CN1098622C - 电子屏蔽匣 - Google Patents

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Abstract

一种用于电子匣(10)的EMI/RFI屏蔽盖板部件包括盖板(18、20)，该盖板具有一主表面(24)，它具有向外伸出的壁或凸缘，以限定与下面的匣的界面位置。一种屏蔽化合物涂覆包括该壁(25)或凸缘的整个盖板(18；20)。该屏蔽化合物(22)以相对薄的一层涂覆在该盖板(18；20)的主表面面积，用于EMI/RFI屏蔽，而在界面位置(25；27)涂覆较厚层的该化合物，以便提高密封垫圈特性，用于使该盖板(18；20)部件对下面的匣密封，并用于热传导和电气连续性。该屏蔽化合物(22)能受该盖板(18；20)模压而压缩。该屏蔽盖板部件由一种单一的屏蔽化合物提供EMI/RFI屏蔽和密封垫圈的简单而经济的方法。

Description

电子屏蔽匣
                  发明所属领域
本发明涉及电子电磁干扰/射频干扰(EMI/RFI)屏蔽室和匣，尤其涉及电子匣的屏蔽盖板部件。
                    背景技术
安装和保护电子设备及电子产品的室和匣是公知的。在一些应用中，特别是有关大功率及小型的电子设备的应用中，电子匣必须用屏蔽把电子设备或电子产品与电磁干扰(EMI)和/或射频干扰(RFI)隔开，以防止自匣辐射的大量EMI或RFI，以及(或者)提供内部电路与电路间的屏蔽。匣一般还能在其周围进行环境密封，提供从电子产品到周围环境或者电路与电路间的热传递。
过去，电子匣用金属制成以满足发射和辐射噪声要求。然而，金属匣在成本和重量方面有某些缺点，在设计和制造可能性上受到限制，在弯曲，湿度和宽温度范围的膨胀方面有一些问题。
因此，为了满足电子产品制造商的某些需要，市场上有对塑料(如热塑塑料)匣的需求。然而，这些没有导电性的塑料匣要求有某种屏蔽作用以满足发射和辐射噪声要求。典型的塑料匣屏蔽技术包括铜，银或镍的涂层；真空金属化和塑料上电镀金属、以及其它方法。涂层是涂在匣的主表面部分。这种技术的例子见美国专利US4,227,037；4,777,565和5,311,408。
另一种屏蔽技术是将一种屏蔽部件用在匣的内表面。屏蔽部件包括一对多孔无纺织层，一层由具有低熔化温度的类似焊料的金属合金的均匀纤维构成，另一层由作为热熔粘合剂的EVA聚合物构成。该部件的粘合边支靠着匣的内表面。加热时，屏蔽部件变成与匣连着的熔化金属涂层。这个技术可从3M公司获得。
在盖和下面的匣之间或盖和电子产品之间的界面位置处，有必要有一种弹性的屏蔽材料。该种弹性材料使得盖可以反复在匣上移开和放回，同时为了屏蔽延续，环境密封和/或热传递，还要保持恒定的最大接触面积。涂层，金属化和塑料上电镀金属对这些位置可能有某些限制。特别是，这些技术在界面位置处可能太薄和没有足够的适合的弹性以提供一个适合的类似密封垫圈的特性。具有EVA聚合物和金属合金的屏蔽部件也具有这些限制的缺点。因此，在界面位置处，通常使用一种分离的弹性的导电性垫圈。适合于界面位置的一种类型的垫圈材料可从Parker-Hannifin公司Chomerics部门得到。商标是CHO-SEAL。这样的垫圈材料技术也可参见美国专利US4,545,926和4,780,575。
尽管上述技术的组合已经用于为电子匣提供一般的屏蔽技术方案，但两种技术的组合对垫圈和匣的主要表面部分却要求单一的化合物。然而使用单一的化合物可能增加材料劳动成本。这些技术也要求分离的制造步骤，这又增加了劳动力成本和制造的复杂性。而且，对盖和/或垫圈的涂层，金属化或者电镀金属有时必然被外部卖主(outsidavendor)采用，这进一步增加了匣的总成本。
因此，相信在工业上有对单一的屏蔽技术方案的需求，其提供了i)穿过整个盖板的和用于电路到电路屏蔽的内部腔室之间的有效的EMI/RFI屏蔽，以及ii)在盖板和电子匣或电子产品之间的界面位置处，用于环境密封，传热和屏蔽延续的垫圈类型的弹性体。可以期望该屏蔽技术方案易于应用并能降低制造的复杂性和成本。
                        发明概述
本发明为电子匣提供一种新的独特的屏蔽技术方案。该方案在盖板主表面部分及界面位置具有单一的屏蔽化合物。屏蔽化合物给电子产品提供EMI/EFI屏蔽，在界面位置为密封、传热和电气延续提供类似垫圈的弹性物。
根据本发明优选实施例，屏蔽化合物最好包括一个含有悬浮导电粒子的合成橡胶，当使用薄的涂层时，在宽的频率范围内，其能提供高的屏蔽效率。屏蔽化合物最好还具有弹性的类似垫圈的特性。最佳的屏蔽化合物是一种适当坚固的低吸水性和低收缩性的合成橡胶，并含有悬浮导电粒子。优选的屏蔽化合物是涂镍并填充石墨的硅合成橡胶。
部件的盖板由塑料材料制成，例如聚酯，按照特定匣的要求做成所需形状。盖板一般具有大致平坦的主表面部分，从平坦的表面可以有向外伸展的壁或凸缘。壁位于盖板周边，用于确定装电子匣的周边界面位置。壁也可位于匣的内部以确定内部界面位置。内壁可伸出至匣内的电子产品例如至线路板。并形成内部腔室，或者仅仅伸出一部分长度。屏蔽化合物最好以相对薄的涂层涂过盖板的主表面部分，以相对较厚的涂层涂过与匣或电子产品相接触的壁的顶部边缘。
屏蔽化合物阻止了通过盖板的及内腔室之间的EMI/RFI辐射和发射，并且在周边和内部界面位置为环境密封，传热和延续屏蔽提供了一个弹性的类似垫圈的特性。化合物的弹性给其顶靠在下面的电子匣在周边界面位置提供了一压缩性预载荷，或者给其顶靠的电子产品例如线路板在内部界面位置提供了一压缩性预载荷，但不损害密封的完整性或者使电子产品严重变形。因此盖板可以重复地装在电子匣或电子产品上以及从其上移走而不损害本发明具有的EMI/RFI屏蔽特征或其它特征。
电子匣的盖板可以使用常规的塑料成形技术模塑而成。盖板上向外伸展的壁最好与盖板同性质。然后用常规技术例如压塑或注塑将屏蔽化合物涂在盖板上。如果屏蔽化合物是塑模到盖板上的，开始最好将粘合剂涂在盖板上，然后将盖板置于一对模板之间，将屏蔽化合物引入盖板和一块模板之间。该模板具有对应于盖板上壁的沟或槽。然后在一定压力下将模板加热，并且将板间抽成真空。熔化的屏蔽化合物流入板间及沟中，覆盖了板的主表面部分以及壁。模板间的沟沿着壁的末端边缘或在其它的界面位置提供一较厚的化合物涂层，而较薄的材料涂层穿过盖板的主表面部分。
当移开了模板并将盖板部件冷却时，该部件就具有穿过整个盖板的以及内腔室之间的EMI/RFI屏蔽，以及在界面位置处为了环境密封，传热和延续屏蔽的弹性的类似垫圈的特性。屏蔽技术方案使用一种容易涂覆的单一屏蔽化合物，该化合物易使用同时降低了制造上的复杂性和成本。
                        附图说明
图1是未组装的按本发明原理做的具有盖板部件的电子匣的透视图；
图2是图1盖板部件的底部平面图；
图3是沿图2的3-3线截出的盖板部件剖面侧视图；以及
图4是示于图3中的盖板部件置于一对压塑模板间时的剖面侧视图。
                 优选实施例的详细说明
参考附图，光看图1。根据本发明原理做的电子匣用10表示。该匣包括电子产品14，如为一个在其上安装表示为16的电路系统的电路板和一个顶部盖板部件18。盖板部件18设计成为电子产品提供EMI/RFI屏蔽，环境密封，传热和屏蔽延续，在这里将对其更为详细地说明。在说明盖板部件直接地装在电子产品上的同时，要注意盖板部件还可装在分开的室部分上以完全围住电子产品。
如图2和图3所示，盖板部件最好包含一个具有屏蔽化合物22涂层的盖板20。盖板20最好由非导电的轻且抗冲击的坚固材料制成，例如一个热固性或热塑性化合物。适合于盖板的一种塑料是聚酯，例如Cyglas 605LS碳黑，其可从位于俄亥俄州(OH)Perrysburg的Cytec工业公司获得。盖板20最好使用本领域技术人员熟知的常规塑料成形技术做成，例如，将盖板压塑成或注塑成相应于下面的电子产品(或者下面的腔室部分)大小的合适的三维形状。例如，压塑技术可包括把一片未塑化的塑料材料定位在两块模板之间，抽真空的同时，加适当温度并压挤模板。无论如何，盖板成型技术不属于本发明范围。
盖板20包括一个大致平坦的内侧的主表面部分24和许多壁或凸缘，其从主表面上适当位置处向外伸出。例如，盖板可有壁25，其环绕板的周边伸出，并确定周边界面位置。当盖板部件安装在电子产品上封闭该匣时，壁25设计成将电子产品或下面的腔室部分密封起来。向内的凸部26围着壁25的远侧边缘成型，其原因这里将更详细地说明。
盖板20也可具有内壁27，其设计成当盖板部件装在电子产品上时顶靠电子产品的上表面密封。壁27形成内部腔室，用于电路到电路的屏蔽，并确定从电子电路系统到环境及从电路到电路之热传递的内部界面位置。盖板20也可包括内壁28，其从盖板仅伸出一短的高度，主要是给盖板提供支撑。墙27、28的位置是由盖板和电子产品的屏蔽、热传递及综合结构要求决定的。壁25、27和28一般具有相对平的侧面，向里稍成圆锥状。壁25具有大致平坦末端部，壁27和28可稍稍成圆形。当然，这些壁可以有任何形状，其依赖于盖板和电子产品的特定要求。此外，如果电子屏蔽匣这样确定要求的话盖板20也可做成仅有一个平坦表面部分的形状，而不具有向外延伸的壁或凸缘。
屏蔽化合物22最好涂过盖板20的全部主表面部分24。如果需要的话，屏蔽化合物22也可以涂在盖板的外表面。然而，一般外表面是裸露的或者仅在其上涂一层漆。如图3所示，屏蔽化合物最好以厚度为L的相对薄的均匀一层涂过盖板主表面。该涂层最好厚0.02到0.04英寸(0.05到0.10cm)。当然层的厚度可以依照特定的屏蔽要求而改变。不过，该涂层最好是尽可能的薄，以降低重量和材料成本，同时还要在宽的频率范围内有屏蔽效果。
屏蔽化合物也涂覆在向外延伸的壁25、27和28上。屏蔽化合物最好也以厚度为L的相对薄的一层涂覆壁28；也就是，涂覆仅用来支撑盖板的内壁屏蔽化合物最好以相对较厚的一层涂在确定周边和内部界面位置的周边壁25和内壁27上(或盖板20上其它位置)，特别是要涂在这些壁的末端边缘以密封电子产品或下面的腔室部分。屏蔽化合物在这些位置上有一个厚度，当盖板固定在电子产品上时，其在界面位置上提供弹性的、类似垫圈的特性。对通常的电子匣应用，在内部界面位置壁27的末端边缘，屏蔽化合物厚度“T”最好是至少为0.125英寸(0.320cm)，最佳的是至少为0.250英寸(0.640cm)。在壁25的末端边缘，屏蔽化合物还要填满空隙，该空隙是由凸部26沿在壁25末端末端边缘形成的，其使沿着壁25末端边缘有一个至少为0.224英寸(0.57cm)的有效厚度。壁25和27的化合物的厚度也可依照材料组份、材料宽度，壁的边缘和电子产品表面和(或)匣之间的空间，以及其它标准而改变。这里将对其作更详细说明。无论如何，屏蔽化合物最好是涂在壁25和27上，使这些壁的末端边缘共面。当屏蔽化合物以前述方式涂覆时，屏蔽化合物在整个盖板和内部腔室间提供EMI/RFI屏蔽以及在界面位置处为环境密封，传热和屏蔽延续提供一个弹性的类似垫圈的特性。
屏蔽化合物最好是包括具有悬浮导电粒子的合成橡胶，其能容易地涂覆在整个盖板上，用于提供EMI/RFI屏蔽性能及弹性的类似垫圈的性能。在使用常规导电化合物试验法(例如MIL.STD-285)试验时，屏蔽化合物最好频率至少超过2.0GHz，在宽的频率范围内，最好提供至少为50db的屏蔽效率，化合物最好还具有下述特性：
i)A级肖氏硬度为48和62之间(最好为55)
ii)最小抗拉强度150psi(10.2atm)
iii)最大延伸率400％
iv)最小抗扯强度50ppi(8.8kg/cm)
v)最大压缩永久变形23％，以及
vi)最小压缩弯曲率8％。
这样的化合物最好具有坚固的、低吸水性和低收缩的合成橡胶基质，例如硅或氟硅，并悬浮有导电粒子。尽管还可是其它形状，例如镀银玻璃球形，金属粒子最好是粉状，片状或纤维状，例如镍纤维。最好的屏蔽化合物是涂镍、填充有石墨的硅合成橡胶，其可从本发明的受让人处获得，商标是PARSHIELD，尽管这种类型的合成橡胶是最好的，其它具有上述特性的类似合成橡胶化合物也可能适合于本发明。
上述盖板部件对屏蔽电子产品可以有多种应用。一个典型的应用是为电子线路板提供EMI/RFI屏蔽，环境密封，传热和屏蔽延续。盖板部件把线路板上的电路系统密封起来阻止外发射或接收EMI/RFI，提供电路到电路的EMI/RFI屏蔽，提供电路系统到环境以及电路之间的热传递，提供整个匣的环境密封。盖板部件可以固定在线路板上，方法是在盖板壁或凸缘25，27或28附近的不同位置钻螺孔32(图2)，使得紧固件33例如螺钉或螺杆穿过线路板上的孔34，然后穿入盖板上的螺孔。对本领域的普通技术人员在最初的成模工艺期间，在盖板上形成适于螺孔的凸缘是容易的。紧固件和孔的位置可依据特殊应用而改变。当然，其它类型的常规紧固件也可用于将盖板部件紧固地装在电子产品上。
最好的是，壁25，27(隔离线路板)的距离，和在这些壁的末端边缘涂的屏蔽化合物厚度的选取应使壁在顶着线路板时有一压缩性预载荷。这个必要的压缩性预载荷是根据对电路系统EMI/RFI屏蔽的要求、线路板预期不均匀度、线路板最大容许弯曲度、以及对电路系统热传递和环境密封的要求等因素决定的。压缩性预载荷不应引起屏蔽化合物不可接受的弯曲，也不应使电子产品变形或者改变其功能。屏蔽化合物材料型号，在界面位置上材料用量(厚度和宽度)以及屏蔽匣的预期温度也可能影响到材料压缩的需要量。一般根据材料的挤压(Squeeze)来测量压缩。材料的“挤压(Squeeze)”定义成最大弯曲量除以材料的总厚度。最好对不平坦可达到20/1000”的便携式计算机电子线路板，对于采用前述优选的屏蔽化合物，在界面位置处截面垫圈厚度0297，匣和线路板上的挤压可在5-10％的范围。该挤压是可转变成大约每英寸5Ibs的顶靠线路板的预载荷。
屏蔽化合物最好也可以是采用常规成形技术能很容易地与盖板成形(硫化)在一起的化合物。屏蔽化合物最好是与盖板一起压塑成形，尽管也可用其它技术如注塑技术。如图4所示，对于压塑技术，一块上部模板40在其内表面上有沟和槽42a-42c，同时下模板44具有平坦的对应表面46。板40上沟42a-42c的位置对应于盖板上壁25，27，28的位置。具体就是，沟42a对应于壁25；沟42b对应于壁27；沟42c对应于壁28。沟的尺寸及模板间距确定涂在盖板的化合物厚度。
盖板20用在该盖板上的安装在模板40上的沟内的壁位于两块分离的热模板之间。将未塑化的屏蔽化合物22引入该模板之间的空腔里。屏蔽化合物最好是0.7英寸(0.18cm)厚的薄片，或者是注模形状。粘合剂(例如Chem-Lok)可涂在盖板和屏蔽化合物之间。屏蔽化合物和盖板间的气眼可通过真空模压法除掉。在板上施加压力直到屏蔽化合物完全填满板间空腔。
尽管可以改变关于上述优选盖板与屏蔽化合物的模塑工艺，但是在335°F(168℃)下加500psi(34atm)5分钟以及板间使用真空已被证实是适合成形上述盖板的屏蔽化合物的。还可进行将屏蔽化合物在300°F(109℃)下烘8小时的后塑化工序。
屏蔽化合物经适当塑化后，移走模板，冷却盖板部件。
因此，正如上述，本发明为电子匣提供了一个独特的盖部件，其在整个盖板和腔室之间具有EMI/RFI屏蔽，且为环境密封，传热及屏蔽延续在盖板部件和电子匣或电子产品之间的界面位置上有弹性的类似垫圈的特性。盖板上可使用单一的屏蔽化合物以降低制造的复杂性和成本。
前面已对本发明的原理、优选实施例及工作模式进行了说明。当然，这里要求保护的发明不应看作仅限于上述特例，其作为说明而不是限制。本领域技术人员对上述技术的改变和变化，而不超过如在所附权利要求中提出的本发明范围及精神。

Claims (14)

1.一种用于电子匣(10)的电磁干扰/射频干扰屏蔽盖部件(18)，所述盖部件(18)包括一块具有主表面面积(24)和界面位置的盖板(20)，其特征是：
弹性的屏蔽化合物(22)以电磁干扰/射频干扰屏蔽层涂覆在盖板(20)的主表面面积(24)和界面位置，所述屏蔽化合物(22)在所述界面位置形成一可顶靠电子匣(10)而可压缩的垫圈部分。
2.根据权利要求1的部件(18)，其中涂在盖板(20)主表面面积(24)上的所述屏蔽涂层的厚度(L)比涂在界面位置的所述屏蔽涂层的厚度(T，t)薄。
3.根据权利要求1的部件(18)，其中所述盖板(20)包括一限定所述主表面面积(24)的基本平坦的表面部分以及限定所述界面位置的从所说的平坦表面部分向外伸出的壁(25；27)，所述屏蔽化合物沿着所述壁(25；27)的末端边缘涂覆。
4.根据权利要求3的部件(18)，其中涂在主表面面积(24)的所述屏蔽层的厚度(L)比涂在壁(25，27)边缘的所述屏蔽层的厚度(T，t)薄。
5.根据权利要求3的部件(18)，其中所述盖板(20)的所述壁(25)沿着所述盖板(20)的周边并从盖板(20)向外伸出。
6.根据权利要求5的部件(18)，其中所述壁(27)在沿着盖板(20)中间壁(25)的不同位置上从该盖板(20)向外伸出，以确定内部腔室。
7.根据权利要求1的部件(18)，其中所述盖板(20)由塑料制成。
8.根据权利要求1的部件(18)，还包括装在匣(10)内具有电子元件(16)的电路板(14)，在所述界面位置形成所述弹性垫圈部分的所述屏蔽化合物(22)可顶靠所述电路板(14)而压缩。
9.根据权利要求8的部件(18)，其特征是所述盖板(20)包括一限定所述主表面面积(24)的基本平坦的表面部分和限定所述界面位置的从所述平的表面部分向外伸出的壁(25；27)，所述屏蔽化合物(22)以所述垫圈部分方式设置在所述壁(25；27)的末端边缘。
10.根据权利要求9的部件(18)，其中涂在主表面面积(24)上的所述屏蔽层的厚度比涂在壁(25；27)边缘的所述屏蔽层的厚度(T，t)薄。
11.根据权利要求3，4，9或10的部件(18)，其中所述盖板(20)的主表面面积(24)还包括从所述平坦的表面部分向外伸出的壁(28)。
12.根据权利要求11的部件(18)，其中所述屏蔽化合物(22)为具有悬浮导电粒子的合成橡胶。
13.根据权利要求12的部件(18)，其中所述屏蔽化合物(22)具有至少为50db左右的电磁于扰/射频干扰屏蔽效果。
14.根据权利要求13的部件(18)，其中所述屏蔽化合物(22)为涂镍填充石墨的硅合成橡胶。
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