包括第一接地平面和第二接地平面的电子卡的制作方法

1.本发明涉及包括防雷部件的电子卡领域。


背景技术：

2.现代飞行器包括大量集成电子设备的嵌入系统，比计算机、控制器、数据集中器等。该电子设备包括：“功能性”部件，其使它们执行预期的功能；以及“保护性”部件，其保护电子设备免受可能遭受的干扰：电磁干扰、闪电等。
3.在制造此类电子设备时，必须在工厂验证防雷部件、例如tvs(瞬态电压抑制器)二极管是否正确安装。因此，经由测试连接器将测试脉冲电压施加到电子设备的连接器的引脚。然而，如果功能性部件和防雷部件安装在同一电子卡上，则不可能有效地进行该测试，因为在没有防雷部件的情况下，这些都是包括在将“钳位”在相同的电压下的集成电路中的esd(静电放电)保护(即，这将使电流逃逸到地面)，这将产生错误的测试结果。
4.为了解决这个问题，已经考虑将同一层的接地平面在该层上分成两个不同的接地区域。保护性部件位于其中一个接地区域处，而功能性部件位于另一个接地区域处。一旦执行了测试，两个接地区域就用用0欧姆的电阻短路。
5.该解决方案并不令人满意。
6.实际上，0欧姆电阻形成短路，这在低频下有效，但在高频下无效。此外，0欧姆电阻器会在接地平面中产生狭缝效应。另外，该解决方案使测试的实施复杂化。如果提供安装了0欧姆电阻的电子卡进行测试，则必须将这些电阻移除以进行测试，然后在测试后重新安装在电子卡上。
7.传统上用于解决该问题的方案包括在电子设备中集成包括防雷部件的所谓“背板”电子卡和包括功能性部件的功能卡。
8.测试防雷部件的存在，同时背板没有位于电子设备的壳体中。防雷部件的接地参考因此与功能性部件的接地参考不同，并且可以有效地进行测试。
9.然而，该方案需要两个单独的电子卡，这增加了电子设备的壳体的体积(尤其是高度)，以及电子设备的成本。


技术实现要素：

10.本发明的目的是减少包括防雷部件的电子设备的体积和成本。
11.为了实现该目的，提出了一种电子卡，包括：
[0012]-第一卡部分，第一卡部分包括防雷部件、第一接地平面和连接到第一接地平面的至少第一接地区域；
[0013]-第二卡部分，第二卡部分包括功能性部件、第二接地平面和连接到第二接地平面的至少一个第二接地区域；
[0014]-第三卡部分，第三卡部分使第一接地平面和第一接地区域与第二接地平面和第二接地区域分离并电气隔绝；
[0015]
第一接地区域和第二接地区域未涂漆且属于电子卡的同一外层，
[0016]
第一接地区域和第二接地区域布置成以便施加到壳体元件，该壳体元件是导电的并且属于其中可以集成有电子卡的壳体，使得该壳体元件将第一接地区域和第二接地区域连接在一起，并因此将第一接地平面和第二接地平面连接在一起。
[0017]
因此，在将电子卡集成在电子设备的壳体中之前，第一卡部分的第一接地平面和第二卡部分的第二接地平面被第三部分隔绝。因此，可以在电子卡上进行防雷部件存在的测试，而功能性部件不会干扰该测试的结果。然后，在测试之后，将电子卡集成到壳体中，并且壳体元件将第一接地平面和第二接地平面连接在一起。因此在第一接地区域的整个表面上和在第二接地区域的整个表面上产生短路，这可能是大的。因此，短路在所有频率下都非常有效，并且不需要使用0欧姆电阻。该方案使得能将防雷部件和功能性部件安装在同一电子卡上，使得不再需要专用于防雷部件的背板。由此，电子设备的成本降低了，而且并且特别是是壳体的体积降低了，这使得能够设计“超扁平”的电子设备。
[0018]
根据本发明的特定非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明。
附图说明
[0019]
将参考附图，在附图中：
[0020]
图1是根据本发明的第一实施例的电子卡的俯视图；
[0021]
图2是根据垂直于电子卡的面的平面的剖视图，电子卡没有集成到其壳体中；
[0022]
图3是类似于图2的视图，电子卡被集成到壳体中。
[0023]
图4是根据本发明的第二实施例的电子卡的俯视图；
具体实施方式
[0024]
根据本发明的电子卡在此旨在集成到飞行器嵌入系统的电子设备的壳体中。
[0025]
参考图1至图3，根据本发明的第一实施例的电子卡1包括印刷电路，该印刷电路包括绝缘材料2以及第一外层3、第二外层4和内层5，它们其中全部三层都是铜层。
[0026]
绝缘材料2包括例如用环氧树脂浸渍的玻璃纤维框架。
[0027]
在电子卡1的上部面6上延伸的第一外层3和在电子卡1的下部面上延伸的第二外层4都部分地被焊接掩模8覆盖。
[0028]
电子卡1包括三个单独的卡部分：第一卡部分10、第二卡部分11和第三卡部分12。每个卡部分具有作为表面的上部面6的表面的一部分并且因此电子卡1的下部面的一部分，并且作为厚度，为电子卡1的厚度。
[0029]
第一卡部分10包括两个连接器15、包括防雷部件16的保护性部件、第一接地平面17和连接到第一接地平面17的两个第一接地区域18a、18b。
[0030]
防雷部件16具体包括定位在电子卡1的上部面上的穿通二极管20，并且其凸耳穿过第一外层3、内层5、第二外层4和绝缘材料2以通过焊接固定在第二外层4上。
[0031]
第二卡部分11包括功能性部件22、接地平面23和连接到第二接地平面23的两个外部接地区域24a和24b。功能性部件22具体包括作为bga壳体的部件26，其通过焊接固定在电子卡1的第一外层3上。
[0032]
第一接地平面17在第一卡部分10的整个表面上延伸。第二接地平面23在第二卡部
分11的整个表面上延伸。第一接地平面17和第二接地平面23都属于电子卡1的内层5。
[0033]
两个第一接地区域18a中的一个和两个第二接地区域24a中的一个均属于电子卡1的第一外层3。两个第一接地区域18b中的另一个和两个第二接地区域24b中的另一个均属于电子卡1的第二外层4。
[0034]
第一接地平面17通过第一通孔27连接到两个第一接地区域18a、18b。第二接地平面23通过第二通孔28连接到两个第二接地区域24a、24b。
[0035]
每个第一接地区域18是第一铜带。每个第二接地区域24是第二铜带。
[0036]
两个第一接地区域18a、18b和两个第二接地区域24a、24b是裸露的，即未涂漆的。
[0037]
第三卡部分12本身不包括任何铜，而仅包括绝缘材料2。第三卡部分12在电子卡1的整个厚度上延伸。
[0038]
如图1所示，当从上方看电子卡1时，即，与电子卡1的上部面6相对，第三卡部分12具有在电子卡1的整个宽度上直线延伸的第三条带的形状。当从下方看电子卡1时也是如此。
[0039]
第三卡部分12在第一卡部分10和第二卡部分11之间延伸，因此在第三卡部分12的任一侧上的电子卡1的长度中限定了该第三卡部分12。
[0040]
第三卡部分12将第一卡部分10与第二卡部分11分离并电气隔绝，并且具体地，将第一接地平面17和两个第一接地区域18a、18b与第二接地平面23和两个第二接地区域24a、24b分离并电气隔绝。
[0041]
第一接地区域18a和第二接地区域24a因此在第三卡部分12的任一侧上形成第一外层3的边缘。类似地，第一接地区域18b和第二接地区域24b因此在第三卡部分12的任一侧上形成第二外层4的边缘。
[0042]
当从上方看电子卡1时，第一接地区域18a的第一条带、第二接地区域24a的第二条带和第三卡部分12的第三条带抵靠彼此平行地并排直线延伸，第三条带定位在第一条带和第二条带之间。当从下方看电子卡1时也是如此。
[0043]
两个第一接地区域18a、18b和两个第二接地区域24a、24b各自具有大于或等于3mm的宽度。
[0044]
位于第一外层3上的第一接地区域18a的宽度小于位于第二外层4上的第一接地区域18b的宽度。
[0045]
同样地，位于第一外层3上的第二接地区域24a的宽度小于位于第二外层4上的第二接地区域24b的宽度。
[0046]
第一接地区域18a和第二接地区域24a与第一接地区域18b和第二接地区域24b一样，间隔开的距离大于或等于0.8mm，即第三卡部分12具有的宽度大于或等于0.8mm。
[0047]
现在将更详细地描述本发明的实施方式。
[0048]
在制造电子卡1时，当必须测试防雷部件16的存在时，该存在测试在“单个”电子卡1上进行，而不是集成到电子设备的壳体中。形成第一卡部分10的防雷部件16的接地参考的第一接地平面17和形成第二卡部分11的功能性部件22的接地参考的第二接地平面23是电气隔绝的。上文提到的最小0.8mm的距离使得在适用于航空电子设备的rtca do-160g标准限定的最大测试脉冲电压下获得有效隔绝成为可能。在该标准中，测试脉冲电压的最大幅值等于3200v。
[0049]
然后，一旦已经测试了防雷部件16，电子卡1就被集成到电子设备的壳体中。
[0050]
注意到，第三卡部分12包括穿过电子卡1的孔30，孔30规则地分布在第三卡部分12的整个长度上，并且位于第三卡部分12的宽度的中间(即从上方或下方看电子卡1时，在第三条带宽度的中间)。
[0051]
电子卡1安装在壳体中，使得第二外层4的第一接地区域18b和第二接地区域24b与导电的且属于电子设备的壳体的壳体元件31接触。术语“属于”在此意味着壳体元件与壳体的一部分形成同一部分，或者其本身固定到壳体。
[0052]
在此，壳体元件31是金属条，其上表面用作支承电子卡1的平面。壳体元件31的宽度至少等于第一接地区域18b的宽度、第二外层4的第二接地区域24b的宽度，以及第三卡部分12的宽度的总和。
[0053]
然后，将螺钉32从电子卡1的上部面插入在第三卡部分12中制成的孔30中，并拧入在壳体元件31中形成的渐缩孔中。当螺钉32完全旋拧时，螺钉32的头部33的内表面与第一外层3的第一接地区域18a和第二接地区域24a接触。壳体元件31以及螺钉32因此将第一接地区域18和第二接地区域24电连接在一起，并因此将第一接地平面17和第二接地平面23电连接在一起。因此，防雷部件16的接地参考和功能性部件22的接地参考是共用的。
[0054]
参考图4，根据第二实施例的电子卡40再次包括第一卡部分41、第二卡部分42和第三卡部分43，第三卡部分43将第一卡部分41和第二卡部分42分离并电气隔绝。
[0055]
第一卡部分41包括属于电子卡40的内层的第一接地平面，以及属于电子卡40的外层45的第一接地区域44。第一接地平面和第一接地区域44通过通孔连接。
[0056]
第二卡部分42包括属于电子卡40的内层的第二接地平面，以及属于电子卡40的外层45的第二接地区域46。第二接地平面和第二接地区域46通过通孔连接。
[0057]
第一卡部分41包括防雷部件，而第二卡部分42包括功能性部件。当从上方看电子卡40时，第三卡部分43具有锯齿形，其在此包括五个槽口(在此认为，在锯齿形中，槽口是由两个前部界定的区域)。
[0058]
外层45包括未涂漆的接地表面47。
[0059]
未涂漆的接地表面47包括与电子卡40的宽度方向平行并在电子卡40的整个宽度上延伸的流线型部分48，以及从流线型部分48以规则间隔延伸的突起49。突起49包括意图接纳螺钉的固定孔50。
[0060]
第一卡部分41的第一接地区域44包括未涂漆的接地表面47的第一部分51，而第二卡部分42的第二接地区域46包括未涂漆的接地表面47的第二部分52，未涂漆的接地表面47的第一部分51和未涂漆的接地表面47的第二部分52交替设置。
[0061]
未涂漆的接地表面47的每个第一部分51和未涂漆的接地表面47的每个第二部分52包括在单独的槽口中。
[0062]
第一卡部分41的第一接地区域44因此包括三个突起49并且因此包括三个固定孔50，而第二卡部分42的第二接地区域46包括两个突起49并且因此包括两个固定孔50。
[0063]
当电子卡40集成到壳体中时，未涂漆的接地区域47放置在导电的壳体元件上。然后通过延伸到固定孔50中的螺钉将电子卡拧到壳体元件。壳体元件使整个未涂漆的接地区域47短路，并因此使第一接地区域44和第二接地区域46短路，并且从而使第一接地平面和第二接地平面短路。
[0064]
当然，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖落入由权利要求书限定的本发明的范围内的任何变型。