DE2363925A1

DE2363925A1 - Verfahren zur herstellung eines schutzes von mit komponenten versehenen platten

Info

Publication number: DE2363925A1
Application number: DE19732363925
Authority: DE
Inventors: R W Anderson; J E Koch; R T Prickett
Original assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date: 1972-12-20
Filing date: 1973-12-19
Publication date: 1974-07-04
Also published as: FR2211838B1; DE2363925B2; GB1458965A; FR2211838A1

Description

EIKENBERG β: BRÜMMERSTEDT PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

Hawker Siddeley Dynamics'Limited 240/588

Yerfahren zur Herstellung eines Schutzes Ton mit Komponenten versehenen Platten

Die Erfindung betrifft ein Terfahren zur Herstellung eines Schutzes Ton mit Komponenten Tersehenen Platten, insbesondere Ton mit elektronischen Komponenten Tersehenen gedruckten Leiterplatten sowie ein Gerät, in dem eine oder mehrere solcher Platten angeordnet sind.

Insbesondere ist die Erfindung zum physischen Schutz Ton elektrischen und elektronischen Schaltkreisen mit ihren Komponenten anwendbar, die beispielsweise iri Porm τοη gedruckten Leiterplatten im Abstand Toneinander auf einem !rager oder in einem Gehäuse angeordnet sind.

Es ist in der Praxis üblich, Schaltungen auf solchen gedruckten Leiterplatten anzuordnen, so daß mit einer oder

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mehreren benachbarten Leiterplatten ein Modul hergestellt wird, wobei die Verbindung mit elektrischen Anschlußleitungen über am Rand vorgesehene Anschlußklemmen oder Steckerstifte hergestellt wird. Dabei sind die Leiterplatten lösbar in einer gemeinsamen Rahmenanordnung angebracht, die sie in dem vorgegebenen Abstand voneinander hält. Diese Rahmenanordnung ist normalerweise mit einer Reihe von paarweisen Führungen versehen, von denen jedes Paar zur Aufnahme der Seiten einer Leiterplatte dient, und zur Befestigung einer jeden Leiterplatte an der Rahmenanordnung dienen Bolzen oder schnell lösbare Befestigungen.

Wenn Raumbedarf und Gewicht von untergeordneter Bedeutung sind, und keine Gefahr einer Beschädigung durch Vibrationen, Stoßbeanspruchungen oder durch 3?remdpartikel besteht, sind derartige Anordnungen zufriedenstellend. Ein Schutz vor den Wirkungen von Vibrationen, Stoßbeanspruchunges. ' und Frempartikeln kann dadurch hergestellt werden, daß die : Leiterplatten entweder individuell oder insgesamt eingekapselt werden, wodurch aber nicht nur das Gewicht erhöht wird, sondern auch die Servicefreundlichkeit verlorengeht. ^:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein Ver- i fahren zur Herstellung eines Schutzes von mit Komponenten ver- j sehenen Platten zu schaffen, das einerseits sicherstellt, daß ' durch physische Einflüsse keine Beschädigungen hervorgerufen ; werden, und das andererseits zu keiner nennenswerten Gewichts- ! erhöhung führt, dabei aber die Reparaturmöglichkeiten nicht : bee inträchtigt.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

a) Es wird auf die Platte und die Komponenten eine dünne· undurchlässige Folie oder Membran aufgebracht, die so dehnbar ist, daß sie sich an die Konturen der Komponenten anpassen läßt, ohne dazu zu neigen, in die zurückspringenden Winkel einzudringen, die insbesondere dort gebildet v/erden, wo die Oberflächen der Komponenten die Oberfläche der Platte berühren;

b) Die Membran wird am Rand der Platte eingeklemmt, und nach Einsetzen der Platte mit der Membran in eine Form wird auf der Folie ein Block aus Schaumkunststoff hergestellt, der sich den Konturen der abdeckenden Membran anpaßt, woraufdann die Platte und der Schaumkunststoffblock voneinander getrennt werden.

Aus einer oder mehreren solcher Leiterplatten mit dem jeweils zugehörigen Schaumkunststoffblock kann durch Verklemmen der Leiterplatten miteinander eine Einheit hergestellt' werden, wobei dann' die Leiterplatten und die Komponenten vor einer Beschädigung und einer Beeinträchtigung durch Vibrationen, Stoßbeanspruchungen , Fremdkörper, äußere thermische Schwankungen oder schädliche Substanzen geschützt sind, ohne daß dabei die Möglichkeit verlorengeht, im Bedarfsfall die einzelnen Leiterplatten in einer Art warten und ersetzen zu können, die bei den bekannten, in Kunstharz eingekapselten Einheiten unmöglich war.

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Mi t den nach der Erfindung hergestellten , mit dem Schaumkunststoffblock versehenen Platten kein ein 3-erät geschaffen werden, bei dem eine oder mehrere Platten durch Klemmittel oder Klammern fest aneinander gehalten werden und gegen physische Einflüsse geschützt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

ÜFig. 1 eine Querschnittsdarstellung einer

Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einer mit elektrischen Komponenten versehenen gedruckten Leiterplatte,

Pig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung zur Yeranschaulichung des Schutzes der Leiterplatte und der Komponenten und

3?ig. 3 eine Explosionsdarstellung einer Anzahl von

Leiterplatten und diesen zugeordneten Schutzelementen.

G-enäß lig. 1 wird eine gedruckte Leiterplatte 1 , auf ' der elektronische Komponenten 2 befestigt sind, auf einen Schaumgummistreifen 5 gelegt, der in einem flachen Hohlraum in einem Basisteil JA eines Gehäuses 3 vorgesehen ist. Eine Membran aus verhältnismäßig undurchlässigem , dünnem Kunststoffmaterial .4

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wird liber die leiterplatte 1 gelegt, so daß sie sich, an die Konturen der Platte und der darauf befindlichen Komponenten 2 anpaßt. Seitliche Rahmenteile 3C des Gehäuses dienen dazu, den Rand der Membran 4 zu erfassen und in ihrer Lage festsulegen.

Dann werden die flüssigen Komponenten zur Erzeugung eines Schaumkunststoffes in -vorgegebener Menge auf die Kunststoffmembran 4 gegossen. Anschließend wird ein Gehäusedeekel 3B in seiner vorgegebenen Lage festgelegt. Bei dem anschließenden Verschäumen und Aushärten dehnt sich die Schaumkunststoffmischung aus und reckt die Membran 4 um die Komponenten 2 herum und drückt den Schaumgummistreifen 5 leicht zusammen.

Aus Pig.2 ist ersichtlich, daß bei Lösung vom Gehäuse 3 ein Block aus Schaumkunststoff 6 verbleibt, dessen Form im wesentlichen den Außenkonturen der Komponenten 2 entspricht, jedoch mit der wichtigen Ausnahme, daß die Seitenwände oder ; Planken 12 der "Vertiefungen 13, die jeweils eine Komponente ^; aufnehmen, leicht geneigt sind bzw. divergieren, weil die ; Formgebung in bezug auf die über die Komponenten gedehnte Membran 4 erfolgt, so daß der Schaumkunststoffblock 6 leicht von der Leiterplatte 1 und deren Komponenten 2 abgenommen und wieder aufgesetzt werden kann. Mach Entfernung der Membran 4 ^: sitzt der Schaumkunststoffblock 6 auf den Komponenten der ; Leiterplatte mit einem leichten Spiel,-das in"Fig. 2 erkennbar ' ist. ' I

Fig. 3 zeigt eine Anordnung von mehreren Leiterplatteni und schützenden Schaumkunststoffblocks 6, die zwischen End- ■ platten 9 mittels Zugstangen 10 und Distanzbüchsen 7 eingespannt

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siiid» Bei dieser Anordnung sind die Anschlußfahnen 8 der Leiterplatten 1 am unteren Rand angebracht _s und geeignete Kabelverbindungen werden hergestellt, die im Bedarfsfall ebenso mit einein schützenden Schaumstoffblock bedeckt werden konnen₉ wobei das gleiche Herstellungsverfahren an Ort und Stelle mit einem geeigneten abnehmbaren Gehäuse angewendet werden kann»

Als Schaumkunststoff wird Tor zugsweise ein Polyurethanhartsehaum verwendet,, und durch Bemessung, der Menge der die Sohaummischung bestimmenden !Flüssigkeit läßt sich die Soh.araadichte steuern»Dies ist nicht besonders kritisch, es sei denn₉ cteß es notwendig wird« sicherzustellen,? daß kein nennenswerter Druck der aufschäumenden Mischung auf die elektronischen Eomponenten ausgeübt wird? falls diese Komponenten druekempfird— lieh sind= Jedoch hängt die Auswahl, des Schaumkunststoffes ύοώ. der jeweiligen Anwendung ab=, Beispielsweise kann ein aiifge-Bchäumtes Elastomer in lorm eines Silikonelastomers Teriefendet werden»

Die im wesentlichen undurchlässige

die die Leiterplatte und die Komponenten bei der Herstellen«: des Sohaumkunststoffblockes bedeckt _s kann aus saalrei©feen düonen und dehnbaren Kunststoffilmmaterialien ausgetäfelt werden«, Kunststoffolien, die Z₀B₀ sum Einwickeln tob. Pleisciastileken verwendet werden^ eignen sich ausgeseichneto Die Kuastetöfffolie muß so weit dehnbar sein_P daß sie sich an die Konturen der Komponenten anpassen kann» ohne daß sie reißt₉ jedooli darf sie nicht in die zurückspringenden Winkel eintreten^ die

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zwischen der Außenfläche der Komponenten und der Plattenoberfläche gebildet werden. Diese Kunststoffmembran dient nicht nur zur Eliminierung dieser Winkel beim Eormvorgang, sondern sie hat auch den Zweck, eine leichte Entfernung des aufgeschäumten Kunststoffblockes von der Leiterplatte und den Komponenten nach dem Porvorgang zu ermöglichen.

Die dehnbare Kunststoffmembran kann auf die Leiterplatte und die Komponenten gelegt und anschließend in ihre Lage in beziig auf die Komponenten durch den Druck der aufschäumenden Mischung gebracht v/erden. Vorzugsweise wird .die Eolie jedoch durch Anwendung von Vakuum in ihre Lage gesogen, bevor die Bildung des Schaumkunststoffblockes beginnt. Voraussetzung hierfür ist, daß dafür Sorge getragen wird, daß nicht ein solches Vakuum angewendet wird, daß hierdurch die Membranin die erwä-hnten zurückspringenden Winkel gezogen wird. Die aufzuschäumende Mischung muß aus einem "fließenden Material bestehen, so daß sie über die Membran rund um die Komponenten fließen kann, jedoch ist nicht immer eine Plüssigskeitsmisehung notwendig . Es sind auch Pulver geeignet.

Aus dem Vorangegangenen wird ersichtlich, daß durch ■die Erfindung ein kompaktes,leicht gewichtiges,servicefreundliches Gerät-mit elektronischen Komponenten auf Leiterplatten geschaffen werden kann, die individuell gelagert und 'gegen physikalische Schäden infolge von Vibrationen und Stoß- " einwirkungen geschützt sind. Die gesamte Einheit wird ferner gegen das Eindringen von Schmutz oder fremden Partikeln und schädlichen Flüssigkeiten sowie gegen unzulässige Hitze geschützt.

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-s-

Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit ebenen Leiterplatten erläutert, sie ist jedoch, nicht hierauf beschränkt» da durch geeignete Unterteilung in Segmente mit dem erfindungsgemäßen "Verfahren auch eine gekrümmte Leiterplatte geschützt werden kann. ' ; ^:

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges von den elektronischen Komponenten nach außen, kann der Kunststoffschaum mit Metallpartikeln oder ggfs. einem anderen wärme le it fähigen Material beschickt werden. Hierzu kann beispielsweise ein mit Aluminiummetall oder Aluminiumoxid beschicktes Silikonelastomer, dienen. Eine Abschirmung mit Hilfe von Kupfer oder einer mit Silber beschickten Farbe unterstützt ebenfalls die Wärmeleitung und schützt gegen elektrische Strahlungen. ■

Vorzugsweise wird die Leiterplatte nach der Herstellung und Trennung des Sc haumst off blocke s mit einem Schutzlack be- ι sprüht . Dieser Lack kann ein Polyurethankunstharz sein. Wenn die Platte und der schützende Schaumstoffblock wieder zusammen- ■ gefügt werden, kann im Bedarfsfall zwischen der Platte und dem ; Schaumstoffblock ein permanent klebender Klebstoff vorgesehen werden. Dies dient in erster Linie zur Herstellung einer Widerstandsfähigkeit gegen Wasser, es ergibt sich dadurch auch die . Möglichkeit , daß in einer Umgebung, die frei von Erschütterungen und anderen mechanischen Einwirkungen ist, eine Anordnung aus mehreren Platten und mit diesen jeweils verklebten Schaumstoff blocks für den Zusammenhalt nur einfache Klammern anstelle von Spannbolzen erfordert.

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Außer der Tatsache, daß "bei einem Gerät mit erfindungsgenäß hergestellten Platten, im Gegensatz zu bekannten, vollständig in Kunstharz eingekapselten Anordnungen einseine Platten für die Reparatur heratisgenommen und ersetzt werden können, hat ein erfindungsgemäß ausgebildetes Gerät gegenüber bekannten Anordnungen den weiteren Vorteil, daß es leichter und raumsparender ist, weil es - wie deutlich in Pig. 3 zu erkennen ist einen regelmäßigen, verhältnismäßig stabilen Stapel bildet, der nicht wie bisher besonders starke äußere Yerkleidungs- und Haltemittel erfordert. Bei dem in 3?ig. 3 dargestellten Gerät mit elektronischen Leiterkarten und dazwischen angeordneten schützenden Schaumstoffblocks wird die Festigkeit der Gesamteinheit von selbst erzeugt, weil die Platten und Blocks unter Druck zusammengebaut sind.

-Patentansprüche-

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Claims

Pat e η ■ t ans ρ riietie

iVVerfahren zur Herste llung eines Schutzes von mit Komponenten versehenen Platten , insbesondere von mit elektronischen Komponenten versehenen gedruckten Leiterplatten, gekennzelehnet durch die folgenden Schritte:

a) Es wird auf die Platte und Komponenten eine dünne undurchlässige !Folie oder Membran aufgebracht_s die so dehnbar ist, daß sie sich an die Konturen der Komponenten anpassen läßt, ohne dazu zu neigen, in die zurückspringenden Winkel einzudringen, die insbesondere dort gebildet v/erden, wo die Oberflächen der Komponenten die Oberfläche der Platte berühren;

b) Die MbiHbran wird am Rand der Platte eingeklemmt, und nach Einsetzen der Platte mit der' Membran in eine Form wird auf der Folie ein Block aus Schaumkunststoff hergestellt, der sich den Konturen der abdeckenden Membran anpaßt, worauf dann die Platte und der Schaumkunststoffblock voneinander getrennt werden. '

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die abdeckende Membran nach Einklemmen am Plattenrand und nach Einsetzen in die Form zur Herstellung des Schaumkunststoffblocke» ein fließendes Medium, z.B. eine Flüssigkeit oder eine Pulveriaisohung in den Formenhohlrauin eingefüllt wird, wonach das Medium im abgedichteten Formenhohlraum zu dem Schaumstoff block

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verschäumt wird. " · ' \

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzelohnet, ; daß der Block aus einem Polyurethankunstharz aufgeschäumt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzelehnet» daß der Block aus einen Elastomer, z.B. einem Silikonelastomer, aufgeschäumt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelehnet, daß in den Schaumstoff wärmeleitende Partikel e inge gehen, we r den.

6 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelehnet, daß die abdeckende Membran vor der Herstellung ; des aufgeschäumten Blocks durch Vakuum auf die Konturen der j Komponenten gezogen sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzelehnet, daß nach Entfernung des aufgeschäumten Blocks ' auch die Membran entfernt und anschließend der Block wieder " : auf die Platte aufgesetzt wird.

8. Gerät mit einer oder mehreren Platten, auf denen Schaltkomponenten angeordnet sind, dadurch gekennzeioh.net_y daß jede Platte (1) mit einer gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche hergestellten Schaumstoffblock (6) versehen ist, und daß die Platten in dem Gerät durch Kiemmittel oder Klammern fest aneinander gehalten sind.

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9. Gerät nach. Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten. (1) mit den zwischen ihnen befindlichen Schaumstoffblocks (6) unter Druck, beispielsweise über durchlaufende Bolzen (10") zusamiengeklemmt sind.

10. Gerät nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen bzw. Anschlußstecker (8) bei allen Leiterplatten (1) an den gleichen Rand angeordnet sind, und daß ein weiterer an Ort und Stelle geformter Schaumstoffblock die Anschlußverb indungen des gesamten Leiterplattenstapels schützt.

11. Gerät nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kleber mit dauernder Klebfähigkeit zwischen* jeder Platte (1 ) und deren schützenden Schaumstoffblock (6) angebracht ist: . .

12. Gerät nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennze Job-, net, daß d.ie Platten (-1) und/oder die Schaumstoff blocks (β) Tor ihrem Zusammenbau mit einem Kunstharslack versehen werden.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 8—11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schäumstoffblocks an ihrer Außenseite jeweils elektrisch abgeschirmt sind.

Bs/kä 409827/0759

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