Was macht ein PCB-Gehäuse robust?

Die Produkte, die Sie fertig kaufen oder über das Web erwerben, befinden sich alle in einem Gehäuse. Bei einigen Produkten ist das Gehäuse absichtlich robust gestaltet, mit dem Ziel, einer rauen Umgebung oder einem mechanischen Schock standzuhalten.

Was macht also genau ein Gehäuse robust? Ich habe einige Beispiele aus dem militärischen Computing und industriellen Systemen zusammengestellt. Wenn diese Leute sagen, dass etwas robust ist, dann meinen sie wirklich robust! Also, wenn Sie einige Ideen zum Robustmachen Ihres eigenen Produkts suchen, folgen Sie diesen Beispielen.

Was macht ein Gehäuse robust?

Robuste elektronische Gehäuse haben einige gemeinsame Merkmale, die es ihnen ermöglichen, Hitze, Flüssigkeiten, Vibrationen, Korrosion und Schock zu widerstehen:

• Sie sind üblicherweise aus extrudiertem Aluminium gebaut
• Steckverbinder-Schnittstellen sind abgedichtet
• Die Steckverbinderarten umfassen Verriegelung und Halterung
• Sie sind auf irgendeine Weise abgedichtet, um das Eindringen zu verhindern
• Sie beinhalten Montagepfosten und Befestigungslöcher, die die PCB an Ort und Stelle fixieren
• Das Gehäuse muss möglicherweise vertikale Platinenstapel unterstützen

Schauen Sie sich das folgende Beispiel an. Dieses Gehäuse beinhaltet ein robustes eingebettetes Computersystem, es ist aus extrudiertem Aluminium gefertigt und umfasst viele industrielle Steckverbindertypen, die Hitze, mechanische Beschädigungen und hohe Spannungen aushalten können. Diese Gehäuse sind nicht von der Stange erhältlich, sie werden speziell entworfen, um auf die PCB und Steckverbinder zu passen, einschließlich Befestigungspunkten auf der PCB.

Wenn man eines dieser Gehäuse öffnet, könnte es wie das Bild unten aussehen. Hier haben wir einen Stapel von Platinen, die mit Abstandshaltern gesichert und direkt am Boden des Gehäuses befestigt sind. Die Seiten des Gehäuses würden dann das Gegenstück aufnehmen und es mit Schrauben/Bolzen an Ort und Stelle halten. Das Gegenstück kann auch Öffnungen für Steckverbinder zur Montage an der Frontplatte haben.

Das Gehäuse ist der Kühlkörper

Robuste Gehäuse werden manchmal für Geräte verwendet, die viel Wärme erzeugen, aber sie können keinen Lüfter zur Kühlung integrieren. Hier wäre ein Kühlkörper notwendig, um die Komponenten kühl zu halten. Wenn die Platine direkt mit dem Gehäuse verbunden ist, dann kann das Gehäuse als großer Kühlkörper verwendet werden. Diese Verbindung kann mit einem standardmäßigen Wärmeleitpad und Befestigungselementen direkt am Gehäuse erfolgen.

Um Wärmeableitung in das Gehäuse zu integrieren, ist der beste Weg, ein großes Metallgehäuse zu verwenden und Flossen auf die Oberseite zu bauen. Das verwandelt im Grunde eine ganze Oberfläche des Gehäuses in einen großen Kühlkörper. Thermische Simulationen sind bei dieser Art von Gehäuse wichtig; in einigen Fällen müssen diese Gehäuse ein maximales Temperaturlimit bei voller Leistungsaufnahme haben, wie zum Beispiel kühl genug zu sein, damit ein Mensch es berühren kann.

IP-Schutzarten

Nachdem das Gehäuse gebaut wurde und bereit für Tests ist, ist ein wichtiger Punkt die Schutzart gegen Eindringen des Produkts, oder IP-Schutzart. Die IP-Schutzart für ein Gehäuse bestimmt das Niveau des Eindringens von festen Fremdkörpern oder Feuchtigkeit, das unter bestimmten Bedingungen beobachtet wird. Die Klassifizierung „wasserdicht“, die Sie manchmal bei elektronischen Geräten sehen, basiert auf diesen IP-Schutzarten.

Welche IP-Schutzart sollte also Ihr Gehäuse anstreben und wie erreichen Sie das? Maschinenbauingenieure, die am Gehäusedesign arbeiten, müssen die Führung übernehmen, um eine bestimmte IP-Schutzart zu entwerfen. Glücklicherweise können PCB-Designer direkt mit MCAD-Benutzern über ein Plugin zusammenarbeiten, erfahren Sie hier mehr.

Vergessen Sie nicht die Anschlüsse!

Ein Gehäuse, das Staub, Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit standhalten muss, ist nur so sicher wie seine Anschlüsse. Die für ein Gehäuse verwendeten Anschlüsse haben ebenfalls IP-Bewertungen, und die IP-Bewertungen Ihrer Anschlüsse sollten der Gesamtbewertung entsprechen, die Sie für das Produkt wünschen. Wenn Sie möchten, könnten Sie die Schnittstelle des Anschlusses überdimensionieren, indem Sie einen höheren IP-Wert auswählen, aber Sie sollten beachten, dass die Bewertung für das Produkt standardmäßig auf die niedrigste Bewertung unter den Komponenten Ihres Gehäuses zurückfällt.

Schnittstellen wie Ethernet und USB haben robuste Versionen der Standardanschlüsse. Mit benutzerdefinierten Kabelbaugruppen oder -bündeln sollte ein Anschlusshersteller verwendet werden, um einen benutzerdefinierten Anschlusskörper zu bauen, der die erforderliche IP-Bewertung bieten kann. Alternativ können Sie standardisierte Industrieanschlüsse mit hohen IP-Bewertungen finden und Ihren eigenen Pinout für die Verkabelung entwerfen.

Glücklicherweise müssen Sie nicht raten, wie die Form und Passung Ihrer Leiterplatte in einem robusten Gehäuse sein wird. Mechanische und elektrische Konstrukteure können nahtlos zusammenarbeiten mit den ECAD- und MCAD-Kollaborationsfunktionen in Altium Designer. Um die Zusammenarbeit in der heutigen disziplinübergreifenden Umgebung zu implementieren, nutzen innovative Unternehmen die Altium 365-Plattform, um Design-Daten einfach zu teilen und Projekte in die Fertigung zu bringen.

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