CN100544570C - 电子设备与采用带有配合锯齿状物的基本共面部分的外壳 - Google Patents

Abstract

一种例如为仪表的电子设备，其包括具有第一外壳部分和第二前板部分的外壳，其中，第一外壳部分具有开口。仪表电路安装在外壳之内。第二前板部分与第一外壳部分在开口中相配合并形成交界接合处。外壳部分和前板部分包括多个配合的锯齿状物，并在交界接合处附近至少为基本共面。当外壳部分和前板部分配合在一起时，这些配合的锯齿状物——例如齿形突起——减小到外壳或来自外壳的电磁干扰辐射。

Description

电子设备与采用带有配合锯齿状物的基本共面部分的外壳

技术领域

本发明涉及电子设备的外壳，具体涉及一种减小到该外壳和/或来自该外壳的电磁干扰辐射的外壳；本发明还涉及采用某种外壳的电子设备，该外壳减小到该外壳和/或来自该外壳的电磁干扰辐射。

背景技术

电子设备(例如但不限于电子装置、电子设备、电视机、收音机、计算机、医疗及其他电子仪器、商用机器、通信设备、控制和/或监测设备)的运行伴随着设备的电子电路中电磁辐射的产生。这种辐射常常作为电磁波频谱的无线电频段(例如，在约10KHZ和10GHZ之间)内的瞬变值或场而产生，并被称为“电磁干扰”(EMI)，人们知道，其对邻近的其他电子设备的运行产生干扰。参见例如美国专利5,202,536；5,142,101；5,105,056和4,857,668。

数字式和/或基于处理器的电子设备在时钟频率的谐波上产生电磁场，并在与逻辑信号的上升和下降时间有关的频率上产生电磁场。对EMI最直接的控制包括采用多层印刷电路板和接地面。然而，辐射很可能超过规章限制的要求。

电子仪器的外壳是最后一条防线。为了减小电磁辐射，典型的电子仪器外壳用导电材料制成，例如铝或钢。尽管如此，任何开口或接缝可能起到槽缝天线的作用。这些槽缝可通过这种频率的EMI：其波长小于槽缝尺寸的八倍。为了削弱EMI效应，可采用能吸收和/或反射EMI能量的屏蔽，采用这种屏蔽既可以将EMI能量限制在源设备内，又能将该设备或其他“目标”设备与其他源设备隔离。这种屏蔽以屏障的方式提供，其被插在源设备和其他设备之间，并被典型地配置为围绕该设备的导电性接地外罩(housing)。

由于电子设备的电路通常必须保持为可接触状态以进行维护等，大多数外罩具有可开启或可移除的通道，例如门、开口、面板或盖子。然而，这些通道及其相应的配合面或接合面之间即使是在最平坦的情况下也会存在间隙，由于其提供开口——辐射能量可能会通过该开口泄漏或以其他方式进出该设备——而降低了屏蔽的效果。此外，这种间隙意味着外罩或其他屏蔽在接地电导率和表面上的不连续性，甚至可能通过以槽缝天线形式起作用而产生EMI辐射的继发源。在这点上，在外罩中感应出的体电流或表面电流越过屏蔽上任何交界间隙建立起电压梯度，该间隙由此起到天线的作用并辐射EMI噪音。通常，该噪音的幅度与间隙的长度成比例，间隙宽度的影响相对较小。

为了解决EMI，EMI屏蔽产品试图防止不受欢迎的电磁能量和无线电频率干扰(RFI)对电子设备产生干扰或从电子设备辐射出来。这种产品包括，例如，线网(wire mesh)O形圈(O-ring)、导电泡棉(fabric-over-foam)异形垫片(profile gaskets)、屏蔽带、导电泡棉I/O垫片(I/O gaskets)、电缆屏蔽、EMI屏蔽玻璃、屏蔽片(shielding laminates)、可选择涂层的(selectively coated)用户成形屏蔽(custom formable shields)、铍铜指簧垫片(spring-finger gasketing)以及银涂层尼龙垫片。不过，这些产品价格不菲。

个人计算机(PC)是电子设备的一个例子。为了减弱电磁信号，典型的PC机箱包含钢板和屏蔽，但仍存在经过接缝以及经过为附加卡所制造的开口的辐射。在某些应用中，电磁垫片材料试图减弱接缝和开口处的不遵从的信号。垫片材料在接缝或开口处提供的重叠越多，削弱越大。然而，垫片材料和相关装配的成本相对较为昂贵。

例如，在微波炉中，信号的波长相对来说很短。因此，这种微波炉对相对较长的接缝采用电磁垫片，并对窗口采用位于导电面板上的、相对较小的洞的排列。

为了填充外罩和其他EMI屏蔽结构的配合面中的间隙，人们设想出将垫片和其他封条用于保持经过该结构的电气连续性。这种封条被粘合或机械附着在配合面中的一个上或者被压配合在配合面中的一个上，并且封闭任何交界间隙，以便通过在所施加的压力下对表面间的凹凸不平进行整合来建立起经其连续的导电路径。

例如，将EMI屏蔽垫片用于电子仪器以提供抵抗电磁能量——包括RFI以及范围更广的所有波段的EMI——干扰的保护。该屏蔽具有导电性元件，其可为线网、导电填充物或导电镀层、涂层或织物，其阻止外界EMI干扰电子设备和/或保护其他临近电子设备不受到电子设备辐射出的EMI影响。

美国专利6,521,828的发明背景部分披露了用于制造EMI屏蔽垫片的一体成形(form-in-place)(FIP)加工。一种获得更低闭合力(closure force)垫片设计的方法已使垫片成形为具有交替局部最大及最小高度的周期性“中断”样式。这种类型的垫片可通过模压或FIP加工成形为具有锯齿状物的(crenellated)即开槽的(notched)、齿形的(serrated)或正弦“波形的”外形，或成形为不连续波纹(beads)的系列。通常，对于具体的接合构造，在给定的压缩性负载下，具有这种“中断的”外形或样式的垫片预计比连续外形表现出较大的挠度(deflection)。

美国专利5,259,792披露了一种用于扁平的带型输电电缆的电气连接器外罩以及用于将EMI辐射最小化的方法。连接器外罩具有上半部与下半部，它们通过互锁装置接头安装在一起，以便将通过该接头的EMI辐射减到最小。互锁装置由若干中断元件提供，这些中断元件沿着否则为连续线的接头提供不连续性，以便将干扰信号的辐射减到最小。沿连接器外罩上下半部之间的交界的互锁装置优选为通过配合在一起的三角齿形式的齿形突起提供。齿状互锁装置的目的在于使空间不足以传送频率至少为多达6千兆赫的EMI。然而，只要不存在线尺寸大于EMI波长的1/8的空间，可用其它元件的形式提供中断。塑胶外罩半部上镀有金属镀层屏蔽——例如铜镍合金——以提供屏蔽。此外，将RFI屏蔽条固定在每一外罩半部上，以便当外罩半部被夹在一起时使屏蔽带与电缆箔金属屏蔽产生有效的电气接触。

军用承包商已采用许多技术使雷达信号减弱和偏转方向。例如，隐形(stealth)技术的目标是使飞行器不为雷达所见。对隐形飞行器进行定形，以便使任何入射的雷达信号被反射为远离雷达源和/或使飞行器由吸收雷达信号的材料覆盖。例如，隐形飞行器可用绝对平坦的表面和相对非常锋利的边缘制成。当雷达信号击中隐形飞行器时，该信号以某个角度反射开。相反，大多数传统飞行器具有圆形的形状，其形成非常有效的雷达反射物，由此将某些信号反射回源。

因此，电子设备和外壳有改进的余地。

发明内容

本发明满足这些要求以及其他要求，其采用第一和第二外壳部分以形成交界接合处。第一和第二外壳部分包含多个配合锯齿状物，并在交界接合处附近至少为基本共面。这在一切方向上限制了交界接合处上外壳槽缝的大小。

作为本发明的一个实施形态，电子设备包含具有第一外壳部分和第二外壳部分的外壳以及外壳内的电子电路。第二外壳部分与第一外壳部分相配合并形成交界接合处，第一和第二外壳部分具有多个配合锯齿状物，并在交界接合处附近至少为基本共面，以便在第一和第二外壳部分配合在一起时减小到外壳或来自外壳的电磁干扰辐射。

配合锯齿状物可为沿交界接合处延伸的一系列配合齿形突起。第一和第二外壳部分可包含共面配合部分，其形成交界接合处。配合锯齿状物可为沿交界接合处延伸的一系列配合齿。

第一外壳部分可为具有开口和边缘的外罩，该边缘具有确定开口的第一组配合锯齿状物。第二外壳部分可为具有周缘(periphery)的板，该周缘在开口内具有第二组配合锯齿状物。第一和第二组配合锯齿状物可配合并确定交界接合处。

作为本发明的另一实施形态，电子设备外壳包含：适用于在其中容纳电子电路的第一外壳部分以及与第一外壳部分相配合并形成交界接合处的第二外壳部分，第一和第二外壳部分包含多个配合锯齿，并在交界接合处附近至少为基本共面，以便在第一和第二外壳部分相配合时减小到该外壳或来自该外壳的电磁干扰辐射。

第一外壳部分可为包含开口和边缘的外罩，该边缘在开口处具有第一组配合锯齿状物。第二外壳部分可为具有周缘的板，该周缘在开口内具有第二组配合锯齿状物。第一和第二组配合锯齿状物可为共面的并配合起来以确定交界接合处。

附图说明

结合附图阅读下文对优选实施例的说明可充分理解本发明。在附图中：

图1为电子仪器外壳简化的立体图；

图2为根据本发明一实施例的、用于仪表的外壳的立体图；

图3为根据本发明另一实施例采用锯齿状物作为交界接合处的两配合外壳部分的平面图；

图4为根据本发明另一实施例采用楔状隙(embrasures)作为交界接合处的两配合外壳部分的平面图。

具体实施方式

图1示出了一种电子设备2，其中包含外罩4和电子电路6(用隐藏线绘图示出)。外罩4包含一般的五面外壳8和分别具有多个连接器14、16的两个前板10、12。前板10、12分别在其两个开口18、20处与外壳8相配合。前板10、12和各自的开口18、20形成8个槽接合处22、24、26、28、30、32、34、36。包含前板10、12以及外壳8的前表面40的、外罩4的前表面38通常是平的。通过合适的持着器42将前板10、12固定在外壳8上。

参照图2，电子设备50包含外壳52以及外壳52内的电子电路58(例如仪表电路)(用隐藏线绘图示出)，外壳52具有第一外壳部分54和两个第二外壳部分56、57。第二外壳部分56、57与第一外壳部分54配合并分别形成两个交界接合处59、60。第一和第二外壳部分54、56、57包含多个配合锯齿状物62、63(示为与部分56在一起)并在交界接合处59、60附近至少为基本共面，以便在第一和第二外壳部分54、56、57配合在一起时减小到外壳52或来自外壳52的电磁干扰辐射。配合锯齿状物62、63为沿交界接合处59、60延伸的一系列配合齿形突起64、65(例如配合齿)。第一和第二外壳部分54、56、57包含共面配合部分66、67、68，其形成交界接合处59、60。

如图2所示，交界接合处59、60采用一系列配合齿形突起64、65而不是图1中相对较长的槽开口18、20。照这种方式，只有在波长小于每一配合锯齿64、65尺寸八倍的频率上的EMI可以不被滤波地经过其中。

例如，在美国专利5,890,097；5,754,440；5,706,206和5,661,658中披露了仪表电路58的实例，其被引入本文作为参考。尽管披露了仪表电路58的实例，本发明适用于外壳52内任何合适的电子电路。

在本实例中，第一外壳部分54为一般的五面外罩，该外罩包含两个开口70、72，开口70、72具有带有配合锯齿状物62的边缘74、76。第二外壳部分56、57为具有周缘78、80的前板，周缘78、80在开口70、72内具有配合锯齿状物63。共面配合部分66、67、68的配合锯齿状物62、63是共面的且配合起来以确定交界接合处59、60。

尽管示出的是两开口70、72及两前板56、57以及两交界接合处59、60，本发明可适用于包含一个交界接合处的外壳，该交界接合处具有一个或一个以上的带有配合锯齿状物的纵向边缘。尽管示出的是前板56、57，本发明适用于布置在外壳任何面上的、一个或一个以上的交界接合处。

在前板56、57之一或二者上，一个或一个以上的连接器有效地与仪表电路58联系。例如，仪表电路58可包含与连接器在电气和机械上接口的一个或一个以上印刷电路板(未示出)。这种连接器的实例包含输入连接器82、输出连接器84、输入/输出连接器86、RS-485连接器88、串行端口连接器90、以太网连接器92、电话连接器94、电源连接器96、接线盒98和USB口连接器100。

如果采用任何输入和/或输出(例如连接82、84、86、88、90、92、94、96、98、100)的话，其优选为包含屏蔽电缆和屏蔽连接器，尤其是在相应的输入和/或输出不具有合适的高阻抗的情况下。

外壳52内部的电磁干扰辐射101和外壳52外部的电磁干扰辐射102具有频率和相应的波长。配合锯齿状物62、63沿交界接合处59、60确定微小槽缝。这些槽缝的长度小于该波长的某个预先确定的分数(例如1/8)。例如，由公知公式λ＝c/f，其中λ为波长，c为光在真空中的速度(＝3.0×10⁸m/s×39.37英寸/m)，f为频率，如果想要槽缝长度小于选定频率——例如6GHz——的波长的1/8，则最大槽缝长度(即交界接合处59、60任一单个锯齿形边缘的最大长度)应为约0.25英寸。如果槽缝长度为选定波长(例如λ)的1/8，则相对较小的波长(即<λ)不会被滤掉，大于选定波长两倍的波长(即>2λ)被滤掉，中间波长(即λ和2λ之间的)被部分滤掉。

尽管图2示出了交界接合处59、60的齿形边缘，可采用多种其他合适的有锯齿状物的边缘。例如，交界接合处可采用开槽(图3)或楔状隙(图4)。这种有锯齿状物的边缘可用任何合适的加工形成，例如冲压(stamping)或特形铣(routing)。

如图3所示，两个配合外壳部分103、104以城垛(battlement)的形式形成交界接合处105，该交界接合处包含沿该交界接合处延伸的、交替的开口和凸起部分，开口例如为开槽凹处(notched recesses)或楔形隙106，凸起部分例如为开槽凸处(notched projections)或城齿(merlon)108，这些配合锯齿状物形成不规则的方波样式。尽管示出了楔形隙106和城齿108的有些不规则的样式，这种样式可以是不规则或规则的(例如，具有例如50％或其他合适占空比的开槽的或方波样式)。此处，配合外壳部分103、104优选为共面的。

参照图4，两个配合外壳部分110、112采用配合楔状隙114、116以确定交界接合处118。

图2的电子仪器外壳52采用了改进的结构，其用具有多个配合锯齿状物62、63的交界接合处——例如59或60——取代了传统的槽开口，以便减小到外壳52或来自外壳52的干扰辐射101、102。这些配合锯齿状物62、63在一切方向上直接限制了外壳槽缝的尺寸。所披露的配合锯齿状物62、63、106、108、114、116将到例如52的外壳或来自例如52的外壳的电磁干扰辐射减到最小。

尽管详细介绍了本发明的具体实施例，本领域人员可以明了，根据在本公开的讲授可开发出对这些细节的多种变体和替代物。因此，所公开的具体布置仅作说明之用，并不意味着对本发明范围的限定。本发明的范围由所附权利要求书及其任何及全部等同物的全部范围给出。

附图标记

2   电子设备

4   外罩

6   电子电路

8   一般的五面外壳

10  前板

12  前板

14  连接器

16  连接器

18  开口

20  开口

22  槽接合处

24  槽接合处

26  槽接合处

28  槽接合处

30  槽接合处

32  槽接合处

34  槽接合处

36  槽接合处

38  前表面

40  前表面

42  持着器

50  电子设备

52  外壳

54  第一外壳部分

56  第二外壳部分

57  第二外壳部分

58  电子电路

59  交界接合处

60  交界接合处

62  配合锯齿状物

63  配合锯齿状物

64  配合齿

65  配合齿

66  共面配合部分

67  共面配合部分

68  共面配合部分

70  开口

72  开口

74  边缘

76  边缘

78  周缘

80  周缘

82  输入连接器

84  输出连接器

86  输入/输出连接器

88  RS-485连接器

Claims (4)

1.一种电子设备(50)的外壳(52)，其包含：

第一外壳部分(54；103；110)，其适用于在其中容纳电子电路(58)并与第二外壳部分(56，57；104；112)配合以形成交界接合处(59，60；105；118)，所述第一外壳部分和所述第二外壳部分在所述交界接合处附近至少为基本共面且包含多个配合锯齿状物(62，63；106，108；114；116)，以便在所述第一外壳部分和所述第二外壳部分配合在一起时减小到所述外壳或来自所述外壳的电磁干扰辐射(101，102)，

所述第一外壳部分为包含开口(70，72)和边缘(74，76)的外罩，所述边缘(74，76)在所述开口处具有第一组所述配合锯齿状物(62)；所述第二外壳部分为具有周缘(78，80)的板，所述周缘(78，80)在所述开口内具有第二组配合锯齿状物(63)，所述第一组所述配合锯齿状物和所述第二组所述配合锯齿状物是共面的且配合起来以确定所述交界接合处。

2.一种电子设备(50)，其包含：

外壳(52)，其具有第一外壳部分(54；103；110)，所述第一外壳部分(54；103；110)在其中容纳电子电路(58)且与第二外壳部分(56，57；104；112)配合以形成交界接合处(59，60；105；118)，所述第一外壳部分和所述第二外壳部分在所述交界接合处附近至少为基本共面且包含多个配合锯齿状物(62，63)，以便在所述第一外壳部分和所述第二外壳部分配合在一起时减小到所述外壳或来自所述外壳的电磁干扰辐射，

所述第一外壳部分为包含开口(70，72)和边缘(74，76)的外罩，所述边缘(74，76)在所述开口处具有第一组所述配合锯齿状物(62)；所述第二外壳部分为具有周缘(78，80)的板，所述周缘(78，80)在所述开口内具有第二组配合锯齿状物(63)，所述第一组所述配合锯齿状物和所述第二组所述配合锯齿状物是共面的且配合起来以确定所述交界接合处。

3.根据权利要求2的电子设备，其中，在所述板上布置有与所述电子电路(58)有效关联的至少一个连接器。

4.根据权利要求3的电子设备，其中，所述至少一个连接器为输入连接器(82)、输出连接器(84)、输入/输出连接器(86)、RS-485连接器(88)、串行端口连接器(90)、以太网连接器(92)、电话连接器(94)、电源连接器(96)、接线盒(98)和USB连接器(100)。

Images