DE1253783B

DE1253783B - Anordnung zur Befestigung und Kontaktierung einer kaschierten Leiterplatte in einem Abschirmgehaeuse

Info

Publication number: DE1253783B
Application number: DES95464A
Authority: DE
Inventors: Hans Donath; Gerd Nothnagel
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-02-16
Filing date: 1965-02-16
Publication date: 1967-11-09
Also published as: NL6601479A; JPS5132826B1; BE676572A; NL141353B; SE323435B; US3407261A; GB1073108A; AT256178B

Description

DEUTSCHES ^IW¹ PATENTAMT

WflfvjF Deutsche Kl.: 21 a4 - 75

AUSLEGESCHRIFT I₂₅₃₇₈₉

Aktenzeichen: S 95464 LX d/21 a4

1 253 783 Anmeldetag: 16.Februar 1965

Auslegetag: 9. November 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Befestigung und Kontaktierung einer kaschierten Leiterplatte in einem Abschirmgehäuse, insbesondere für Baugruppeneinheiten der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der rings um die Lötseite der Leiterplatte wenigstens ein schmaler, als Masseanschluß dienender Metallisierungsstreifen verläuft, der mit dem Abschirmgehäuse verbunden ist.

Die derzeitige Technik bevorzugt den Aufbau von Geräten der elektrischen Nachrichtentechnik aus einzelnen abgeschlossenen Baugruppen, in denen eine Anzahl von meist kleinen Bauelementen samt Verstärkerelementen z. B. Transistoren in Form einer gedruckten Schaltung in einer meist für sich funktionsfähigen Einheit zusammengeschlossen sind. Eine solche Einheit bildet häufig einen Zwischenfrequenzverstärker, Demodulator od. dgl. Zur Vermeidung von Verkopplungen über elektromagnetische Felder, wie sie besonders bei hochfrequenzführenden Baueinheiten auftreten können, ist eine sorgfältige Abschirmung der Baueinheit notwendig. Meist befindet sich die Leiterplatte daher in einem völlig geschlossenen Metallgehäuse und ist über abgeschirmte bzw. hochfrequenzverblockte Stecker angeschlossen. Bei der Unterbringung der Leiterplatte im Gehäuse entstehen häufig große Schwierigkeiten hinsichtlich einwandfreier Kontaktierung der Masseanschlüsse auf der Leiterplatte mit dem Abschirmgehäuse besonders unter dem Gesichtspunkt einer rationellen, also von Handarbeit weitgehend freien Fertigung, wie sie bei solchen Baueinheiten, die ja in sehr großen Stückzahlen bereitgestellt werden müssen, erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere den aufgezählten Schwierigkeiten mit einfachen Mitteln zu begegnen.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung zur Befestigung und Kontaktierung einer kaschierten Leiterplatte in einem Abschirmgehäuse, insbesondere für Baugruppeneinheiten der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der rings um die Lötseite der Leiterplatte wenigstens ein schmaler, als Masseanschluß dienender Metallisierungsstreifen verläuft, der mit dem Abschirmgehäuse verbunden ist, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich rings um den Rand der Platte ein zusätzliches, aus gut lötfähigem, gegenüber der Wandstärke des Abschirmgehäuses dünnem Metallblech bestehendes, erforderlichenfalls aus mehreren Teilstücken zusammengesetztes Rähmchen befindet, das in dem wenigstens auf einer Seite offenen stabilen Abschirmgehäuse nächst dem Rand des Gehäuses befestigt ist und so geformt ist, daß es mit einem Rahmenschenkel den Rand des Metallisie-Anordnung zur Befestigung und Kontaktierung
einer kaschierten Leiterplatte
in einem Abschirmgehäuse

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

Hans Donath,

Gerd Nothnagel, München

rungsstreifens abdeckt und mit einem weiteren dazu winklig ausgerichteten Rahmenschenkel an den Wänden des Abschirmgehäuses eng anliegt und daß das Gehäuse mit dem Rähmchen und dem Metallisierungsstreifen vorzugsweise durch Schwallötung der gesamten Einheit verlötet ist.

Durch die britische Patentschrift 798 143 ist zwar eine Anordnung bekannt, bestehend aus einem Abschirmgehäuse, das mit einem nach innen gebogenen Falz versehen ist, auf dem ebenfalls eine mit Randmetallisierung versehene Druckschaltungsplatte aufgelegt und mit dem Falz vernietet ist. Diese Art von Verbindung der Druckschaltungsplatte mit dem Abschirmgehäuse hat einerseits den Nachteil, daß eine Schwall- oder Tauchlötung praktisch ausgeschlossen ist, sofern eine dichte Verlötung des Falzes mit dem Metallisierungsstreifen der Druckschaltungsplatte angestrebt wird, da sich das Lötmittel in der notwendigen Tauchtiefe leicht auf die Bauteileseite der Platte ergießen kann. Andererseits ist nachteilig, daß die Platte ungeschützt außerhalb des eigentlichen Abschirmrahmens angebracht ist.

Eine den meisten Anwendungsfällen gerecht werdende Form für das Rähmchen besteht bei der Anordnung gemäß der Erfindung aus einem U-förmigen Blech, das durch Punktschweißung des Verbindungsstückes zwischen beiden Schenkeln an das Gehäuse geheftet ist. Bei geschlossenen Gehäusen ist es hierbei erforderlich, eine Wand des Gehäuses zusammen mit dem zugehörigen Rähmchenteil als Einzelheit auszuführen und nach Einschieben der Leiterplatte in die U-Schienen das Rähmchen und das Gehäuse zugleich zu schließen.

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Eine weitere günstige Anordnung besteht aus einem Rähmchen, das ein L-Profil aufweist, dessen einer Schenkel auf dem Metallisierungsstreifen anliegt, während der andere Schenkel an der Gehäusewand anliegt und mit Laschen versehen ist, die in vorzugsweise aus den Gehäusewänden gerissenen Blechbügeln bis zum Anschlag der Leiterplatte an den Bügeln eingesteckt und verdreht, umgebogen oder ähnlich arretiert werden. Bei einem Rähmchen mit U-Profil werden die Laschen zweckmäßig einfach aus dem einen Schenkel gerissen.

Für Leiterplatten, die zur Vermeidung von Kurzschlüssen über den Deckel der Baugruppe oder aus anderen Gründen etwas tiefer in das Gehäuse zurückversetzt angeordnet werden müssen, ist es zweckmäßig, wenn die parallel zum Lötschwall verlaufenden Rähmchenteile je ein weiteres Schenkelblech aufweisen, das von der Innenkante des Rähmchens schräg bis zum Gehäuserand zurückgebogen ist, vorzugsweise mit einer Neigung, die etwa dem Austrittswinkel des Lötschwalles entspricht. Dabei ist es vorteilhaft, den Rand des Schenkelbleches so umzubiegen, daß ein schmaler, am Gehäuse anliegender Streifen entsteht.

Für manche Anwendungsfälle ist es zweckmäßig, die Leiterplatte mit einem geschlossenen Rähmchen zu umgeben und dessen Befestigung im Gehäuse über Laschen und Schrauben od. dgl. vorzunehmen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der F i g. 1 bis 6 bei mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Fig. 1 stellt ein Teil einer kaschierten Leiterplatte 4 dar, die sich in einem Abschirmgehäuse mit den Wänden 2 und 2 a befindet. Zur besseren Darstellung sind die an sich völlig geschlossenen Einheiten in den Figuren nur unvollständig, z. B. ohne Deckel, Boden, Zwischenwände und sonstige zur Erläuterung nicht notwendige Teile, dargestellt. Die kaschierte Leiterplatte weist eine Verdrahtung 7 nach Art von gedruckten Schaltungen auf, die in diesem Fall auf der Unterseite der Leiterplatte erfolgt. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann diese Leiterplatte auch doppelseitig kaschiert, d. h. mit Leiterbahnen versehen, sein. Ein Bauelement auf der Oberseite der Leiterplatte ist mit 6 bezeichnet und soll die Bestückung der Leiterplatte andeuten. Die Leiterplatte weist eine sich über den gesamten Rand hinziehende Metallisierung 5 auf, die mit Masse verbunden werden soll. Zu diesem Zweck ist sie von einem U-förmigen Rähmchen 3 umgeben, das aus einem dünnen, leicht lötfähigen Blech besteht. Da, wie anschließend näher erläutert, das Rähmchen an den Seitenwänden des Gehäuses befestigt wird, muß wenigstens eine Seite des Rähmchens samt der zugehörigen Seitenwand des Gehäuses als gesondertes Einzelstück 1 ausgeführt werden. Das Rähmchen wird vor dem Einbringen der Leiterplatte unmittelbar am unteren Rand des rahmenförmigen Abschirmgehäuses z. B. durch Punktschweißen an die Seitenteile angeheftet. Die Leiterplatte wird dann in das Rähmchen von der offenen Seite des Gehäuses her eingeschoben. Das Rähmchen wird durch das Einzelstück 1, das vorher an das zugehörige Rahmenblechteil 2 a angeheftet ist, geschlossen. Durch diese Anordnung entstehen zwei Spalte 3 a, die durch Lötung, insbesondere durch Tauchlötung, z. B. Schwallötung, mit Lötmittel ausgefüllt werden. Die Lötung erfolgt am besten zusammen mit der Verbindung der Bau-

teile auf der Leiterplatte. Das Rähmchen kann auch etwas zurückgesetzt vom unteren Rand des Abschirmgehäuses angeheftet sein. Die hierdurch unter Umständen entstehenden Schwierigkeiten, insbesondere für die Schwallötung, werden durch eine später geschilderte zusätzliche Änderung des Rähmchens überwunden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der F i g. 2 dargestellt. Bei Baugruppen, die mit Abschirmzwischenwänden versehen sind (in der Figur ist mit IOa eine derartige Wand angedeutet), ist die erstgenannte Methode der Rähmchenbefestigung nicht immer einfach durchführbar. Für diese Fälle führt eine Anordnung zum Ziel, bei der das Rähmchen, das bereits die ganze Leiterplatte umschließt, ungeteilt ist und samt der Leiterplatte in den Gehäuserahmen eingeschoben werden kann, wo es dann befestigt wird. Hierzu sind bei der Anordnung nach der F i g. 2 aus dem obenliegenden Schenkel des U-förmigen Rah-

ao menbleches kleine Laschen 10 ausgeschert, die an den Gehäusewänden anliegen und hier mit Löchern zur Aufnahme von Schrauben 11 versehen sind. Zweckmäßig werden die Muttern 8 für diese Schrauben fest an den Laschen befestigt, z. B. durch Ausbildung als Nietmuttern. Die Befestigung des Rähmchens kann z. B. auch durch Niete erfolgen. Die Abschirmzwischenwände IOa können bei dieser Methode bereits vorher in das Abschirmgehäuse 2 eingelötet oder sonst irgendwie angeheftet werden, was eine weitere Vereinfachung bei der Fertigung mit sich bringt. Die Teile 1,2 a, 4 und 5 sind die gleichen wie die bei der F i g. 1 beschriebenen. Das Rähmchen ist in der Figur geteilt dargestellt, obwohl die Teilung an sich nicht nötig wäre.

Eine für viele Fälle verwendbare weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Anordnung kann durch eine Ausführung nach der F i g. 3 erzielt werden. In diesem Fall weist das Rähmchen 14 ein L-Profil auf. An seinem gehäuseinnenseitig liegenden Schenkel sind kleine Haltewinkel 15 vorgesehen. Zur Aufnahme dieser Haltewinkel sind aus dem Gehäuse nach innen zu schmale, taschenförmig ausgebildete Blechlaschen 13 gerissen, in die die Haltewinkel 15 eingesteckt und durch Umbiegen festgelegt sind.

Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird das geschlossene, die Leiterplatte umfassende Rähmchen in das geschlossene Gehäuse eingeschoben, und zwar bis zum Anschlag der Leiterplatte an die Laschen 13, worauf die erwähnte Befestigung des Rähmchens mittels Umbiegens oder Verdrehens der Haltewinkel 15 erfolgt. Auch diese Lösung ist besonders gut für Gehäuse geeignet, die mit Abschirmzwischenwänden versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist außerdem ein durch den Wärmeleiter 12 mit dem Gehäuse verbundener Transistor 9 samt Anschlüssen dargestellt. Derartig an der Gehäusewand befestigte Bauelemente können bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen vorgesehen werden, jedoch ist die Befestigung von Bauelementen am Rahmenblech besonders günstig für die Kühlung thermisch hochbelasteter Bauelemente, wie Transistoren u. dgl. Die Lötung der gesamten Anordnung erfolgt wieder wie bei den vorhergehenden Figuren erläutert. Die übrigen Einzelteile sind gegenüber den vorhergehenden Figuren gleichgeblieben.

In der F i g. 4 ist der Vorgang der Schwallötung der geschilderten Anordnung dargestellt. Falls es einmal erforderlich wird, die Leiterplatte 4 etwas tiefer

Claims

in das Gehäuse zurückzuversetzen, kann es bei der Schwallötung vorkommen, daß das Rähmchenteil 16, das beim Heranschieben der Einheit an den Lötschwall diesen zuerst erreicht (Anfahrseite), nicht oder unvollständig mit der Seitenwand 19 verlötet wird, da es im toten Winkel λ des Lötschwalles 18 liegt. Dies kann einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß dadurch vermieden werden, daß, wie in der F i g. 5 dargestellt, das auf dieser Seite liegende Rähmchenteil mit einem schrägen Lappen 17 versehen wird, der bis zum Gehäuserand zurückgebogen ist. Dadurch wird auch in diesen Fällen eine gute Verbindung auf der erwähnten Gehäuseseite bei der Schwallötung erzielt. Zur Vermeidung von Wirbelbildung und Reflexion des Lötschwalls an der der Anfahrseite gegenüberliegenden Gehäusewand (Abfahrseite) ist es ebenfalls von Vorteil, ein derartig abgewinkeltes Rähmchenblech wie auf der Anfahrseite vorzusehen. Dadurch wird auch auf dieser Seite eine gute Verlötung ohne Zapfenbildung und ähnliche störende Nebenerscheinungen erreicht. In der Fig. 5 ist dieses Rähmchenteil mit 20 beziffert. 4 und 5 stellen unter gleichen Bezeichnungen bereits beschriebene Teile dar. Eine noch weiter verbesserte Ausführung des entsprechenden Rähmchenteils stellt die F i g. 6 dar. Der Lappen 17 (sein Gegenstück ist nicht dargestellt) weist hier noch einen weiteren schmalen Lappen 21 auf, der an der Gehäusewand anliegt. Die Neigung des Lappens 17 ist in beiden Fällen so getroffen, daß sie etwa dem Austrittswinkel α des Lötschwalles angepaßt ist. Die Verwendung des schrägen Lappens ist in erster Linie für die Schwallötung bestimmt und kann bei anderen Lötverfahren im allgemeinen wegfallen. Der Lappen kann bei allen dargestellten Rähmchenausführungen vorgesehen werden. Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Abmessungen der Leiterplatte und des Gehäuses grob toleriert werden können, da der eventuell entstehende ungleichmäßige Spalt, der sonst zwischen Leiterplatte und Gehäusewand entstehen würde, durch Leitbleche überbrückt wird, die einen Teil der Massekaschierung überbrücken. Die hierbei entstehenden Lötspalte (3 a in Fig. 1) sind sehr gleichmäßig und so eng, daß auch bei kurzzeitigen Darüberfließen des Lötmittels eine einwandfreie Kontaktierung erfolgt. Besonders gilt dies für die in den F i g. 5 und 6 dargestellten Anordnungen, bei denen das Rähmchen einen gegen die Gehäusewand zu abgewinkelten Lappen aufweist. Das hat insbesondere bei diesen Seiten, die quer zum Lötschwall liegen, den besonderen Vorteil, daß ohne Nachteile auf den Lötvorgang die Leiterplatte gegenüber dem Rand des Gehäuses etwas zurückversetzt werden kann. Der gegen die Platte zurückgezogene weitere schmale Lappen (21 in der F i g. 6) bewirkt eine Versteifung der Kante des Lappens 17 in der F i g. 6, da sich dieser bei der Montage oder bei der Erwärmung während des Lötvorganges ansonsten verziehen könnte. Außerdem wird durch diesen Lappen 21 eine gute Kapillarwirkung für das Lötmittel zwischen Rähmchenteil und Gehäusewand erzielt, durch die das Lötmittel mit Sicherheit in den vorhandenen Lötspalt eindringt. Die gesamte Anordnung hat zusätzlich den Vorteil, daß die Leiterplatte sich durch die Wärmeeinwirkung beim Lötvorgang ungehindert und spannungsfrei ausdehnen kann. Dadurch wird allseitig eine einwand- freie Lötverbindung gewährleistet. Die Anwendung der Erfindung kann bei allen abgeschirmten Baugruppen der eingangs erwähnten Art und darüber hinaus bei allen ähnlichen Einrichtungen erfolgen. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Befestigung und Kontaktierung einer kaschierten Leiterplatte in einem Abschirmgehäuse, insbesondere für Baugruppeneinheiten der elektrischen Nachrichten- und Meßtechnik, bei der rings um die Lötseite der Leiterplatte wenigstens ein schmaler, als Masseanschluß dienender Metallisierungsstreifen verläuft, der mit dem Abschirmgehäuse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich rings um den Rand der Platte (4) ein zusätzliches, aus gut lötfähigem, gegenüber der Wandstärke des Abschirmgehäuses dünnem Metallblech bestehendes, erforderlichenfalls aus mehreren Teilstücken zusammengesetztes Rähmchen (3, 1) befindet, das in dem wenigstens auf einer Seite offenen stabilen Abschirmgehäuse (2, la) nächst dem Rand des Gehäuses befestigt ist und so geformt ist, daß es mit einem Rahmenschenkel den Rand des Metallisierungsstreifens (5) abdeckt und mit einem weiteren dazu winklig ausgerichteten Rahmenschenkel an den Wänden des Abschirmgehäuses eng anliegt und daß das Gehäuse mit dem Rähmchen und dem Metallisierungsstreifen vorzugsweise durch Schwallötung der gesamten Einheit verlötet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rähmchen aus U-förmigem Blech besteht.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rähmchen durch Punktschweißung an die Gehäusewände geheftet ist und bei einer rechteckigen Leiterplatte eine Wand des Gehäuses zusammen mit dem zugehörigen Rähmchenteil als Einzelteil (1) ausgeführt ist, das nach Einschieben der Leiterplatte in den U-Schienenrahmen (3) durch Anfügen den Rahmen vervollständigt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rähmchen ein L-Profil (14) aufweist, dessen einer Schenkel auf dem Metallisierungsstreifen aufliegt und dessen anderer Schenkel an der Gehäusewand anliegt und mit Laschen (15) versehen ist, die in vorzugsweise aus den Gehäusewänden gerissenen Blechbügeln (13) bis zum Anschlag der Leiterplatte an den Bügeln eingesteckt und verdreht oder umgebogen werden.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei etwas in die Gehäusetiefe zurückversetzter Leiterplatte samt Rähmchen die parallel zum Lötschwall verlaufenden Rähmchenteile je ein weiteres Schenkelblech (17, 20) aufweisen, das von der Innenkante des Rähmchens schräg bis zum Gehäuserand zurückgebogen ist, vorzugsweise mit einer Neigung, die etwa dem Austrittswinkel (« in F i g. 4) des Lötschwalles entspricht (F i g. 5).

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Schenkelbleches so gegen die Leiterplatte zu umgebogen ist, daß