DE60001113T2

DE60001113T2 - Leiterplatteneinkapselung

Info

Publication number: DE60001113T2
Application number: DE60001113T
Authority: DE
Inventors: Mats Larsson; Paul Larsson; Erik Moester; Mats Olsson; Rafael Portela; Olof Simonsson
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: BR0011265A; ATE230555T1; JP2003501822A; EP1186215A1; EP1186215B1; DE60001113D1; WO2000076283A1; US6233155B1; CN1353918A; AU5397800A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Massenproduktion von Erzeugnissen, die eine Leiterplatte aufweisen, die von mechanischen Hüllen eingeschlossen ist.

Kurze Beschreibung des Stands der Technik

Bisherige Erzeugnisse, die aus einem Gehäuse bestehen, das elektronische Bauelemente einschließt, weisen typischerweise die von zwei Kunststoffteilen, die mit getrennten Werkzeugen hergestellt werden, eingeschlossene Leiterplatte (PCB) auf. Die Zurichtung der Werkzeuge erfolgt auf zwei Arten und Weisen. Die Werkzeuge werden paarweise hergestellt, so dass ein Lieferant oder Werkzeugmacher dafür verantwortlich ist, die beiden verschiedenen Werkzeuge in bezug aufeinander zuzurichten. Diese Vorgehensweise kann eine gute Lösung für das Problem zur Verfügung stellen, Gehäuse mit engen mechanischen und ästhetischen Toleranzen herzustellen, da sie normalerweise garantiert, dass die Teile gut zusammen passen. Daher können sehr enge Toleranzanforderungen erfüllt werden. Allerdings bringt diese erste Lösung mit sich, dass ein signifikantes Ausmaß an Risiko sich auf einen Lieferanten oder Werkzeugmacher konzentriert; läuft etwas schief in der Fabrik oder bei den Formwerkzeugen des einzigen Lieferanten, wird die gesamte Produktion des Erzeugnisses angehalten.
Alternativ kann das Risiko einer signifikanten Unterbrechung der Produktion auf mehrere Lieferanten verteilt werden. Bei diesem alternativen Schema der Verbreitung des Risikos erzeugen mehrere unterschiedliche Lieferanten für die Werkzeuge die Gehäuse für das Erzeugnis, so dass kein einzelner Lieferant ein Werkzeugpaar herstellt. Tritt eine Schwierigkeit bei einem der mehreren Lieferanten auf, sind die Auswirkungen relativ gering, im Vergleich zur voranstehend erläuterten, ersten Lösung. Die Toleranzen der Teile, die von unterschiedlichen Lieferanten hergestellt werden, müssen jedoch notwendigerweise weiter sein, um sicher zu stellen, dass die Teile tatsächlich zusammenpassen. Daher ist es wahrscheinlicher, dass bei dem Erzeugnis größere Spalte zwischen seinen Teilen und größere ästhetische Unterschiede (beispielsweise strukturelle und Farbunterschiede zwischen seinen Teilen) auftreten. Dies kann wiederum zu Fehlfunktionen elektromechanischer Verbindungen innerhalb des Erzeugnisses führen, und kann auch zu einem Enderzeugnis führen, dass weniger attraktiv ist.
Das US-Patent Nr. 4,939,792 beschreibt ein formbares/faltbares Radiogehäuse, auf dem vier lötbare Muster gedruckter Schaltungen im Vakuum auf dem Inneren und Äußeren einer Basis und eines Deckels abgelagert werden, die durch ein Scharnier verbunden sind. Das US-Patent Nr. 4,703,160 beschreibt einen Gehäuseaufbau eines tragbaren elektronischen Gerätes, bei dem vier Platten durch Scharniere verbunden sind, und lösbar aneinander angebracht sind, wenn die Platten zusammengefaltet werden. Die US-Patente Nr. 5,432,676 und 5,541,813 beschreiben ein tragbares Telefon, das ein Gehäuse mit einem Verdrahtungsteil in einem ausgeformten Kunststoffscharnier aufweist, wobei das Scharnier beim üblichen Gebrauch geöffnet und geschlossen wird, und das Scharnier aus einem Material besteht, das sich von jenem unterscheidet, das zur Ausbildung des übrigen Gehäuses verwendet wird. Das US-Patent Nr. 3,580,650 beschreibt ein Gehäuse zur Aufnahme beispielsweise eines vollständigen Radios, bei dem vier Abschnitte durch Scharniere miteinander verbunden sind, die im üblichen Gebrauch geöffnet und geschlossen werden können. Die EP 547 994 A1 beschreibt eine gestanzte Metallplatte, die auf sich selbst zurückgefaltet und durch Lappen verbunden wird, um ein Gehäuse auszubilden. Das US-Patent Nr. 4,226,491 beschreibt ein elektronisches Gerät mit einer Leiterplatteneinheit, die einem Schutzdeckel aufgenommen ist, und die auch als Führungsteil dient, wenn das elektronische Gerät in ein Montagechassis eingeführt wird. Der Deckel besteht aus einem einstückig ausgebildeten Teil, wobei das Teil Deckelabschnitte und flexible Scharnierabschnitte aufweist, damit die Deckelabschnitte in bezug aufeinander zwischen der geöffneten und der geschlossenen Position des Deckels verschwenkt werden können. Keine dieser bekannten Einrichtungen löst die voranstehend geschilderten Schwierigkeiten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung für die Probleme zur Verfügung, die mit dem Outsourcen und der Risikoverbreiterung unter mehreren unterschiedlichen Lieferanten von Gehäuse für elektronische Bauelemente zusammenhängen, und den Toleranzen der hergestellten Teile.
In seiner einfachsten Form ist das grundlegende Problem die Einkapselung und Befestigung einer PCB und das Spritzgussformen mechanischer Hüllen in einem Zusammenbauvorgang, der so wenig und so einfache Operationen wie möglich benötigt, bei einer minimalen Anzahl an mechanischen Hüllen, die zur Ausbildung des fertigen Erzeugnis benötigt werden. Je größer die Anzahl an mechanischen Hüllen ist, die zur Ausbildung des Erzeugnisses benötigt werden, desto größer ist die Anzahl an Spritzgusswerkzeugen, die in bezug auf einander zugerichtet werden müssen, damit diese Teile zusammenpassen. Das Zurichten von Werkzeugen im bezug aufeinander kann bei der Massenproduktion kritisch sein, bei welcher die Herstellung jedes Kunststoffteils eine große Anzahl an Werkzeugen erfordert, beispielsweise bis zu zwanzig ähnliche Werkzeuge.
Die Auswahl zwischen den beiden unterschiedlichen Lösungen, die voranstehend geschildert wurden, stellt ein wesentliches Dilemma für jede Firma dar, die dem grundsätzlichen Problem der Massenherstellung eines Gehäuses, das eine PCB umschließt, ausgesetzt ist, da keine dieser beiden Lösungen in bezug auf sowohl die Risikoerweiterung als auch Toleranzen optimiert ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung besteht eine Lösung des Problems, sowie des Dilemmas, die voranstehend beschrieben wurden, darin, die beiden Kunststoffteile eines Gehäuses, beispielsweise den hinteren und vorderen Deckel, als ein einziges, einstückiges, monolithisches Stück durch Spritzgussformen herzustellen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der hintere und vordere Deckel durch ein "lebendiges Scharnier" verbunden werden, das aus dem selben Material wie die Deckel besteht, und zur selben Zeit wie die Deckel hergestellt wird.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Zusammenbauvorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst daher die Schritte, die PCB und andere Bauelemente des Erzeugnisses in den hinteren und den vorderen Deckel einzuführen. Die Einkapselung der PCB und anderer Bestandteile des Erzeugnisses ist erzielt, wenn entweder der hintere oder der vordere Deckel um 180º in bezug auf den anderen Deckel um ein Scharnier gedreht wird, wodurch die PCB und Bauteile umschlossen werden. Die verbundenen Deckel können befestigt werden durch Schrauben, Schnappvorrichtungen, Ultraschallschweißen, oder einen anderen, relativ dauerhaften Vorgang. Da sich dann das Scharnier nach außerhalb des geschlossenen Gehäuses erstrecken könnte, was aus ästhetischen und kommerziellen Gründen nicht akzeptierbar sein könnte, kann ein Verkleidungsdeckel mit dem Gehäuseäußeren verbunden werden, um das Scharnier zu maskieren, abzudecken, oder auf andere Art und Weise zu verbergen.
Die vorliegende Erfindung kann daher im wesentlichen das Erfordernis ausschalten, Werkzeuge in bezug aufeinander zurichten zu müssen, wie dies bei Einrichtungen und Vorgängen nach dem Stand der Technik erforderlich war. Anders als frühere Lösungen erleichtert darüber hinaus die vorliegende Erfindung die Kombination der Risikoerweiterung und der Optimierung von Toleranzen.
Weitere Ziele, Merkmale, und offensichtliche Vorteil der vorliegenden Erfindung werden Fachleuten auf diesem Gebiet nach Studium der folgenden, detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung deutlich, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung der vorliegenden Anmeldung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen der Einrichtung und des Verfahrens beschrieben, die nur beispielhaft zu verstehen sind, sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
Fig. 1 eine Darstellung einer Querschnittsansicht eines Gehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 2 eine Darstellung einer Querschnittsansicht des in Fig. 1 dargestellten Gehäuses im geschlossenen Zustand ist; und
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts des in Fig. 2 gezeigten Gehäuses ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In den Zeichnungsfiguren bezeichnen gleiche Bezugszeichen identische oder entsprechende Elemente in den verschiedenen Figuren.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer ersten beispielhaften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Gehäuse 100 weist einen vorderen Deckelabschnitt 102 auf, einen hinteren Deckelabschnitt 104, sowie einen Scharnierabschnitt 106 zwischen dem vorderen Deckel und dem hinteren Deckel. Eine PCB 108 ist fest entweder im vorderen Deckel 102 oder im hinteren Deckel 104 durch Befestigungselemente (nicht dargestellt) angebracht, die Fachleuten auf diesem Gebiet geläufig sind. Zwar zeigt Fig. 1 eine PCB 108, die am Anfang an dem hinteren Deckel 104 angebracht wird, jedoch kann die PCB auch einfach innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung an dem vorderen Deckel 102 angebracht sein. Der vordere Deckel 102 weist einen Hohlraum 114 auf, und der hintere Deckel 104 weist einen Hohlraum 116 auf, wobei diese Hohlräume Bauteile des elektronischen Gerätes aufnehmen, dessen einer Teil das Gehäuse 100 ist.
Der vordere Deckel 102 weist einen Außenrand 110 auf, und der hintere Deckel 104 weist einen Außenrand 112 auf, auf einer Querseite des Deckels gegenüberliegend dem Scharnier 106. Wie in Fig. 2 gezeigt, fallen die Außenränder 110, 112 zusammen, wenn das Gehäuse 100 geschlossen ist, also wenn der hintere Deckel 104 und der vordere Deckel 102 in bezug aufeinander und zueinander so gedreht werden, dass der Hohlraum 114 und der Hohlraum 116 zusammenkommen, um einen Gehäusehohlraum 118 auszubilden. Um das Gehäuse 100 in dieser geschlossenen Position festzulegen, die in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Ränder 110, 112 mit Elementen versehen, welche die beiden Deckel miteinander verbinden, vorzugsweise auf nicht-lösbare Art und Weise, etwa durch Schrauben, Schnappvorrichtungen, Ultraschallschweißen, oder irgendein anderes geeignetes Element oder Verfahren zum Verbinden der Ränder der Deckel miteinander, um eine feste, und vorzugsweise nicht- lösbare Verbindung zur Verfügung zu stellen.
Das Gehäuse 100 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein. Um den vorderen Deckel 102, den hinteren Deckel 104 und das Scharnier 106 zusammen herzustellen, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu nutzen, wird das Gehäuse 100 durch Spritzguss mit einem einzigen Werkzeug hergestellt, also in einer einzigen Form. Daher werden der vordere Deckel 102, der hintere Deckel 104 und das Scharnier 106 aus dem selben Material hergestellt, und bilden zusammen ein einstückiges, vereinigtes, und monolithisches Gehäuse. Das Scharnier 106 ist daher vorzugsweise ein lebendiges Scharnier, das durch einen verdünnten Abschnitt des Gehäusematerials ausgebildet wird. Wie Fachleute auf diesem Gebiet wissen, kann das Gehäuse 100 aus irgendeinem unter zahlreichen Materialien ausgeformt werden, das so ausgewählt wird, dass ein relativ standfestes und elektrisch nicht-leitendes Gehäuse für elektronische Bauteile entsteht, das die Elemente aufnehmen kann, welche die Ränder 110, 112 aneinander befestigen, sowie jene Elemente, welche die PCB 108 am Gehäuse befestigen, wobei das Material ausreichend elastisch ist, dass ein lebendiges Scharnier 106 durch Ausdünnen des Materials des Gehäuses hergestellt werden kann.
Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, steht dann, wenn sich das Gehäuse 100 in seiner geschlossenen Position befindet, das Scharnier 106, da es ein lebendiges Scharnier ist, das einstückig mit dem vorderen Deckel 102 und dem hinteren Deckel 104 ausgebildet ist, gegenüber dem Gehäuse vor. Während bei einigen Einsätzen ein vorspringendes Scharnier 106 keinen Bedenken begegnet, kann jedoch bei kundenorientierten Anwendungen, beispielsweise tragbaren Zellulärtelefonapparaten, das Vorspringen des Scharniers als unschön und im Handel nicht akzeptabel angesehen werden. Aus diesem Grund kann ein Verkleidungsdeckel 120 vorgesehen werden, um das Scharnier 106 abzudecken. Der Deckel 120 verläuft vorzugsweise entlang dem Gehäuse 100, um das gesamte Scharnier 106 entlang seiner Länge (nicht dargestellt) abzudecken. Der Deckel 120 ist zumindest entweder am vorderen Deckel 102 oder am hinteren Deckel 104 angebracht, und vorzugsweise an beiden Deckeln, in Bereichen 122, 124 des vorderen bzw. hinteren Deckels, neben dem Scharnier 106. Damit der Deckel 120 fluchtend an dem vorderen Deckel 102 und/oder dem hinteren Deckel 104 angebracht werden kann, weist der vordere und/oder hintere Deckel eine Ausnehmung 126 bzw. 128 auf, so dass der Verkleidungsdeckel 120 nicht über die Oberfläche des vorderen und hinteren Deckels vorspringt. Der Verkleidungsdeckel 120 ist am vorderen Deckel 102 und/oder am hinteren Deckel 104 durch irgendein geeignetes Element angebracht, etwa durch einen Kleber, ein Band, Schnappsitzelemente, Ultraschallschweißen, oder dergleichen.
Zwar wurde die Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, jedoch wissen Fachleute, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente eingesetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Gehäuse (100), das zur Aufnahme elektronischer Bauteile geeignet ist, und aufweist:

einen vorderen Deckel (102), der einen Hohlraum (114) aufweist;

einen hinteren Deckel (104), der einen Hohlraum (116) aufweist;

ein lebendiges Scharnier (106), welches den vorderen Deckel (102) und den hinteren Deckel (104) verbindet; und

einen Verkleidungsdeckel (120), der zumindest entweder am vorderen Deckel (102) oder am hinteren Deckel (104) angebracht ist, wobei der Verkleidungsdeckel (120) über dem lebendigen Scharnier (106) liegt, wenn der vordere Deckel (102) und der hintere Deckel (104) so geschlossen sind, dass der Hohlraum (114) des vorderen Deckels und der Hohlraum (116) des hinteren Deckels zusammen liegen;

wobei der vordere Deckel (102), der hintere Deckel (104) und das lebendige Scharnier (106) aus dem selben Material bestehen, und ein einstückiges, zusammenhängendes, monolithisches Teil ausbilden, das durch Spritzguss hergestellt ist.

2. Gehäuse (100) nach Anspruch 1, das weiterhin eine Leiterplatte (108) aufweist, die entweder im Hohlraum (114) des vorderen Deckels oder dem Hohlraum (116) des hinteren Deckels angebracht ist.

3. Gehäuse (100) nach Anspruch 1, bei welchem der vordere Deckel (102) einen Rand (110) gegenüberliegend dem lebendigen Scharnier aufweist, und der hintere Deckel eine Rand (112) gegenüberliegend dem lebendigen Scharnier aufweist, und jeder der Ränder angepasste Befestigungselemente (130, 132) aufweist, die dann, wenn der vordere Deckel (102) und der hintere Deckel (104) in bezug aufeinander und gegeneinander gedreht sind, zusammenwirken, um den Rand (110) des vorderen Deckels und den Rand (112) des hinteren Deckels zusammenzuhalten.

4. Gehäuse (100) nach Anspruch 1, bei welchem der vordere Deckel (102) einen Rand (110) gegenüberliegend dem lebendigen Scharnier (106) aufweist, und der hintere Deckel einen Rand (112) gegenüberliegend dem lebendigen Scharnier (106) aufweist, wobei der Rand (110) des vorderen Deckels mit dem Rand (112) des hinteren Deckels verbunden ist, und das lebendige Scharnier (106) gegenüber dem Gehäuse (100) vorspringt.

5. Gehäuse (100) nach Anspruch 1, bei welchem zumindest entweder der vordere Deckel (102) oder der hintere Deckel (104) eine Ausnehmung (126, 128) neben dem lebendigen Scharnier (106) aufweist, in welcher der Verkleidungsdeckel (120) fluchtend mit dem vorderen Deckel (102) bzw. dem hinteren Deckel (104) angebracht ist.

6. Gehäuse (100) nach Anspruch 5, bei welchem sowohl der vordere Deckel (102) als auch der hintere Deckel (104) eine Ausnehmung (126, 128) neben dem lebendigen Scharnier (106) aufweist.