CN1217132A - 开缝的屏蔽罩 - Google Patents

Abstract

一种屏蔽罩(16),用于安装在一个例如印刷电路板(PCB)(10)的绝缘基片的表面(14)上面或是嵌入其内的电子电路的射频(RF)屏蔽。屏蔽罩(16)的结构可以适应PCB(10)表面(14)上的各种变化。用金属制成的屏蔽罩(16)包括一个顶部(18)和多个侧壁,如果将屏蔽罩(16)放在电路上面,其尺寸能完全盖住电子电路,按照本发明,在侧面设有多个垂直缝隙(14),使得屏蔽罩(16)的任一侧面都可以适应PCB(10)的表面(14)(并且有效地接触到PCB(10)上面的接地轨迹(12))。开缝的侧面包括一系列金属的齿(22),如果在屏蔽罩(16)的顶部(18)施加适度的力(40－44),可以使每个齿的角度移动到为适应PCB(10)所需要的范围。

Description

开缝的屏蔽罩

发明背景

发明领域

本发明涉及到电子元件或是电路的射频(RF)屏蔽，元件或是电路被安装在印刷电路板(PCB)上面或是嵌入其内，特别是涉及到用一种被称为屏蔽罩的冲压成形的金属屏蔽装置为PCB构成的RF屏蔽。更具体地说，本发明涉及到在屏蔽罩和PCB的接触面不是平面的情况下用一种方法和装置在屏蔽罩和PCB之间实现均匀或是不间断的接触。

相关技术

印刷电路板(PCB)在电子和电信产业中具有广泛的应用。PCB通常包括一或多层绝缘基片(例如塑料)，通常在基片上淀积形成预定的导电金属(例如铜)图形，用来连接安装在PCB层上面或是蚀刻在PCB层内的电子器件(例如半导体器件)。许多此类电路中包括在很高的射频(RF)处工作的器件。这些器件的RF发射会干扰PCB附近的其他器件或是电路(例如个人计算机内部的其他PCB)的正常工作。因此，为了防止RF干扰，对这些RF辐射的屏蔽是一个重要的问题。

早先的RF屏蔽技术是将整个PCB封闭在一个接地的金属盒内。然而，这种方案还要考虑到PCB的重量和体积，并且要避免在测试或维修期间轻易接触到有关的电子电路。因此，另一种早先的RF屏蔽技术采用了开放的金属盒，它被放置在PCB的一侧或是两侧，并且附着或是连接在PCB表面上的接地路径或是轨迹上。

这些早期的RF屏蔽方案看起来有些过分了，因为它们的作用是屏蔽整个PCB，尽管射频干扰源可能仅仅是PCB电路的一小部分。因此，目前流行的方案是采用一种金属“屏蔽罩”(shield can)，其形状大体上是一个倒置的开口盒，用来盖住PCB内部或是表面上产生干扰的某一部分电路。通常是通过焊接或是强力的电镀啮合方式将屏蔽罩装到PCB上的适当部位。在目前流行的许多屏蔽罩的侧面(侧壁)或是相邻两壁之间的角上设有小的开口。侧面的开口一般是圆形的，用来在回流焊接过程中提供有效的气流。角上的开口一般都是在壁的高度上延伸，它是用一种简单的方法将平面的金属片弯折形成罩子的侧壁，在屏蔽罩上形成这种开口。

为了形成有效的RF屏蔽，屏蔽罩应该尽可能地与PCB形成均匀的接触或是配合。例如已知的情况，如果屏蔽罩和PCB之间的任何缝隙的尺寸等于或是大于某一特定频率的波长，对RF能量的屏蔽作用就会变得很小甚至没有，而通过尺寸小于这种波长的任何缝隙泄漏的RF能量的数量则会随着缝隙尺寸的缩小而线性地减少。从中还可以发现，为了避免任何具体频率下的RF能量的明显泄漏，缝隙尺寸不应该大于该频率的波长的1/20。因此，如果需要屏蔽100MHz或是1GHz的RF能量，任何缝隙的尺寸(长度或是宽度)分别应该不大于6英寸或是0.6英寸(这些频率各自的波长可以用光在真空中的速度来计算，也就是每秒186000英里，将其除以每秒的周期，也就是频率“赫兹”)。

因此，消除或是缩小屏蔽罩和PCB之间的缝隙在一个有效的屏蔽罩的设计工作中就变成了重要的问题。然而，除非屏蔽罩与PCB的接触面能做到相当的平，让围绕着屏蔽罩周边的屏蔽罩和PCB之间的接触区域不会形成不同尺寸的缝隙，总会有一些足够大的缝隙会威胁到屏蔽罩对RF射线的有效屏蔽。

从实用性角度来看，在实践中不可能制造出这种相当平的屏蔽罩和PCB。不仅如此，在按照上述的比较经济的方法制成的普通屏蔽罩的侧壁中设有圆形的开口，并且沿着各个角还设有垂直的开口，在屏蔽罩和PCB之间不能保证均匀的接触。因此，在工业生产中面临着如何保证屏蔽罩和PCB之间的均匀接触的问题。

以往有人提出了几种用来适应屏蔽罩和PCB之间的接触表面的技术。例如，这些技术中包括采用二次焊接来封闭屏蔽罩和PCB之间的第一次焊接所留下的缝隙，以及在屏蔽罩和PCB之间采用密封垫片。然而，这些现有技术的方案各自都伴随有自身的缺陷，这其中包括额外的材料或是部件的价格问题。因此需要通过一种新的方式让屏蔽罩适合PCB，而不必采用其他的材料或是部件。

发明概述

本发明认识到，为了让屏蔽罩的理论上平直和坚固的垂直壁适应PCB的不平坦表面，这种壁应该能够伸展或是弯卷。通常需要在壁上施加很大的力。然而，如果在壁上利用多个垂直的缝来释放结构应力，就能够明显地减少所需的力量。这样，在屏蔽罩的每个壁上就会形成一系列的齿(交错的金属件和垂直缝)。这样就可以在屏蔽罩的水平顶面上施加很小的垂直力，让屏蔽罩的顶部在齿的上边沿处发生弯曲，但是不会压弯齿的本身。在力的作用下，齿的角度能够在相邻的缝内部移动到需要的范围，让齿的下沿适应PCB表面的曲率。按照这种方式，屏蔽罩就能够与PCB上的接地轨迹形成更加一致或是均匀的接触(电和机械的接触)。为了让气流能够有效地通过本发明的屏蔽罩，可以在屏蔽罩的顶面上布置多个小的开口。

本发明与普通的屏蔽罩不同，它的壁中具有用来通气的圆形开口，并且在制作的过程中在壁与壁之间的角上形成垂直的开口。普通屏蔽罩的壁内的圆形开口在屏蔽罩的顶部受到压力时不能提供所需的应力释放作用，因为这些开口不是沿着壁的整个高度延伸的。另外，尽管普通屏蔽罩角上的垂直开口是沿着两个相邻壁的高度延伸的，但是这些开口不是处在两壁的内部，因此不能提供所需的应力释放作用。然而，按照本发明的指导，在屏蔽罩的每个壁中可以用至少一个垂直的缝提供所需的应力释放作用，屏蔽罩需要接触到PCB上的不规则区域。

在一个方面，本发明提供了一种屏蔽罩，用于安装在诸如印刷电路板(PCB)等绝缘基片的变化的表面上的电子器件或是电路的射频(RF)屏蔽。本发明的屏蔽罩能够适应绝缘基片表面上的任何变化，它包括一个顶面，其尺寸正好能盖住器件或是电路，并且适合挡住RF能量的通路，以及从屏蔽罩的顶面向下延伸的多个侧面，并且也能挡住RF能量的通路。屏蔽罩的至少一个侧面上具有至少一个缝，其尺寸使得如果在屏蔽罩的顶面上施加一个力使屏蔽罩与基片形成啮合，就能使该侧面的至少一部分发生角度偏移，使其接触到基片的表面。

另一方面，本发明提供了一种让用来屏蔽RF能量的金属屏蔽适应被屏蔽的用来安装电子电路的电子基片的变化表面的方法。这种屏蔽包括一个顶面和多个侧面，该方法包括以下的步骤，在至少一个侧面上形成至少一个缝，其尺寸使得如果在屏蔽的顶面上施加一个力使其与基片的表面形成啮合，就能使该侧面的至少一部分发生角度偏移，并且接触到基片的表面，并且在屏蔽的顶面上施加一个力，使其与基片的表面形成啮合。

按照另一方面，本发明提供了一种方法，用来在装有多个需要RF屏蔽的电子器件一个绝缘基片表面上补偿一个区域内的结构变化。该方法包括，在围绕着该区域周边的多个点上设置接地轨迹，形成金属屏蔽的一个顶件和多个从顶件上向下延伸的侧件，在每个侧件上形成被基本上等于对应的侧件高度的缝隔开的多个齿。该方法进一步包括将金属屏蔽定位在该区域上面，并且对金属屏蔽的顶件施加一个力，至少使一些上述的齿发生角度偏移，任凭基片的表面如何变化，都迫使其接触到接地轨迹。

在又一方面，本发明提供了一种屏蔽装置，用来防止一或多个电子器件发出或是受到RF能量的辐射。该装置包括一个具有不均匀表面的PCB，器件被安装或是淀积(deposit)在该表面上，以及一个盖住这些器件的屏蔽罩。屏蔽罩包括一个顶面和多个侧壁。至少在一个侧壁上设有一或多个垂直的缝，其尺寸足以让该侧壁的一或多个部分在施加到屏蔽罩顶面上的压力作用下发生角度偏移。该装置进一步包括在屏蔽罩顶面上施加压力的装置，以便使屏蔽罩上开缝的侧壁能够接触到PCB的不均匀表面。

以下要参照附图详细地说明本发明的上述和其他方面。

附图简述

参照以下的附图，本领域的技术人员可以更好地理解本发明及其各种目的和优点，在附图中：

图1是一块印刷电路板(PCB)的顶视分解图，在上面安装有本发明的屏蔽罩；

图2是图1所示屏蔽罩的底部立体图；

图3是沿着图1中3-3线看到的PCB和屏蔽罩的一个截面图，用来表示PCB顶面上的曲率；

图4与图3类似，但是表示了在屏蔽罩的顶面上施加一个向下的力之后让屏蔽罩适应PCB的曲率的情况；以及

图5是图1中的PCB和屏蔽罩的底部分解图，还表示了用于PCB和屏蔽罩的一个外壳，外壳的作用是提供使屏蔽罩与PCB啮合所需的力。

发明详述

首先参见图1，在印刷电路板(PCB)10的上表面上安装有各种各样的电子器件，众所周知，在实际的PCB 10上至少还可以有一些器件或是电路被蚀刻或是淀积在其表面上，而不是安装在表面上的。在PCB10表面上的区域14周围淀积有接地轨迹12。接地轨迹12构成连续的图形，该图形对应着准备安装到PCB10上面的一个屏蔽罩16的轮廓(当然也可以采用不连续的接地轨迹图形)。屏蔽罩16的作用是屏蔽或是阻挡安装(或是嵌入)在区域14上的多个器件产生的射频(RF)能量。当然，屏蔽罩16还可以阻挡外部产生的RF能量进入这一区域14。

如图1所示，按照本发明构成的屏蔽罩16包括一个顶面18，在顶面上具有多个用来降低重量和/或散热用的圆形开口20，并且还包括多个侧壁，每个侧壁都包括被多个垂直的缝24隔开的多个齿22。为了避免RF能量通过开口20发生明显的泄漏，开口20的直径应该(但并非必须)不大于需要被屏蔽罩16所屏蔽的那些频率当中的最短波长的1/20(当然，开口20也可以大于这种最佳尺寸，但是可能导致从开口20泄漏出来的RF能量可能会超过要求)。缝24的数量和位置应该足以释放施加到屏蔽罩16的顶部18上使其与PCB 10形成啮合的力所产生的结构应力。可取的，缝24的长度应该基本上等于屏蔽罩16上对应的侧壁高度，让缝24在屏蔽罩16的侧壁的整个垂直距离上延伸。象开口20一样，缝24的宽度应该(但并非必须)不大于需要被屏蔽罩16所屏蔽的那些频率当中的最短波长的1/20(当然，缝24也可以比这种最佳尺寸宽，但是这可能导致从缝24泄漏出来的RF能量可能会超过要求)。

接着参见图2，在屏蔽罩16的一个实施例中，顶面18是包括基本上水平或平的平面，它包括开口20和从一个弯折线28开始变窄的斜面26。因此，一个侧壁30上的齿比其他侧壁上的齿短。还要注意到在一个侧壁的接缝32处是间断的。由此可以看出，屏蔽罩16的结构在任一方位上都不一定具有对称的截面，而是可以适应包括需要屏蔽的器件结构的具体使用要求。

以下参见图3-4，从图3中可见，PCB 10的表面上沿着接地轨迹12的某些区域可能会由于弯曲或是磨损而形成曲线。尽管如此，如图4所示，如果在屏蔽罩16的顶面18上从外部施加一个向下的力40,42和44，本发明的屏蔽罩16上的齿22仍可以一致地接触到PCB 10上面的接地轨迹，与PCB 10形成啮合。力40,42和44可以均匀地施加在屏蔽罩16的顶面18上，或是在顶面18的各个点上有选择地施加这种力。例如可以通过弹簧加载触点，不定形的可弯曲塑料，橡胶，或是某种其他弹性材料来施加力40,42和44。

图5表示了对屏蔽罩16施加力40,42和44的一种示意性结构。在这种结构中，PCB 10和屏蔽罩16被组装在一个具有连接插孔48的外壳46内，该连接插孔可以是一个螺纹口，用来接收通过PCB 10中对应的孔50插入的螺钉或是其他紧固件。在PCB 10，屏蔽罩16和外壳46被组装好之后，PCB 10和外壳46被压在一起，使外壳46内的多个有角度的肋52与屏蔽罩16的顶面18啮合。由这些肋52施加到屏蔽罩16上的力会使屏蔽罩16上的齿22与PCB 10形成接触。需要注意的问题是，在某些场合下需要在肋52和屏蔽罩16之间插入不定形的塑料，用来消除装配时的偏差，并且起到缓冲作用。

总而言之，本领域的技术人员将认识到在不会明显脱离本发明精神和范围的情况下很容易对本文所公开的发明实施例作出各种各样的修改和变更。因此，本文所述的仅仅是本发明的示意性形式，并非对权利要求书所限定的本发明范围构成任何限制。

Claims (35)

1．电子电路的一种射频(RF)屏蔽设备，该设备包括：

一个绝缘装置，上述电子电路位于其表面区域内；

基本上围住上述表面区域的接地装置；

盖住上述电子电路的一个RF屏蔽装置，上述RF屏蔽装置包括一个至少适合上述表面区域尺寸的顶面，以及向下延伸围住上述表面区域的侧面，在每个上述侧面上具有多个在相应侧面的整个高度上延伸的缝；以及

在上述屏蔽装置的顶面上施加压力的装置，用来使上述屏蔽装置接触到上述接地装置。

2．按照权利要求1的设备，其特征是上述绝缘装置包括一个印刷电路板(PCB)。

3．按照权利要求2的设备，其特征是上述接地装置包括围绕着上述PCB的上述表面区域的接地轨迹。

4．按照权利要求1的设备，其特征是上述屏蔽装置是用金属制成的。

5．按照权利要求1的设备，其特征是每个缝的宽度不大于被屏蔽的任何频率的波长的1/20。

6．按照权利要求1的设备，其特征是上述屏蔽装置的顶面上具有多个圆形开口。

7．按照权利要求6的设备，其特征是上述圆形开口的直径不大于被屏蔽的任何频率的波长的1/20。

8．按照权利要求1的设备，其特征是上述施加压力的装置包括一个容纳上述绝缘装置和上述屏蔽装置的外壳。

9．按照权利要求1的设备，其特征是上述施加压力的装置在上述屏蔽装置的顶面上的不同点上施加上述力的不同分量。

10．一种方法，用来在装有多个需要射频(RF)屏蔽的电子器件的一个绝缘基片表面上补偿一个区域内的结构变化，该方法包括以下步骤：

在围绕上述区域周边的多个点上设置接地轨迹；

形成金属屏蔽的一个顶件和多个从顶件上向下延伸的侧件，在每个侧件上形成被基本上等于对应的侧件高度的缝隔开的多个齿；

将上述金属屏蔽定位在上述区域上面；并且

对上述金属屏蔽的顶件施加一个力，至少使一些上述的齿发生角度偏移，任凭上述基片的表面如何变化，都迫使其接触到各点的接地轨迹。

11．按照权利要求10的方法，其特征是上述绝缘基片包括一个印刷电路板(PCB)。

12．按照权利要求10的方法，其特征是每个缝的宽度不大于被屏蔽的任何频率的波长的1/20。

13．按照权利要求10的方法，其特征是上述屏蔽的顶面上具有多个圆形开口。

14．按照权利要求13的方法，其特征是上述圆形开口的直径不大于被屏蔽的任何频率的波长的1/20。

15．一种屏蔽罩，用于安装在一个绝缘基片的变化的表面上的电子器件或电路的射频(RF)屏蔽，这种屏蔽罩能够适应上述基片的表面变化，其特征是包括：

一个顶面，其尺寸正好能盖住上述器件或是电路，并且适合挡住RF能量的通路；以及

从上述屏蔽罩的顶面向下延伸的多个侧面，并且也能挡住RF能量的通路，至少一个上述侧面上具有至少一个缝，其尺寸使得如果在上述屏蔽罩的顶面上施加一个力使屏蔽罩与上述基片形成啮合，就能使该侧面的至少一部分发生角度偏移，使其接触到上述基片的表面。

16．按照权利要求15的屏蔽罩，其特征是上述至少一个缝的长度基本上等于相应侧面的高度。

17．按照权利要求15的屏蔽罩，其特征是上述至少一个缝的宽度不超过被屏蔽的RF能量的任何频率波长的1/20。

18．按照权利要求15的屏蔽罩，其特征是上述侧面接触到设在上述基片上的接地轨迹。

19．按照权利要求15的屏蔽罩，其特征是上述屏蔽罩是用金属制成的，而上述基片包括一个印刷电路板(PCB)。

20．让用来屏蔽射频(RF)能量的金属屏蔽适应被屏蔽的安装有电子电路的电子基片上变化表面的一种方法，上述屏蔽包括一个顶面和多个侧面，该方法包括以下的步骤：

在上述至少一个侧面上形成至少一个缝，其尺寸使得如果在上述屏蔽的顶面上施加一个力使其与上述基片的表面形成啮合，就能使该侧面的至少一部分发生角度偏移，并且接触到上述基片的表面；并且

在上述屏蔽的顶面上施加上述的力，使其与上述基片的表面形成啮合。

21．按照权利要求20的方法，其特征是上述至少一个缝的长度基本上等于相应侧面的高度。

22．按照权利要求20的方法，其特征是上述至少一个缝的宽度不超过被屏蔽的RF能量的任何频率波长的1/20。

23．按照权利要求20的方法，其特征是上述侧面接触到淀积在上述基片上的接地轨迹。

24．按照权利要求20的方法，其特征是上述屏蔽是用金属制成的，而上述基片包括一个印刷电路板(PCB)。

25．用来屏蔽安装或是嵌入在印刷电路板(PCB)表面上的一或多个电子器件或是电路所产生或是接收的射频(RF)能量的一种方法，其特征是包括以下步骤：

提供一个由一个顶部和多个侧部构成的屏蔽罩，在每个上述侧部上形成多个被至少一个缝隔开的齿，上述的齿能够释放因施加在上述顶部的力在侧部中造成的结构应力，以便使上述屏蔽与上述PCB形成啮合，让上述屏蔽罩能够适应上述PCB的表面上的任何结构变化；

将上述屏蔽罩相对于上述PCB定位，通过施加上述的力使上述屏蔽罩盖住上述的器件或是电路；以及

对上述屏蔽罩施加上述的力。

26．按照权利要求25的方法，其特征是上述屏蔽罩的上述顶部基本上是平的，而上述侧部基本上是直的。

27．按照权利要求25的方法，其特征是每个上述缝的宽度小于被屏蔽的任何频率波长的1/20。

28．按照权利要求25的方法，其特征是上述顶部具有多个用于空气流动的开口。

29．按照权利要求28的方法，其特征是每个上述开口的宽度小于被屏蔽的RF能量的任何频率波长的1/20。

30．用于屏蔽一个或多个电子器件所产生或是接收的射频(RF)能量的一种设备，包括：

一个具有非均匀一致表面的印刷电路板(PCB)，其上安装或淀积有所述器件；一个用于覆盖所述器件的屏蔽罩，所述屏蔽罩包括一个顶部和多个侧壁，至少有一个侧壁具有一个或多个缝，该缝的尺寸足以使相应侧壁的一个或多个部份在对上述屏蔽罩的顶部施压力时发生偏移；和

用于对所述屏蔽罩施加上述压力，从而可以使屏蔽罩的开缝侧壁可以接触PCB的非均匀一致表面。

31．按照权利要求30的设备，其特征是所述屏蔽的顶部包括多个用于空气流动的开口。

32．按照权利要求31的设备，其特征是所述开口的宽度小于所要屏蔽的RF能量的任何频率的波长的1/20。

33．按照权利要求30的设备，其特征是所述每个缝的长度基本上等于相应侧壁的高度。

34．按照权利要求30的设备，其特征是所述每个缝的宽度小于所要屏蔽的任何频率的波长的1/20。

35．按照权利要求30的设备，其特征是所述屏蔽罩是由金属制成。

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