CN112020907A - 电路板组装件 - Google Patents

Abstract

在一示例中，提供有一种用于电磁屏蔽电路板组装件的方法。该方法包括在基板上的多个位置处沉积焊接材料，根据预定的热分布加热焊接材料，以及在所述位置处将外壳耦合到基板，以对于附接到基板的部件提供电磁屏蔽。所述位置被布置在基板上，使得电路板组装件的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。

Description

电路板组装件

背景技术

电路板可以包括大量的集成电子电路部件。电子电路容易受到电磁辐射的有害影响。来自其他部件的电磁辐射或背景辐射可导致电路错误，或者在最坏的情况下，导致部件故障。同样，电子电路产生电磁辐射，该电磁辐射可以对位于电路附近的部件有害。在电子部件周围提供屏蔽可以有助于减少电磁辐射的有害影响。然而，电子电路很少孤立运行。因此，不可能将电路与周围环境完全隔离。屏蔽外壳需要提供接入孔洞，以将电路连接到另外的外部电路或电源。这可能意味着一些电磁辐射穿过外壳。

附图说明

从下面结合附图考虑的详细描述中，某些示例的各种特征将清楚，附图通过示例的方式一起说明了多个特征，其中：

图1A是根据示例的电路板组装件的框图。

图1B是根据示例的电路板组装件的框图。

图2A是根据示例的电路板组装件的截面的框图。

图2B是根据示例的电路板组装件的截面的框图。

图2C是根据示例的电路板组装件的截面的框图。

图2D是根据示例的电路板组装件的截面的框图。

图3是根据示例的电路板组装件的截面的框图。

图4是示出了流程图的图解，该流程图示出了根据示例的用于电磁屏蔽电路板组装件的方法。

图5示出了根据示例的处理器，该处理器与存储器相关联并且包括用于向管理系统提供可信任管理状态的指令。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了某些示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性包括在至少该一个示例中，但不一定包括在其他示例中。

当电子器件暴露于电磁辐射时，它可能变得受制于电磁界面。电磁干扰是由外部源生成的扰动，所述外部源诸如是来自另一个器件的电场或背景辐射。电磁干扰可能通过电磁感应、静电耦合或传导来影响电子器件中的电路部件。同样，电子电路产生电磁辐射，该电磁辐射可以对位于电路附近的部件有害。该扰动可降级电路和电路附近其他部件的性能，或者甚至完全阻止它们运作。

如果器件很可能暴露于显著水平的电磁辐射，则保护器件的一种方式是提供适当的屏蔽。在一些情况下，屏蔽器件中的电路以防止器件本身产生电磁辐射具有同等的重要性。例如，在器件或器件的子部件处于非常接近另一个器件的情况下，可以使用屏蔽来保护（一个或多个）器件的部件彼此不接触。

法拉第笼（Faraday cage）可以用于屏蔽电子器件的部件。法拉第笼是由导电材料制成的外壳，其用于阻挡电磁辐射。围绕电路组装件的外壳将充当法拉第笼，以防止电磁辐射进入或逸出，如果制成其的导电材料具有足够的厚度，并且外壳中的任何孔径显著小于被阻挡的辐射的波长的话。

电子器件的部件通常安装在印刷电路板（PCB）上，从而产生印刷电路组装件（PCA）。PCA使用导电路径、焊盘和其他特征来支撑和电气连接电子部件，所述导电路径、焊盘和其他特征是从层叠在非导电基板的薄片层上或薄片层之间的导电材料层蚀刻而成的。部件可以焊接到PCB上，以将所述部件电气连接和机械紧固到所述PCB。

存在用于将电子部件安装到PCB上的各种方法。被称为“通孔技术（through-holetechnology）”的一个这样的方法牵涉到在部件上使用引线或腿，所述引线或腿被插入通过在PCB中钻出的孔洞。当与其他电路构造方法对比时，在安装部件之前在PCB中钻出孔洞的附加过程意味着通孔技术更昂贵和费力。

已经变得普遍的另一种方法被称为“表面安装技术”（SMT）。在表面安装器件、即使用SMT制造的那些器件中，电气部件直接安装和焊接在PCB的表面上。在商业生产的电子器件中，SMT由于较低的制造成本已经在很大程度上取代了通孔技术。与通孔安装相比，SMT允许较小的部件安装到PCB上。这允许在单个PCB上放置更高密度的部件，其进一步降低制造成本。

本文中描述的方法和装置涉及对电路板组装件进行电磁屏蔽。特别地，本文中描述的方法和装置可以用于封围放置在电路板组装件的基板上的电子部件，使得包括围绕基板的外壳的电路板组装件的最大孔径在预定的阈值尺寸值以下。通过适当地选择尺寸值，外壳充当电路板组装件的法拉第笼。这确保没有电磁辐射从外壳的外部逸出或进入组装件。为了使这成为可能，最大孔径小于电路板组装件被屏蔽所针对的电磁辐射的最小波长。

本文中，“孔径”可以指代电路板组装件中的任何孔洞。这包括被故意制造到外壳中使得电路板组装件可以连接到例如其他电路或电源的孔洞。

外壳接触基板的地方也可以形成孔径。在一场景中，在外壳与基板之间的接触是完美的，并且在接触点之间不形成孔径。然而，在实践中，由于变形、弯曲效应和非线性，在外壳与基板之间的接触是不完美的。因此，在接触点周围形成孔径。为了确保结果所得的电路板组装件形成法拉第笼，外壳在预定的位置处被紧固到基板。对外壳进行紧固确保最大孔径尺寸在预定的阈值尺寸以下。通过选择基板上的位置将外壳紧固到基板来确定最大孔径尺寸。

存在将外壳紧固到基板的多种方式。例如，一个可能的方法是将外壳用螺钉固定到基板。替代选项是在基板上提供机械元件来将外壳附接到该机械元件。不幸的是，这两个方法具有当与SMT过程结合使用时它们使用附加的制造阶段来将外壳紧固到基板的缺点。例如，在螺钉的情况下，电子部件最初被焊接到基板的表面上，然后外壳随后被用螺钉固定在该表面上。基板中提供了孔洞，在其中用于放置螺钉。类似于通孔技术，这使用了进一步的制造步骤，在该制造步骤中，孔洞被钻入基板中。

本文中描述的方法和装置可以与表面安装技术结合使用。在本文中描述的方法中，屏蔽外壳被焊接到基板的表面上。放置焊接材料以附接外壳的位置是预定的。焊接材料可以作为SMT焊接过程的部分被放置在基板上，即，同时焊接材料被放置在基板上以固定电气部件。

本文中描述的方法与现有的SMT过程兼容。位置是预定的，使得电路组装件的最大孔径足够小，使得周围的外壳充当法拉第笼。特别地，与其他方法对比，本文中描述的方法和装置为电磁屏蔽电路板组装件提供了更高效且更便宜的制造方法。

图1A是示出根据示例的电路板100的简化示意图。图1A中所示的电路板组装件包括基板110。在某些示例中，基板110是PCB。电路板100进一步包括多个电气部件120。

电气部件120可以焊接到基板110上。根据一示例，使用SMT过程将电气部件120焊接到基板110的表面上。在SMT过程中，电气部件被放置到基板110的表面上。焊接材料被放置在部件120周围，以将它们固定在基板上的期望位置中。

在图1A中，电路板100进一步包括区域130。区域130是基板110的区域，其上放置焊接材料以将基板110互连到外壳。在图1A中，焊接材料在位置140处沉积在区域130上。外壳（图1A中未示出）在沉积焊接材料的位置140处被固定到基板110。图1A进一步示出了包含一个或多个连接元件的区域150，所述一个或多个连接元件允许电路板连接到在电路板100外部的其他部件。例如，在电路板是较大机器中的部件的情况下，在任何屏蔽外部的连接元件150允许电路板100连接到机器。（一个或多个）连接元件150在屏蔽的外部，否则电路板100将不被适当地屏蔽。

图1B是示出在图1A中所示电路板100的侧视图的简化示意图。图1B进一步示出了至少部分围绕基板110的外壳160。外壳160封围至少一些电气部件120。在图1B中，示出有焊接材料的突起170。突起170可以位于图1A中所示的位置140之一。根据一示例，突起170可以是诸如锡的导电金属。突起170可以在沉积焊接材料的同时被形成在基板110上，以例如通过SMT焊接将电气部件120固定到基板110。根据一示例，形成突起170的焊接材料，这样的焊接材料在制造过程中根据热分布被加热。热分布可以指定焊接材料被加热以使得其回流的时间段和温度。

根据本文中的示例，位置140是预定的，使得在基板与外壳之间形成的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸以下。特别地，可以选择位置140，使得包括基板、电路和外壳的全电路板组装件的最大孔径的尺寸足够小，使得外壳在电路板组装件周围形成法拉第笼，从而确保电磁辐射不可泄漏到组装件中或从组装件泄漏出来。在图1B中，区域180包括电磁屏蔽区域，并且区域190包括非屏蔽区域。

为了确保电气部件不辐射电磁辐射或从组装件外部接收电磁辐射，法拉第笼中的孔径与从相关联于部件的电信号的频率所确定的波长成比例。

根据电磁学理论，当法拉第笼中的最大孔径具有λ/4的最大长度时，其中λ是系统中具有最大频率的信号的波长，法拉第笼将不允许电磁辐射从该笼的外部发射或收集。

考虑包括连接到基板的三个电气部件的电路，其中所述部件相应地具有200MHZ、333MHz和1GHZ的频率。

可以从以下公式确定波长λ：

。

在上面的公式（1）中，量c对应于光速，F是以赫兹为单位测量的信号频率，并且量ε _reff 是其中信号正在移动的介质的（有效）介电常数。在本文中描述的示例中，介电常数具有近似为3的值。

如下针对每个部件确定λ值：

。

在上面的示例中，由于法拉第笼内的最大频率F是1 GHz，因此法拉第笼为了屏蔽部件免受电磁辐射而可以具有的最大理论孔径尺寸是0.17 / 4 m = 4.25 cm。然而，根据经验测试结果，具有小于λ/4的孔径不保证法拉第笼将保护免受所有电磁辐射。在实践中，λ/20的最大尺寸将消除风险和不想要的电路行为。

图2A是示出在外壳210与基板220之间的接触200的示例的简化示意图。在图2A中所示的示例中，在外壳210与基板220之间的接触是完美的。特别地，在接触中不存在缺陷，使得形成孔径。该理想化的情况在实践中不发生，并且因此当构造法拉第笼时，应该考虑在任何外壳与基板之间的接触区周围形成的孔径。

图2B-2D是基板和外壳的简化示意图。图2B-2D示出了由于不同的影响，在基板和外壳的接触点处出现的不同类型的孔径。在图2B中，外壳210包括缺陷230。例如，在外壳210的制造过程期间可能出现缺陷。外壳210在缺陷外部的区域中接触基板210。因此，只要缺陷的最大尺寸小于λ/20，其中λ是附接到基板的部件的电信号的最小波长，外壳仍然将执行其作为法拉第笼的功能。

图2C是示出由外壳210中的弯曲效应产生的孔径240的简化示意图。例如，这是可能由不完美的制造过程产生的另一个影响。在这种情况下，孔径240跨越外壳210已经远离基板220的顶表面被弯曲的宽度。

图2D是示出高度非线性形状的边缘250外壳210的简化示意图。在实践中，外壳210的接触基板220的边缘将经常具有大量的不规则性。每一个这样的不规则性可以沿着在基板22与外壳210之间的接触区域而扩展成孔径。

除了在图2B-2D中所示的孔径之外，外壳可以包括一个或多个另外的孔径。第一示例是在孔径中形成有意的开口，以将电路组装件连接到一个或多个外部设备或电源插座。在这种情况下，当制造电路板组装件时也应该考虑孔径的尺寸。

图3是根据示例的电路板组装件300的截面的简化示意图。在图3中所示的电路板组装件300中，示出有外壳310和基板320。外壳310在沿着接触区域的位置330处耦合到基板320。位置330对应于图1中所示的位置140。焊接材料沉积在每个位置330处。外壳310在位置330处焊接到基板320。

外壳310展现与基板320的不规则和非线性形状的接触边缘。因此，在外壳与基板相遇的区域中形成孔径。在图3中所示的示例中，外壳310耦合到基板320的位置330使得最大孔径尺寸小于λ/20，其中λ是根据上面的等式（1）确定的波长。特别地，在图3中所示的电路板组装件的截面中的最大孔径尺寸足够小，以使外壳屏蔽被附接到基板320的部件免受电磁辐射。如果剩余的接触点使得最大孔径尺寸小于λ/20，则总体上，外壳310在基板320周围形成法拉第笼。

图4是示出根据示例的用于电磁屏蔽电路板组装件的方法400的流程图。图4中所示的方法400可以结合本文中描述的示例来实现。特别地，方法400可以在SMT过程期间实现，例如，使得不需要执行附加的制造过程以便包括图1中所示的突起170。

在框410处，在基板上的多个位置处沉积焊接材料。根据示例，焊接材料可以从焊接沉积装置被沉积，该焊接沉积装置具有对焊接材料供应的访问。所述位置被布置成使得电路板组装件的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。根据一示例，方法400可以包括确定基板上沉积焊接材料的一个或多个位置的进一步步骤。在一种情况下，从与附接到基板的部件相关联的频率来确定预定的阈值尺寸值。

在一个示例中，在一个位置处沉积焊接材料包括：在基板之上放置模板（stencil）；以及将焊接材料沉积到模板上。模板可以包括至少一个开口，所述至少一个开口确定焊接材料沉积到基板上的位置。焊接材料可以沉积在模板上，以在基板上形成一个或多个预定高度的突起。在某些示例中，上述焊接材料在基板上的沉积是结合SMT过程被执行的。

在框420处，根据预定的热分布加热焊接材料。在本文中描述的某些示例中，热分布指定了时间段和温度值，在该时间段和温度值下，焊接材料应该被加热以用于熔化焊接材料并且允许在基板表面上形成突起。该过程例如是如本文中描述的SMT过程。

在框430处，在沉积焊接材料的位置处，外壳被耦合到基板，以对于附接到基板的部件提供电磁屏蔽。由于焊接材料的位置被选择成使得电路板组装件中形成的任何孔径都在预定的阈值尺寸以下，因此可能的是确保结果所得的电路板组装件及其电气部件针对电磁辐射受到足够保护。

本文中描述的方法和装置提供了一种针对电磁辐射屏蔽PCB的方便且高效的方式。所描述的方法提供了一种附接屏蔽外壳的方式，使得总体结构中结果所得的孔洞小于预定阈值，从而保证当阈值足够小时，外壳在PCB周围形成法拉第笼。这保护电气部件免受由电磁辐射引起的有害影响。与其他已知的方法对比，本文中描述的方法可以与表面安装技术过程相结合使用。在屏蔽外壳与PCB之间的接触点由焊接材料突起形成，焊接材料突起可以在电气部件焊接到PCB上的同时被放置在PCB上。这提供了一种特别高效的制造方法，并且该制造方法可以与SMT过程相结合使用。

本公开中的示例可以作为方法、系统或机器可读指令来提供，诸如软件、硬件、固件等的任何组合。这样的机器可读指令可以包括在计算机可读存储介质（包括但不限于盘存储装置、CD-ROM、光存储装置等）上，在该计算机可读存储介质中或上具有计算机可读程序代码。

参考根据本公开的示例的方法、设备和系统的流程图和/或框图来描述本公开。尽管上述流程图示出了特定的执行次序，但是执行次序可以不同于所描绘的执行次序。关于一个流程图描述的框可以与另一个流程图的框相组合。在一些示例中，可能不需要流程图的一些框和/或可以添加附加的框。应当理解，流程图和/或框图中的每个流程和/或框，以及流程图和/或框图中的流程和/或图解的组合可以通过机器可读指令来实现。

机器可读指令可以例如由通用计算机、专用计算机、嵌入式处理器或其他可编程数据处理设备的处理器来执行，以实现描述和图解中描述的功能。特别地，处理器或处理装置可以执行机器可读指令。因此，装置的模块可以由执行存储在存储器中的机器可读指令的处理器或者根据嵌入在逻辑电路中的指令操作的处理器来实现。术语“处理器”应被广义地解释为包括CPU、处理单元、ASIC、逻辑单元或可编程门阵列等。所述方法和模块可以全部由单个处理器执行，或者在若干个处理器之间划分。

这样的机器可读指令也可以存储在计算机可读存储装置中，其可以引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定模式操作。

例如，可以在非暂时性计算机可读存储介质上提供指令，利用可由处理器执行的指令对该非暂时性计算机可读存储介质编码。

图5示出了与存储器520相关联的处理器510的示例。存储器520包括可由处理器510执行的计算机可读指令530。指令530包括用于确定在基板上沉积焊接材料的一个或多个位置的指令；控制焊接材料在一个或多个位置处在基板上的沉积；访问至少指定温度和时间段的热分布；以及根据热分布控制用以加热焊接材料的热源，其中所述位置被布置成使得在一个或多个位置处耦合到基板的外壳之间的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。

这样的机器可读指令也可以加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得计算机或其他可编程数据处理设备执行一系列操作来产生计算机实现的处理，因此在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供了操作，所述操作用于实现由流程图中的（一个或多个）流程和/或框图中的（一个或多个）框指定的功能。

此外，本文中的教导可以以计算机软件产品的形式实现，该计算机软件产品存储在存储介质中，并且包括用于使计算机设备实现本公开的示例中所记载的方法的多个指令。

虽然已经参考某些示例描述了方法、装置和相关方面，但是在不脱离本公开的精神的情况下，可以进行各种修改、改变、省略和替换。特别地，来自一个示例的特征或框可以与另一个示例的特征/框组合或被另一个示例的特征/框替换。

词语“包括”不排除除了权利要求中所列元素之外的元素的存在，“一”或“一个”不排除多个，并且单个处理器或其他单元可以履行权利要求中记载的若干个单元的功能。

任何从属权利要求的特征可以与任何独立权利要求或其他从属权利要求的特征相组合。

Claims (13)

1.一种用于电磁屏蔽电路板组装件的方法，所述方法包括：

在基板上的多个位置处沉积焊接材料；

根据预定的热分布加热焊接材料；和

在所述位置处将外壳耦合到基板，以对于附接到基板的部件提供电磁屏蔽，其中所述位置被布置成使得电路板组装件的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。

2.根据权利要求1所述的方法，包括确定在基板上沉积焊接材料的一个或多个位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，预定的阈值尺寸值是根据与附接到基板的部件相关联的频率来确定的。

4.根据权利要求1所述的方法，其中在一位置处沉积焊接材料包括：

在基板之上放置模板；和

将焊接材料沉积到模板上；

其中模板包括至少一个开口，所述至少一个开口确定焊接材料沉积到基板上的位置。

5.根据权利要求4所述的方法，包括在模板上沉积焊接材料，以在基板上形成一个或多个预定高度的突起。

6.根据权利要求1所述的方法，包括根据表面安装技术过程形成电路板组装件。

7.根据权利要求1所述的方法，包括经由外壳中提供的孔径在外部连接电路板组装件。

8.根据权利要求1所述的方法，其中预定的热分布指定了时间段和温度值。

9.一种电路板组装件，包括：

基板；

连接到基板的一个或多个部件；

外壳，其在多个位置处连接到基板，外壳屏蔽部件免受电磁干扰；

其中电路板装置的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。

10.根据权利要求9所述的电路板组装件，其中预定的阈值尺寸值是基于所述一个或多个连接的部件的最大频率来确定的。

11.根据权利要求9所述的电路板组装件，其中外壳连接到基板的所述多个位置是预定的，使得在外壳与基板之间的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。

12.根据权利要求9所述的电路板组装件，其中外壳包括孔径，以将连接到基板的所述一个或多个部件连接到外部连接。

13.一种利用可由处理器执行的指令编码的非暂时性机器可读存储介质，用于：

确定在基板上沉积焊接材料的一个或多个位置；

控制焊接材料在所述一个或多个位置处在基板上的沉积；

访问至少指定温度和时间段的热分布；和

根据热分布控制用以加热焊接材料的热源，

其中所述位置被布置成使得在所述一个或多个位置处耦合到基板的外壳之间的最大孔径的尺寸在预定的阈值尺寸值以下。

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