CN1656865A - 电子设备的射频屏蔽罩 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了一种提供射频屏蔽的装置。该装置包括框架(22)和与框架可拆卸地相连的盖(24)。该框架配置为大体环绕电子元件的周缘延伸。该框架具有上壁(36)、从上壁悬垂的侧壁(38)和多个从上壁向框架内部(40)延伸的加强凸缘(50)。该盖具有上表面(54)和从上表面延伸出以与框架侧壁接合的多个元件(26)。该盖和框架形成屏蔽电子元件的外壳。

Description

电子设备的射频屏蔽罩
相关申请的交叉引用
本申请是于2001年9月28日提交的发明人为David Owen West和Michael Berner的美国申请序列号09/967,777(律师卷号第01P16545US号)的部分继续申请。
背景技术
本申请一般涉及用于电子元件的屏蔽系统，具体而言，本发明涉及用于印刷电路板的无线电屏蔽装置。
在例如移动电话等电子设备中需要射频屏蔽减少来自数字电路开关噪声的接收器射频干扰，并防止由于本地传输的射频信号造成的数字电路故障。传统的屏蔽装置包括焊在印刷电路板上的框架和与框架相连的盖。在印刷电路板经受回流焊接之前，通常使用生产线上的标准SMD(表面安装装置)拾放技术设备将框架以及电子元件放置到印刷电路板上。然后执行光学检查，以确保元件的正确放置。在通过光学检查后，在印刷电路板上进行功能电气测试。如果通过功能电气测试，则将隔离屏蔽盖机械地放置到框架上。
在回流焊接和测试后将盖机械装配到框架上可能造成印刷电路板弯曲和电路板内应力过多。这些应力可损坏印刷电路板导体、连接件，或元件以及造成电路板的过早损坏。并且，由于屏蔽盖还没有插到框架上，所以在测试期间可能发生信号泄漏。
通常通过冲压通常较薄的金属板形成框架。这常常导致框架在与盖相连后弯曲或弯成弓形。框架的弯曲或弯成弓形可能导致金属框架接触印刷电路板的内部元件，这可造成电路板的元件短路。制造商有时通过增加整个框架的横截面厚度来试图减少框架的弯曲。然而，较厚的横截面需要更多的材料，且使得向框架边沿中心的硬度最小。而且，增加的横截面并没有将材料添加到框架的拐角，所以框架的拐角常常在盖的负载下呈现出扭曲。
传统的框架设计的另一缺点是冲压部分的拐角通常不能提供对高频信号的充分屏蔽。这是由于设计和冲压工艺限制而在框架拐角中出现大间隙引起的。
因此，需要这样一种设置有框架的屏蔽装置，其中该框架硬度增加，并具有设计为使框架和盖之间的接触最大的拐角，以减少高频信号进入或离开屏蔽装置的发生。
发明内容
在具体实施例中，本发明提供了一种提供射频屏蔽的装置。该装置总体包括框架和与框架可拆卸地相连的盖。该框架配置为大体环绕电子元件的周缘延伸。该框架具有上壁、从上壁悬垂的侧壁、和多个从上壁向框架内部延伸的加强凸缘。该盖具有上表面和从上表面延伸出以与框架侧壁接合的多个元件。该盖和框架形成屏蔽电子元件的外壳。
在本发明的另一方面，侧壁构造为使得相邻侧壁之间的任一间隙小于相应于工作频率的波长的尺寸。该盖具有上表面和从上表面延伸出以与框架接合的多个弹性件。该盖和框架形成屏蔽电子元件的外壳，且在框架和盖之间的每个拐角接合处具有至少两个接地接触点。
根据以下描述和附图，本发明的这些和其它具体实施例以及其特性和优点对本领域的技术人员是显然易见的，其中相同标号在附图中始终表示相应部分。
附图说明
图1是根据本发明的示范性实施例的屏蔽装置的立体图。
图2是图1的屏蔽装置的分解图。
图3是图1的屏蔽装置的框架的平面图。
图4是图3的框架的第一侧视图。
图5是图3的框架的第二侧视图。
图6是图1的屏蔽装置的盖的平面图。
图7是图6的盖的侧视图。
具体实施方式
以下描述使得本领域中的普通技术人员能实施和使用本发明。具体实施例和应用的描述仅作为实例，且各种修改对本领域中的技术人员是显而易见的。本文中描述的一般原理可应用于其它实施例和应用，而不偏离本发明的范围。因此，本发明不限于所示出的实施例，而是按照与本文中描述的原理和特性一致的最宽范围。为了简洁起见，没有详细描述涉及与本发明有关的本技术领域中已知的技术材料的细节。
现在将参看附图，首先参看图1，示出了无线电屏蔽装置，且整体用20表示。该装置20用于屏蔽至少一个电子元件，且举例来说可用于屏蔽一个或多个印刷电路板的电路或任何其它需要屏蔽的电子元件。该屏蔽装置20通常提供射频密封(radio frequency tight)的外壳，该外壳具有在需要达到容纳在该装置内的电子元件时可易于取下和更换的盖。该屏蔽装置20包括框架22和配置为放置在放在框架上的盖24。框架22大体环绕电子元件的周缘延伸，且盖24和框架22形成用于屏蔽电子元件的外壳。如下所述，盖24包括：多个弹性件26，该弹性元件配置为与框架22接合；以及多个对准件28，其具有凸起30，凸起30的尺寸设计为能插入框架中的对准的开口32，以将盖24牢固地连接到框架22(图1和图2)。盖24包括多个开口34，该开口34使得可以不用将盖从框架22取下，就能对印刷电路板和元件进行光学检查。开口34优选小于操作期间通常遇到的最高频率的波长。如本文中所用，“工作频率”一般是指在操作期间希望该装置暴露于的那些频率。这些频率包括任何潜在的干扰信号，不论这些干扰信号来自何处。屏蔽装置20优选在被放置在印刷电路板上之前被完全装配，从而在装配屏蔽装置期间没有应力施加给印刷电路板。弹性件26和对准件28允许对印刷电路板施加最小的弯曲应力就能取下盖(如果需要重新加工印刷电路板)。
图2-5示出屏蔽装置20的框架22的一个实施例。框架22包括上壁36和四个从上壁的外边缘向下悬垂的侧壁38。此处示出的用于说明目的的框架22是正方形或矩形，然而也可使用任何形状。框架22限定用于容纳电子元件(例如，印刷电路板)的中央开口40(图2和图3)。侧壁38配置为使得其能被回流焊接到印刷电路板的导电区(未示出)。当盖设置在框架22上时，上壁36大体平行于盖24的上表面延伸。侧壁38以约为91°的角度从上壁36稍微向外(即远离中央开口40)延伸，以提供与盖24的弹性件26的充分的弹性接触，如下面进一步描述的。
侧壁38包括开口(对准容纳元件)32，该开口32的尺寸设计为使其能容纳从盖24的对准件28向内延伸的凸起30(参看图7和下面的相应描述)。如图1、2、4和5中所示，开口32大致位于侧壁38的中央和端部处。根据一具体实施例，位于框架边中央部分的开口32和位于两个侧壁38的端部上的开口32呈半圆形(图5)。根据该具体实施例，在另两个侧壁38的端部处的开口是1/4圆形(见图4)。应当理解，开口32的形状可与此处示出和描述的形状不同，且可设置在沿框架的不同位置处，而不偏离本发明的范围。而且，开口32可仅部分贯穿框架(例如，在以金属中制成的压痕或凹痕)。两个侧壁38(图5)还包括凸耳42，其尺寸设计为使其能插入在盖中形成的槽44中(参看图7和下面的相应描述)。位于框架22的每个拐角处的凸耳42和相应槽44以及凸起30和相应开口32在框架和盖24之间提供了三个接触点，以在屏蔽装置20的拐角处在它们之间提供接地。
由于冲压工艺而在框架22的拐角处形成的开口48设计为使得在拐角处在盖和框架之间出现重叠，以进一步使高频信号的泄漏最小(图1)。对于在约1900MHz的工作频率环境(例如，美国的高频GSM(全球移动通信系统))中的电子元件，框架拐角处的开口举例来说可小于约1.97mm(例如，1.45英寸)。间隙和接地触点的尺寸也可制造为使其能用于其它环境中，例如用于高频UMTS(通用移动通信系统)的约2100MHz范围。条状切口46优选在上壁36中框架22的每个拐角处形成。
框架22也包括六个加强凸缘50，该凸缘50从框架的每个边和中央部分和框架的每个拐角向框架22的内部空间40内部延伸(图2和图3)。凸缘50以相对于上壁36成约10°-20°的角度向下(即向侧壁38)稍微延伸。在一优选实施例中，凸缘50以相对于上壁36成15°的角度延伸。凸缘50增加了框架22的硬度，以防止框架扭曲，并有助于保持框架的共面。在一实施例中，对于尺寸为约24mm×29mm的框架，边沿的凸缘50的长度为约4.0mm，宽度为约1.3mm；且拐角凸缘的长度可以是约1.85mm，宽度可以是约1.1mm。凸缘50优选大体共面并具有不变的厚度而。凸缘的厚度优选与上壁36的厚度相同(例如，0.20mm)。如图3中所示，凸缘的侧面可在远离上壁36的方向上呈锥形。应当理解，此处示出和描述的凸缘50的形状和尺寸仅作为实例用于说明，也可使用其它形状和尺寸。而且，可仅沿框架22的边沿设置凸缘50，而不在拐角处设置凸缘50。
屏蔽装置的盖24的实施例在图6和图7中示出。盖24的形状为相应于上面概括描述的框架22的矩形。如前面参看框架22描述的，盖24可设置为与矩形不同的形状。盖24包括其中形成有多个开口34的上表面54、配置为使盖对准和连接到框架22的对准件28、以及多个配置为与框架的侧壁38接合的弹性件(指状物)26。
设置有多个开口34，从而在框架22与印刷电路板相连后不必从框架22取下盖24就能对印刷电路板和其上的元件进行光学检查。开口34的尺寸设计为使得每个开口的尺寸小于最高工作频率的波长。例如，设计为用于约1900MHz的工作频率的环境中的屏蔽装置20具有直径小于1.97mm的开口34。将多个开口34隔开设置，以使由设计约束和根据金属冲压工艺限制所限定的开口之间的材料的量最小。例如，如图2和图6中所示，可在上表面54上使开口34隔开，以使上表面的中央部分不包含任何开口，从而提供用于标准SMD拾放技术设备的接口。开口34的数量、尺寸、形状和设置可以与此处示出的不同，而不偏离本发明的范围。例如于2001年9月28日提交的美国专利申请序列号09/967,777号中所示的，可将开口设置为覆盖上表面54的大部分。
图2所示的盖24的实施例包括十二个对准件28。其中的八个对准件28位于盖24的拐角处(每个拐角处有两个)，且四个对准件设置在沿盖的每个边沿的中央部分处。对准件28以约为90°的角度从上表面54向下延伸。每个对准件28包括凸起(或凹痕)30，该凸起(或凹痕)30通过从对准件的表面向内推压由金属制成的半圆形部分而形成。凸起30成形为可插入框架22的侧壁38中行程的对准开口32(见图2和7)。凸起30和具有相移开口32的所述半圆形结构在框架22和盖24之间提供牢固的机械连接，并防止盖与框架意外地脱离开。
应当理解，凸起30的形状可与此处示出的形状不同，且盖24所包括的对准件28的数量可与所示出的数量不同。也应当理解，凸起可在框架22和设置在盖24上的开口(对准容纳元件)32上形成。
设置在每个拐角处的对准件28中之一包括槽44，该槽44用于位于框架22的每个拐角处的凸耳42的插入(参看图5和图7)。凸耳和槽的设置以及框架22和盖24之间的两个对准件连接在屏蔽装置20的每个拐角处提供了三个接地接触点，以防止射频信号泄漏。
多个弹性件26以约为90°的角度从上表面54向下延伸。多个弹性件26被隔开设置，以使沿框架22和盖24的边沿的接地接触点小于最高工作频率的波长，从而基本上使射频信号泄漏最小。类似地，弹性件26和相邻对准件28之间的间隔小于最高工作频率的波长。
多个弹性件26中每个都具有向内弯曲的端部56，以使该弹性件弹性接合框架22的侧壁38(图1和图2)。弹性件26中的弯曲对着框架22的侧壁38偏压该弹性件。多个弹性件26被设计成使得框架22和盖24之间充分接触，同时，在拆卸和更换盖的过程中(如果需要重做印刷电路板)，不对印刷电路板施加较高的弯曲应力。弹性件26的尺寸优选设计为使得其末端位于距框架侧壁38的下沿一定距离处，以防止焊料将盖连接到框架(图1)。例如，弹性件26的尺寸可设计为在弹性件的末端和框架侧壁38的下沿之间留出约为0.8英寸的间隙。应当理解，弹性件26的数量和形状可与所示出的不同，而不偏离本发明的范围。例如，弹性件26可被配置为如上面引用的美国专利申请第09/967,777号中所示的。
可由对射频信号导电的任何适合的材料冲压框架22和盖24。该材料也可被选择为使其可被焊到印刷电路板上用于回流焊接。该材料举例来说可以是金属合金，例如铜-镍-锌(CuNi18Zn20(F58))等。
优选在屏蔽装置20连接到印刷电路板之前将盖24连接到框架22。在将已装配的框架22和盖24放置在印刷电路板上后，对电路板和屏蔽装置20以及印刷电路板上的其它元件进行回流焊接。一旦执行了回流焊接操作并清洁了该组件，则对该组件的部件放置的适当性进行光学检查，且对其进行电测试。如果通过了所有检查和测试，则完成的组件进行最终的产品装配。如果任一光学检查或电测试失败，则易于将盖24从框架22取下，且在更换盖之前，对印刷电路板重新加工或修补。弹性件26和对准件28设计为使得框架22和印刷电路板上的去除力和附着力最小。盖24上的凸起30和框架22上的开口32用于框架和盖的正确对准。
尽管已经根据所示出的实施例描述了本发明，但是本领域中的普通技术人员将易于认识到，可对本发明的实施例做出改变，且这些改变仍在本发明的精神和范围内。因此，可由本领域中的普通技术人员做出很多修改，而不偏离所附权利要求的精神和范围。

Claims (27)

1.一种用于提供射频屏蔽的装置，包括：
框架(22)，被配置为大体环绕电子元件的周缘延伸，所述框架包括上壁(36)、从上壁悬垂的侧壁(38)和多个从所述上壁向所述框架内部(40)延伸的加强凸缘(50)；以及
盖(24)，与所述框架可拆卸地相连，所述盖包括上表面(54)和从所述上表面延伸出以与所述框架侧壁接合的多个元件(26、28)，由此所述盖和所述框架形成屏蔽电子元件的外壳。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述组件(26、28)的间隔小于相应于最高工作频率的波长的距离。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述框架(22)由冲压的金属制成。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述框架(22)为矩形，且所述多个加强凸缘(50)中的至少之一沿所述框架的边沿设置。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述加强凸缘(50)设置在所述框架的每个边沿的中央部分处。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述加强凸缘(50)中之一设置在所述框架(22)的拐角处。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述加强凸缘(50)以相对于所述上壁成小于20°的角度从所述上壁(36)向下延伸。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述加强凸缘(50)以相对于所述上壁成约15°的角度从所述上壁(36)向下延伸。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述盖(24)的上表面(54)具有多个开口(34)，所述多个开口设置为允许在电子元件放置在所述装置中时对所述电子元件进行检查，且允许所述盖的自动放置。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述多个开口(34)大体为圆形，且其直径小于工作频率的波长。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述加强凸缘(50)在远离所述上壁(36)的方向上成锥形。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述多个元件包括向内偏压以与所述框架侧壁接合的弹性件(26)。
13.根据权利要求12所述的装置，其中所述多个组件还包括对准件(28)，所述对准件具有凸起，所述凸起被配置为用于插入所述框架(22)侧壁中的开口(32)中。
14.根据权利要求1所述的装置，其中当所述盖(24)连接到所述框架(22)时，所述多个元件(26)在到达所述框架侧壁的下沿之前终止。
15.一种用于提供射频屏蔽的装置，包括：
框架(22)，被配置为大体环绕电子元件的周缘延伸，所述框架包括上壁(36)、从上壁悬垂的侧壁(38)，所述侧壁被配置为使得相邻侧壁之间的任何间隙小于相应于最高工作频率的波长的尺寸；以及
盖(24)，与所述框架可拆卸地相连，所述盖包括上表面(54)、从所述上表面延伸出以与所述框架侧壁接合的多个组件(26)和多个位于所述盖的拐角处的对准件(28)，
由此所述盖和所述框架形成屏蔽电子元件的外壳，且在所述框架和所述盖之间的每个拐角接合处具有至少两个接地接触点。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述盖对准件(28)和框架侧壁(38)的其中之一具有对准容纳元件(32)，且所述对准件和所述框架侧壁中的另一个具有凸起(30)，所述凸起的大小被设计为能插入所述对准容纳元件，所述凸起和所述对准容纳元件形成拐角接地点之一。
17.根据权利要求16所述的装置，其中所述对准件(28)包括所述凸起(30)，且所述框架侧壁(38)包括所述对准容纳元件(32)。
18.根据权利要求17所述的装置，其中所述拐角对准件(28)中的两个包括凸起(30)，且所述框架侧壁(38)的至少一个包括两个对准容纳元件(32)。
19.根据权利要求17所述的装置，其中所述对准容纳元件(32)是贯穿所述框架侧壁(38)的开口。
20.根据权利要求19所述的装置，其中所述开口(32)和所述凸起(30)的形状为半圆形。
21.根据权利要求16所述的装置，其中所述对准容纳元件(32)是半圆形开口，且所述凸起.(30)是半圆形的隆起的凹痕。
22.根据权利要求15所述的装置，其中所述侧壁(38)的至少一个的端部有凸耳(42)，且所述多个对准件(28)的至少一个具有开口(44)，所述开口的大小被设计为可容纳所述凸耳，其中所述凸耳和槽形成所述接地接触点之一。
23.根据权利要求15所述的装置，还包括位于所述框架和所述盖之间的拐角接合处的第三接地接触点(42、44)。
24.根据权利要求15所述的装置，其中所述弹性件和对准件(26、28)的间隔小于相应于最高工作频率的波长的距离。
25.根据权利要求15所述的装置，其中所述盖(24)的上表面(54)具有多个开口(34)，所述开口设置为允许在电子元件放置在所述装置中时对所述电子元件进行检查，且允许所述盖的自动放置。
26.根据权利要求25所述的装置，其中所述多个开口(34)大体为圆形，且其直径小于最高工作频率的波长。
27.根据权利要求15所述的装置，其中当所述盖(24)连接到所述框架(22)时，所述多个弹性件(26)在到达所述框架侧壁(38)的下沿之前终止。
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