Oft steht man beim Eigenbau eines elektronischen Gerätes vor der Wahl in welches Gehäuse das neue Projekt eingebaut werden soll. Verschiedene Hersteller bieten in Katalogen Fertiggehäuse aus Kunststoff, Aluminium und Stahlblech an. Man kann aus diesen Materialien auch Eigenbau fertigen, aber insbesondere die HF- technisch interessanten Blechgehäuse erfordern eine gehobene Werkstattausrüstung.

Ein moderner Verbundwerkstoff ist das Basismaterial zur Leiterplattenherstellung. Durch die Kupferkaschierung erzielt man eine gute Abschirmung, welche für Geräte die mit HF zu tun haben immer benötigt wird. Das Gewebe aus Glas und Epoxidharz ist mechanisch stabil, elektrisch isolierend und läßt sich leicht bearbeiten.

Für den Autor dieser Zeilen war die Herstellung von Gehäusen aus Basismaterial lange Zeit fast der einzige Weg beim Eigenbau von Funkgeräten. Das Bild (1) zeigt eine Reihe von Geräten aus Basismaterial, die bei DL2LUX entstanden sind. Über die dabei gesammelten Erfahrungen soll im folgenden berichtet werden.

Metallsäge, Laubsäge, Bohrmaschine oder Akkuschrauber, Feilen, darunter ein Satz Schlüsselfeilen, Bohrer 0,5 mm bis 10 mm, Stufenbohrer, Lötkolben, Lineal, rechter Winkel und Bleistift sind die Grundausrüstung für den Eigenbau eines Gehäuses aus Basismaterial. Diese Utensilien finden in einer Aktentasche Platz. Damit war es mir auch während meiner Zeit als Y26AG im Studentenwohnheim möglich einige Geräte zu aufzubauen. Mit dieser Ausrüstung habe ich die meisten Gehäuse gebaut. Sicher wird die Arbeit erleichtert durch eine kleine Kreissäge, eine Ständerbohrmaschine die Fräswerkzeuge aufnehmen kann, eine verstellbare Lochkreissäge oder eine Dekupiersäge.

Beim Basismaterial kann man prinzipiell zwischen zwei Sorten unterscheiden: Hartpapier und Glashartgewebe. Es gibt die Typen FR-2 bis FR-4 verschiedener Hersteller. Höherwertige Materialien (Teflonsubstrate (PTFE), keramikgefülltes, glasgewebeversteiftes Polymer-Basismaterial) sind für Gehäuse zu schade und scheiden im allgemeinen auch aus Kostengründen aus.

FR-2 Kupferkaschiertes Hartpapier auf Phenolharzbasis

FR-3 Kupferkaschiertes Hartpapier auf Epoxidharzbasis

FR-4 Kupferkaschiertes Glashartgewebe auf Epoxidharzbasis

CEM-1 Kupferkaschiertes, epoxidharzimprägniertes Natroncellulosepapier

CEM-3 Kupferkaschierte, epoxidharzimprägniertes Glasmatten

Am besten geeignet für den Gehäusebau ist FR-4. Es ist das Leiterplattenmaterial, welches am meisten Anwendung findet im Computerbau, in der Kommunikationstechnik, in der Industrie-, Fluggeräte- und Kraftfahrzeugelektronik sowie in der Meß- und Regeltechnik. Es hat sehr gute elektrische und mechanische Werte, Dimensionsstabilität und Oberflächengüte. Aber auch die Hartpapiere eignen sich gut.

All diese Materialien werden in verschiedenen Dicken, einseitig und zweiseitig beschichtet hergestellt, wobei auch die Dicke der Kupferfolie variiert. Standardwerte sind hier 35 m m und 70 m m.

Für den Gehäusebau sollte das Trägermaterial mindestens 1,5 mm dick sein, besser ist 2 mm.

Prinzipiell kann man einseitig oder zweiseitig beschichtetes Material verwenden. Man sollte wissen, daß einseitig beschichtetes Material immer etwas dazu neigt, sich zu verziehen. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Kupfers und des Trägermaterials ist das praktisch vorprogrammiert. Qualitativ hochwertiges Material gleicht diesen Effekt gut aus. Billigmaterial, von dem sich die Industrie trennt und welches als Sonderangebot beim Händler auftaucht, sollte man unter diesem Gesichtspunkt kritisch betrachten.

Beim Bau von Gehäusen mit einer Dimension größer als 20 cm beginnt dies eine Rolle zu spielen.

Zweiseitig beschichtestes Material gleicht diesen Effekt von selbst aus, ist aber auch etwas teurer.

Die Nahtstellen sollten gereinigt und mit Flußmittel (Kolophonium, Löthonig) eingestrichen sein. Zum Reinigen der Leiterplatte eignet sich ein Radiergummi, ganz feines Schleifpapier oder eine Kombination aus beidem: der sogenannte Polyblock (Conrad Best.-Nr. 52 94 19-66). Ein Glasfaserpinsel leistet hier auch ein gutes Werk. Es muß sichergestellt sein, daß die Nahtstelle blank und fettfrei ist.

Beim Löten muß man sich darüber im Klaren sein, daß die großen Cu-Flächen viel Wärme aufnehmen, weiterleiten und an die Umwelt abgeben, auch wenn die Schicht nur 35 m m dick ist. Mit Lötkolben unter 30 Watt sollte man besser nicht anfangen.

Ich arbeite immer mit zwei Lötkolben. Einen mit 40 Watt und einen 100 Watt. Mit dem kleineren stelle ich pro Kante 2 Lötpunkte mit verhältnismäßig wenig Zinn her. In diesem Zustand habe ich die Möglichkeit den Winkel zwischen beiden Platten noch relativ leicht zu korrigieren. Mit dem großen Lötkolben ziehe ich dann die "Naht". Im Standardfall sollen zwei Leiterplatten rechtwinklig miteinander verbunden werden. Als Unterlage verwende ich eine großen Bogen kleinkarierten Papiers. So kann ich den Winkel von 90 Grad genau ausrichten. Halt! Ich muß ja ein paar Grad dazugeben, weil die Naht beim Erstarren des Lötzinns die Platten zusammenzieht. Im Bild (2) ist die Problematik dargestellt, die auch jeder Schweißer kennt. Das flüssige Lötzinn benetzt beide Kupferflächen und erstarrt, um die beiden Tafeln zu verbinden (gewünschter Effekt). Beim Erstarren zieht sich das Zinn zusammen. Dadurch kommt es zu einer Zugkraft zwischen den Tafeln, die am Rand der Naht am größten ist und den Winkel zwischen beiden Platten verringert (unerwünschter Effekt).

Ein als rechteckiger Rahmen geplantes Gehäuseteil aus Basismaterial kann so schnell zu einem konkaven Gebilde werden. Siehe hierzu Bild (3). Ziel unserer Tätigkeit soll ein orthogonales Gehäuse sein und kein "Hundertwasser"- Gehäuse!

Dem unerwünschten Effekt kann man auch ausweichen, indem man die Platten nur an zwei Punkten miteinander verbindet. Die auf die Tafeln wirkende Kraft ist in diesem Falle geringer als einer 10 bis 20 cm langen Lötnaht. Dann wird die Naht von innen mit Klebstoff auf Epoxidharzbasis geschlossen. Das ist dann zwar auch wasserdicht, aber nicht 100 % HF-dicht.

Auch wenn die verschiedensten geometrischen Formen möglich sind: Die einfachste Lösung ist die. ein Gehäuse aus zwei U- Profilen zu bilden Bild (4). Das untere U- Teil besteht aus der Grundplatte, der Frontplatte und der Rückwand. An den Seiten sind zwei Streifen angebracht, die der Stabilisierung dienen und die der Befestigung des Deckels dienen. Das obere U- Teil dient als Deckel und besteht aus Deckplatte und zwei Seitenteilen. Bei größeren Gehäusen empfiehlt sich hier eine Verstrebung.

Komplizierter ist ein Einschubgehäuse mit Chassis nach Bild (5).Die Bedienelemente, die Buchsen und die Leiterplatte werden im Chassis montiert. Die Leiterplatte(n) im Chassis sind von beiden Seiten zugänglich, was für den Abgleich von Vorteil ist.

Kleine Gehäuse für einen Prüfstift, einen Dipper, einen Quarztester und dergleichen sind kein Thema. Auch Gehäuse für kleine QRP- Transceiver sind relativ unproblematisch. Sie können im einfachsten Fall aus sechs Tafeln zu einem Quader zusammengelötet werden. Schwieriger werden Gehäuse, deren Grundfläche größer als das Papierformat A5 ist und / oder wenn sie Baugruppen großer Masse tragen müssen (Transformatoren). Konkret: Wenn ich das Gehäuse an einer Seite greife und anhebe, dann darf es sich nicht verbiegen, auch wenn sich z. B. der Trafo am anderen Ende befindet. Hier erreicht die mechanische Stabilität eines aus einzelnen Tafeln zusammengelöteten Gehäuses ihre Grenzen und man muß sich anderer Hilfsmittel bedienen, die da sind:

(1) Basismaterial doppelt nehmen

(2) Verstrebungen aus Basismaterial oder anderem Material (Metall, Holz, Kunststoff)

(3) Gießharz

(4) Kombinationen aus Punkt (1) bis (3)

Werden zwei Tafeln aufeinander geklebt und/oder verschraubt, dann verbessert sich die Stabilität gegen Verbiegen erheblich. Das Flächenträgheitsmoment , ein Maß für den Widerstand gegen Verbiegung und Torsion vervielfacht sich dadurch gegenüber einer doppelt so dicken Tafel. Für die Grund- oder Montageplatte ein einfaches Mittel zu höherer Stabilität zu gelangen.

Bild (6) Innenansicht eines Gehäuses für ein Netzteil mit schwerem Trafo. Die Bodenplatte ist ca. 1 cm dick.

Bild (7) Ansicht Netzteil von innen. Ein Gehäuse aus Leiterplattenmaterial ohne verstärkte Bodenplatte könnte einen solchen Trafo nicht tragen. Man erkennt auch den um die Drehspulinstrumente gewickelten Eisendraht.

Eine diagonale Verstrebung aus doppelt kaschiertem Basismaterial erhöht ebenfalls die Festigkeit gegen Verbiegung und Verdrehung.

Durch die Verwendung von Gießharz wird die Festigkeit ebenfalls erhöht. Es müssen mehrere Schichten laminiert werden, d.h. es wird ein Füllmaterial (Glasfasermatten) aufgelegt und dann Gießharz in mehreren Schichten aufgetragen. Je mehr Schichten laminiert werden desto stabiler die Kiste! Eine Schicht von 1 mm stabilisiert ein normal bestücktes Gehäuse erheblich, eine 5 mm dicke Schicht kann bereits einen Trafo tragen.

Das größte von mir aus Basismaterial gebaute Gehäuse (Bild 9) war ein Konsolengehäuse für einen Heimcomputer vom Typ Z1013 (DDR 1986) und hatte die Abmessungen von 40 cm Breite, 35 cm Tiefe und Höhe von 5 cm (vorn) 15 cm (hinten). Es beinhaltete die Leiterplatte für den Computer, das Netzteil samt Trafo und die Tastatur. Um die notwendige mechanische Stabilität zu erzielen wurde auf der Grundplatte aus Basismaterial eine etwa 1 cm starke Sperrholzplatte aufgeklebt und in Gießharz (Epilox) eingebettet. Die Grundplatte war damit ca. 1,5 cm dick. Sollte ich einmal in die Verlegenheit kommen eine Röhrenendstufe zu bauen, dann würde ich auf diesen Erfahrungen aufbauend auch wieder zum Basismaterial greifen, wenn sich kein passendes Fertiggehäuse findet.

Bild (9) Ein Rechnergehäuse aus Basismaterial. Der Boden wurde durch eine Sperrholzplatte, die in Gießharz eingegossen wurde verstärkt.

Sicher kann man in ein bereits fertiggestelltes Gehäuse nachträglich ein Loch für eine LED bohren. Prinzipiell sollten die meisten Bohrungen und insbesondere Aussparungen in die Front- bzw. Rückseite realisiert sein, bevor das Basismaterial zusammengelötet wird.

Schon bei der Auswahl der Schalter, Taster, Buchsen, Lichtemitterdioden, Anzeigen, Potentiometer und Lautsprecher sollte man beachten: Rund macht sich immer leichter als dreieckig, rechteckig oder gar polygonal. Eine Bohrung für einen Schalter mit z.B. 10 mm Schaftdurchmesser ist in weniger als einer Minute hergestellt. Für eine rechteckige Aussparung für einen anderen Schalter von 8 mm x 12 mm benötigt man mit der Laubsäge schon etwas länger und man kann sich leichter dabei verhauen. Die Bohrung sieht immer rund aus, ob ein Rechteck auch in jedem Falle rechteckig aussieht, wage ich in diesem Zusammenhang zu bezweifeln. Um ein Rechteck auszusägen werden 4 Löcher von 1 mm Durchmesser gebohrt, in eines die Laubsäge eingefädelt und dann ein Schnitt von Loch zu Loch gemacht. Man kann aber auch viele Löcher in geringem Abstand bohren, um bei der Arbeit mit der Laubsäge eine bessere Orientierung zu haben. Die Verwendung einer Universalleiterplatte als Bohrschablone ist hier sehr hilfreich.

Die Durchbrüche bzw. das Lochmuster für einen Lautsprecher stellt man am Besten mit deiner Bohrschablone her. Dazu hat sich eine Lüftungsabdeckung, wie sie zur Belüftung von Holzwänden verwendet wird bewährt. Nachdem man zwei Löcher gebohrt hat, schraubt man die Schablone provisorisch auf das Basismaterial und kann sich nun in aller Ruhe an die restlichen sechsundneunzig machen.

Beim Kauf eines solchen Instrumentes liegt der Packung meist eine Bohrschablone bei, die man zum Anreißen verwenden sollte. Beim Einbau von Meßinstrumenten ist darauf zu achten, ob diese für die Montage in Eisen- oder Nichteisenfrontplatten vorgesehen sind. Die Linearität der Anzeige wird davon beeinflußt.

Hat man ein Drehspulinstrumenten zur Verfügung, welches für den Einbau in 2mm Fe vorgesehen ist, dann kann man sich damit behelfen einen starken Eisendraht hinter der Frontplatte um das Gehäuse des Instrumentes wickelt und von hinten gegen die Frontplatte klebt. Siehe Bild (7). Ein Versuch zeigte, daß zwei Windungen Eisendraht von 1mm Durchmesser die Linearität der Anzeige erheblich verbesserte.

Hat man den Ehrgeiz, Wissenschaft zu betreiben, dann sollte man natürlich das Instrument passend zum Frontplattenmaterial auswählen. Bei einfachen Indikatorinstrumenten braucht man sich über dieses Problem keine Gedanken zu machen.

Soll ein Teil eines aus Basismaterial zusammengelöteten Gehäuses zerstörungsfrei demontiert werden, dann muß zunächst Lötzinn soviel wie möglich entfernt werden. Dazu kann man sich einer Entlötpumpe, Entlötlitze oder auch der Schwerkraft der Erde bedienen. Im letzteren Fall kann man die Flächen vorsichtig von unten mit einer Heißluftpistole erwärmen und dann das Zinn unter leichtem Klopfen abtropfen lassen. Eine gut gelötet Naht wird aber durch die Adhäsion stets etwas Zinn behalten. Hier eignet sich eine Rasierklinge, die in den Spalt geschoben wird und mit der eine Trennung der beiden Kupferflächen erzielt werden kann. So kann man eine alte Frontplatte durch eine neue ersetzen.

Der gelbbraune Farbton des Basismaterials spricht sicher nicht jeden an, aber prinzipiell braucht ein Basismaterialgehäuse keine Farbe. Ein größeres Gerät sollte auch farblich gestaltet werden. Dazu verwendet man die praktischen Farb- Spraydosen, die für die Autoreparatur gedacht sind und auch viel Anklang bei den Graffiti - Künstlern finden.

Professionelles Aussehen erreicht man durch die Verwendung von Abreibebuchstaben. Nachdem die Beschriftung aufgebracht wurde, muß sie mit farblosem Lack versiegelt werden. Dabei muß man auf die Verträglichkeit der beiden verwendeten Lacke achten. Farbloser Lack mit Nitroverdünnung greift auch die Abreibebuchstaben an und löst sie auf. Man kann ihn dennoch verwenden, wenn er vorsichtig in dünnen Schichten aufgesprüht wird. Am besten vorher auf einem Probestück Versuche anstellen. Wird farbloser Nitrolack mit dem Pinsel aufgetragen, wischt man die Beschriftung gleich mit runter!

Eine weitere Möglichkeit der Beschriftung ist die Verwendung eines Beschriftungsgerätes. Diese Geräte erzeugen selbstklebende, transparente oder farbige Beschriftungsstreifen verschiedener Schriftarten und Größen. Für die Hobbywerkstatt ist die Anschaffung eines solchen Gerätes recht teuer, liegt der Preis doch in der Größenordnung eines QRP-Transceiverbausatzes. Aber manch ein OM kann ein solches Gerät leihweise nutzen.

Auch selbstklebende Folien, wie z. B. Ordnerlabel lassen sich mit einem Laserdrucker beschriften. Dazu verwendet man ein Zeichenprogramm oder im einfachsten Fall eine Textverarbeitung. Dann können diese Label auf die Frontplatte bzw. die Rückseite geklebt werden.

Außen am Gerät angebrachte Teile können mit Zylinderkopfschrauben (M2, M3, M4) befestigt werden. Die dazugehörenden Muttern liegen an der Innenseite. Beim Schließendes Deckels hat man keine Möglichkeit diese Muttern festzuhalten. Hier haben sich Muttern aus Messing bewährt, die von innen an die Bohrung gelötet werden. Dazu wird die Bohrung an der Innenseite verzinnt, dann die Mutter mit einer Schraube befestigt und verlötet. Die Schraube entfernt man unmittelbar nach dem Löten, wenn das Material noch warm ist. Damit vermeidet man, daß das Flußmittel erstarrt und die Gewindegänge verklebt.

Blechgehäuse haben den Vorteil auch als Kühlblech für Halbleiter dienen zu können. Bei einem aus Basismaterial kann man sich damit behelfen, ein Aluminiumblech von außen an die Rückwand zu schrauben. Nutzt man die gesamte Rückwand, dann steht eine relativ große Fläche zur Verfügung auf der die Halbleiter (je nach Bauform) von außen oder von innen durch eine Aussparung angebracht werden können und die einem Aluminiumgehäuse in nichts nachsteht. Siehe Bild (8).

Bild (8) Zeigt verschiedene Möglichkeiten Wärme über die Rückwand abzuführen. Beim Gerät unten wurde auf den Einschub (Chassis) über die gesamte Breite ein 3 mm starkes Aluminiumblech geschraubt, welches die Transistoren trägt. Beim Gerät darüber wird ein vorgefertigtes Kühlelement verwendet, oben genügt ein kleineres Stück Alu- Blech.

Tip: Beim spahnenden Bearbeiten des Aluminiums mit Bohrmaschine, Fräse oder Metallsäge helfen ein paar Tropfen Spiritus an die Schnittstelle bzw. die Bohrung um das Schmieren des Materials zu vermeiden.

Es wurde aufgezeigt, wie man mit einer Minimalausrüstung an Werkzeug unter Verwendung vom Basismaterial Gehäuse für diverse Geräte eines Funkamateurs herstellen kann. Wirtschaftlich betrachtet schneidet diese Version auch gar nicht so schlecht ab, wenn man bedenkt, daß man auf diesem Wege ein maßgeschneidertes Gehäuse erhält. Findet man im Handel ein passendes Gehäuse zu einem vernünftigen Preis, ist es sicher einfacher darauf zurückzugreifen. Wenn aber der Selbstbau im Vordergrund steht (bei den Mitgliedern der DL-QRP-AG sollte man davon ausgehen) dann ist das Leiterplattengehäuse die Lösung für Amateurprojekte.