Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Schutz vor elektromagnetischen Störungen: exakte Leiterplattenabdeckungen in 24 Stunden bereit : Ausgabe 16/2017, 04.10.2017

Qualität schützt vor Mehrkosten

Bei Schirmdeckeln spielt die Qualität eine grosse Rolle, da diese über die Effektivität der Abschirmungs­funktion entscheidet. Ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte führen dazu, dass sich technische Geräte oder Baugruppen gegenseitig stören. Im besseren Fall bekommt man zwar ein Qualitätsprodukt – aber verspätet und teurer als gedacht. Das geschieht oft, wenn unterschiedliche Firmen mit Teilaufgaben, wie Planung oder Fertigung, beauftragt werden müssen.

Bilder: 2RPS Mechatronik

Abschirmdeckel sind entscheidend, um Leiterplatten gegen ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte anderer technischer Geräte zu schützen und Störungen zu verhindern. Bei einer derart wichtigen Funktion ist es umso ärgerlicher, wenn der bestellte Deckel nicht rechtzeitig eintrifft. Dies geschieht aber leider oft bei der Beauftragung mehrerer Firmen für die einzelnen Arbeitsschritte, da Abstimmungsprobleme viel nachträgliche Arbeit und lange Wartezeiten mit sich bringen.

Der Weg vom weissen Blatt bis zur Serienfertigung eines Schirmdeckels

Aus diesem Grund hat die 2RPS Mechatronik GmbH einen Schnelldienst eingerichtet, der durch die enge Zusammenarbeit von Layout und Konstruktion zeitaufwändige Korrekturrunden einspart und für die Fertigung je nach Aufwand und Stückzahl nur circa 24 Stunden benötigt. Bei den für den Anwendungsfall gefrästen Schirmhauben können Extras wie HF-Abschirmung, integrierte Befestigung, mechanische Leiterplattenversteifung zum Schutz bei Schütteln und Schock sowie Kühlkomponenten hinzugefügt werden. Der Schirmdeckel lässt sich jederzeit demontieren, sodass die Leiterplatte zu 100 % zugänglich ist.

«Es ist ein weiter Weg vom weissen Blatt bis zur Serienfertigung eines Schirmdeckels», erläutert Peter Steer, Geschäftsführer von 2RPS. «Zur Produktion von Abschirmungen gehören die Planung, Entwicklung, Konstruktion und Fertigung, wobei ein koordiniertes Zusammenspiel zwischen Leiterplatten-Layout und mechanischer Konstruktion in der Entwurfsphase essentiell ist.» So ergibt sich aus der Anzahl an verschiedenen Firmen eine Anhäufung von Wartezeiten bei der Lieferung, anschliessend folgen Korrekturrunden, aufwändige Anpassungen und konfuse Abstimmungen, die Zeit- und Kostenaufwand in die Höhe treiben.

Schnelldienst liefert komplett – alles aus einer Hand

Bei dem Schnelldienst für Abschirmdeckel, den 2RPS seit zwei Jahren anbietet, kommt alles aus einer Hand – von der Planung über die mechanische Konstruktion bis hin zur Fertigung. «Durch ein koordiniertes Zusammenspiel zwischen Leiterplatten-Layout und mechanischer Konstruktion werden in der Entwurfsphase beide Komponenten in Echtzeit aufeinander abgestimmt, ausgelegt und angepasst, was die Notwendigkeit, im Nachhinein Korrekturen vorzunehmen, verringert», so Steer. Darüber hinaus findet eine Datenübergabe an die CAD-Abteilung zur Einbauuntersuchung statt und die daraus resultierenden Empfehlungen werden online diskutiert. Im Fokus stehen dabei die Fräsradien in den Ecken, Bohrungsabstände, Befestigungspunkte, Wandstärken und Schraubenlängen, da diese vergleichsweise fehlerträchtig sind. Zudem müssen Leitungs- und Bauteildurchführungen exakt mit dem Platinenlayout übereinstimmen.

Die Teileprogrammierung und die Fertigung können sofort nach der Freigabe gestartet werden, was eine grosse Zeitersparnis mit sich bringt. Die mechanische Fertigung nimmt je nach Aufwand und Stückzahl 24 Stunden in Anspruch. Durch die erleichterte Planung und Absprache ist es ausserdem möglich, selbst Sonderanfertigungen reibungslos zu produzieren.

Gefräste Strukturen bieten Flexibilität

Die meisten Abschirmungen werden nicht gefräst, wie beispielsweise Blechgehäuse, Federkontaktierungen und Auflötstreifen, welche in der Regel fest mit der Leiterplatte verbunden sind. Gefräste Schirmhauben beispielsweise mit einer Kombination aus Entwärmung, Kühlung und HF-Dichtigkeit – was bei Weitem nicht dem Standard entspricht – werden hingegen bei speziellen Leiterplatten eingesetzt. Gefräste Strukturen an sich sind also bereits Sonderlösungen. Da sie speziell auf den Anwendungsfall zugeschnitten werden, können sie in der Musterphase sehr flexibel nachbearbeitet und korrigiert werden, falls sich die Anforderungen ändern sollten. Die Genauigkeit der Fräsarbeiten beträgt dabei je nach Grösse und Anforderung ±0,2 bis 0,05 mm.

Fräsdeckel werden darüber hinaus nicht nur zur EMV-Abschirmung genutzt, sondern auch für eine stabile Befestigung und einen optimalen Wärmeabtransport. Die Abschirmungen von 2RPS werden geschraubt oder gesteckt, was sie jederzeit demontierbar und die Leiterplatte jederzeit von allen Seiten zugänglich macht. Für den Wärmeabtransport werden Wärmeleitpads eingesetzt, welche die zu kühlenden Bauteile berühren und die Hitze auf den Deckel und dessen Kühlrippen übertragen.

Echte Qualität durch Kontrolltests vor der Lieferung

Die Wandstrukturen werden je nach abzuschirmender Frequenz ausgewählt, wobei als Material Aluminium die erste Wahl ist – optional versilbert, vergoldet oder blank. Unterschiedliche Aluminiumsorten erfüllen jeweils verschiedene Festigkeits- und Erwärmungsvorgaben. Wählbare Oberflächengüten richten sich nach den Optik- und Abstrahlvorgaben. Daneben sind diverse Oberflächen oder Beschichtungen möglich, wobei auf HF-Abschirmung, integrierte Befestigung, mechanische Leiterplattenversteifung für Schütteln und Schock, Kühlkomponenten und sogar die Abstimmung für Bauteile in den einzelnen Kammern eingegangen werden kann.

Wenn eine hohe Dichtigkeit zwischen den einzelnen Kammern und gegen die Aussenwelt gefordert ist, empfiehlt es sich, die Wände nicht nur blank auf der Leiterplatte aufliegen zu lassen, sondern diese mit einer Dichtschnur zu versehen, die wahlweise auch partiell bei kritischen Funktionsbaugruppen verwendet werden kann. Bei dem Abschirmspezialisten geht kein Produkt in die Lieferung, ohne vorher auf seine einwandfreie Qualität getestet worden zu sein. Dies geschieht zum einen durch die Verwendung der aktuellsten CAD-Daten sowie durch Überprüfung. Zum anderen wird eine Probemontage der Mechanik auf dem Leiterplattenmuster vorgenommen und kontrolliert, sodass der Kunde ein fehlerfreies Produkt erhält. Die Schirmdeckel sind in allen Wunschmassen bis maximal 580 × 400 × 100 mm lieferbar.

Fazit

Das Ingenieurbüro für Produktentwicklung 2RPS Mechatronik, das sich als Schnittstelle zwischen der Idee und der Werkstatt sieht, plant, entwickelt, konstruiert und fertigt sowohl Sondermaschinen als auch -stecker oder -kabel, Prüfstände sowie Abschirmtechnik für Kunden aus den Bereichen Elektro-, Mess- oder Diagnosetechnik. Dabei liefert 2RPS schlüsselfertige Lösungen vom «weissen Blatt» bis zur Serienfertigung. Nach Bedarf übernimmt das Ottobrunner Ingenieurbüro für seine Kunden das komplette Projektmanagement. Die Firma verfügt über einen eigenen Musterbau, der Fräsen, Drehen, Spritzguss und 3D-Druck beinhaltet, und arbeitet mit CAD PRO/E und UG NX. Programmierungen erfolgen über SOLID CAM, Simulationen mittels CREO Simulate. 

Infoservice


2RPS Mechatronik GmbH
Siemensstrasse 22, DE-85521 Ottobrunn
Tel. 0049 89 857 939 70, Fax 0049 89 857 939 729
info@2rps.de, www.2rps.de

Da Schirmdeckel speziell auf den Anwendungsfall zugeschnitten werden, können sie in der Musterphase flexibel nachbearbeitet und korrigiert werden, falls sich die Anforderungen ändern


Die Wandstrukturen werden je nach abzuschirmender Frequenz ausgewählt, wobei als Material Aluminium die erste Wahl ist