CN107211555A - 包括emi屏蔽结构和散热垫的电子电路板组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电子电路板组件。该电子电路板组件包括电子电路板、设置在电子电路板上的多个电子电路装置、被构造成屏蔽从多个电子电路装置生成的电磁波的电磁干扰(EMI)屏蔽结构，和被构造成耗散从多个电子电路装置生成的热的散热垫。该EMI屏蔽结构覆盖多个电子电路装置并且附接到电子电路板，并且散热垫设置在多个电子电路装置和EMI屏蔽结构之间，接触多个电子电路装置和EMI屏蔽结构，从而可以将从多个电子电路装置生成的热传递到EMI屏蔽结构。

Description

包括EMI屏蔽结构和散热垫的电子电路板组件
技术领域
本发明涉及包括电磁干扰(EMI)屏蔽结构和散热垫的电子电路板组件，并且更具体地，涉及使用EMI屏蔽带和高柔软散热垫以非常薄的类型制造的电子电路板组件，以及包括该组件的便携式电子装置。
背景技术
随着电信产业的发展和信息社会的建立，现代消费者要求具有许多功能和优异数据处理能力的电子装置，该数据处理能力在任何地方都容易获得。电子装置制造商正在竞争地发布紧凑且具有优异数据处理能力的电子装置以满足这些消费者的需要。
例如，在通常被称为“智能电话”的电子装置中，通过应用高性能数据处理器、存储器、高分辨率显示器和图像处理芯片，所有辅助装置诸如GPS接收器、相机和局域网连接装置以及移动电话的基本功能被集成。此外，智能电话可以在口袋大小的装置中提供各种功能，诸如完全互联网连接、包括全分辨率视频的娱乐、导航器、网上银行等。因此，在便携式电子装置诸如智能电话中，对于在小空间中封装多个电子电路装置并且在更紧凑布置中物理地设置电子电路装置的要求随着便携式电子装置的快速发展而变得越来越强烈。
在微型电子装置中，多个电路应当集成在小空间中，因此存在这些电路易受电波噪声的影响的缺点。此外，由于从电子装置本身生成的电磁波，或者从外部进入电子装置或者流过连接的电路线的电磁波，在电子装置中生成EMI。为了降低由电磁波引起的有害影响，常规地，已经使用如下方法：安装导电材料的EMI屏蔽结构来阻挡电磁波并覆盖电子电路板的预定区域。
同时，由于材料本身的特性和在装置操作期间在相应部件的连接部分上产生的电阻，电子装置不可避免地生成热。由于所生成的热增加操作部件的温度，所以所生成的热是降低电子装置使用寿命的原因，并且具体地，其倾向于导致在特定温度以上发生故障，或者使得受影响的部件难以展示最佳性能。此外，考虑到电子装置的微型化和集成化导致在单位面积中包括增加数量的电路以及更严重的热生成问题，微型化电子装置的热生成已经成为严重的问题。使用冷却风扇作为冷却方法的主动冷却方法显示出最高的冷却性能，但是具有问题，诸如从冷却风扇生成的噪声和冷却装置的操作所需的功率消耗。另外，因为需要附加的电子电路和部件空间，所以存在如下缺点：产品的微型化(其为电子装置的最近趋势)变得困难。因此，主要使用被动冷却方法，其使用散热垫等将热散发到外部。因为被动冷却方法简单地通过散热垫等使热耗散到外部，所以与使用冷却风扇的方法相比，不必需要用于操作该装置的功率，不会发生噪声，并且在电子装置的设计上可以授予更大自由度。
重要的是，通过传导利用热传递的散热垫与电子电路紧密接触。然而，当在电子电路和散热垫之间生成空间时，空间中的热传递效率劣化，并且温度局部增加，因此导致电子电路的故障和耐久性的降低。因此，必要的是，散热垫使用能够确保与电子装置的粘合的材料。
另外，因为在泄漏电流发生在散热板或由金属材料制成的产品的外表面上时，可以导致装置故障和耐久性降低，以及事故风险和功率浪费，所以除了优异冷却效果之外，散热垫还应具有高的电绝缘特性。因此，需要开发新型散热垫，与常规散热垫相比，该新型散热垫具有改善的导热性和电绝缘特性，并且尤其适用于微型化电子装置。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供电子电路板组件，其包括电磁干扰(EMI)屏蔽结构和散热垫，但是可以被制成非常薄的类型。
技术方案
本发明的一个方面提供电子电路板组件，其包括：电子电路板；设置在电子电路板上的多个电子电路装置；被构造成屏蔽从多个电子电路装置生成的电磁波的电磁干扰(EMI)屏蔽结构；和被构造成耗散从多个电子电路装置生成的热的散热垫。该EMI屏蔽结构可以覆盖多个电子电路装置并且还可以附接到电子电路板，并且散热垫可以设置在多个电子电路装置和EMI屏蔽结构之间，可以接触多个电子电路装置和EMI屏蔽结构，从而将从多个电子电路装置生成的热传递到EMI屏蔽结构。
多个电子电路装置中的至少一个电子电路装置可以具有与其他电子电路装置不同的高度，EMI屏蔽结构可以被划分成至少一个EMI屏蔽区域，并且设置在每个EMI屏蔽区域上的散热垫可以包括单个片材并且可以被压缩以填充EMI屏蔽结构和多个电子电路装置之间的空间。
优选的是，散热垫的压缩形变为70％或更大。
EMI屏蔽结构可为EMI屏蔽带。
散热垫可以包括聚合物基体和填料，聚合物基体可以包括硅氧烷弹性体和丙烯酸类聚合物中的至少一种，并且填料可以包括氧化铝、氢氧化铝、氮化铝和氮化硼中的至少一种。
包括根据本发明的电子电路板组件的电子装置可为智能电话、智能平板计算机或便携式计算机。
有益效果
根据本发明，电磁干扰(EMI)屏蔽结构和散热垫可以低成本并且方便地安装在电子电路板上。另外，因为使用了EMI屏蔽带和单片散热垫，可以非常薄的类型制造电子电路板组件。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一示例性实施方案的其中应用了屏蔽壳和散热垫的电子电路板组件的视图。
图2是示出根据本发明的第二示例性实施方案的其中应用了屏蔽带和散热垫的电子电路板组件的视图。
图3是示出根据本发明的第三示例性实施方案的其中应用了屏蔽带和散热垫的电子电路板组件的视图。
图4是示出根据本发明的示例性实施方案的测量散热垫的压缩形变的方法的视图。
具体实施方式
在下文，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方案。以下实施方案应仅在描述性的意义上考虑，以便理解本发明的实质和范围不限于示例性实施方案。
图1是示出根据本发明的第一示例性实施方案的构造的视图，在该构造中，散热垫300和屏蔽壳210安装在其上设置有多个电子电路装置401,402和403的电子电路板100上。在电子装置例如移动装置等中，已知常规技术，其中在电子电路板上安装金属屏蔽壳以便阻挡EMI并保护电路装置。屏蔽壳210包括上板211、柱212和联接部件213。屏蔽壳210被划分成区域以将各种功能部件彼此隔开并形成边缘，然后将边缘联接到电子电路板。
在微型移动装置中，电路装置的厚度和宽度减小，并且因此金属屏蔽壳可以接触密集集成在其中的装置。因为由于当金属屏蔽件可以接触内部装置时可引起感应现象，可发生电短路或损坏或故障，所以优选的是，具有电绝缘性的垫、绝缘带或绝缘膜安装在屏蔽壳和电路装置之间。
当上述垫具有导热性时，从电路装置生成的热可以通过金属屏蔽壳向外部耗散。因此，优选的是，散热垫由具有优异导热性同时具有电绝缘性的材料制造。导热性是指其中在不涉及材料移动的情况下，热能从高温部分连续地传递到低温部分的现象。固体的导热性可以分为通过电子的导热性和通过晶格振动的导热性。在具有自由电子的材料诸如金属的情况下，热能主要通过自由电子传递。然而，在绝缘体的情况下，由于通过热局部生成的原子和分子的变型形式具有一种波性质，该波被表面反射，生成驻波，并且热通过其中整个驻波能量均匀地增加内部能量的操作原理传递。此类变型形式被称为晶格振动。金属具有高导热性。然而，因为金属由于自由电子而具有导电性，所以优选不将金属用作根据本发明的散热垫的填充材料。陶瓷族的材料具有低于金属的热导率。然而，因为陶瓷族的材料与除了金属以外的材料相比具有相对良好的导热性，并且还具有电绝缘性，所以适当的是，陶瓷族的材料用作根据本发明的示例性实施方案的散热垫的导热填料。
在下文中，将描述制造根据本发明的示例性实施方案的散热垫的方法。根据本发明的示例性实施方案的散热垫可以包括聚合物基体和陶瓷填料；聚合物基体可以包括硅氧烷弹性体和丙烯酸类聚合物等，而填料可以包括氧化铝、氢氧化铝、氮化铝和氮化硼等。将散热垫的原材料混合，然后以片材形式形成散热垫。随着形成为片材形式的垫通过热固化和UV固化进行处理，并且然后切割成预定尺寸，可以制造根据本发明示例性实施方案的散热垫。
如图1所示，散热垫300设置在屏蔽壳210与电子电路装置401,402和403之间。因为多个电路装置401,402和403具有不同的高度，所以在屏蔽壳与电子电路装置之间的间隔不均一。当使用具有不同厚度的多个散热垫来填充在尺寸不同的间隔之间的空间时，工艺数量增加，并且因此增加了组件的制造成本。同时，当使用具有单个片材的垫时，问题在于，由于垫的弹性(即垫的恢复力)，屏蔽壳可能被修改，或者在屏蔽壳和电路板之间的连接部件容易分离。因为根据本发明的示例性实施方案制造的散热垫基本上不具有任何恢复力，因此可以防止上述问题。因此，优选的是，根据本发明的示例性实施方案的散热垫具有70％或更大，并且更优选地95％或更大的压缩形变。
如图4所示，根据美国试验与材料协会(ASTM)D395测量根据本发明的示例性实施方案制造的散热垫300的压缩形变。将具有20mm宽度、20mm高度和1.0mm厚度的试样安装在测试夹具800上，并使其在压缩至0.7mm的状态下静置72小时。在移除测试夹具800后，将试样在室温下静置30分钟，然后测量试样的厚度。压缩形变如下计算：
其中T0是试样的初始厚度，T1是在夹具上经压缩的试样的厚度，并且T2是在移除夹具30分钟后试样恢复的厚度。
根据本发明的示例性实施方案制造的散热垫表现出约98％的压缩形变。因为根据本发明的示例性实施方案的散热垫与常规散热垫(其中例如3M公司(3M Company)的3M5570垫显示出大约40％的压缩形变，并且3M 5516垫表现出约50％的压缩形变)相比基本上不具有任何恢复力，所以散热垫不会因垫的恢复力等而导致屏蔽壳的修改问题等。即，即使以单个片材构造的散热垫填充屏蔽壳和多个电路装置之间的尺寸不同的空间，也不必根据电路装置的高度使用尺寸不同的垫。此外，因为散热垫基本上不具有任何恢复力，所以不会发生屏蔽壳的修改问题。
在图2和图3中，各自示出电子电路板组件，其中应用了屏蔽带220而不是屏蔽壳210。如图1的示例性实施方案中所述，因为当屏蔽壳210用作EMI屏蔽件时，需要联接部件213将上板211联接到柱212，所以存在减小电子电路板组件的整体厚度的限制。此外，因为当使用屏蔽壳时，需要电路板粘结部件，所以另外需要各种工艺来将屏蔽壳固定到电路板以及制造屏蔽壳。然而，因为在使用屏蔽带时，使用涂覆在其表面上的粘合剂而附接屏蔽带，所以不需要附加粘结部件，并且还可以简化附接工艺。因此，当使用了屏蔽带220而不是屏蔽壳210时，电子电路板组件的厚度可以显著减小。当使用屏蔽带220时，在柱212安装在电子电路板上之后，屏蔽带220可以附接到柱212，如图2所示，并且屏蔽带220也可以直接附接到电子电路板，如图3所示。当如图2和图3所示使用屏蔽带220时，在多个电路装置401,402和403与屏蔽带220之间存在不同高度的空间。因为当使用屏蔽带220构造EMI屏蔽结构时，屏蔽带220的固定力比屏蔽壳210的固定力相对较弱，所以由于散热垫的恢复力，带容易分离。然而，当使用根据本发明的示例性实施方案的散热垫(其中几乎不存在恢复力)时，不会发生带容易分离的问题。另外，因为散热垫300设置在电路装置和带之间，所以从电路装置生成的热可以通过屏蔽带耗散到外部。
当电子电路板应当被划分成多个EMI屏蔽区域(未示出)时，可以仅使用散热垫和屏蔽带制造其中形成EMI屏蔽结构和散热垫的电子电路板组件，该散热垫和屏蔽带被切割成适当尺寸。在常规EMI屏蔽结构中，应该制造根据电路板的结构被划分成多个EMI屏蔽区域的屏蔽壳，并且应该切割和附接具有不同厚度和尺寸的多个散热垫。然而，当使用根据本发明的示例性实施方案的屏蔽带和散热垫时，可以仅通过以适当的尺寸切割带和垫的工艺以及顺序地附接带和垫的工艺来简单地应用EMI屏蔽结构和散热垫。
可以制造根据本发明的示例性实施方案的屏蔽带，丙烯酸类聚合物粘合剂通过其涂覆在铜或铝的金属片材上，并且导电填料，例如镍、银、铜、铝等的填料通过其添加。屏蔽带可以使用其中将粘合剂和填料的混合物涂覆在金属片材上的方法来制造。
虽然已参考示例性实施方案具体描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可对本发明的形式和细节做出各种修改。因此，示例性实施方案应当仅在描述性意义上考虑，而不是为了限制的目的。本发明的范围不是由本发明的具体实施方式限定而是由所附权利要求限定，并且涵盖落入所附权利要求范围内的所有修改和等同物。

Claims (7)

1.一种电子电路板组件，所述电子电路板组件包括：
电子电路板；
多个电子电路装置，所述多个电子电路装置设置在所述电子电路板上；
电磁干扰(EMI)屏蔽结构，所述电磁干扰(EMI)屏蔽结构被构造成屏蔽从所述多个电子电路装置生成的电磁波；和
散热垫，所述散热垫被构造成耗散从所述多个电子电路装置生成的热，
其中所述EMI屏蔽结构覆盖所述多个电子电路装置并且还附接到所述电子电路板，并且所述散热垫设置在所述多个电子电路装置和所述EMI屏蔽结构之间，接触所述多个电子电路装置和所述EMI屏蔽结构，从而将从所述多个电子电路装置生成的热传递到所述EMI屏蔽结构。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述多个电子电路装置中的至少一个电子电路装置具有与其他电子电路装置不同的高度；所述EMI屏蔽结构被划分成至少一个EMI屏蔽区域；并且设置在每个EMI屏蔽区域上的所述散热垫包括单个片材并且被压缩以填充所述EMI屏蔽结构和所述多个电子电路装置之间的空间。
3.根据权利要求2所述的组件，其中所述散热垫的压缩形变为70％或更大。
4.根据权利要求1或2所述的组件，其中所述EMI屏蔽结构是EMI屏蔽带。
5.根据权利要求1或2所述的组件，其中所述散热垫包括聚合物基体和填料，
其中所述聚合物基体包括硅氧烷弹性体和丙烯酸类聚合物中的至少一种，并且所述填料包括氧化铝、氢氧化铝、氮化铝和氮化硼中的至少一种，并且是电绝缘体。
6.一种电子装置，所述电子装置包括根据权利要求1或权利要求2所述的电子电路板组件。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述电子装置是智能电话、智能平板计算机或便携式计算机。
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