CN117898031A - 用于提供热管理和电磁干扰屏蔽的设备 - Google Patents

Abstract

描述了一种装置。所述装置包括屏蔽件，所述屏蔽件封闭附接到电路板的部件并且具有内表面和外表面，所述部件具有与所述屏蔽件的屏蔽件内表面平行对准的外表面，所述屏蔽件包括从所述外表面延伸穿过所述屏蔽件到所述内表面并且与所述部件对准的至少一个开口。所述装置包括散热器，所述散热器邻近所述屏蔽件的所述外表面安置并且与所述部件对准，所述散热器使用可流动导热材料与所述部件的所述外表面热耦合，所述可流动导热材料延伸穿过所述开口，并且占据所述部件的所述外表面与所述屏蔽件内表面之间的空间以及屏蔽件外表面与所述散热器的表面之间的空间。所述装置可以被组装并且用作电子设备的一部分。

Description

用于提供热管理和电磁干扰屏蔽的设备

技术领域

本公开涉及具有需要热耗散以及电磁干扰(EMI)屏蔽的一个或多个部件的电子设备。更具体地，本公开涉及一种提供远离安装到PCB的一个或多个部件的部件热传递/热耗散的印刷电路板(PCB)EMI屏蔽设计。

背景技术

本文描述的任何背景信息旨在向读者介绍可能与下面描述的本实施例相关的领域的各个方面。该讨论被认为有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各个方面。相应地，应当理解的是，这些陈述将从这个角度来解读。

热管理在诸如机顶盒、计算机、游戏控制台、DVD播放器、CD播放器等的电子设备中仍然是重大挑战。随着引入更多具有增加的处理能力和增加的功能的部件，这些部件倾向于产生更多的热量，存在对改进的热管理系统的需求。电子设备的趋势的附加复杂性是由于消费者偏好而需要减小设备的尺寸。这种紧凑化的趋势与增加的能力和功能相组合导致电子设备中的热量生成集中。

热管理的挑战由在安装到电子设备中的PCB的信号处理部件中的一个或多个周围提供EMI屏蔽(也称为射频(RF)屏蔽)的需要被进一步复杂化。需要屏蔽用于防止来自信号处理部件的不期望的RF信号干扰其他部件的操作和/或用于防止来自其他源的不期望的RF信号干扰信号处理部件的操作。尽管RF屏蔽件的表面可充当用于远离封闭在其中的一个或多个部件的热传导(heat conduction)的热界面(thermal interface)的一部分，但是RF屏蔽件还倾向于将气流限制到RF屏蔽件内部的部件，导致环境温度的升高。

已经开发了几种方法来解决对电子设备中的关键部件的热管理和RF屏蔽的同时需求。一种这样的方法涉及在安装到RF屏蔽件内部的PCB的关键部件与位于RF屏蔽件外部的热扩散器(heat spreader)或散热器(heatsink)结构之间创建热界面部件堆叠。通常由硅树脂和陶瓷材料制成的第一导热垫被放置在关键部件的顶表面和RF屏蔽件的一部分的底表面或内表面之间的空间内。第二导热垫放置在与第一导热垫相对的顶表面或外表面上。热扩散器或散热器被附接到第二导热垫的其他表面。为了促进导热垫和/或热扩散器或散热器的放置，RF屏蔽件的该部分可以相对于RF屏蔽件表面的其余部分缩进。在一些情况下，可以用将热扩散器或散热器耦合到PCB的紧固机构来稳固热界面部件堆叠。此外，如果需要，可以包括将热扩散器或散热器电耦合或连接到RF屏蔽件或PCB的机构。

尽管上述方法以及其他类似方法在提供RF屏蔽和热管理方面可能是有效的，但是关于其他设计考虑仍然存在缺点。由于两个导热垫之间的多个表面界面，热界面部件堆叠的热效率可能较低。用于组装上述热界面部件堆叠的过程也可以更复杂地组装并且可能更耗费人力。关于两个导热垫的放置的质量控制也可能是有问题的。此外，管理和处理两个导热垫的需求增加了电子设备的开销。因此，需要一种用于电子设备中的需要RF屏蔽和热管理两者的部件的改进的热传导结构。

发明内容

由需要热管理和EMI屏蔽两者的电气或电子设备呈现的这些和其他缺陷和缺点由本公开的原理解决。然而，本领域技术人员可以理解，本原理也可以在其他类型的设备和系统中提供优点。

根据实施方式，描述了一种装置。该装置包括封闭附接到印刷电路板的至少一个部件的屏蔽件，所述屏蔽件具有内表面和外表面，所述至少一个部件具有与所述屏蔽件的所述内表面平行对准的外表面，所述屏蔽件包括从所述外表面延伸穿过所述屏蔽件到所述内表面并且与所述至少一个部件对准的至少一个开口。所述装置还包括散热器，所述散热器邻近所述屏蔽件的所述外表面安置并且与所述至少一个部件中的一个对准，所述散热器使用可流动导热材料与所述至少一个部件的所述外表面热耦合，使得所述可流动导热材料延伸穿过所述至少一个开口，并且占据所述至少一个部件的所述外表面与所述屏蔽件的所述内表面之间的空间，并且占据所述屏蔽件的所述外表面与所述散热器的表面之间的空间。

根据实施方式，描述了一种电子设备。该电子设备包括壳体、封闭在所述壳体内的印刷电路板以及散热器组件。所述散热器组件包括封闭附接到印刷电路板的至少一个部件的屏蔽件，所述屏蔽件具有内表面和外表面，所述至少一个部件具有与所述屏蔽件的所述内表面平行对准的外表面，所述屏蔽件包括从所述外表面延伸穿过所述屏蔽件到所述内表面并且与所述至少一个部件对准的至少一个开口。所述散热器组件还包括散热器，所述散热器邻近所述屏蔽件的所述外表面安置并且与所述至少一个部件中的一个对准，所述散热器使用可流动导热材料与所述至少一个部件的所述外表面热耦合，使得所述可流动导热材料延伸穿过所述至少一个开口，并且占据所述至少一个部件的所述外表面与所述屏蔽件的所述内表面之间的空间以及所述屏蔽件的所述外表面与所述散热器的表面之间的空间。

附图说明

当结合附图时，根据以下详细描述，本公开的上述和其他方面、特征和优点将变得更加明显，在附图中：

图1是本公开的原理适用的电子设备的一部分的第一立体视图；

图2是本公开的原理适用的电子设备的一部分的第二立体视图；

图3是本公开的原理适用的散热器组件的立体视图；

图4是本公开的原理适用的图3的散热器组件的截面图；

图5是本公开的原理适用的组装过程期间的示例性散热器组件的一部分的立体视图；

图6是示出本公开的原理适用的示例性散热器组件的屏蔽效率对频率的曲线图；以及

图7是用于组装本公开的原理适用的电子设备中使用的散热器组件的示例性过程的流程图。

具体实施方式

本公开可以适用于被描述为具有多个壁以及某种类型的内部EMI或RF屏蔽结构和包括一个或多个散热器的热管理系统或机构的组装的装置或设备的电子装置或设备。本公开还解决了如何将包括一个或多个散热器的热管理系统或机构并入到电子装置和设备的组装过程中。

本描述例示了本公开的原理。因此将理解的是，本领域技术人员将能够设计各种布置，尽管这些布置在本文中没有被明确描述或示出，但是体现本公开的原理并且被包括在权利要求的范围内。

在本文中记载的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本公开的原理和由发明人贡献的构思以促进本领域，并且应被解释为不限于这些具体记载的示例和条件。

此外，本文中记载本公开的原理、方面和原理的实施例以及其具体示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等同物两者。附加地，旨在这样的等同物包括当前已知的等同物以及未来开发的等同物，即，执行相同功能的任何开发的元件，而不管结构如何。

在本文的实施例中，直接地或间接地作为用于执行指定功能的装置的表示或描述的任何元件旨在涵盖执行该功能的任何方式，包括例如，a)执行该功能的元件的组合，或b)具有执行该功能的电气或机械元件的组合的任何机构。如由这样的权利要求定义的公开存在这样的事实：由各种记载的装置提供的功能以权利要求所要求的方式组合和聚集在一起。因此认为，可以提供这些功能的任何装置都等同于本文所示的那些装置。

本实施例解决了与有效地生产和使用需要为电气或电子设备中的一个或多个电气或电子部件提供热管理或散热以及RF信号屏蔽的机械结构相关联的问题。在过去，同时满足热设计要求和EMI或RF屏蔽要求的需求导致可能更难以生产和/或组装的机械结构。

本公开通过聚焦于利用热界面部件堆叠的实施例来解决这些问题，该热界面部件堆叠提供从屏蔽件结构内部的电子部件到屏蔽件结构外部的热扩散器或散热器的高效热能传递，同时还提供必要的RF屏蔽并且处于简化的机械结构。实施例在需要将一个电气或电子部件与其他电气或电子部件一起封闭在RF屏蔽中并且该一个电气或电子部件也是需要某种形式的热管理的主发热源的设备或系统中特别有用。

实施例利用了与热界面材料(TIM)，特别是可流动导热材料(诸如热腻子)相关联的某些方面的优势。这些方面包括但不限于容易分配、具有高粘性表面和具有导致低热阻抗的高传导性。为了应用TIM或可流动导热材料，在需要热管理的电气或电子部件的位置上方的屏蔽件中包括一个或多个开口。TIM或可流动导热材料被应用于填充在电气或电子部件的顶表面与RF屏蔽的内表面或底表面之间创建的空间以及在RF屏蔽的外表面或顶表面与位于RF屏蔽外部的一个或多个热扩散器或散热器的底表面之间的空间。TIM或可流动导热材料可以以足够的量滴落或以其他方式以腻子形式分配到包括在RF屏蔽中的一个或多个开口或孔中，使得填充RF屏蔽内部的空间的TIM或可流动导热材料还滴落或分配到RF屏蔽的顶表面上以用于填充RF屏蔽外部的空间。在组装期间，滴落或分配在RF屏蔽件外部的TIM或可流动导热材料可以在RF屏蔽与一个或多个热扩散器或散热器之间被挤压平坦。开口或孔被设计成使得它们不会基于电气或电子部件的EMI要求而影响RF屏蔽的性能。

本实施例例示了在下面描述的实施例中存在的几个优点。这些优点包括但不限于，使用单个TIM而不是两个或更多个TIM或热垫接合在RF屏蔽的电气或电子部件与热扩散器或散热器之间的实例。附加地，改进了电气或电子部件与热扩散器或散热器之间的热传导，这可以潜在地减小对热扩散器或散热器的尺寸要求。此外，简化了组装或制造过程。此外，相对于必须容纳热管理机构的RF屏蔽结构而言，不会招致额外的成本。

转向图1和图2，示出了根据本公开的方面的包括RF屏蔽和热管理机构的示例性电子设备100的两个视图。重要的是要注意，尽管电子设备100可以被示出为具有特定的形状，但是在不背离本公开的原理的情况下，电子设备100可以采取除了所示出的形状之外的形状。在图1和图2的整个描述中将保持相同的参考编号。

图1示出了根据本公开的原理的示例性电子设备100的一部分的内部结构的第一立体视图。电子设备100可以是，但不限于，机顶盒、计算机、游戏控制台、蜂窝电话、数字多功能盘(DVD)播放器和压缩盘(CD)播放器。电子设备100包括至少一个印刷电路板(PCB)110、两个散热器组件130a、130b和面板120，它们被组装在电子设备100的壳体(未示出)中。当组装电子设备100时，PCB 110的一个边缘被附接到面板120的表面。

每个散热器组件130a、130b包括屏蔽件140a、140b和散热器160a、160b。屏蔽件140a、140b由合适于保护位于屏蔽件140a、140b内的电气或电子部件免受RF干扰的材料形成。合适材料的示例可以是金属，诸如镀钢或锌合金钢。通常，本领域技术人员将理解，屏蔽件主要用于屏蔽射频干扰从包含在屏蔽件内的部件辐射到周围部件，或者屏蔽在屏蔽件外部生成的射频干扰不影响屏蔽件内的那些部件。重要的是要注意，当那些屏蔽件或屏蔽结构内的部件不需要附加的热管理或热耗散时，电子设备100可以包括不是散热器组件的一部分的其他屏蔽件或屏蔽结构。

散热器160a、160b通过将热量辐射到散热器160a、160b周围的空气中来耗散由位于PCB 110上的部件生成的热量，从而允许在使用和操作期间对热接合到散热器160a、160b的部件的温度进行一些调节。散热器160a、160b是尺寸过大的结构，其通常由诸如铜或铝的金属形成，并且被设计成使与空气接触的表面积最大化。在一个示例性实施例中，散热器160a、160b中的每一个可以具有从实心基部向上突出的多个翅片。多个翅片使与电子设备110的壳体内的空气流接触的表面积最大化，以便促进部件冷却。

如图所示，散热器组件130a包括用于将散热器组件130a附接到PCB 110的压缩弹簧销紧固件170和172。压缩弹簧销紧固件170和172通过在散热器160a、屏蔽件140a和PCB110之间对准的开口(未示出)附接到PCB 110。压缩弹簧销紧固件170和172通常在端部具有柔性倒钩，该柔性倒钩与PCB110中的开口接合以保持紧固件的销部分。压缩弹簧销紧固件170和172将散热器组件130a保持在一起，并且通过可流动导热材料(未示出)保持散热器160a和PCB 110上的部件(未示出)之间的接触，该可流动导热材料被放置在部件和屏蔽件140a的内表面以及屏蔽件140a的外表面和散热器160a的底表面之间的空间中。散热器组件130b包括弹簧夹紧固件177，弹簧夹紧固件177在散热器组件130b的一部分上延伸并且在任一端处附接到柱，所述柱被附接到表面PCB 110。弹簧夹紧固件177以类似于上文所描述的方式将散热器组件130b柔性地保持在一起，并且保持散热器160b与PCB 110上的另一部件(未示出)之间的接触。

值得注意的是，压缩弹簧销紧固件170和172以及弹簧夹紧固件177表示用于将散热器组件(例如，散热器组件130a、130b)附接和固定到PCB(例如，PCB 110)的两个替代机构。如本领域技术人员所熟知的，其它机构和结构是可能的。其他机构和结构可以结合各种实施例使用，同时仍然利用本公开的各个方面的优点。还值得注意的是，并非所有散热器组件都可能需要附接到PCB或使用如本文所描述的紧固件。

图2示出了根据本公开的原理的用于示例性电子设备100的一部分的内部结构的部件子集的组件的示例性分解图。更具体地，图2包括散热器组件130a和散热器组件130b的示例性分解图。散热器组件130a包括屏蔽件140a、凹陷部分145a、可流动导热材料150a、散热器160a以及紧固件170和172。散热器组件130b包括屏蔽件140b、凹陷部分145b、可流动导热材料150b、散热器160b和紧固件177。

对于PCB 110的一个或多个部分，多个电气和/或光学部件被放置在由分别包括部件115a和部件115b的屏蔽件140a和140b覆盖的区域内部。包括部件115a和115b的部件可以用环氧树脂焊接和/或粘合到PCB。屏蔽框架142a和142b被附接到PCB 110。每个屏蔽框架142a、142b围绕多个电气和/或光学部件(分别包括部件115a和115b)的需要热耗散并且屏蔽频率干扰的一部分。屏蔽框架142a、142b利用突出穿过到PCB 110的下侧的突片(未示出)附接到PCB 110。屏蔽框架142a、142b分别与屏蔽件140a、140b耦合，以封闭或围绕需要热耗散以及屏蔽射频干扰的多个电气和/或光学部件。屏蔽件框架142a、142b和屏蔽件140a、140b之间的机械耦合可以使用沿边缘并且垂直于屏蔽件140a、140b的表面定向的一系列弹簧指片来实现。指片被卡扣在屏蔽框架142a、142b的外表面上，以形成电连接并且机械稳固的耦合。通常，本领域技术人员将理解，屏蔽件主要用于屏蔽射频干扰从包含在屏蔽件内的部件辐射到周围部件，或者屏蔽屏蔽件外部生成的射频干扰以免影响屏蔽件内的那些部件。

屏蔽件框架142a、142b由适于以类似于上文针对屏蔽件140a、140b所描述的方式保护部件免受RF干扰的材料形成。用于屏蔽框架142a、142b的合适材料的示例包括镀钢或锌合金钢。屏蔽件140a、140b具有相对于PCB 110的表面大致为平面的地形表面(topographic surface)。当屏蔽件140a、140b与屏蔽件框架142a、142b耦合时，该地形表面为屏蔽件140a、140b提供合适的高度，从而根据需要为下面的电气和/或光学部件提供间距。屏蔽件140a、140b的地形表面还可以包括一个或多个凹陷，以允许与安装在PCB 110上的一个或多个电气和/或光学部件接合。具体地，凹陷150a和150b分别被包括在屏蔽件140a、140b中，以分别在屏蔽件140a、140b中的每一个和部件115a、115b之间提供界面点，以促进热传递到位于屏蔽件140a、140b外部的散热器160a、160b。值得注意的是，在一些实施例中，基于部件的顶部与屏蔽件的底表面或内表面之间的空间或距离，在屏蔽件中包括轮廓或凹陷(诸如凹陷145a和/或凹陷145b)可能不是必需的。

一定量的可流动导热材料150a、150b通过凹陷区域145a、145b中的一个或多个开口(未示出)分别被直接放置在部件115a、115b的顶部上，作为屏蔽件140a、140b的一部分。可流动导热材料150a、150b可以是一种类型的热腻子或包括类似属性的任何其他TIM。可流动导热材料150a、150b的示例包括但不限于由Timtronics Thermal Interface Materials的TIM-PUTTY 418HTC就地成型导热间隙填充腻子和Parker Chomerics的THERM-A-GAP^TMGELS T630、T630G、T635、T636、T652、GEL8010、GEL30和GEL30G。可流动导热材料150a、150b可以通过注入或分配通过凹陷区域145a、145b中的一个或多个开口(未示出)被放置在部件115a、115b上。在屏蔽件140a、140b与屏蔽件框架142a、142b组装就位之后，可流动导热材料150a、150b可以通过一个或多个开口被放置在部件115a、115b上。

可流动导热材料150a、150b的量被确定为使得其足以填充存在于部件115a、115b的顶表面与凹陷142a、142b的内表面或底表面之间的任何空间。可流动导热材料150a、150b的量还足以填充在凹陷142a、142b的外表面或顶表面与散热器160a、160b的底表面之间创建的空间。当组装时，部件115a、115b的顶表面与凹陷142a、142b的内表面或底表面之间的空间以及凹陷142a、142b的外表面或顶表面与散热器160a、160b的底表面之间的空间可以在1毫米(mm)和5毫米之间。通过将散热器160a、160b固定为散热器组件130a、130b的一部分，放置在凹陷145a、145b的外表面或顶表面上的可流动导热材料150a、150b被压得光滑且平整。在一些实施例中，可流动导热材料150a、150b的量足以填充屏蔽件140a、140b中的凹陷145a、145b的整个跨度，具有足够的附加材料来进一步填充在凹陷145a、145b的跨度之外的在屏蔽件140a、140b的外表面或顶表面与散热器160a、160b的底表面之间创建的空间。

由通过存在于凹陷145a、145b的区域中的一个或多个开口将部件115a、115b的顶表面耦合到散热器160a、160b的底表面的可流动导热材料150a、150b形成的热界面促进从部件115a、115b到散热器160a、160b的强热传递。下面将参考图3-图5讨论关于热组件130a、130b中的可流动导热材料150a、150b的实施和使用的进一步细节。

屏蔽件140a还包括开口171和173，开口171和173在凹陷145a的跨度之外并且与如上文所描述的与散热器组件130a一起使用的压缩弹簧销紧固件170和172的位置对准。保持夹178和179被示出为在屏蔽件140b和屏蔽件框架142b的外部从PCB 110延伸。保持夹178和179被安置成捕获如上文所描述的与散热器组件130b一起使用的弹簧夹紧固件177的端部。

如图1-图2所描述的，可流动导热材料150a、150b的量足以填充在凹陷145a、145b的外表面或顶表面以及在一些情况下屏蔽件140a、140b的外表面或顶表面与散热器160a、160b的底表面之间创建的空间或间隙。因此，屏蔽件140a、140b与散热器160a、160b电隔离。在一些实施例中，可以期望一个或两个散热器160a、160b的底表面的一部分分别与屏蔽件140a、140b的外表面或顶表面(例如，凹陷145a、145b的跨度的外部)电耦合。通过将一个或两个散热器160a、160b电耦合以及热耦合到屏蔽件140a、140b，散热器将处于与屏蔽件相同的电势(例如，接地电势)。因此，电耦合可以改进RF或EMI屏蔽性能。电耦合可以通过机械布置来实现，诸如将两个表面被压在一起。替代地，电耦合可以通过诸如焊接的粘合机制来实现。

值得注意的是，散热器组件130a、130b的元件在图1-图2中被描述为主要水平定向，其中元件使用顶表面和底表面接合。然而，本实施例的原理中的一个或多个可以等同地适用于垂直定向的散热器组件，其中元件参考左侧表面和右侧表面而不是顶表面和底表面。此外，电子设备100被示出为包括两个散热器组件。在其他实施例中，电气或电子设备可以包括更多或更少的散热器组件。

转到图3至图4，示出了根据本公开的方面的示例性散热器组件300的两个视图。散热器组件300可以被包括在用作任何电气或电子设备(诸如图1-图2中描述的电子设备100)的一部分的热耗散和屏蔽机构中。散热器组件300主要描述了不需要如上文所描述的在屏蔽件的表面中的轮廓或凹陷的热界面部件堆叠或结构。然而，下面的原理同样适用于诸如上文针对散热器组件130a、130b所描述的其他热界面结构。应当理解，为了简明起见，未示出电气或电子设备中的散热器组件300的完整功能所必需的几个部件和元件，包括上文所描述的部件和元件，因为未示出的这些部件和元件中的一些是本领域技术人员公知的。贯穿图3-图4的描述将保持相同的参考编号。

图3示出了根据本公开的原理的示例性散热器组件300的结构的立体视图。散热器组件300的立体视图以某些元件为透明的和有阴影被示出，以便更好地理解散热器组件300内的元件的结构和接合。散热器组件300包括部件310，其中屏蔽件320的一部分示出为在部件310的顶表面上。屏蔽件320的部分可以是类似于图1-图2中所示的屏蔽件140a或屏蔽件140b但不具有凹陷145a、145b的屏蔽件结构。屏蔽件320包括直接在部件310上方的多个开口325a-325n。散热器340的一部分被示出在覆盖包括多个开口325a-325n的区域的屏蔽件320的部分的顶表面上方。可流动导热材料330被示出在部件310的顶表面与散热器340的底表面之间的空间中，填充屏蔽件320中的多个开口325a-325n。

图4示出了根据本公开的原理的示例性散热器组件300的结构的截面图。截面图示出为穿过散热器组件300的中心。图4中所示的散热器组件300中的元件已经以类似于图3的方式加阴影。如在图3中，屏蔽件320被示出在部件310的顶表面上方，并且散热器340被示出在屏蔽件320的顶表面上方。可流动导热材料330被示出为填充部件310的顶表面与屏蔽件320的底表面之间的空间以及屏蔽件320的顶表面与散热器340的底表面之间的空间。可流动导热材料330还填充多个开口325a-325n，从而允许屏蔽件320下方的部件310的顶表面与屏蔽件320上方的散热器340的底表面之间的界面连续性。

多个开口325a-325n中的所有开口可以是正方形形状。在其他实施例中，多个开口325a-325n可以全部是圆形或全部是三角形或可以是三种形状中的任何一种的组合。多个开口325a-325n在一些情况下可以是矩形的，然而矩形开口相对于宽频率范围上的RF屏蔽性能或效能造成了附加的设计约束。通常，多个开口325a-325n的每一个的尺寸以及其之间的距离或间距可以主要基于在其上要求RF性能或效能的频率范围来确定。多个开口325a-325n中的每一个的尺寸或其之间的距离或间距可以附加地部分地基于RF屏蔽性能或效能的所需值来确定。尺寸、距离或间距还可以部分地基于部件(例如，部件310)的热管理要求。尺寸、距离或间距还可以部分地基于可流动导热材料的属性以及所使用的分配装备。在一些实施例中，多个开口325a-325n中的每一个的尺寸和/或其之间的间距可以是不均匀的和/或不对称的，只要满足对热管理性能和RF屏蔽性能两者的所有要求即可。

如图3-图4中所示，多个开口325a-325n为标称长度为1mm并且间距为0.5mm的正方形。在其他实施例中，取决于所需的RF屏蔽性能要求，多个开口的范围可以从1mm到2mm，并且间距的范围可以从0.5mm至2mm。此外，可能有用的是将开口放置成距部件(例如，部件310)的顶表面的边缘不近于1.5mm，以便缓解将可流动导热材料分配到该边缘之外或之上。

值得注意的是，即使添加了多个开口325a-325n，屏蔽件320的RF或EMI屏蔽性能连同其他标称部件(例如，图1-图2中的屏蔽件框架142a、142b)仍然实现了在宽频率范围内50分贝(dB)或更好的信号水平衰减。如上文所描述的，关于RF或EMI屏蔽性能和热管理性能以及所使用的可流动导热材料的量和组装或制造的容易性，可能存在设计权衡。这些设计权衡可以用于确定屏蔽件中的开口的尺寸、开口之间的间距和/或开口的数量。基于设计权衡创建的这些变型中的任何变型都在本公开的范围内。

转到图5，示出了在根据本公开的方面的组装过程期间的示例性散热器组件500的一部分的立体视图。散热器组件500的立体视图以某些元件是透明的和有阴影的被示出，以便更好地理解散热器组件500内的元件的结构和接合。除非下文另有描述，否则部件510、屏蔽件520和多个开口525a-525n的结构和功能与上文在图3至图4中针对部件310、屏蔽件320和多个开口325a-325n所描述的相同。

散热器组件500包括部件510，其中屏蔽件520的一部分被示出在部件510的顶表面上方。屏蔽件520包括直接在部件510上方的多个开口525a-525n。在电子设备(例如，图1-图2中所示的电子设备100)的组装期间的点处，部件510被固定到PCB(例如，PCB 110)并且屏蔽件520被安置且固定(例如，使用屏蔽件框架142a、142b)在部件510上方。在散热器组件500的组装期间的该点之后并且在热扩散器或散热器(例如，图3中的散热器340)被安置在屏蔽件520上方之前，可流动导热材料作为液滴535a-535n通过多个开口525a-525n中的每一个被分配。可流动导热材料的液滴535a-535n(其也可以被称为熔池(puddle)或珠粒)可以使用手动操作或机器操作的分配设备来分配。可流动导热材料的量可以基于存在于部件510的顶表面与屏蔽件520的底表面之间的空间以及将存在于屏蔽件520的顶表面与散热器的热扩散器的底表面之间的空间来确定。在一些实施例中，并非多个开口525a-525n中的所有开口都具有通过它们分配的可流动导热材料的液滴、熔池或珠粒。如此，可以通过开口525a-525n的子集分配可流动导电材料的液滴、熔池或珠粒的数量。

转到图6，示出了示出根据本公开的方面的示例性散热器组件的屏蔽效率对频率的曲线图600。使用模拟工具，诸如来自Ansys的高频模拟软件(HFSS)，生成曲线图600。曲线图600包括以千兆赫(GHz)显示信号频率的水平轴610和显示以分贝(dB)表示的信号衰减电平的垂直轴620。曲线图600还包括信号波形630，表示作为类似于屏蔽件320的屏蔽结构连同使用如上文所描述的开口尺寸和间距大小的开口325a-325nn的存在的结果的信号衰减。信号波形630指示归因于屏蔽结构的存在的信号衰减(被称为屏蔽效率)在从1GHz到10GHz的频率范围内大于50dB。

值得注意的是，理想的屏蔽结构，一种不具有由适当的金属构造的开口并且具有适当厚度的屏蔽结构可以造成百分之100的RF或EMI屏蔽效能(例如，无限dB)。在屏蔽结构中引入任何缺陷(imperfection)，诸如用于固定到PCB或用于屏蔽件与屏蔽件之间的接合的开口，将屏蔽效能降低到小于百分之100。特别地如本文所描述的引入一个或多个孔或开口(例如，开口325a-325n)对于本公开而言是重要的，以促进使用封闭在屏蔽件中的部件与在屏蔽件外部的热扩散器或散热器之间的单个公共热界面。虽然一个或多个开口的引入降低了屏蔽效能，但是可以以创建实现期望的热管理性能以及RF或EMI屏蔽效能的改进的散热器组件这样的方式管理设计权衡。

转到图7，示出了根据本公开的方面的用于组装在电子设备中使用的散热器组件的示例性过程700的流程图。将主要关于图3-图4中所描述的散热器组件300来描述过程700。过程700还可以应用于在电气或电子设备(诸如在图1-图2中描述的电子设备100)中使用的散热器组件。此外，过程700的一些方面还可以被利用为组装或制造诸如图5中所描述的散热器组件500的散热器组件的一部分。尽管为了说明和讨论的目的，过程700描绘了以特定顺序执行的步骤，但是本文所讨论的操作不限于任何特定顺序或布置。此外，尽管过程700是关联通常在电气或电子设备中使用的散热器组件来描述的，但是过程700可以容易地适配于在可能存在热管理挑战的要求热管理结合其他要求(诸如EMI屏蔽)的其他组件和其他设备中使用。本领域技术人员使用本文所提供的公开还将理解，过程700的步骤中的一个或多个可以以各种方式被省略、重新布置、组合和/或适配。

在步骤710，作为组装过程的一部分，需要RF或EMI屏蔽和热管理两者的部件，诸如部件310，被固定到PCB(例如，图1-图2中描述的PCB 110)。部件的固定可以包括将部件的主体用环氧树脂固定到PCB以将部件机械地稳定在PCB上。在步骤710的固定还可以包括将部件的一个或多个引线(lead)焊接到PCB。焊接可以包括对焊膏图案施加热量、液体波峰焊接或手动焊接。此外，在步骤710，包括屏蔽框架(例如，屏蔽框架142a、142b)的附加部件可以以与本文所描述的类似的方式被固定到PCB。

在步骤720，诸如屏蔽件320的屏蔽件围绕在步骤710中固定到PCB的部件安置。为了最好地促进部件的热管理，屏蔽件的内表面被对准为与部件的外表面平行，而不接触部件。在一些实施例中，屏蔽件的一部分被对准，使得屏蔽件的该部分的内表面或底表面在部件的外表面或顶表面上方。作为步骤720的一部分，屏蔽件可以机械地和/或电气地固定到PCB，作为稳定其围绕部件的位置的一部分。在一些实施例中，屏蔽件被机械地附接到屏蔽件框架。

在步骤720，围绕部件安置的屏蔽件(例如，屏蔽件320)包括一个或多个开口或孔，诸如开口325a-325n的集合。开口被安置在与部件对准(例如，在部件上方)的屏蔽件的部分的表面上。开口可以是正方形、圆形和/或三角形。开口或孔的尺寸以及开口或孔之间的间距或距离可以基于如上文所描述的对RF或EMI性能的要求以及对热管理性能的要求来确定。

在步骤730，通过屏蔽件中与部件对准的一个或多个开口分配可流动导热材料。可流动导热材料150a、150b可以是一种类型的热腻子或包括如上文所描述的类似属性的任何其他TIM。可流动导热材料可以使用手动操作或机器操作的分配设备来分配。可流动导热材料的量可以基于填充部件的顶表面与屏蔽件的内表面之间的空间所需的材料的体积来确定。

在步骤740，可流动导热材料还被分配以提供材料来创建界面表面，该界面表面在屏蔽件的外表面和散热器的表面之间形成间隙或空间，散热器通过可流动导热材料固定到屏蔽件。散热器被安置为与部件对准，但在屏蔽件的外表面的外部或上方。作为散热器的固定的一部分，在步骤740，可以用力按压或以其他方式调整散热器以接近屏蔽件的外表面，但不与屏蔽件的外表面电接触或耦合。作为步骤730和步骤740的结果，可流动导热材料通过一个或多个开口在屏蔽件内部(即下方)和外部(即上方)形成单层热导体，其充当部件和散热器之间的热界面。

在步骤750，将包括屏蔽件、可流动导热材料和散热器的散热器组件固定或附接到PCB。附接机构可以包括一个或多个紧固件，该一个或多个紧固件与如上文所描述的散热器组件的一个或多个元件接合。紧固件可以包括但不限于压缩弹簧销(例如，压缩弹簧销紧固件170、172)、弹簧夹(例如，弹簧夹紧固件177)和其他类似的机构。

作为使用过程700来组装散热器组件的示例，屏蔽件被垂直地安置在PCB上水平定向的部件上方。可流动导热材料通过屏蔽件中的多个开口并在其上方分配，所述多个开口在部件上方均匀地间隔开。散热器被固定到存在于多个开口上方的可流动导热材料。可流动导热材料的量使得其填充存在于部件的顶部和屏蔽件的底表面之间的间隙以及存在于屏蔽件的顶表面和散热器的底表面之间的间隙。

在一些实施例中，在步骤720，围绕部件安置的屏蔽件可以包括在屏蔽件的与部件对准的部分的表面中的凹陷(例如，图1-图2中的凹陷145a、145b)。该凹陷可以用作其他元件(诸如热扩散器或散热器)的对准的一部分。当封闭在屏蔽件中的其它部件需要PCB上方的附加高度时，凹陷可以被用来减小部件的外表面或顶表面与屏蔽件的内表面或底表面之间的距离或空间。凹陷还可以用于容纳材料，诸如可流动导热材料。

重要的是要注意，在一些实施例中，在步骤730的分配可能涉及在步骤720在将屏蔽件围绕部件安置之前将可流动导热材料直接分配到部件的外表面或顶表面。当屏蔽件被安置或与部件对准时，可流动导热材料被挤压或挤出穿过屏蔽件中的一个或多个开口。作为另一调整，在步骤740，可以根据需要将附加的可流动导热材料添加到屏蔽件的外表面或顶表面以固定散热器。过程700的这种修改导致散热器组件(例如，散热器组件300)的相同的最终布置或配置。

上述实施例描述了一种用于提供热管理和RF或EMI屏蔽的装置以及一种用于组装该装置的方法。该装置或散热器组件提供了相对于也提供RF或EMI屏蔽的先前散热器组件的几个优点。一个优点是使用桥接EMI或RF屏蔽件内需要热管理的部件与EMI或RF屏蔽件外部的散热器之间的界面的单个TIM，诸如可流动导热材料，而不会显著影响EMI或RF屏蔽性能。与利用多个界面和材料的设计相比，单个TIM的使用降低了成本并且还简化了组装或制造。此外，在一些情况下，改进了部件和散热器之间的热传递，允许使用具有相同热管理性能的较小散热器。根据需要，该装置或散热器组件还容易地适配于不同的部件尺寸和形状。

根据本公开，描述了一种装置，该装置包括封闭附接到印刷电路板的至少一个部件的屏蔽件，屏蔽件具有内表面和外表面，至少一个部件具有与屏蔽件的内表面平行对准的外表面，屏蔽件包括从外表面延伸穿过屏蔽件到内表面并且与至少一个部件对准的至少一个开口。装置还包括散热器，散热器邻近屏蔽件的外表面安置并且与至少一个部件中的一个对准，散热器使用可流动导热材料与至少一个部件的外表面热耦合，使得可流动导热材料延伸穿过至少一个开口，并且占据至少一个部件的外表面与屏蔽件的内表面之间的空间，并且占据屏蔽件的外表面与散热器的表面之间的空间。

在一些实施例中，该装置可以被称为散热器组件。

根据本公开，描述了一种电子设备，该电子设备包括壳体、封闭在壳体内的印刷电路板以及散热器组件。散热器组件包括封闭附接到印刷电路板的至少一个部件的屏蔽件，屏蔽件具有内表面和外表面，至少一个部件具有与屏蔽件的内表面平行对准的外表面，屏蔽件包括从外表面延伸穿过屏蔽件到内表面并且与至少一个部件对准的至少一个开口。散热器组件还包括散热器，散热器邻近屏蔽件的外表面安置并且与至少一个部件中的一个对准，散热器使用可流动导热材料与至少一个部件的外表面热耦合，使得可流动导热材料延伸穿过至少一个开口，并且占据至少一个部件的外表面和屏蔽件的内表面之间的空间以及屏蔽件的外表面和散热器的表面之间的空间。

在一些实施例中，电子设备是机顶盒。

在一些实施例中，至少一个开口是跨越屏蔽件的表面的至少一部分并且与至少一个部件对准的多个开口。

在一些实施例中，多个开口中的每一个是正方形、圆形和三角形中的至少一种的形状。

在一些实施例中，多个开口中的每一个是正方形的形状，基于将由屏蔽件衰减的至少一个射频信号来确定一组开口中的每一个的长度。

在一些实施例中，多个开口中的每一个是正方形的形状，基于将由屏蔽件衰减的射频信号来确定一组开口中的每一个之间的距离。

在一些实施例中，存在于屏蔽件和散热器之间的空间内的可流动导热材料还将屏蔽件与散热器电隔离。

在一些实施例中，屏蔽件还包括在屏蔽件的表面上的至少一个凹陷区域，并且其中至少一个开口在至少一个凹陷区域内。

在一些实施例中，装置或散热器组件还包括将屏蔽件和散热器附接到印刷电路板的至少一个紧固件。

在一些实施例中，至少一个紧固件是压缩弹簧销和弹簧夹中的一个。

在一些实施例中，屏蔽件与安装到印刷电路板的屏蔽件框架机械地耦合。

应当理解的是，除了在上文描述中明确指示的地方，所示出和描述的各种特征是可互换的，也就是说，在一个实施例中示出的特征可以并入到另一实施例中。

尽管本文已经详细示出和描述了并入了本公开的教导的实施例，但是本领域技术人员可以容易地设计出仍然并入了这些教导的许多其他变化的实施例。已经描述了用于提供热管理和电磁干扰屏蔽的装置的优选实施例，应当注意，本领域技术人员可以根据上述教导做出修改和变化。因此，应当理解，可以在由所附权利要求所概述的公开的范围内的本公开的特定实施例中进行改变。

Claims (21)

1.一种装置，包括：

屏蔽件，所述屏蔽件封闭附接到印刷电路板的至少一个部件，所述屏蔽件具有内表面和外表面，所述至少一个部件具有与所述屏蔽件的所述内表面平行对准的外表面，所述屏蔽件包括至少一个开口，所述至少一个开口从所述外表面延伸穿过所述屏蔽件到所述内表面并且与所述至少一个部件对准；以及

散热器，所述散热器邻近所述屏蔽件的所述外表面安置并且与所述至少一个部件中的一个对准，所述散热器使用可流动导热材料与所述至少一个部件的所述外表面热耦合，使得所述可流动导热材料延伸穿过所述至少一个开口，并且占据所述至少一个部件的所述外表面与所述屏蔽件的所述内表面之间的空间，并且占据所述屏蔽件的所述外表面与所述散热器的表面之间的空间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个开口是至少跨越所述屏蔽件的表面的一部分并且与所述至少一个部件对准的多个开口。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述多个开口中的每一个是正方形、圆形和三角形中的至少一种的形状。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个开口中的每一个是正方形的形状，基于将由所述屏蔽件衰减的至少一个射频信号来确定所述多个开口中的每一个的长度。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个开口中的每一个是正方形的形状，基于将由所述屏蔽件衰减的至少一个射频信号来确定所述多个开口中的每一个之间的距离。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，存在于所述屏蔽件与所述散热器之间的空间内的所述可流动导热材料还将所述屏蔽件与所述散热器电隔离。

7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述屏蔽件还包括在所述屏蔽件的表面上的至少一个凹陷区域，并且其中所述至少一个开口在所述至少一个凹陷区域内。

8.根据权利要求1所述的装置，还包括至少一个紧固件，所述至少一个紧固件将所述屏蔽件和所述散热器附接到所述印刷电路板。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述至少一个紧固件是压缩弹簧销和弹簧夹中的一个。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述屏蔽件与安装到所述印刷电路板的屏蔽件框架机械地耦合。

11.一种电子设备，包括：

壳体；

印刷电路板，所述电路板封闭在所述壳体内；以及

散热器组件，所述散热器组件包括：

屏蔽件，所述屏蔽件封闭附接到印刷电路板的至少一个部件，所述屏蔽件具有内表面和外表面，所述至少一个部件具有与所述屏蔽件的所述内表面平行对准的外表面，所述屏蔽件包括从所述外表面延伸穿过所述屏蔽件到所述内表面并且与所述至少一个部件对准的至少一个开口；以及

散热器，所述散热器邻近所述屏蔽件的所述外表面安置并且与所述至少一个部件中的一个对准，所述散热器使用可流动导热材料与所述至少一个部件的所述外表面热耦合，使得所述可流动导热材料延伸穿过所述至少一个开口，并且占据所述至少一个部件的所述外表面与所述屏蔽件的所述内表面之间的空间以及所述屏蔽件的所述外表面与所述散热器的表面之间的空间。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述至少一个开口是至少跨越所述屏蔽件的所述表面的一部分并且与所述至少一个部件对准的多个开口。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其中，所述多个开口中的每一个是正方形、圆形和三角形中的至少一种的形状。

14.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述多个开口中的每一个是正方形的形状，基于将由所述屏蔽件衰减的至少一个射频信号来确定所述多个开口中的每一个的长度。

15.根据权利要求13所述的电子设备，其中，所述多个开口中的每一个是正方形的形状，基于将由所述屏蔽件衰减的至少一个射频信号来确定所述多个开口中的每一个之间的距离。

16.根据权利要求11所述的电子装置，其中，存在于所述屏蔽件与所述散热器之间的空间内的所述可流动导热材料还将所述屏蔽件与所述散热器电隔离。

17.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述屏蔽件还包括在所述屏蔽件的表面上的至少一个凹陷区域，并且其中所述至少一个开口在所述至少一个凹陷区域内。

18.根据权利要求11所述的电子设备，还包括至少一个紧固件，所述至少一个紧固件将所述屏蔽件和所述散热器附接到所述印刷电路板。

19.根据权利要求18所述的电子设备，其中，所述至少一个紧固件是压缩弹簧销和弹簧夹中的一个。

20.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述屏蔽件与安装到所述印刷电路板的屏蔽件框架机械地耦合。

21.根据权利要求11所述的电子设备，其中，所述电子设备是机顶盒。