CN113498309A - 抑制电磁干扰的通气管道 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种抑制电磁干扰的通气管道，该通气管道由电磁干扰吸收体以片状形式形成的。可以将吸收体片材弯曲成管道，或通过将其划痕并在划痕线上折曲以使吸收体片材的末端接近。接着，可通过胶合、焊接或机械固定将端部连接。本文揭露的通气管道具有双重功能，即对电子模块中的电子组件提供通风，同时减少电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)。可将具有相同或不同尺寸、形状、体积的一或多个通气管道与电子模块(例如是服务器)结合使用，以对电子模块内的各部件提供通风及抑制电磁干扰。

Description

抑制电磁干扰的通气管道

技术领域

本发明涉及一种用以使电子装置通风的通气管道，其中通气管道具有双重的功能特性。通气管道用以使电子装置(例如一机架中的电子部件)通风。本发明提供用以使电子装置通风的同时在宽频范围内抑制电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)。

背景技术

美国专利公开号(US 20030202326 A1)，其名为「减少电磁干扰的通气管道(“Electromagnetic interference reduction air duct”)」，描述用以使一电子装置通风的具有一处理器的一通气管道。此通气管道包括一或多个壁，此一或多个壁具有不规则表面且还具有贴附于不规则表面的一导体材料层。本发明揭露的其他实施例包括具有以不规则内表面为特征的一通风管道以及贴附于不规则内表面的导体材料的电子装置外壳和电子装置。换言之，一导体涂料将通气管道转换成一平行波导(parallel wave-guide)。通气管道一般具有一「截止频率(cut-off frequency)」，其中具有低于此截止频率的频率的一电磁波将不会传播。因此，具有低于此截止频率的频率的电磁波造成指数衰减(即减少电磁干扰)，指数衰减取决于波导的长度。

此先前处理方式的缺点在于截止频率取决于通气管道的尺寸。因此，此波导仅用于微波频率。对于低频率而言，通气管道的尺寸将无法符合电子部件通风装置的正常尺寸范围内。

近期所见的电磁吸收产品可提供一相对简单的解决方案以减少非期望的射频(radio frequency，RF)噪声。此些片状式吸收产品为将磁性粒子埋设于聚合物中的一复合材料。此些产品具有自数百MHz至几GHz的噪声衰减特性。此材料具有独特的电磁和物理特性。

日本专利公开号(JP-A-2002-329995)揭露一种层叠的电磁波吸收体，其由一电磁波反射层所构成，电磁波反射层至少在一侧涂覆有一电磁波吸收层。反射层包括分散于硅树脂中的一导电填料，而吸收层包括分散于硅树脂中的一电磁波吸收填料。此专利宣称其具有高电磁波吸收/屏蔽的能力，同时具有高可塑性和可挠性。耐气候性和耐热性归因于硅树脂本身。日本专利公开号(JP-A-11-335472)揭露了一片状的电磁波吸收导热硅凝胶组合物，其包含金属氧化物(如一铁磁体)的磁性粒子以及一如金属氧化物或其类似的导热填料。

日本专利公开号(JP-A-2000-342615)揭露一种用于制作由粘合剂和溶剂制成浆状的平软磁性粉末的一复合磁性层的方法。然而，此方法难以具有平软磁性粉末的成分含量高的膜层。因此，无法期望此膜层在1GHz以上的高频下具有高导磁性。日本专利公开号(JP-A-2001-294752)和(JP-A-2001-119189)揭露一种可固化的硅组合物，此组合物包含高含量的一软磁性粉末，也具有良好的电磁波吸收性。然而，此组合物涉及软磁性粒子成分与可塑性不足的问题。日本专利公开号(JP-A-2002-15905)揭露一种用于吸收电磁波的复合磁性材料。此复合磁性材料包含长径比(aspect ratio)为20以上的平软磁性粉末，粒径为100μm以下的铁氧体粉末和树脂粘合剂，此磁性粉末具有良好平衡的复合导磁率和复合介电常数，以在高频下实现有效地将噪声转换为热能。

美国的专利公开号(US 2070196671 A1)揭露了电磁波吸收体的数个实施例。在一实施例中，电磁波吸收体包括：(a)表面以无官能基的硅烷化合物处理过的软铁氧体、(b)平软磁性金属粉末、(c)磁铁矿、以及(d)硅树脂。在另一实施例中，省略了(b)平软磁性金属粉末，并且仅包含(a)表面以无官能基的硅烷化合物处理过的软铁氧体、(c)磁铁矿和(d)硅树脂。在其他实施例中，其记载电磁波吸收剂在吸收电磁波、导热及阻燃性方面表现优异，展现出较低的温度依赖性，且电磁波吸收体柔软及具优异的粘附强度，且也具高电阻、高绝缘的特性。能量转换效率在1MHz至10GHz宽带频率下保持稳定。前述先前技术中的每一揭露内容均引用整体以并入本发明的文中。

发明内容

本文所使用的「实施例」的用语及类似用语是旨在广义地代表本发明和如后的权利要求的所有标的。应当理解包含此些用语的描述并不限制本文所述的标的或如后的权利要求的含义或范围。本文所涵盖的本发明的实施例由如后的权利要求所界定，非此发明内容。此发明内容是本发明各层面的上位概述并介绍了一些概念，此些概念将于如后的具体实施方式的部分中进一步详述。此发明内容并非旨在标识所请求保护的标的的关键或必要特征；也非旨在单独用于确立所请求保护的标的的范围。应当通过参考本发明说明书的适当部分、所有附图及各个权利要求来了解标的。

由于对电子模块的通气管道的要求不断变化及浮现，本发明被认为可提供以下内容：

在一实施例中，提供一种具有使一电子装置通风并降低电磁干扰的双重作用的通气管道。此通气管道包括由一电磁吸收体形成的至少一壁。

在另一实施例中，此至少一壁还包括一平软磁性粉末(flat,soft magneticpowder)。

在另一实施例中，此通气管道包括由一电磁吸收体形成的多个壁，此电磁吸收体包括以无官能基的硅烷(silane having no functional group)处理过的软铁氧体(softferrite)、磁铁矿(magnetite)及硅(silicon)。

在另一实施例中，此至少一壁能吸收介于50MHz至10GHz的一广泛的频率范围。

在另一实施例中，此至少一壁包括介于0.1mm至0.5mm的范围的厚度。

在另一实施例中，提供多个电子装置在单一模块(例如是一服务器或机架)内，其中由具有如上所述的二合一功能特性的一或多个通气管道，来使电子装置通风。

在一实施例中，提供如上所述的一通气管道与一电子模块的一组合，其中此电子模块包括至少一中央处理单元(CPU)。

在另一实施例中，此电子模块包括至少一中央处理单元和至少一其他的电子部件。

在另一实施例中，此电子模块包括至少一中央处理单元，其中也提供如上所述的多个通气管道。

在另一实施例中，该些通气管道中的至少一者在尺寸、形状及流量的至少其一上不同于该些通气管道中的至少另一者。

本发明的再一实施例是利用一电磁干扰吸收体片材来制造一通气管道，其性能优势在使一电子装置通风的双重(二合一)功能特性以及在广泛的频率范围中抑制电磁干扰，更甚者，通气管道的尺寸能够灵活地满足不同电子装置的散热要求。

以上发明内容并非旨在表示本发明的各实施例或各方面。而是，前述发内容仅提供本文阐述的一些新颖方面和特征的示例。结合于所附附图和权利要求的参照内容，本发明的如上特征和优点以及其他的特征和优点将显见于用于实施本发明的代表性实施例和态样。

附图说明

通过示例性实施例的以下描述，将更好地理解本发明及其优点、所附附图，且因此不应将其视为对各实施例或权利要求的范围的限制。

图1为一电磁干扰吸收体坯料的示意代表图；

图2为图1的电磁干扰吸收体坯料带有划痕线以利折成四边形的通气管道的示意代表图；

图3为沿着图2所示的划痕线折曲而成的一通气管道的示意代表图；

图4为导磁系数(μ)为纵坐标及频率为横坐标的图形代表图，其中在1MHz时，μ＝150；

图5为典型的功率损失的变化为纵坐标及频率为横坐标的图形代表图；

图6为本发明一实施例的通气管道与安装于单一机架(未绘示)的至少一电子装置结合的示意立体图。

本发明可理解为各种不同的变化与替代形式。一些代表性实施例已通过多个附图的示例来展现，且将于此处详细描述之。然而，应理解的是，本发明并不局限于所揭露的特定形式。更确切地说，本发明的精神与范围以随附的权利要求加以定义，本发明自当涵盖落在本发明的精神与范围内的所有变化、同等物与替代物。

符号说明

10:电磁干扰吸收体片材

11,13,17:区段部

12:已划痕的电磁干扰吸收体片材

14,18:划痕线

20:箭头

30,50,52:通气管道

40:电子模块

41:印刷电路板

44,46:电子装置

48:机架

具体实施方式

本发明的发明可以多种不同形式进行实施。附图绘示出代表性实施例，且将详细描述于本文中。此些实施例为本发明的原理的示例或说明，并非旨在限制其广泛层面。在此情况上，所揭露的元件和限制，例如在摘要、发明内容和具体实施方式的部分中揭露但未在申请专利范围明确阐述的，应不意味或经推断而单独地或共同地并入权利要求中。为了详细说明，除非特别声明，否则单数(singular)包括多数(plural)，反之亦然。并且「包括」一词代表「包括但不限于此」。此外，近似的词语，举例如「大约(about)」、「几乎(almost)」、「实质上(substantially)」、「近似(approximately)」等，在本文中可用于表示「于(at)」、「接近(near)」、「接近于(near at)」或「在3～5％内」、或「在可接受的制造公差范围内」、或其上述任何合乎逻辑的组合。在所附附图的各图中，相似的元件被赋予相同的标号。

图1中绘示出一形成为通气管道之前的电磁干扰吸收体片材10。电磁干扰吸收体片材10能以各种方式形成，或甚至能以商业购买。在一实施例中，电磁干扰吸收体片材10包括表面以无官能基的硅烷化合物处理过的软铁氧体(soft ferrite)、磁铁矿(magnetite)以及硅树脂(silicone)。在另一实施例中，电磁干扰吸收体片材10可包括表面以无官能基的硅烷化合物处理的软铁氧体，平软磁性粉末(flat,soft magnetic powder)、磁铁矿以及硅树脂。举例来说，电磁干扰吸收体片材10能绕自身弯曲，并在其相邻的边缘处固定，以形成具有单数的壁的管状的通气管道，例如是具有管状横截面的通气管道。在此实施例中，通气管道可以说只有包括单一的壁。然而，在较佳实施例中，电磁干扰吸收体片材10可形成为包括多个壁的一管道外形。

如图2所示，可通过提供一组划痕线(score line)14及划痕线18来将电磁干扰吸收体片材10形成为空气管道，以利将电磁干扰吸收体片材10转换成预折曲的已划痕(scored)的电磁干扰吸收体片材12。已划痕的电磁干扰吸收体片材12分为如划痕线14及划痕线18所定义出的区段部11、区段部13及区段部17。此些区段部11、区段部13及区段部17将定义出通气管道的形状。

如图3所示，已划痕的电磁干扰吸收体片材12接着沿箭头20的方向折曲以形成一通气管道30。区段部13形成为通气管道30的顶壁，而区段部17和区段部11形成为通气管道30的左侧壁和右侧壁。区段部17和区段部11的邻近边缘可通过胶合、焊接、机械固定或本领域已知的其他方式在它们的相交处连接。并且，如图3所示，此些区段部的数量、大小和形状将确立壁的数量和通气管道30的最终外形。在此例中，三个矩形的区段部11、区段部13及区段部17形成通气管道30的三个线性壁。由电磁干扰吸收体片材10形成的通气管道的数个壁也可导为非线性形状(例如是曲线形)，像是单一壁形成一流管状的结构。在本发明的其他实施例中，电磁干扰吸收体片材10(在图1中)可被划痕二次、三次、四次、五次、六次、七次、八次、九次或更多次，以形成多重壁的形状。沿划痕线折曲所形成的通气管道的横截面形状例如为三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形等。四边形可包括正方形、矩形、平行四边形、梯形、等腰梯形、筝形和菱形的横截面等。然而，应当理解所有前述实施例都是示例性的，并非以限制通气管道30的形状。通过使用弯曲的划痕线、或是通过组合直线和曲线的划痕线，能够实现各种非线性的通气管道的形状设置，包括仅具两个壁的设置。

或者，通气管道能以由相似于图1中的电磁干扰吸收体片材10的一电磁干扰吸收体片材的个别片材所形成，其中个别的片材固定在一起以形成通气管道。所谓固定可通过各种方式来实现，例如使用胶合、焊接、装订、夹紧以及其他将此些片材接合在一起的方式。当使用各别片材而非具折线的坯料时，通气管道的形状、尺寸和内部容积可自由设计，以适应通气管道的通风要求。甚至可将通气管道容纳于电子装置或模块(例如一服务器)范围内的装配。

本发明也可在单一个电子装置(例如一服务器)内形成多个通气管道。鉴于电子装置的冷却要求的差异，气流量和其他电子设备构造和/或配置独有的特性可能会有所不同。因此，多个通气管道的形状、尺寸、气流量等可能相同也可能不同。

在一实施例中，如图4所示，当使用CA150-030吸收片制造通气管道，吸收体的厚度为0.30mm，导磁系数μ'＝150(于1MHz的频率)。导磁系数(permeability)为复数(complex)且通常写为μ＝μ'-jμ”。实部(μ')和虚部(μ”)分别表示磁储存(magnetic storage)和磁损失(magnetic losses)。当电磁干扰吸收体片材10用于使电子设装置通风及抑制电磁干扰时，其性能优势来自双重(二合一)的功能特性。图4绘示用于制造通气管道的CA150-030片材的导磁系数的图形代表图。在图4的图形中可以看出频率的影响，其中绘示横坐标的频率(单位：MHz)相对于纵坐标的导磁系数。

电磁干扰吸收体片材10能够具有各种厚度。举例来说，电磁干扰吸收体片材10能具有介于0.10mm至0.50mm的范围内的厚度，且以0.10mm为增量变化。举例来说，电磁干扰吸收体片材10的厚度可选自0.10mm、0.20mm、0.30mm、0.40mm或0.50mm。在图5中，针对各种厚度的吸收体绘示了典型的功率损失的变化(power loss change)与频率(frequency)的关系图。在50MHz至10GHz甚至更高的频率范围内，都可能吸收电磁干扰。举例来说，CA150-030是厚度为0.30mm的吸收体，CA150-050是厚度为0.50mm的吸收体。功率损失随吸收片的厚度以及频率而变化。介于50MHz至10GHz频率范围内的各种吸收体(例如CA150-010、CA150-020、CA150-030、CA150-040及CA150-050)的图表结果显示于图5中。

图5绘示出功率损失的图形代表图，其中在横坐标绘示厚度分别为0.10mm、0.20mm、0.30mm、0.40mm及0.50mm的吸收片的频率范围(50MHz至10GHz)。可通过改变电磁干扰吸收体片材10中使用的各种成分的量和/或相对比例，以改变导磁系数和功率损失的变化。

图6绘示出可利用根据本发明所制的通气管道的双重(2合1)功能的环境。图6示出一电子模块40，其包括与一或多个电子装置44和电子装置46组合的印刷电路板41(printedcircuit board，PCB)。电子装置44和电子装置46能独立地选自于一中央处理单元、一电源供应器、一显示卡和其他可见于服务器中的电子部件。电子装置44和电子装置46由机架48承载。在图6中的实施例，通气管道50和通气管道52用于朝向电子模块40内的各电子部件提供通风作用，例如提供一冷却空气。此些通气管道50和通气管道52可为前述的(二合一)功能的通气管道30，以对电子模块40中的部件提供通风和抑制电磁干扰。由于电子模块的设计处于通量恒定状态(constant state of flux)，因此仅以电子模块40的单一电流形式为例。然而，处理速度和要求迅速改善此种电子模块。本发明设计成满足当前和将来对使此种电子模块通风的需求。更高的处理速度通常会导致更高的功率要求和更大的通风需求。由于并非所有在单一电子模块中的电子组件都需要同量或同程度的通风，因此可以预见单一电子模块中可能会存在各种形状、尺寸、气流和电磁干扰抑制规格的多个通气管道。本发明提供此种通气管道以满足所有这样的要求。

除非有其他定义，此处使用的所有词语(包含技术或科学术语)具有与本技术领域中具有通常知识者普遍理解的相同含意。此外，词语，例如那些普遍使用的字典所定义的词语，应解读为具备与其在相关技术内容中的含意一致的含意，且将不会解读为理想化或过度表面的意义，除非本文明确定义。

虽然已参照一或多个实施方式阐述及说明本发明，本技术领域的技术人员在阅读与理解本说明书及附图后当可进行或熟知同等意义的改变与修饰。此外，虽然本发明的一特定特征可能仅揭露于数个实施方式中的一者，此特征可依需求结合其他实施方式的一或多个其他特征，且可有利于任意的特定或具体应用。

前述关于本发明的描述供本领域的任何技术人员致能制造或使用本发明。本发明的各种修饰变化对于本领域的技术人员来说将是显而易见，且在不脱离本发明的范围的情况下，本文中所定义的通常性原理可应用于其他修饰变化。因此，本发明的内容非旨在限于本文描述的范例和设计，而是与符合本文揭露的原理和新颖性特征的最广义范围一致。

Claims (10)

1.一种通气管道，用以使电子装置通风并减少对该电子装置的电磁干扰(electromagnetic interference，EMI)，其特征在于，该通气管道包括由电磁干扰吸收体所形成的至少一壁。

2.如权利要求1所述的通气管道，其中该至少一壁还包括一平软磁性金属粉末。

3.如权利要求1所述的通气管道，还包括多个该电磁干扰吸收体所形成的该壁。

4.如权利要求1所述的通气管道，其中该至少一壁能吸收的频率范围介于50MHz至10GHz。

5.如权利要求1所述的通气管道，其中该至少一壁的厚度范围介于0.1mm至0.5mm。

6.如权利要求1所述的通气管道，其中该通气管道的该至少一壁由电磁干扰吸收体片材所形成。

7.如权利要求6所述的通气管道，其中该电磁干扰吸收体片材包括多条划痕线，且该电磁干扰吸收体片材是沿该些划痕线折曲以形成该通气管道。

8.如权利要求1所述的通气管道，其中该至少一壁由该电磁干扰吸收体的多个不同的部件组装而成，该些部件被连结在一起以形成该通气管道。

9.如权利要求1所述的通气管道，其中该电磁干扰吸收体具有一导磁系数(μ’)，该导磁系数在1MHz的频率下为150(μ’＝150at 1MHz)。

10.如权利要求1所述的通气管道，包括多个该通气管道；其中该些通气管道中的至少一者在尺寸、形状及气流量的至少其一上不同于该些通气管道中的至少另一者。

Images