CN1097423C - 用于隔离电磁干扰的密封垫圈系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁干扰(EMI)密封垫圈系统，该系统把电磁干扰敏感电路与电磁干扰产生电路分开。该密封垫圈系统包括一对彼此相对设置的可挠曲支脚部分，当把所说密封垫圈系统放在两个相对的板件之间，并且把这两个板件压向一起时，所说支脚部分沿水平和垂直方向挠曲。该支脚部分与其中一个板件形成双重接触以确保使电磁干扰衰减，而不对所说密封垫圈产生任何压缩。

Description

用于隔离电磁干扰的密封垫圈系统

                           发明背景

一般来说本发明涉及为电路板上敏感电路区域设置电磁干扰(EMI)隔离，更具体地说本发明涉及一种挠曲型垫圈，其通过充分地衰减电磁干扰而产生电磁干扰隔离作用。

在电子电路的设计中经常会遇到电磁干扰问题。半导体器件，如在电子电路中广泛应用的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)和双极性结型晶体管(BJTs)通常工作在几千赫兹到兆赫兹的频率范围内。不过，在这些频率下工作产生电磁干扰，这种电磁干扰会导致电子设备发生误操作。

例如，一个电子装置可能包含几个电路，其中一些可能产生电磁干扰，而另一些不产生电磁干扰。当电磁干扰传播到那些不产生电磁干扰的电路区域时，就会对这些电路产生不利影响。产生电磁干扰的电路在本申请中被称为电磁干扰产生电路，而受电磁干扰传播影响的电路在本申请中被称为电磁干扰敏感电路。

人们把在电磁干扰产生电路和电磁干扰敏感电路之间的电磁干扰传播称为串扰。由于必须避免串扰，所以电磁干扰产生电路和电磁干扰敏感电路都需要加以屏蔽，从而使它们相互隔离。

按照现有技术的一种屏蔽设备，在印刷电路(PC)板上安装金属屏蔽壳或者屏蔽罩，以使电磁干扰产生电路与电磁干扰敏感电路隔离。

按照另一种屏蔽设备，把对串扰敏感的电路安装在不同的电路板上。然后把这些电路板安装在形成有许多腔室的电路板支架上，每个腔室固定一单块电路板。从而使这些电路板在电路板支架的不同腔室中彼此隔离。

尽管这些结构在对于串扰敏感的电路之间提供隔离，但是它们很复杂，需要其它的材料和制作方法，因此使得制造成本较高。此外，它们不能有效地利用电路板上稀少的空间，而需要把它们做成较大的产品以容纳这些较大、更加复杂的结构。然而在要求使用较小、较紧凑单元或装置的某些用途中，如无线通信和蜂窝电话，有效地利用空间是极其重要的。

在美国专利US-5252782中公开和要求保护一种用于使电磁干扰产生电路和电磁干扰敏感电路隔离的现有技术结构，其中介绍了一种单电路板电磁干扰隔离系统，该系统包括一种“蛤壳”结构，它可以密封电路板上的电磁干扰产生电路或电磁干扰敏感电路或两者。围绕被隔离于蛤壳结构边缘之间的电路周围和电路板表面设置一个简单的可压缩导电密封垫圈，以增强电磁干扰隔离作用。

虽然上述结构有效地利用了电路板上的空间，但是它没有提供令人满意的电磁干扰衰减效果，因为为了防止串扰的影响，被隔离的电路必须基本完全密封。尽管这可以通过将这种蛤壳结构紧紧地固定在电路板上来实现，但是这可能导致在蛤壳结构边缘与电路板之间的密封垫圈过度压紧。通常，采用许多紧固件使这种蛤壳结构和密封垫圈结构紧紧地密封到电路板上以有效地衰减电磁干扰。如果在装配过程中不小心，这些紧固件可能过紧或者为了保持有效密封可能需要拧得非常紧，就会造成密封垫圈被过度压紧，甚至可能导致电路板变形。此外，密封垫圈过紧会产生一种叫做“压缩永久变形”的现象，即密封垫圈永久地呈现一种受挤压状态而失去其弹性特性。这些不利状态可能导致在由蛤壳结构和密封垫圈组成的电磁干扰屏蔽结构中形成间隙，从而导致在电磁干扰产生电路和电磁干扰敏感电路之间产生电磁干扰泄漏。

上述的现有技术电磁干扰隔离系统利用一个压紧的密封垫圈对串扰敏感的电路部分隔离和实现对电磁干扰传播的令人满意的衰减效果。但是，这些系统仅仅在蛤壳结构与电路板之间压紧的密封垫圈处提供了一个单独的密封接触位置或接触线，如果如前所述没有正确地装配该系统，就会导致从电磁干扰产生电路到电磁干扰敏感电路的电磁干扰传播的泄漏或者不能有效地被衰减。

鉴于上述缺陷，需要有一种新的密封垫圈结构，它能够利用一种容易装配和制造费用低廉的简单结构令人满意地衰减电磁干扰，而且不会造成密封垫圈的过度压缩或者电路板的变形。

因此，本发明的一个主要目的在于提供一种新颖的密封垫圈系统，以充分地衰减电路板上从电磁干扰产生电路到电磁干扰敏感电路的电磁干扰传播，并且该系统不存在上述缺点。

本发明的另一个目的在于提供一种密封垫圈系统，它可以充分地衰减电磁干扰传播，而不需要压缩密封垫圈，从而避免了使电路板产生任何变形。

本发明的又一个目的在于提供一种密封垫圈系统，与已有技术相比，该系统只需要较少的紧固件就能够紧紧地密封住需要密封的电路区域，并且能够令人满意地衰减电磁干扰。

用于使两个相对板件之间的电磁干扰(EMI)传播衰减的一种密封垫圈系统，它包括：其中一个板件具有一个EMI产生元件或一个EMI敏感元件，其特征在于，密封垫圈系统包括至少一个密封垫圈，该垫圈备有一对彼此相对设置的可挠曲的支脚部分，以使所说支脚部分在所说密封垫圈系统位于两个对置板件之间，且板件被拉在一起时彼此挠曲开来，所说支脚部分提供与其中一个板件的双重接触，所说成对挠曲支脚部分完全围绕设置在所说其中一个板件上的EMI产生元件或EMI敏感元件的周边延伸，以使穿过所说密封垫圈的电磁干扰充分衰减。

                             附图简介

图1表示包括根据本发明构成的一个密封垫圈系统的未装配的电子装置立体透视图。

图2A表示根据本发明的一个实施例构成的密封垫圈系统在最后装配和支脚部分挠曲之前的详细剖面图。

图2B表示图2A所示密封垫圈系统在最后装配之后的详细剖面图，该图表示处于工作位置的支脚部分的挠曲。

图3表示根据本发明的另一个实施例构成的密封垫圈系统的详细剖面图。

                       优选实施例详细说明

首先参照图1，由参照标号10统指的用于封装电路板12的外壳组件包括一个外壳底座14和一个屏蔽盖板16。电磁干扰产生电路17可以制作在区域18中，而电磁干扰敏感电路19可以制作在区域20中。电路板12可以分成若干电磁干扰产生电路区域18和电磁干扰敏感电路区域20。在电路板12的一个表面24和屏蔽盖板16之间设置有一个盖板密封垫圈22，该密封垫圈与电磁干扰产生电路区域18和电磁干扰敏感电路区域20的周边相一致地对齐。在电路板12上围绕电磁干扰产生电路区域18和电磁干扰敏感电路区域20的周边制作出一条导电印制线28，在本申请中这条印制线被称为“接地印制线”。

再参见图2A和2B，屏蔽盖板16由定位槽34分隔成若干格间30。定位槽34可以一体地形成在屏蔽盖板16上。当将电路板12与屏蔽盖板16装配在一起时，定位槽34与接地印制线28对齐。在装配外壳10时，这些定位槽将密封垫圈22固定在适合位置，以使其与接地印制线28对齐和接触。

格间30和盖板密封垫圈22通过与屏蔽盖板16结合在电磁干扰产生电路区域18和电磁干扰敏感电路区域20周围形成封闭屏蔽而使电磁干扰产生电路区域18和电磁干扰敏感电路区域20隔离。密封屏蔽使从电磁干扰产生电路区域18向电磁干扰敏感电路区域20传播的电磁干扰显著地衰减，否则这种电磁干扰对于电磁干扰敏感电路的工作会产生不利的影响。

外壳底座侧密封垫圈36设置在电路板12的背面38与外壳底座14之间。外壳底座14由定位槽44分隔成若干格间40。在电路板12的背面38上制作有第二接地印制线46(在图2A和2B中所示)，并且第二接地印制线与电路板12表面24上的第一接地印制线28对齐。与接地印制线46对齐的定位槽44在装配过程中将外壳底座侧密封垫圈36相对于接地印制线46定位在一个适合位置。于是外壳底座侧密封垫圈36就会与接地印制线46位于适当对齐和接触的位置上，如在最终的装配之后图2A和2B所示的最佳位置。

外壳底座侧密封垫圈36和接地印制线46形成格间40之间的屏蔽，并且将电路板12的背面38分隔成与电磁干扰产生电路区域18和电磁干扰敏感电路区域20相对应并且直接位于其对面的不同区域。这种结构防止了区域18中的电磁干扰产生电路17产生的电磁干扰通过电路板12向电路板12的背面38传播，和通过电路板12返回到区域20中的电磁干扰敏感电路19。

盖板密封垫圈22由硅树脂和导电纤维的混合物制成，它在屏蔽盖板16和接地印制线28之间形成电接触；这使得屏蔽盖板16保持在地电位。

同样，外壳底座侧密封垫圈36也由硅树脂和导电纤维的混合物制成，以形成外壳底座14和电路板12的接地印制线46之间的电接触；这使得外壳底座14也保持在地电位。

因此，相对设置的密封垫圈22和36与接地印制线28和46基本构成了盖板16和底座14之间的电磁干扰传播的屏障。

密封垫圈22和36分别包括一个主体部分48和一对彼此相对设置的支脚部分50和52。主体部分48的尺寸使得定位槽34或44可以将其定位，以使密封垫圈22或36相对于接地印制线28或46固定在预定位置，从而使支脚部分50和52在两个分开的接触点54和56与接地印制线28或46形成接触。

虽然上面所描述的本发明利用定位槽34和44固定密封垫圈22和36的主体部份48，但是也可以使用导电胶78(在图3中表示)或类似的装置将密封垫圈22和36固定在与接地印制线28和46对应的位置，以形成上述的双重接触。

将紧固件66，如螺丝或类似部件，穿过形成在外壳底座14上的四角螺丝套68拧紧，以使屏蔽盖板16固定在外壳底座14上。同样，可以将紧固件80，如螺丝或类似部件，拧进四角螺丝套70以使电路板12固定在外壳底座14上。

当用紧固件80把电路板12压向外壳底座14时，外壳底座侧密封垫圈36的支脚部分50和52首先如图2A所示与接地印制线46接触。当拧紧紧固件80，使电路板12进一步压向外壳底座14时，支脚部分50和52在如图2B所示与接地印制线46保持双重接触的同时，沿水平和垂直方向挠曲。

同样，当拧紧紧固件66时，盖板密封垫圈22的支脚部分50和52首先与接地印制线28接触。当拧紧紧固件66，把屏蔽盖板16和盖板密封垫圈22进一步压向印刷电路板12时，支脚部分50和52在与接地印制线28保持双重接触的同时，沿水平和垂直方向挠曲。

四角螺丝套70使电路板12和外壳底座14之间保持预定的间隔高度h1。当拧紧紧固件80时，将外壳底座14向电路板12拉近，直到四角螺丝套70的底端与电路板12接触为止。当四角螺丝套70的底端接触到印刷电路板12以后，紧固件80就无法进一步拧紧了。通过限定紧固件80可以拧紧的程度，使得电路板12与外壳底座14之间保持预定间隔高度h1。结果，限定了外壳底座侧密封垫圈36的支脚部分50和52的最大挠曲量。通过限定支脚部分50和52的最大挠曲量，消除了对外壳底座侧密封垫圈36的压缩，和避免了电路板12的变形。而且，限定支脚部分50和52的最大挠曲量防止了支脚部分50和52过度挠曲而压平，从而使支脚部分50和52能够与接地印制线46保持双重接触。

同样，在装配时四角螺丝套68使屏蔽盖板16与电路板12之间保持一个预定间隔高度h2。当拧紧紧固件66时，屏蔽盖板16被拉近电路板12，直到四角螺丝套68的底端与电路板12接触为止。当四角螺丝套68的边缘与电路板接触之后，紧固件66就不能再拧紧了。通过限定紧固件66可以拧紧的程度，可以保持屏蔽盖板16和电路板12之间的预定间隔高度h2。结果，限定了盖板密封垫圈22的支脚部分50和52的最大挠曲量。通过限定支脚部分50和52的最大挠曲量，消除了对盖板密封垫圈22的压缩，和避免了电路板12的变形。此外，限定支脚部分50和52的最大挠曲量，使支脚部分50和52不会过度挠曲而压平，从而使支脚部分50和52能够与接地印制线28保持双重接触。

本发明的密封垫圈22和36与已有技术的压缩型密封垫圈相比，可以被称为挠曲型密封垫圈，因为本发明的密封垫圈含有一对支脚部分50和52，当拧紧紧固件66和80，将外壳底座14和屏蔽盖板16压紧到相对于电路板12的各自的预定位置时，所说支脚部分50和52会沿水平和垂直方向发生挠曲。

本领域技术人员应当认识到，与压缩型密封垫圈相比，本发明的挠曲型密封垫圈不需要在密封垫圈上作用很大的夹紧力，也能为衰减电磁干扰提供有效的密封。由于密封垫圈22和36没有被压缩，所以避免了电路板12的变形。另外，由于挠曲型密封垫圈22和36与已有技术压缩型密封垫圈相比所用压力小得多，只需很少的紧固件就能够形成均匀密封，产生令人满意的衰减电磁干扰的效果，这使得装配时间和费用都减少了。

更重要的是，密封垫圈22和36的支脚部分在位置54和56与接地印制线28和46形成双重接触。密封垫圈22和36与接地印制线28和46之间的双重接触确保了更加均匀的密封或者隔离，如果有泄漏产生，也使其最小，所以与已有技术密封垫圈或者仅仅具有一个接触位置的密封垫圈相比，能够对电磁干扰形成更好和更有效的衰减。

因此，密封垫圈18和36的支脚部分50和52起到二个重要作用：第一，它们与接地印制线28和46保持双重接触，这种双重接触使电磁干扰显著地衰减，第二，它们沿水平和垂直方向挠曲，消除了密封垫圈的压缩和避免了电路板12的变形。

参见图3，在本发明的另一个实施例中，把紧固件66穿入形成在外壳底座14上的螺孔或者插孔72中预定深度d，该深度限定了紧固件66可以拧紧的程度。通过限定紧固件66可以拧紧的程度，插孔72使屏蔽盖板16和电路板12之间、以及在外壳底座14和电路板12之间保持预定的高度h3；这样就消除了对密封垫圈22和36的压缩和电路板12的变形。

本领域的熟练人员应当认识到，还可以使用其它装置，例如形成在紧固件66上的台阶件或凸缘盘82使屏蔽盖板16与电路板12之间以及外壳底座14与电路板12之间保持预定间隔高度h3。形成在紧固件66上的台阶件或凸缘盘82可以限定紧固件66拧进外壳底座14的尺寸，因而限定了密封垫圈22和36的支脚部分50和52最大挠曲量。这些方法可以有效地消除对密封垫圈22和36的压缩，和防止电路板12的变形。

虽然已经针对其优选实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当认识到，本发明并不局限于本申请中描述和解释的具体实施例。根据前面的说明和附图，在不脱离本发明的实质和范围的前提下，除了本申请中所述的实施例，很显然还可以提出其它的实施例和应用设备，以及各种改进和等价的设备。尽管已经参照其优选实施例描述了本发明，但是应当理解这说明书只是对本发明的解释和示例性说明，仅仅是为了使人们对本发明有完整的理解和充分公开本发明。因此，本发明只能由所附的权利要求书的实质内容和范围所限定。

Claims (15)

1.用于使两个相对板件(12，16)之间的电磁干扰(EMI)传播衰减的一种密封垫圈系统，它包括：其中一个板件具有一个EMI产生元件(18)或一个EMI敏感元件(20)，其特征在于，

密封垫圈系统包括至少一个密封垫圈(22)，该垫圈备有一对彼此相对设置的可挠曲的支脚部分(50，52)，以使所说支脚部分(50，52)在所说密封垫圈系统位于两个对置板件(12，16)之间，且板件被拉在一起时彼此挠曲开来，所说支脚部分(50，52)提供与其中一个板件(12)的双重接触，所说成对挠曲支脚部分(50，52)完全围绕设置在所说其中一个板件(12)上的EMI产生元件(18)或EMI敏感元件(20)的周边延伸，以使穿过所说密封垫圈的电磁干扰充分衰减。

2.如权利要求1所说的密封垫圈系统，其进一步特征在于用来限定所说成对可挠曲支脚部分(50，52)的挠曲量的装置(70，72或82)。

3.如权利要求2所说的密封垫圈系统，其特征在于所说的限定装置是形成在至少一个板件上的四角螺丝套(70)，以便当将两个板件拉紧在一起时与另一个板件的表面接触。

4.如权利要求2所说的密封垫圈系统，其特征在于所说的限定装置为具有预定深度，形成在一个板件上的螺孔(72)，以便当与之配套的一个螺纹紧固件(66)插入穿过另一个板件的一个孔中，并且完全拧入所说螺孔时，在两个板件之间保持预定间隔。

5.如权利要求2所说的密封垫圈系统，其特征在于所说的限定装置是固定在一个紧固件(66)上的台阶件(82)，以防止两个板件被拉得过近，而不能在板件之间保持预定间隔。

6.如权利要求2所说的密封垫圈系统，其特征在于还包括用于在所说板件装配时将所说密封垫圈系统定位在其中一个板件上预定位置的装置(34或78)。

7.如权利要求6所说的密封垫圈系统，其特征在于所说的定位装置是形成在一个板件上的凹槽(34)。

8.如权利要求6所说的密封垫圈系统，其特征在于所说定位装置是一种粘胶(78)。

9.如权利要求1所说的密封垫圈系统，其特征在于所说至少一个密封垫圈包括一个主体部分(48)，而所说成对挠曲支脚部分(50，52)固定在所说主体部分的一侧。

10.如权利要求1所说的密封垫圈系统，其特征在于形成在所说一个板件(12)上的接地印刷线(28)，所说接地印刷线位于其上以使每个所说支脚部分(50，52)与所说接地印刷线保持接触。

11.如权利要求1所说的密封垫圈系统，其特征在于所说的一个板件为一个电路板(12)，另一个所说板件为一个导电屏蔽(16)。

12.如权利要求10所说的密封垫圈系统，其特征在于所说的密封垫圈(22)含有导电材料，并且所说接地印刷线(28)和所说的一个板件(12)也是用导电材料加工的，所说密封垫圈(22)使所说的一个板件与所说接地印刷线(28)之间保持电接触。

13.如权利要求1所说的密封垫圈系统并包括一个导电外壳底座(14)，其中一个板件(12)包括一电路板，而另一个所说板件包括一导电屏蔽盖板；所说电路板(12)设置在所说底座(14)和所说屏蔽盖板(16)之间，所说系统进一步特征在于形成在电路板(12)的一侧，围绕所说EMI产生元件(18)或一个EMI敏感元件(20)周围的第一接地印刷线(28)，在所说第一密封垫圈(22)上的所说挠曲支脚部分(50，52)设置在屏蔽盖板(16)和所说电路板的所说一侧之间，从而所说支脚部分(50，52)在所说EMI产生元件(18)或EMI敏感元件(20)的整个周边上与所说第一接地印刷线(28)接触，

在所说电路板(12)的一个相对侧，围绕另一个EMI产生元件(18)或EMI敏感元件(20)的周边上形成第二接地印刷线(46)，以及

第二密封垫圈(36)具有设置在外壳底座(14)和所说电路板(12)的所说相对侧之间的一对挠曲支脚部分(50，52)，从而所说第二密封垫圈支脚部分(50，52)在另一个EMI产生元件(18)或EMI敏感元件(20)的整个周边上与所说第二接地印刷线(46)接触。

14.如权利要求13所说的密封垫圈系统，其进一步特征在于装配包括所说密封垫圈系统的装置时，将所说第一和第二密封垫圈(22，36)在所说电路板相对两侧彼此对齐，以在所说外壳底座(14)与所说屏蔽盖板(16)之间形成一个屏障以使所说电路板(12)上的一个电磁干扰产生电路(18)产生的电磁干扰向在所说电路板(12)上的一个电磁干扰敏感电路(20)传播的电磁干扰衰减。

15.如权利要求13所说的密封垫圈系统，其特征在于还包括用来限定所说第一和第二密封垫圈的所说支脚部分的挠曲量的装置(70，72或82)。

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