Der Schutz und die sichere Abschirmung elektronischer Baugruppen vor negativen Störgrößen und Umwelteinflüssen wie Feinstäuben, Flüssigkeiten und Vibrationen sind die maßgeblichen Hauptaufgaben durchdachter Gehäusesysteme. Bei idealer Konfiguration der Verpackung wird das Endprodukt nicht nur funktionell und anwenderfreundlich in der Handhabung, sondern zeichnet sich auch durch zusätzliche Eigenschaften und Besonderheiten wie eine einfache und schnelle Montagemöglichkeit der Elektronikkomponenten sowie durch ein robustes und modernes Erscheinungsbild aus. Die gestellten Anforderungen garantieren die einwandfreie Funktion der elektronischen Komponenten, erfordern aber hingegen eine originelle Gehäusetechnik, die den rauen Umgebungsbedingungen der Industrie gewachsen ist.
Gehäuse und thermisches Management in einem
Die Möglichkeit der Entwärmung von elektronischen Bauteilen, auf der Leiterkarte im Gehäuse integriert, ist gleichfalls ein wichtiger Bestandteil innovativer Gehäusetechnik. Ein effizientes thermisches Management funktionsgerechter Embedded-PCs zur Erreichung der geforderten Arbeitstemperaturen der elektronischen Komponenten und Prozessoren ist zwingend erforderlich, da die Temperatur der einzelnen Bauteile beziehungsweise des gesamten Gerätes einen direkten Einfluss auf dessen Lebensdauer hat. Je nach Leistungsklasse der Embedded-Systeme erfolgt das Entwärmungskonzept rein passiv (freie Konvektion) oder aktiv mittels zusätzlicher Lüftermotoren. Letzteres bringt allerdings neben höheren Prozessorleistungen auch einige Nachteile mit sich, so dass für viele Applikationen eher eine passive Lösung nachgefragt und gewünscht wird. Der Wegfall von rotierenden Teilen sorgt demzufolge für ein wartungsfreies Entwärmungskonzept ohne weitere Servicekosten für eventuelle Ausfälle der Lüftermotoren. Der Einsatz robuster Aluminiumgehäuse mit integriertem Kühlkonzept - so genannter Wärmeableitgehäuse - bietet dem Anwender hierfür nützliche Vorzüge. Profilgehäuse mit außen liegenden Kühlrippen, Kühlkörperprofile als Halbschalensystem zur Gestaltung verschiedener Gehäusevarianten oder besondere Seitenwandprofile, die mit unterschiedlichen Standardstrangkühlkörpern kombinierbar sind, bilden mit den dazugehörigen Deckelplatten zahlreiche Gehäuselinien mit vielfältigen Lösungsmöglichkeiten. Je nach Konzeption und Gehäuseaufbau können die zu kühlenden Bauteile auf der Leiterkarte mittels Schraubbefestigung, doppelseitig klebender Wärmeleitfolie, Wärmeleitkleber oder spezieller Haltefedern direkt an die Gehäusewand oder dem Kühlkörper befestigt werden.Zur Optimierung der Kontaktflächen zwischen dem elektronischen Bauteil und der Wärmesenke, besonders für kleine Wärmeeintragsflächen, bietet neben verschiedenartigen Wärmeleitmaterialien, ein spezielles Bearbeitungsverfahren hilfreiche Unterstützung. Hierbei werden zur Wärmespreizung Kontaktflächen aus Kupfer (Wärmeleitfähigkeit λ= 380 W/m*k), formschlüssig mit dem Kühlkörper oder der Gehäusewand verbunden. In Folge dessen erfolgt eine schnelle Wärmeaufnahme vom Bauteil weg an die Wärmesenke zur Wärmeabstrahlung. Die Materialstärke, Anzahl, Geometrie und Position der Kupferfläche kann individuell je nach Applikation und Anforderung gestaltet werden. Eine planebene Fläche mit besonderer Güte in Hinsicht auf Ebenheit und Rauheit, zur Montage der Halbleiterbauteile oder als Auflage, wird durch eine frästechnische Bearbeitung erreicht.
Montagefreundliche Gehäusesysteme
Leiterplatten oder auch elektronische Baugruppen, die zum Beispiel mit hoch aufbauenden Bauteilen, Schaltern und Steckverbindern bestückt sind, lassen sich oftmals nur schwer und umständlich in ein geschlossenes Gehäuse adaptieren. Gehäusesysteme mit besonders montagefreundlichen Eigenschaften zeigen hier verschiedenartige Lösungsansätze auf. Diese bestehen aus einer Kombination von stranggepressten Aluminiumprofilen und gewalzten Aluminiumblechen. Die einseitig geöffneten U-förmigen Profile besitzen integrierte Führungsnuten zur Aufnahme von Leiterplatten oder anderen elektronischen Komponenten. Ebenfalls besteht die Möglichkeit, das Deckblech zum schnellen und einfachen Schließen des Gehäuses in eine dafür vorgesehene Führung einzuschieben. Diese besitzt eine spezielle Geometrie, wodurch das Deckblech in seiner Materialstärke variiert, aber auch durch angepasste Kühlkörper zur Entwärmung der Elektronik, Folientastaturen oder Frontfolien im Bedarfsfall ausgetauscht werden kann. Diverse Bauteile wie Displays, LCDs und Steckverbindungen sind durch eine mechanische Bearbeitung der Deckplatte einfach auf dieser anzubringen und können anschließend gemeinsam mit der Leiterplatte problemlos in das U-Profil eingeschoben werden. Die Fixierung der im Gehäuse eingeschobenen Elemente erfolgt durch front- und rückseitige Abdeckplatten, welche ebenfalls in einem integrierten Schraubkanal zu befestigen sind. Darüber hinaus geforderte Gehäuseeigenschaften hinsichtlich einer funktionsgerechten EMV-Schirmung oder einem IP-Schutz, gegen Feinstaub und Flüssigkeiten variieren je nach Applikation und deren Umgebungsbedingungen. Die elektrische Leitfähigkeit der Aluminiumkomponenten zur Sicherstellung der EMV-Brauchbarkeit wird durch eine transparent Passivierung gegeben. Die Kontaktierung der einzelnen Gehäusebauteile untereinander erfolgt durch elektrisch leitfähige EMV-Materialien, die gleichzeitig einen Schutz bis IP54 gewährleisten. Für dekorative Anwendungen können die Gehäuse zusätzlich pulverbeschichtet oder lackiert werden, welches in Folge der elektrischen Leitfähigkeit im Gehäuse Innenraum und der äußeren ansprechenden Optik einen weiteren nutzbaren Pluspunkt liefert.
Maßgeschneiderte Standardkomponenten
Innovative Gehäusesysteme und deren diversen praktischen Merkmale ermöglichen eine einfache sowie schnelle Gehäuseintegration hochwertiger Elektronik. Die richtige Auswahl einer optimalen Einhausung unter Berücksichtigung aller technischen und mechanischen Zusammenhänge ist allerdings nicht immer ganz einfach, da viele Randbedingungen hier Einfluss nehmen. Erschwerend hinzu kommt die Vielzahl von Produkt- und Lösungsmöglichkeiten durch die auf dem Markt erhältlichen Gehäusekonzepte, welche oftmals zusätzlich noch individuell an die jeweilige Applikation angepasst werden müssen. Modifizierte Standardgehäuse nach kundenspezifischen Vorgaben liegen nicht nur aus Gründen der Corporate Identity im Trend und sind heutzutage mehr denn je nachgefragt. Nach Kundenwunsch bedeutet, dass hier nach Zeichnung des Kunden oder in Abstimmung mit diesem Projektierung, Herstellung und Bearbeitungen durchgeführt werden. Ziel ist es, die optimale Lösung hinsichtlich der Kosten, Optik und Leistungsfähigkeit zu erreichen. Neben einer umfangreichen Standardproduktpalette sind somit weiterhin eingehende mechanische Bearbeitungsmöglichkeiten eines Gehäuseherstellers gefordert. Exakte Durchbrüche, sehr präzise Fräsbearbeitungen jeglicher Art für Anschlüsse, Anzeige- und Bedienelemente sind die Schnittstelle zur Funktion der eingebauten Elektronik. Perfekte Bearbeitungsqualität und Passgenauigkeit zur Position der innenliegenden Elektronikbauteile sind wichtige Kriterien, die durch den Einsatz modernster CNC-Bearbeitungszentren und Automaten umgesetzt werden. Weitergehende Bearbeitungsmöglichkeiten wie das Anodisieren (Eloxieren), Pulverbeschichten und Lackieren sowie die visuelle Identifikation der am Kühlkörper oder Gehäuse adaptierten Elektronik anhand von Sieb- und digitalem Eloxaldruck, Gravuren oder YAG-Laser, komplettieren das Dienstleistungsangebot.
