CN1169415C - 安装在印刷电路板上的二部件式电磁辐射屏蔽装置 - Google Patents

安装在印刷电路板上的二部件式电磁辐射屏蔽装置 Download PDF

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Abstract

一个二部件式电磁辐射屏蔽装置(10)，固定在印刷电路板(PCB)上，其框架件和外罩件(6；1)的周边(7；3)具有这样的形状，使得在使用时可施加一个持续的紧扣力，以便在上述的框架件和外罩件(6；1)之间的上述两构件的周边(3；7)的紧贴边缘(5；11)上建立并保持周边的电接触(13)。本装置提供了分离的机械的(14)和电的(13)连接来使电磁兼容性(EMC)屏蔽达到最佳。

Description

安装在印刷电路板上的二部件式电磁辐射屏蔽装置
技术领域
本发明涉及电磁辐射的屏蔽技术，尤其是一种用来屏蔽印刷电路板(PCB)上的电气或电子元件的装置。
背景技术
在现在的远程通信系统中，特别是在蜂窝式无绳无线远程通信系统中，使用的都是在吉赫(GHz)射频(RF)频段下工作的无线电收发两用机。
人们都知道，在电磁辐射源附近的电气或电子元件或设备和装置，如果经受一定水平的电磁辐射的干扰，就会出现故障。
为了尽可能地避免电磁辐射对如象远程通信收发机中的振荡器或工作在RF频段的其它装置的不必要的影响，人们都知道将辐射源或其它装置，如象含有辐射源的收发机封闭在一个合适的壳内。这样的壳通常都是用能够将磁通高度集中的导电材料制作的，这样，电磁辐射便由在导电材料聚集。
另一方面，还可能将对电磁场敏感的电气或电子元件封在壳内，以防止，磁场，电场或电磁场能通过其外壳到达该零件。屏蔽电磁辐射的壳套也称为法拉第罩(Farady cage)。
US-A-5,339,222公开了一个容纳一整个的PCB的二部件的电磁辐射屏蔽壳。
GB-A-2,285,181公开了一个安装在PCB上的二部件式屏蔽装置，这使得在使用中，需要屏蔽的零件可完全被这屏蔽装置和PCB的信号接地层所包围和封闭，该屏蔽装置在电学上是与这接地层相连接的。这零件既可是一个电磁辐射源，也可是一个易受电磁场干扰损害的零件。
由于现在倾向于使用吉赫范围的频率，又由于对于象移动或无绳电话和用于室内的(小型)基站等装置的杂散电磁场的政府管理条例的增多，现在市售的屏蔽装置并不能满足将来的苛刻的电磁兼容性(EMC)要求。
发明内容
为此目的本发明得提供一个改善的，用于PCB的电磁辐射屏蔽装置，以便能对高达和高于吉赫(GHz)的RF范围的频率进行有效地屏蔽。
本发明的进一步目的是提供一个用来安装在PCB上并能容纳一个或多个要求屏蔽并安装在PCB上的零件的电磁辐射屏蔽装置。
本发明的再一目的是提供一个能借助通常的制造技术，如折叠和拉延工艺将一块薄板金属制造成电磁辐射屏蔽装置。
本发明的这些和另一些目的和优点都为安装在印刷电路板(PCB)上的二部件式电磁辐射屏蔽装置所具有，该装置包括一个用来容纳要求屏蔽的电气或电子元件的基本敞开的框架件和一个封闭用的外壳或外罩件。这框架或外罩件都是用导电材料制成的，而且还具有能够彼此扣住的周边，以便在使用中这框架件和外罩件能将安装在PCB上的零件包围在一封闭装置中。按照本发明，这框架和外罩件的周边具有这样的形状，使得在使用时，可施加一连续的扣紧力，以便在这框架和外罩件之间，在它们周边的相对边缘上建立和维持周边的电接触。
使用本发明的结构可获得框架和外罩件的分离的机械和电学接触连接，这样就使得两者都能按自身的目的进行优化。
也就是，按照本发明在由框架和外罩结构施加的一连续的相互作用的机械力下，可建立起一个在框架和外罩的整个周边上的电接触区域，使其EMC性能最佳化。这个接触区没有任何由于结构目的而设置的孔和间隙。框架或外罩，或两者的变形都可被上述提供的机械力所补偿和整平。
在按照本发明的结构中，框架和外罩件之间的电接触主要是由这两个构件的紧贴边缘提供的，次要的是由周边的机械接触提供的，用来维持构件连接。
这是与由GB-A-2,285,181所公开的屏蔽装置不同的，在那项专利中机械和电学接触点都是相同的，都是由外罩件上的弹性间隔齿所提供，在使用时这弹性间隔齿与框架件的平周边相接触。通过这些齿件间的空档，电磁辐射，特别是频率在GHz的RF频段的电磁辐射就可能从用这种装置封闭的辐射源泄漏出来，或者从这装置的外边漏向封闭的零件。虽然次要的电接触将被建立在外罩的平顶和框架件向内伸出的凸缘之间，但这种电接触会由于机械振动和外罩的变形容易使框架和外罩的连接脱开而被解除，这样，整个周边的电接触就不能保证。
对于本发明来说，可施加一个连续的力来维持框架和外罩的紧贴边缘之间的周边电接触，其与机械振动或两构件之一或两者变形都无关。在本发明的一个优选实施例中，这两构件的紧贴边缘包括横向伸向连接周边的接触凸缘。这可能最大限度地减少起源于毛刺，凹槽，划痕的小的机械不平所产生的电接触的中断。为了达到最佳的屏蔽效果，最好是，将这些凸缘，一般说两个紧贴的边缘，用一整块材料做成一封闭的外形，使得在使用时在两紧贴边缘之间能建立并维持一基本没有间断的周边电接触。
为了达到最佳屏蔽效果，使电接触区域尽可能靠近PCB将是更为可取的。为此，在本发明装置的实施例中，两紧贴的边缘由在使用时靠近PCB的框架件边缘以及外罩件周边的自由边缘提供。这样就使得在使用时紧贴边缘之间的电接触就在PCB的附近。在本发明的优选实施例中，框架件就可安排来接纳外罩件。
本发明提供一种二部件式电磁辐射屏蔽装置，其固定在印刷电路板(PCB)上并包围一个要求屏蔽并安装在PCB上的电气或电子元件，该装置包括一基本敞开的框架件和一个封闭用的外壳或外罩件，框架和外壳或外罩件都是用导电材料构成的，而且都具有在一密封配置中彼此紧扣的周边，框架件和外壳或外罩件的周边成形为，各构件彼此相互作用一个持续的紧扣力，以在框架件和外壳或外罩件之间在构件的周边的面对的边缘处建立并保持不间断的周边的电接触；其中，一个构件的周边包括倾斜的台阶，而另一构件的周边则包括弹性部分，从而，倾斜台阶与弹性部分彼此接合，这样就能迫使构件处于封闭配置状态。
本发明还提供一种电磁辐射屏蔽装置，其包括一个用于接纳电子元件的导电框架；一个用于覆盖框架的导电外罩，框架和外罩中的至少一个具有至少一个用于接触框架和罩中的另一个的第一位置的构件，框架和外罩构形成在不同于第一位置的第二位置彼此接触，第二位置沿着框架和外罩中的至少一个的整个周边，构件将框架和外罩中的另一个偏压低于第二位置，其中，外罩包括一个倾斜的台阶，且倾斜的台阶确定第一位置。
在本发明的另一个优选实施例中，一个构件的周边是一个倾斜的台阶，而另一构件的周边是一个弹性部分，这样就使得在使用时这倾斜台阶和弹性部分能彼此啮合，因而迫使这两构件成为一封闭装置。
这就是说，台阶和弹性部分被做成这样的形状，以使得在使用时弹性部分通过它与倾斜台阶的啮合可沿封闭这两构件的方向施加一个力，以便能在这两构件的紧贴边缘之间提供和保持一强制接触。
为了便于固定上述框架和外罩，弹性部分可取浅V形状，这样就使得在使用时这V形部分能与倾斜台阶啮合。
由于框架和外罩件的机械和电学接触是分开的，这弹性部分可由弹性分隔齿组成，这些弹性分隔齿是在一相应构件的周边上伸出的，因而没有通过齿间空间泄漏RF的危险。
在本发明的一个优选实施例中，框架件与PCB相对的周边边缘被用来在PCB上作表面安装(SM)用。最好是在框架的整个周边都有用于SM的措施，例如，提供一个能进行SM的周边凸缘，它焊接在PCB的信号接地层上。
按照本发明，这个装置适宜便利的制作是采用一整块导电金属薄板制作。最好是，框架用折叠工艺来制作，而外罩则用将金属薄板进行拉延工艺制作。
以下借助附图详述本发明的上述及其它特点和优点。
附图说明
图1是本发明屏蔽装置外罩的一个优选实施例的示意透视图。
图2是本发明屏蔽装置框架的一个优选实施例的示意透视图。
图3是按照图1和图2画出的经安装的外罩和框架件的示意透视图。
图4是沿图3的IV-IV线剖开的经安装的屏蔽装置的部分断面放大图，它画出了外罩和框架的电学和机械接触。
图5是图3所示的屏蔽装置的示意透视图，该装置安装在PCB上并封装有一要求屏蔽的电气或电子元件。
具体实施方式
现借助于一个优选实施例来对本发明进行描述和解释，但并没有只限于优选实施例的意图。
图1用透视方法画出了本发明的一个封闭外壳或外罩件1，它有一个封闭的坚实的顶面2和四个与顶面2相连的封闭的坚实周边3。这些周边3上设有一倾斜的台阶4，这就使得在顶面2和倾斜台阶4之间的外罩1的部分的尺寸小于与周边3的倾斜台阶4和自由边缘5相连接的外罩1的部分的尺寸。
图2画出了本发明的一个基本是敞开的框架件6，它具有四个周边7，从这些周边伸出一些分离的弹性齿8。这些弹性齿8被槽9分隔，而且具有浅V形状，V的开口部分朝向框架件6的外部，如图所示。
图3画出了处于啮合的，封闭配置状态的外罩件1和框架件6，其中外罩件1装在框架件6中，这就使得弹性齿8能在外罩件1的各周边3的倾斜台阶4处施加一扣紧力。
图4画出了沿图3的IV-IV线切取的断面放大图。为便于说明，机械的和电学的接触处或啮合点分别用圆圈15和16表示。
齿8在箭头12所示方向是富有弹性的。在图4中可见，弹性齿8与外罩1的倾斜台阶4啮合于14处，这样框架件6就迫使外罩件1进入封闭配置状态。也就是使外罩沿图平面向下移动。
由于框架件6施加在外罩件上的这个持续的扣紧力，外罩件1的自由边缘5和框架件6的边缘11将彼此紧贴，这样，在装置10的整个周边紧贴的边缘5和11之间就可建立电接触，如图中点13所示。
按照本发明，机械触点14和电触点13是分开的，这样，各触点按各自的目的都可进行优化；也就是，可提供一足够的机械力来使外罩件1和框架件6保持在封闭的配置状态，而且还可在两构件间提供一周边的电接触，这就防止了电磁场穿透或离开屏蔽装置，以便满足对于高达和超过吉赫(GHz)的RF频段的电磁兼容性(EMC)要求。
在所示的实施例中，由于弹性齿8施加在外罩件上的机械封闭力的作用，外罩件1的变形就不会对电接触13造成影响。
为了使本发明的屏蔽装置10的紧贴边缘5和11间的电接触尽可能最佳，自由边缘5和边缘11都做成环向凸缘，以便建立一低电阻的周边电接触，在构件1和6之间具有尽可能多的接触点。
如图2所示，框架件6的边缘11在框架件各拐角处都有一较大的表面积，这样就可提高它的机械强度。边缘11，也就是朝外的表面，还可用于下述目的：采用表面安装(SM)的方法将框架固定，将其焊接到金属层或导线上，如焊接到印刷电路板(PCB)17的信号接地层或信号接地线18上，框架6就固定在这PCB上。一个电气或电子元件19，例如一个专用集成电路(ASIC)，完全被这屏蔽装置1和信号接地层18所封闭，如图5中的虚线所示。熟悉用于RF的PCB设计技术的人员都知道信号层18也可是多层PCB的一个中间布线层。
外罩件1和框架件6都可分别用拉延和折叠工艺由一块金属薄板，如镍铁高导磁率合金(mu-metal)制成。在靠近电接触点13的紧贴边缘5，11处，要当心，以避免急剧变化。
本发明的屏蔽装置的电接触13并不容易被振动等原因所脱开，这是由于弹性齿8施加的持续的机械力能使外罩件1和框架件6保持在闭合配置状态的缘故。
业内人士都知道，还可与所示的优选实施例不同，将外罩件1和框架件6的周边结构加以互换。就是，框架6可以做成由倾斜台阶构成的闭合边，而外罩件的周边可以做成能与框架件6的倾斜台阶啮合的弹性齿8。在这种情形下，电接触并不是建立在靠近PCB的地方，而是建立在外罩件顶面上。此外，还应知道，这时框架件6可装在外罩件1内。
为了使EMC性能最佳化，构件1，6间的电接触13最好是在靠近PCB17的地方。代替表面安装，也可将框架件的边缘11设计成一些熟知的销钉和孔眼，以便焊接在PCB17，也就是PCB的布线层18上。
为了达到本发明的目的，也可采用其他的结构来代替弹性齿8和倾斜台阶4，只要这种密封结构形状能使框架件和外罩件处于紧密的接触配置即可应用。

Claims (3)

1.一种二部件式电磁辐射屏蔽装置，其固定在印刷电路板PCB上并包围一个要求屏蔽并安装在上述PCB上的电气或电子元件，上述装置包括一敞开的框架件和一个封闭用的外壳或外罩件，上述框架件和外壳或外罩件都是用导电材料构成的，而且都具有在一密封配置中彼此紧扣的周边，上述框架件和外壳或外罩件的上述周边成形为，上述框架件和外壳或外罩件彼此相互作用一个持续的紧扣力，以在上述框架件和外壳或外罩件之间在上述构件的上述周边的紧贴边缘处建立并保持不间断的周边的电接触；其中，一个构件的上述周边是由倾斜的台阶构成，而另一构件的周边则是由富有弹力的部分构成，从而，上述倾斜台阶与上述弹性部分彼此接合，这样就能迫使上述构件处于封闭配置状态。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：上述弹性部分呈浅V字形，使得上述V形部分与上述倾斜台阶接合。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于：上述弹性部分做成一些从上述构件的上述周边伸出的间隔开的弹性间隔齿。
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