[0001] Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Schutz vor elektrostatischen und elektromagnetischen
Störungen elektrischer Komponenten in einem Gehäuse bei einem Übergang des ersten
Gehäuseteils zu einem weiteren Gehäuseteil, die lösbar miteinander verbunden sind.
[0002] Für elektronische Komponenten schädliche elektrostatische Ladungen haben ihren Ursprung
sowohl in der Natur als auch in den Menschen, die mit elektronischen Bauelementen
und Baugruppen arbeiten, sowie in Gegenständen, die über Fertigungsprozesse hinweg,
mehr oder weniger schnell, bewegt werden. Elektrostatische Entladungen können an elektronischen
Bauteilen Schäden verursachen, die sich oft erst im späteren Betrieb zeigen. Des weiteren
ist bei Geräten mit elektronischen Komponenten eine elektromagnetische Verträglichkeit
einzuhalten. Insbesondere bei Halbleiterbauteilen, deren Taktfrequenz in den Gigahertzbereich
eindringt, sind Störungen durch elektromagnetische Einflüsse zu beobachten und aus
diesem Grunde zu vermeiden. Weist ein elektrisches oder elektronisches Gerät ein Gehäuse
auf, das aus mehreren Gehäuseteilen besteht, so treten an den Verbindungen zwischen
den Gehäuseteilen Undichtigkeiten im Hinblick auf elektromagnetische Wellen auf. Ebenso
ist in Bezug auf elektrostatische Entladungen über die Gehäuseteile an diesen Übergängen
zwischen den Gehäuseteilen, ein Übergangswiderstand zu beobachten, der im Sinne einer
zuverlässigen Ableitung der elektrostatischen Ladung möglichst gering sein soll.
[0003] Aus der Patentschrift DE 195 07 846 C1 ist ein Kontaktelement zwischen einem Gehäusegrundkörper
und einer entfernbaren Seitenwand eines PC-Gehäuses oder dergleichen bekannt. Dabei
ist zumindest eines der Gehäuseteile aus einem Blech geformt, wobei das federnd ausgebildete
Kontaktelement einstückig aus dem Blech des einen Gehäuseteiles geformt ist und an
dem anderen Gehäuseteil elektrisch leitend anliegt.
[0004] Die Veröffentlichungsschrift WO 01/39331 A1 beschreibt ebenfalls ein Kontaktelement
zwischen Gehäuseteilen, wobei dieser Veröffentlichungsschrift zusätzlich zu entnehmen
ist, daß die Kontaktelemente in einem regelmäßigen Abstand auf einem der Gehäuseteile
angeordnet sind.
[0005] Diese Maßnahmen stellen einen wirksamen ESD- und EMV-Schutz bis zu einem bestimmten
Frequenzbereich dar.
[0006] Im Zuge der fortschreitenden Entwicklung von Halbleiterelementen steigt auch deren
Taktrate kontinuierlich an und erreicht mittlerweile Bereiche jenseits der 1-GHz-Grenze.
Bei Taktraten in diesem Frequenzbereich und höher, sind die Wellenlängen der elektromagnetischen
Wellen so kurz, daß sie durch das regelmäßige Anordnen von Kontaktelementen alleine
nicht zuverlässig abgeschirmt werden können.
[0007] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Abschirmung vorzuschlagen, die auch in hohen
Frequenzbereichen bzw. bei hohen Taktraten eine sichere Abschirmung von elektromagnetischen
Feldern und eine sichere Ableitung von elektrostatischer Ladung gewährleistet.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zum Schutz vor elektrostatischen und
elektromagnetischen Störungen elektronischer Komponenten in einem Gehäuse, bei einem
Übergang eines ersten Gehäuseteils zu einem zweiten Gehäuseteil, die lösbar miteinander
verbunden sind, wobei korrespondierende Endflächen der Gehäuseteile eng aneinander
liegen, so daß sich auf einer möglichst großen Fläche zwischen den Gehäuseteilen elektrischer
Kontakt ergibt und wobei die Endflächen mindestens eine korrespondierende Abwinkelung
aufweisen.
[0009] Erfindungsgemäß wird dabei nicht nur auf eine Kontaktierung zwischen den Gehäuseteilen
geachtet, sondern auch darauf, daß zwischen den Gehäuseteilen eine möglichst große
Kontaktfläche entsteht und ein, aufgrund Fertigungstoleranzen bedingter, Luftspalt
zwischen den Endflächen der Gehäuseteile möglichst gering bleibt. Die in den Luftspalt
eindringenden elektromagnetischen Wellen schreiten in diesem fort, bis sie auf einen
Kontakt zwischen den beiden Endflächen der Gehäuseteile stoßen. Da diese Kontakte
zwischen den Gehäuseteilen an den Endflächen zufälliger Natur sind und aufgrund der
Fertigungstoleranzen nicht von einer 100 %-igen Kontaktierung auf den Endflächen ausgegangen
werden kann, ist erfindungsgemäß eine Abwinkelung in den beiden Kontaktflächen vorhanden,
diese bewirkt, daß die elektromagnetischen Wellen an dieser Abwinkelung reflektiert
oder gebrochen werden. Damit ist auch bei nicht 100 %-iger Kontaktierung eine Abschirmung
gegenüber elektromagnetischen Feldern gewährleistet. Die Abwinkelung in den beiden
Kontaktflächen ist zueinander korrespondierend ausgestaltet, so daß sich ein Labyrinth
ergibt, in dem die elektromagnetischen Wellen reflektiert und gebrochen werden.
[0010] Um die, insbesondere bei Blechteilen, vorhandenen Fertigungstoleranzen in Bezug auf
die Funktion der Abschirmung elektromagnetischer Felder und der Ableitung elektrostatischer
Ladungen zu optimieren, ist in einer vorteilhaften Ausführungsvariante vorgeschlagen,
ein sogenanntes "Gasket" zwischen den beiden Endflächen der Gehäuseteile anzuordnen.
Dieses "Gasket" besteht aus leicht formbarem und elektrisch leitendem Material und
stellt somit die elektrische Leitung zwischen den beiden Endflächen sicher und erschwert
den Weg für elektromagnetische Wellen durch das Labyrinth zusätzlich.
[0011] Die Abschirmung vor elektromagnetischen Wellen läßt sich weiterhin verbessern, indem
das Labyrinth um weitere Abwinkelungen erweitert wird. Es ist offensichtlich, daß
die Qualität der Abschirmung mit jeder Abwinkelung steigt.
[0012] Die Erfindung ist dabei nicht nur auf Gehäuseteile begrenzt, die aus Blechen gefertigt
sind, sondern ist gleichermaßen funktionsfähig bei Gehäuseteilen aus massiven und
in der Materialdicke stärkeren Bauteilen, sofern diese aus elektrisch leitenden Metallen
hergestellt sind. Entscheidend ist dabei nur, daß die Endflächen der Gehäuseteile
möglichst kontaktieren und sich somit elektrischer Kontakt zwischen den beiden Gehäuseteilen
ergibt und daß die Endflächen korrespondierende Abwinkelungen aufweisen, an denen
sich wie in einem Labyrinth elektromagnetische Wellen brechen und vor einer weiteren
Ausbreitung abgehalten werden.
[0013] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind besonders in Bezugnahme auf
die elektrische Kontaktierung, Kontaktelemente an mindestens einer der beiden Endflächen
angebracht. Diese Kontaktelemente stellen an vorbestimmten Punkten einen elektrischen
Kontakt zwischen den Gehäuseteilen sicher. Es ist vorteilhaft, diese Kontaktelemente
in regelmäßigen Abständen über die Länge einer Endfläche auszubreiten. Die Wahl der
Abstände zwischen den Kontaktelementen ist dabei mitunter auch abhängig von den abzuschirmenden
elektromagnetischen Wellen bzw. deren Wellenlängen bzw. der Taktfrequenz.
[0014] Für die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung zur Abschirmung elektromagnetischer
Felder, ist der Winkel der Abwinkelung von untergeordneter Bedeutung. Es ist jedoch
vorteilhaft, diesen in 90° auszuführen, da sich damit die Fertigung der Endflächen
der Gehäuseteile kostengünstiger gestalten läßt.
[0015] Ist eines der Gehäuseteile aus Blech geformt, so bietet sich damit an, in vorteilhafter
Weise die Kontaktelemente ebenso aus diesem Blech zu fertigen. Dies kann unter anderem
erreicht werden, durch das Ausstanzen im Fertigungsprozeß des Gehäuseteiles, eines
Fensters um das Kontaktelement herum, so daß sich für das Kontaktelement eine Blechlasche
ergibt, die in einem Fenster des Bleches federnd angeordnet ist. Um nun sicherzustellen,
daß der Kontakt in vorbestimmter Weise an dem freien Ende des Kontaktelementes stattfindet,
wird an dieser Stelle der Kontakt in der Form angebracht, daß die Fläche des Kontaktes
über die Ebene des Gehäuseteils hinausragt und in die Richtung des anderen Gehäuseteils
weist.
[0016] Um dies zu bewerkstelligen, kann zum einen durch Prägen eine Ausprägung in das freie
Ende des Kontaktelementes angebracht werden. Es bieten sich aber auch zahlreiche andere
Möglichkeiten an, hier einen Kontaktpunkt darzustellen, z. B. das Anbringen einer
Kontaktniete, wobei dies aber gegenüber der Ausprägung aufgrund der höheren Fertigungskosten
unvorteilhaft wäre.
[0017] Die Ausprägung läßt sich durch einen einfachen Prägeschritt bewerkstelligen und ist
somit vorteilhaft gegenüber anderen Fertigungsweisen für die Kontaktpunkte.
[0018] Vorteilhaft an dem beschriebenen Kontaktelement ist weiterhin, daß das Kontaktelement
in gleicher Ebene mit dem Gehäuseteil und dessen Endfläche ruht. Somit überragt aus
dieser Ebene nur der Kontaktpunkt selbst. Damit ist vorteilhaft vermieden, daß bei
Montage der Gehäuseteile, Kontaktelemente an benachbarten Gehäuseteilen "verhaken"
oder verbogen werden und damit deren Funktion beeinträchtigt ist.
[0019] Im Folgenden ist die Erfindung unter Bezugnahme auf sechs Figuren und einem Ausführungsbeispiel
näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 die Abschirmung am Übergang zwischen zwei benachbarten, aus Blech gefertigten
Gehäuseteilen,
Figur 2 die Abschirmung am Übergang zwei benachbarter Gehäuseteile mit Gasket,
Figur 3 die Abschirmung am Übergang zwischen zwei Gehäuseteilen mit mehr als einer
Abwinkelung,
Figur 4 eine bevorzugte Ausführungsform bei zwei benachbarten, aus Blech gefertigten
Gehäuseteilen mit zwei Abwinkelungen und Kontaktelementen,
Figur 5 eine Schnittdarstellung eines Kontaktelementes an der Achse I-I,
Figur 6 die Abschirmung am Übergang zweier Gehäuseteile, welche nicht aus Blech gefertigt
sind.
[0020] Figur 1 zeigt in einem Ausschnitt ein erstes Gehäuseteil 1 und ein zweites Gehäuseteil
2. Da in diesem Fall die Gehäuseteile aus Blech gefertigt sind, sind aufgrund von
Fertigungstoleranzen kleine Luftspalte 3 zwischen den Gehäuseteilen schwer bzw. nicht
vermeidbar. In diesen Luftspalt dringen elektromagnetische Felder bzw. Wellen ein.
Ohne weitere Maßnahme dringen an dieser Stelle die elektromagnetischen Wellen bzw.
Felder durch das Gehäuse hindurch. Damit ergibt sich eine Undichtigkeit gegenüber
elektromagnetischer Wellen und Felder. Um dem wirkungsvoll vorzubeugen, sieht die
Erfindung an den Endflächen der Gehäuseteile 9 und 10 eine korrespondierende Abwinkelung
11 vor. An dieser Abwinkelung werden die eingedrungenen elektromagnetischen Wellen
gebrochen und an weiterer Ausbreitung gehindert. Die Abbildung zeigt für die Abwinkelungen
11 einen rechten Winkel. Es ist für die Funktion der Erfindung bzw. der Abschirmung
von untergeordneter Bedeutung, welches Maß dieser Winkel 11 aufweist. Die Ausführung
in 90° hat aber Kostenvorteile in der Fertigung. Der Winkel 12 zwischen den Endflächen
9 und 10 und den Gehäuseteilen 1 und 2 ist in der Abbildung ebenfalls mit 90° dargestellt.
Dies ist eine bevorzugte Ausführungsform im Hinblick auf die Fertigung der Gehäuseteile
und im Hinblick auf die weitere Verarbeitung der Gehäuseteile und der Montage. Es
sind jedoch auch andere Winkel an dieser Stelle denkbar.
[0021] Wichtig ist nur, daß die Winkel an den beiden Gehäuseteilen korrespondierend sind,
d. h. die Endflächen müssen zueinander parallel verlaufen und eng aneinander anliegen.
[0022] Zur Verringerung des durch die Fertigungstoleranzen auftretenden Luftspalts, der
Undichtigkeiten gegenüber der elektromagnetischen Felder und Wellen bedingt, zeigt
Figur 2 die Anordnung eines "Gaskets" 4, anstelle des Luftspalts 3. Alle weiteren
Variationen sind in dieser Ausführungsform ebenso denkbar, wie dies bei Figur 1 bereits
beschrieben ist.
[0023] In Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei das
Labyrinth durch weitere Abwinkelungen 11 erweitert ist. Auch hier gelten die in Figur
1 schon beschriebenen Variationen. Es ist nicht von Bedeutung, ob die Winkel, wie
in dieser bevorzugten Ausführungsform dargestellt, in 90° angelegt sind. Es sind auch
andere zueinander korrespondierende Winkel möglich. Auch hier kann zwischen den beiden
Endflächen 9 und 10 ein "Gasket" angeordnet werden, das den elektrischen Kontakt zwischen
den beiden Endflächen erhöht und die Wirkung des Labyrinths zusätzlich verbessert.
[0024] Figur 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, die in wesentlichen Punkten der Figur
3 gleicht. Diese weist zusätzlich an einem Gehäuseteil Kontaktelemente 5 auf. Diese
Kontaktelemente 5 sind in regelmäßigen Abständen 7 über die Länge der Endfläche 9
an dem Gehäuseteil 1 angebracht. Die Kontaktelemente sind durch einen Stanzprozeß
aus dem Blech des Gehäuseteils gefertigt. Sie weisen am freien Ende der Kontaktelemente
5 eine Ausprägung in Richtung der anderen Endfläche 10 auf. Diese Ausprägungen 6 stellen
einen elektrischen Kontakt zwischen den beiden Gehäuseteilen 1 und 2 sicher. Die Dicke
D der Kontaktelemente ist dabei der Dicke des Bleches des Gehäuseteils gleich. Eine
weitere Bearbeitung der Kontaktelemente über den Stanzprozesses und den Prägeprozesses
hinaus, für die Bildung der Ausprägungen der Kontakte erfolgt nicht.
[0025] Durch diese Fertigung ergibt sich die in Figur 5 im Detail dargestellte Kontaktelementkonstruktion.
Das Kontaktelement 5 weist dabei eine Ausprägung 6 auf, die durch die Einprägung 8
in einem Fertigungsprozeß hergestellt ist und weist ebenso die gleiche Dicke D über
die ganze Länge des Kontaktelementes auf. Somit ist sichergestellt, daß im Ruhezustand
des Kontaktelements außer der Ausprägung 6 kein Teil des Kontaktelementes 5 über die
Ebene des Gehäuseteils 1 hinausragt. Somit ist auch sichergestellt, daß bei der Montage
des Gehäuseteils kein Verhaken an anderen Gehäuseteilen möglich ist, was wiederum
zur Zerstörung bzw. Verformung des Kontaktelementes 5 führen könnte.
[0026] In Figur 6 ist die erfindungsgemäße Abschirmung am Übergang zwischen zwei Gehäuseteilen
1 und 2 und deren Endflächen 9 und 10 dargestellt, wobei hier die Gehäuseteile 1 und
2 nicht aus Blech gefertigt sind, sondern aus massivem leitenden Metall. Auch hier
gilt, wie für alle anderen Ausführungsbeispiele, der Grad der Abwinkelungen 11 ist
hier in 90° dargestellt. Es ist jedoch jede andere Größe dieser Abwinkelungen denkbar
und möglich. Auch ist hier in dieser Ausführungsform die Anordnung eines "Gaskets"
zwischen den beiden Gehäuseteilen bzw. der Endflächen der beiden Gehäuseteile 9 und
10 sinnvoll und möglich.
1. Anordnung zum Schutz vor elektrostatischen und elektromagnetischen Störungen elektronischer
Komponenten in einem Gehäuse, bei einem Übergang eines ersten Gehäuseteils (1) zu
einem zweiten Gehäuseteil (2), die lösbar miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
korrespondierende Endflächen (9, 10) der Gehäuseteile (1, 2) eng aneinander liegen,
so daß sich auf einer möglichst großen Fläche zwischen den Gehäuseteilen (1, 2) elektrischer
Kontakt ergibt, und daß die Endflächen (9, 10) mindestens eine korrespondierende Abwinkelung
(11) aufweisen.
2. Anordnung nach Patentanspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Luftspalt (3) zwischen den Gehäuseteilen (1, 2) so gering ist, daß sich auf einer
möglichst großen Fläche zwischen den Gehäuseteilen (1, 2) elektrischer Kontakt ergibt.
3. Anordnung nach Patentanspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Endflächen (9, 10) in einem rechten Winkel zu den Gehäuseteilen (1, 2) stehen.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abwinkelung (11) rechtwinkelig ist.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Profile der Endflächen (9, 10) so formschlüssig sind, daß sich an möglichst vielen
Stellen elektrischer Kontakt ergibt.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Luftspalt (3) mit einer leicht formbaren und elektrisch leitenden Dichtung (4)
ausgefüllt ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eines der Gehäuseteile (1, 2) aus Blech geformt ist.
8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
an mindestens einer Endfläche (9, 10) Kontaktelemente (5) angebracht sind, die an
der anderen Endfläche elektrisch leitend anliegen.
9. Anordnung nach Patentanspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktelemente (5) entlang der Endfläche (9, 10) in regelmäßigen Abständen (7)
zueinander angebracht sind.
10. Anordnung nach Patentanspruch 8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest das die Kontaktelemente (5) tragende Gehäuseteil (1 oder 2), aus Blech geformt
ist.
11. Anordnung nach Patentanspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kontaktelement (5) eine Blechlasche ist, die einstückig aus dem Blech, des aus
Blech geformten Gehäuseteils (1 oder 2) geformt ist.
12. Anordnung nach Patentanspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
das freie Ende des Kontaktelements (5) eine kontaktbildende Ausprägung (6) in Richtung
des anderen Gehäuseteiles (1 oder 2) aufweist.
13. Anordnung nach Patentanspruch 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kontaktelement (5) federnde Eigenschaften aufweist.
14. Anordnung nach Patentanspruch 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stärke D des Kontaktelementes (5) gleich der Stärke des Blechs des Gehäuseteils
(1 oder 2) ist.
15. Anordnung nach Patentanspruch 8 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Kontaktelement (5) in gleicher Ebene mit dem Blech des Gehäuseteils (1 oder 2)
liegt und die Ausprägung (6) in Richtung zu dem anderen Gehäuseteil über die Ebene
des Gehäuseteils (1 oder 2) hinausragt.
16. Anordnung nach Patentanspruch 8 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kontaktelemente (5) über die Abwinkelung (11) hinaus angeordnet sind und dabei
der Form der Abwinkelung (11) folgen.