DE2744341A1 - Vorrichtung zur aufnahme von elektronik-leiterplatten - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Auf-
• nahme von Elektronik-Leiterplatten.
• Es ist bekannt, elektronische B uteile auf Leiterplatten anzuordnen (gedruckte SchCtltungen) und diese beispielsweise als Steckkarten mit Stcckverbindern in besonderen Einschüben anzuordnen. Wird eine derartige Vorrichtung Beschleunigungskrä-ften ausgesetzt, so ist die Gefahr der Zerstörung gegeben. Insbesondere in der Raumfahrttechnik können bei Frequenzen bis etwa 200 Hz Eingangs-Beschleunigungen bis zu etwa 30 g auftreten, während bei höheren Frequenzen Beschleunigungen in der Größenordnung von etwa 10 g zu erwarten sind. Die Vorrichtung stellt in der Regel ein schwingungsfähiges System dar, bei welchem im Bereich von Eigenresonanzen an den Leiterplatten hohe Belastungsspitzen auftreten können. Hierdurch bedingte Beschädigungen an mechanischen oder elektrischen Bauteilen können die Funktionsfähigkeit beispielsweise eines von der Elektronik gespeisten Stabillsierungsschwungrades beeinträchtigen oder gar aufheben, so daß der satellit oder das Raumfahrzeug selbst seine Funktion nicht mehr erfüllen kann. Es wäre zwar denkbar, die Leiter platten in einem möglichst starren Gehäuse anzuordnen und dieses mittels Schwingungsdämpfern zu befestigen. Eine derartige Anordnung vhirde jedoch eine unerwünscht große Masse erfordern, wobei die Schwingungsdämpfer selbst eine sehr niedrige Eigenfrequenz aufweisen müßten.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher selbst bei extremen Beschleunigungen bzw. Vibrationsbedingiuigen jegliche Beschadigung vermieden wird. Weiterhin wird angestrebt, die Resonanzfrequenzen in solche Bereiche zu legen, in welchen die angreifenden Beschleunigungen einen geringen Pegel aufweisen, beispielsweise in Frequenzbereiche gröBer als 200 Hz.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Die Erfindung zeichnet sich durch einen besonderen einfachen Aufbau und durch einen vergleichsweise geringen GewichtsUedarf aus.
• Aufgrund der vorgeschlagenen Konstruktion der Seitenwände, der Verspannung der Leiterplatten sowie deren Befestigung auf der Grundplatte bzw. Verbindung mit der Abdeckhaube wird eine besonders effektive Reibungs-Dämpfung an den verschiedenen Berührungsflchen der genannten Teile erreicht.
• Die genannten Berührungsflächen sind in den drei zueinander senkrechten Raumebenen vorgesehen, so daß eine wirksame Dämpfung in allen drei Raumachsen erfolgt.
• Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Seiternvände aus miteinander vernieteten, dünnen Blechen herzustellen, wobei die Reibungskräfte durch eine rauhe Oberfläche der Bleche noch zusätzlich erhöht werden. Durch die Verwendung einer relativ massiven Grundplatte mit Hohlkastenprofil wird in vorteilhafter Weise die erforderliche Steifigkeit der genannten Vorrichtung gewährleistet. Darüber hinaus werden bevorzugt auf der Grundplatte die Elektronik-Leistungsbauteile wie zum Beispiel Leistungstransistoren angeordnet, so daß deren vergleichsweise große Masse nicht von den Beiterplatten abgefangen werden muß und gleichzeitig auch in günstiger Weise die Wärme ableitung über die Grundplatte erfolgen kann. Weiterhin ist die Grundplatte mit gefrästen oder gebleehten Zwischenteilen versehen oder mittels Nietverbindungen mit diesen verbunden, zur Aufnahme von Elektronikplatinen oder empfindlichen Bauteilen, wie zum Beispiel Oszillatoren. Bereits die Aufteilung der Elektronik in einen Leistungsteil auf der Grundplatte und einen Signalteil auf den Leiterplatten bietet hinsichtlich der Beschleunigungskn%fte erhebliche Vorteile. Die Vorrichtung kann in ihrem Schwingungsverhalten bzw. ihrer Dämpfungswirkung an die jeweiligen Anforderungen ohne besondere Schwierigkeiten angepaßt werden, da einerseits die Steifigkeit der Seitenwände durch entsprechende Größe der Bleche bzw. deren Anzahl und die Art der Vernietung und andererseits die Größe der Reibungskräfte in den Berührungsflächen von Seitenwänden bzw. Leiterplatten mit den Abst&ndshülsen durch eine entsprechende Verpsnnung mittels den Gewindestangen vorgegeben werden kann. kdf diese Weise wird erreicht, daß die Resonanzferequenzen der Vorrichtung in einem Bereich beispiels weise größer 200 ffz liegen, in welchem die von außen einwirdenden Beschleunigungen einen relativ niedrigeren Pegel aufweisen. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, die Leiterplatten und Seitenwände mit einer geblechten Abdeckhaube zu umgeben, welche sowohl an der Grundplatte als auch mittels Winkelchienen und Zwischenträgern an den Seit enwänden und Gewinde st w'gen befestigt ist. Es werden damit zusätzliche Reibungs-Dämpfungskräfte zwischen den Blechen der Abdockhwube sowie zwischen dieser und den genannten Winkelschienen wirksam.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Die Vorrichtung enthcilt eine Grundplatte 1 mit ffohlkastenprofil, in welchem die Elektronk-Leistungsbauteile wie beispielsweise Leistungstransistoren sowie Loiterplatinen (2) angeordnet sind. Die Grundplatte 1 ist relativ starr ausgebildet, besteht aus einem die Wärne gut leitenden Material (beispielsweise Aluminium) und weist aufgrund der Profilstruktur eine geringe Masse auf. Zur Aufnahme der Leiterplatinen 2 und zur Versteifung sind in der Grundplatte 1 Zwischenteile 4 vorgesehen, welche entweder durch Aus fräsen der Grundprftte hergestellt sind oder als Bleche ausgebildet und mit der Grundplatte 1 vernietet sind. Zur Befestigung am Satelliten oder Raumfahrzeug weist die Grundplatte 1 Ansätze 3 auf. Mittels Winkelschienen 5 sind an den Längenseiten der Grundplatte 1 Seitenwände 6, 7 angeordnet und vernietet. Die Seitenwände bestehen aus mehreren dünnen und miteinander vernieteten Blechen 8, 9, 10, deren Oberfläche zur ErzIelung hoher Reibungsdämpfungskräfte eine rauhe StruI-tur aufweisen. Die untcrcn bzzir. oberen Enden 11, 12 einzelner Bleche sind nach außen abgewinkelt, mit Winkelschienen 13, 14 verstärkt und auf die Winkelschienen 5 aufgeschraubt. Die sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Seitenwände 6, 7 enthalten jeweilsim bereich ihrer Ecken beziehungsweise Außenkenturen vier Bohrungen, durch welche Gewindestangen 16 zur Aufnahme der Elektronik-Leiterplatten 18 gesteckt sind. hierbei sind zwischen den Leitorplatten 18 bzw. den Seitonwänden G, 7 Abstandshülsen 19 vorgesehen, welche ebenfalls auf die Gewindestangen 16 gesteckt sind. Die Abstandshülsen liegen jeweils nur am mittleren Blech 9 der Seitenwände an. In der Mitte der Vorrichtung ist jeweils eine Abstandshülse 20 mit Innengewinde 21 für die Gewindestange 16 angeordnet. Auf diese Weise sind die Seitenwände 6, 7 und die dazwischen liegenden Leiterplatten 18 miteinander verspannt, wobei an den Berührungsflächen der Hülsen 19, 20 mit den Leiterplatten 18 bzw. den Blechen 9, Seitenwänden 6, 7 Reibungskräfte zur Schwingmngsdämpfung auftreten werden. An den Berührungsflächen der Schienen 5 mit der Grundplatte 1 bzw. mit den Seitenwänden 6, 7 werden ebenfalls Reibungskräfte auftreten. Etwa in der Mitte der Vorrichtung sind weiterhin zwischenwände 23, 24 aus nebeneinander liegehden Blechen 25, 26 auf den Gewindestangen 16 angeordnet zur Befestigung eines Tn'gers 27 fur weitere Bauteile wie zum Beispiel Steckverbinder 28. Die genieteten und als Winkelsch8ienen ausgebildeten Zwischeiträger 36, 37 dienen zur zusätzlichen Versteifung der Vorrichtung und zur Verbindung mit einer Abdeckhaube 80. Di e AbdecJhauoe 30 ist mit den Zwischenträgern - wie in der Zeichnung dargestellt ist -in der zur Zeichenebene senkrechten Ebene und auch in zur Zeichenebene parallolen Ebenen (Vorder- und Rückseite der Abdeckhaube) verbunden, so daß Belastungen in allen drei Raumachsen gedämpft werden Diese Abdeckhaube dient einerseits zur Abschirmung der gesamten Elektronik und andererscits zur weiteren Abfangung des oben beschriebenen Leiterplattenblocks. Die Befestigung erfolgt über die abgewinkelten Enden 12 der Seitenwände und die Winkelschienen 14 sowäe die genannten g'cblechten Zwischenträger 36, 87, welche mit den oberen Gewindestangen 19 verbunden sind. Die Abdeckhaube 80 ist am unteren Ende direkt mit der Grundplatte 1 mittels Schrauben verbunden.
• Die Abdeckhaube 80 ergibt aufgrund der geblechten Konstruktion sowie den zusätzlichen Berührungsflächen mit Grundplatte 1, Seitenwänden 6, 7 sowie Zwischenträgern 36, 37 die weitere Möglichkeit, um Reibungskräfte zur Schwingungsdümpfung wirksan werden zu lassen. Ausführliche Untersuchungen haben ergehen, daß sich für die relativ weiche Ausbildung der genannten Blechkonstruktion Resonanzfrequenzen im Bereich über 200 fIz ergeben, wobei jedoch die chwingirngsamplituden auf den Leiterplatten keine unzUlcissigen Werte annahmen.
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Claims (13)

1. Vorrichtung zur Aufnahme von Elektronik-Leiterplatten Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Aufnahmo von Elektronik-Leitcrplatten, dadurch gekennzeichn%, daß die Leiterpiatten (18) In vorählbaren Abstanden zwischen zwei Seitenwänden (6, 7) angeordnet und mit diesen verspannt sind, daß die Seitenwande (6, 7) aus wenigstens zwei nebeneinander angeordneten Blechen (8 bis 10) aufgebaut sind, welche vorzugsweise miteinander vernietet sind, und daß die Seitenwände (6, 7) mit einer Grundplatte (i) und/oder mit einer Abdeckhaube (30) verbunden sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (i) als llohlkasten ausgebildet und vorzugsweise aus einem Stück gefertigt ist und daß auf der Grundplatte (1) die Elektronikbauteile mit besonde- Pat entansprüche rer Leistungsabgabe, insbesondere die Beistungstransistoren, angeordnet sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (1) zur Aufnahme von Elektronikplatinen (2) oder empfindlichen Bauteilen mit gefrästen oder geblechten Zwischenteilen (4) versehen und/oder mittels Nutverbindungen mit diesen verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhaube (30) mit den Seitenwänden (6, 7) mittels Winkelschienen (14) und/oder mittels vorzugsweise geblechten Zwischenträgern (36, 37) verbunden ist, wobei die Berührungsflächen zwischen Abdeckhaube (30) und Zwischenträgern (36, 37) in den zwei zu den Scitenwänden (6, 7) senkrechten Ebenen liegen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung mit Grundplatte (1> bzw. Abdeckhaube (30) wenigstens eines der Seitenwandbleche (8, 9, io) am unteren bzw. oberen Slde (11, 12) abgewinkelt ist und/oder die Seitenwände mit Winkelschienen (13, 14) verstärkt sind, wobei die unteren Enden (1l, 12) mittels Winkelschienen (5) mit der Grundplatte (1) vernietet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatten (18) mittels Gewindestangen (16) mit den Seitenwänden (6, 7) verbunden und verspannt sind, wobei zwischen den Leiterplatten (18) bzw. Seitenwänden (6, 7) Abstandshülsen (19) vorgesehen sind, welche über die Gewindestangen (16) gesteckt sind und jeweils nur mit einem, vorzugsweise dem mittleren Seitenwandblech (9), verbunden sind.
7. Patentænspruche 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Größe der Leiterplatten in Seitenwänden (6, 7) und Leiterplatten (18) entsprechend Bohrungen vorgesehen sind, durch welche von außen jeweils eine Gewindestange (16) hindurchragt und daß etwa in der Mitte der Vorrichtung jeweils eine Abstandshülse (20) mit Innengewinde vorgesehen ist zur Verbindmzg der jewelligen Gewindestangen (16).
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den oberen Gewindestangen (16) die verzugsweise geblechtenund genieteten Zwischenträger (36, 37) zur Befestigung mit der Abdeckhaube (30) verbunden sind, wobei Berührungsflächen in den zwei zu den Seitenwänden senkrechten Raumebenen vorhanden sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gelcennzeiclmet, daß vorzugsweise in der Mitte wenigstens eine weitere Zwischenwand (23, 24) vorgesehen ist, welche aus wenigstens zwei nebeneinander liegenden und vernieteten Blechen (2, 26) aufgebaut ist.
10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche von Seiteuwänden (6, 7) und Zwischenwänden (23, 24) eine rauhe OberflächenstrlMtur aufweisen.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Zwischenwänden (23, 24) und Zwischenträgern (36, 37) ein Träger (27) zur Befestigung von anderen Bauteilen, wie z.B. elektrische Steckverbinder, vorgesehen ist.
12. Patentansprüche 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gelennzeichnet, daß auf der Grundplatte (i) die Eleitronikbauteile mit besonderer Leistungsabgabe und auf den Leiterplatten die Signal-Elektronikbauteile angeordnet sind und daß auf der Grundplatte (1) elektrische Steckverbinder angeordnet sind.
13. 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckhaube (30) aus nebeneinander liegenden und vernieteton Blechen (31 bis 34) hergestellt ist.