 1992-09-10 1994-02-15 Sundstrand Corporation Method and apparatus for isolating electronic boards from shock and thermal environments
US6365244B1 (en) 1997-11-04 2002-04-02 Honeywell International, Inc. Method for heat absorption using polyoxymethylene polymer compositions
DE19850153B4 (de) 1998-10-30 2005-07-21 Siemens Ag Halbleiter-Schaltungsanordnung, insbesondere Hochstromumrichter mit niedriger Zwischenkreisspannung
DE10123996A1 (de) 2001-05-17 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Gehäuse zur Aufnahme einer elektronischen Einheit
DE102009045915A1 (de) 2009-10-22 2011-04-28 Robert Bosch Gmbh Toleranzfreie Leiterplattenklemmung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050093201A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 Groth Lauren A. Singular molded and co-molded electronic's packaging pre-forms
DE102010036910A1 (de) * 2010-08-08 2012-02-09 Ssb Wind Systems Gmbh & Co. Kg Elektrische Vorrichtung

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