CN209120583U - 用于电子部件的导电聚合物壳体 - Google Patents

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A.E.齐耶夫斯卡罗沙
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R.N.费雷拉平托
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Abstract

一种用于电子部件的导电聚合物壳体,包括基部壳和罩盖壳,所述基部壳用于与所述罩盖壳匹配以获得闭合壳体,其中,两个壳都是导电聚合物并且每个壳包括定位在所述壳的侧壁中的一个或更多个上的多个齿,所述齿基本上与它们被定位于其中的侧壁共面,所述齿包括侧向散置的空间以接收另一个壳的齿,所有所述齿通过注射成形与相应的壳整体成型,使得当壳体闭合时,每个齿被侧向地压紧抵靠另一个壳的一个相匹配的齿或多个相匹配的齿。

Description

用于电子部件的导电聚合物壳体
技术领域
本公开涉及电子装置的壳体,特别是涉及制造旨在封闭汽车行业中使用的一个或多个电子部件的壳体,特别地以确保EMC(电磁兼容性)以及EMI(电磁干扰)抗扰度和ESD(静电放电)抗扰度。此外,具体地,描述了可封闭任何类型的电子部件(例如,媒体中心、数字光盘播放机、无线电、显示器或计算机)的聚合物壳体。本公开能够应用于需要用于电子部件的壳体的任何类型的行业中,例如汽车应用。
背景技术
本公开涉及用于电子装置的壳体,具体地旨在封闭汽车行业中所使用的一个或多个电子部件的壳体。
传统的方法采用金属材料(US 5,256,833),所述金属材料必须呈现专门设计用于此类目的的折叠和开口(US 8,541,696 B2、WO 2014/145594 Al和US 2007/0297160 Al,两者都聚焦于EMC屏蔽)。
可替代方案包括:将其它材料(例如,聚合物)与添加的导电EMI屏蔽层(例如,经喷涂的-US 6,763,576 B2或包覆成型或联接在顶部上-US 6,807,731 B2)一起使用,或包覆成型导电金属丝筛网(US 2014/0347831 Al)或金属丝(US 6,137,050),或使用其它导电性插件(US 4,880,679)。其它选项包括导电聚合物(US 2007/0297160、US 2012/0285738)。
当以dB为单位测量屏蔽效能(SE)(以对数标度表示)时,对更高屏蔽水平的需求表现出在最大可允许开口中以指数形式减少。高SE需求引起极小的可接受开口。这导致使用垫圈或类似的额外部件以确保恰当的闭合(US2477267 A、US 3783173 A、US7402761 B2、US6,355,878 Bl、US 7,889,515 B2-导电垫圈,US 7,078,614 Bl、US 7,527,506 B2-金属弹簧,或2008/153917 Al, US 5,265,833-包括若干可替代方案的解决方案)。还描述了可替代的几何结构以便允许充分闭合-US 5,565,656。在聚合物的情况下(具体地,US 2007/0297160),聚合物的特征形状灵活性引起边缘的某种构型,研发这种构型使得确保外壳的多个部分之间的接触最大,且因此产生良好的传导性,同时减少或消除对垫圈或其它替代物的需求。
承担保证ESD抗扰度的功能的底座特别需要PCB与外壳之间的恰当接触(US 4,494,651)。在PCB厚度方面的高可变性导致将柔性导电元件用于此目的(US 8,472,203B2)。
能够看到,所呈现的解决方案中绝大多数需要额外的元件(金属的亦或聚合物的),以允许在外壳的不同部分当中实现恰当的密封和导电(对EMI、EMC和ESD抗扰度是必不可少的)。需要这些部件的主要原因是在PCB厚度方面的高可变性。这增加了此类部件的制造的零件、成本和工艺。而且,金属部件的使用在重量方面具有影响(当以给定的几何结构直接改变材料时,或当考虑到聚合物具有被生产成优化得多的结构的潜力时)。
公开这些事实以便说明由本公开所解决的技术问题。
实用新型内容
本公开描述了一种聚合物壳体,其不仅提供例如机械支撑和防尘防水等明显的功能,而且还能够提供电磁兼容性(EMC)、电磁干扰(EMI)抗扰度和静电放电(ESD)抗扰度。这些性质确保:该装置将不受由周围部件发射的电磁(EM)辐射的影响(EMI);其所发射的辐射将不影响周围部件(EMC);以及在静电放电(ESD)的情况下,电流将传导到底座而不传导到PCB,因此避免了会变得损坏的部件过载。
为确保恰当地实施这些功能,本公开确保:
-适当的表面导电率和体积导电率;
-适当的几何结构,以确保足够的电磁封锁;
-PCB与外壳之间适当的接触。
本公开包括具有给定的厚度的聚合物壳体以封闭汽车行业中所使用的电子部件(图1),例如媒体中心。更具体地,它包括封闭媒体中心的壳体,使得它不只能够应用于客车。此处呈现的解决方案的实施例排它性地包括一个聚合物部件(优选地,导电聚合物),该聚合物部件能够提供此类功能(EMC、EMI抗扰度和ESD抗扰度),而不需要额外的导电密封部件。
材料可以是本征导电聚合物(ICP)或非ICP,只要其包含导电填料即可。非ICP材料充当基质,并且可以是(例如)PP、PC、PA、PBT、ABS、PC/ABS、PET和PS以及其它热塑性聚合物。显然,导电填料需要为导电材料。这些导电填料可以是(例如)碳纤维、涂层碳纤维、炭黑、钢纤维和不锈钢纤维以及其它。机械和电性质将是这些材料的组成和加工条件的直接结果。
聚合物的机械性质(例如,刚度)是重要的,因为:如果过低,则材料将太容易变形,并且将无法实现电子部件的恰当压缩和闭合力;如果过高,则材料将几乎无法变形,并且将不实现接触压缩效果;关于这些性质对适当的聚合物材料的这种选择是在本领域技术人员的通常和日常职责内。
壳体可具有或不具有孔,以确保适当的通风和热移除(2)。这个解决方案能够在单个生产步骤中产生,例如通过注射模制,在该注射模制结束时,有可能获得能够有效地保护电子部件与周围部件两者的聚合物零件。这意味着零件和工艺步骤的数量的减少,并且具有减小重量、成本和环境影响的潜力。
本公开描述一种用于电子部件的导电聚合物壳体,其包括基部壳和罩盖壳,所述基部壳用于与所述罩盖壳匹配以用于获得闭合的壳体,其中,两个所述壳都是导电聚合物,并且每个壳包括定位在所述壳的多个侧壁中的一个或更多个上的多个齿,所述齿基本上与它们被定位于其中的所述侧壁是共面的,所述齿包括侧向散置的空间以用于接收另一个壳的齿,所述齿通过注射模制与各个壳整体成型,使得当所述壳体闭合时,每个齿被侧向地压缩抵靠另一个壳的相匹配的一个齿或相匹配的更多个齿。
在实施例中,所述齿整体成型,使得当壳体闭合时,基部壳的每个齿被侧向地压缩抵靠罩盖壳的相匹配的两个齿。
在实施例中,每个所述齿具有两个侧向的成角度表面,使得当所述壳体闭合时,所述齿的侧向的成角度表面被压缩抵靠另一个壳的所述相匹配的两个齿的侧向的成角度表面。
在实施例中,每个所述成角度表面相对于壳体的闭合平面的垂线具有大于0°且小于45°的角度。不管PCB的厚度如何,0°的角度导致恒定的干扰。45°或更高的角度使干扰增加量等于PCB厚度减小量。在0°到45°之间的角度使干扰增加量低于PCB厚度减小量。针对更小的角度,这种关系更小。如果期望更小的干扰/厚度减小量关系,则达到10°的角度表现更好。在10°与45°之间的角度将具有更高的干扰/厚度减小量关系。在实施例中,每个所述齿具有三角形的形状,所述三角形在壳体的闭合平面的远侧被截顶。
在实施例中,每个所述齿具有梯形的形状,并且所述梯形的平行边平行于壳体的闭合平面,其中这些平行边中的较小边在闭合平面的远侧,且这些平行边中的较大边在闭合平面的近侧。
在实施例中,导电聚合物壳体包括罩盖壳。
在实施例中,导电聚合物壳体包括平面侧壁,从而确保:不管PCB的厚度如何,壳体将总是呈现最小的开口,所述平面侧壁与所述齿共面并且从齿的基底延伸到齿的部分范围,但不延伸到齿的完整范围,所述平面侧壁通过注射模制与相应的壳整体成型。即,这具有的优势在于,避免会允许灰尘、液体或颗粒进入壳体中的开口。即,这具有的优势在于,避免可产生EMC或EMI问题的开口。
在实施例中,导电聚合物壳体包括布置在基部壳与罩盖壳之间的铰链。
在实施例中,电子部件是PCB。
在实施例中,导电聚合物壳体包括用于与PCB产生电接触的一个或多个电接触突起部,所述突起部通过注射模制与相应的壳整体成型。
在实施例中,导电接触突起部呈壁形的。
在实施例中,导电聚合物壳体包括用于物理地支撑PCB的一个或多个支撑突起部,所述突起部通过注射模制与相应的壳整体成型。
在实施例中,一个所述壳的电接触突起部突出超过同一个壳的支撑突起部一预定量,以加强电接触突起部与PCB之间的电接触。
在实施例中,导电聚合物壳体包括一个或更多个通风孔。
附图说明
以下各图提供了用于说明该描述的优选实施例,且不应被看作限制本实用新型的范围。
图1:根据本公开的实施例的具有壳体的整个装置箱体的大体描述的示意图。
图2:根据本公开的实施例的具有壳体的开放箱体的侧视图的示意图,所述开放箱体具有高度尺寸的详细显示且该开放箱体在拧紧区与放电区之间是不同的。
图3:根据本公开的实施例的具有壳体的开放箱体的侧视图的示意图,所述开放箱体具有连接齿及其构型的详细显示。
具体实施方式
所研发的根据本公开的实施例的聚合物壳体能够有效地提供EMC与EMI两者。组成箱体的两个壳通过活动铰链、铰链、其它连接构型所连接,或不连接,因此产生了包括两个或更多个分开的部件的箱体。本公开允许不使用任何类型的垫圈或额外的零件来实现部件之间的充分连接,以确保壳之间的连接性。
为确保两个壳之间的适当连接性,所研发的装置使用专门设计的连接机构,所述连接机构减小了间隙尺寸,从而产生有效的接头。
为了减小连接间隙的长度,已沿连接区域的长度设置了交替的齿(3)的结构。具体地,齿可具有截顶三角形或梯形的形状,并且所述梯形的平行边平行于壳体的闭合平面,其中这些平行边中的较小边在闭合平面的远侧,且这些平行边中的较大边在闭合平面的近侧。
这些齿以每个齿被压缩抵靠壳体的另一半的两个相邻齿(具体地,侧向地压缩抵靠壳体的另一半的两个相邻齿)的方式闭合,从而保持PCB不受到来自连接力的应力。
具体地,梯形的每个侧向边用于与相对的、散置的两个齿匹配。
所述齿具有给定的周期性,根据尺寸、材料特征和屏蔽效能(SE)需求来调节此周期性目标以适应于系统的需求。齿相对于壳体的闭合平面的垂线具有成角度的边(图3中的角度a),该角度a关于垂直于闭合表面的平面被包括在0°到45°之间的区间中。
如果角度(a)小于0°,则倾斜是相反的,且相对的齿的侧向边将无法适配。如果角度(a)大于45°,则对于采用此方法而言没有优势,因为在齿的多个成角度的边之间的初始接触之后的干扰增加量与PCB厚度减小量相同。
可通过与齿共面的侧壁来加强所述齿。可计算壳体的两个壳的侧壁,使得两个壳的侧壁沿同一平面对准。优选地,当通过联接壳体的外壳来闭合壳体时,侧壁应不接触,因为通过齿的压缩来吸收运动将不再是可能的。在侧壁接触之后,则阻止壳的匹配运动。
此几何构型允许总是适当地闭合箱体(只要尺寸保持在公差内),而不管PCB的厚度如何,这反映在两个零件之间的有效接触中。此接触对于外壳的ESD和EMI功能是相关的。
齿设计在尺寸(宽度、厚度、高度)和角度(a)方面可以变化。更大的角度将表现出随PCB厚度减小而具有更大的干扰增长。考虑标称PCB厚度n,且厚度的范围在n-t到n+t之间,t是PCB厚度公差。针对最大的PCB厚度,将存在干扰i0。当厚度变化(减小)时,干扰增加。针对最小的PCB厚度,实现了最大的干扰。此时,干扰是i0+2t.tan(a)。从这个表达式能够评定,较小的角度引起较小的干扰增加量。
能够调节此角度与所使用材料的特征和夹持力,使得可以通过所述齿的压缩来吸收所封闭的PCB的波动,而不添加任何应力至PCB。在一种布置中,使用10°的角度使得实现闭合(例如,0.5 mm的竖直运动,齿将仅压缩抵抗彼此0.1 mm)。针对具有标称厚度(即,1.6mm ± 0.2 mm,这意指1.4-1.8 mm)的PCB,齿将被压缩0.1 mm。针对最薄的PCB(在公差内),所述齿将被压缩0.15 mm,且针对最厚的PCB,压缩量将为0.05 mm。这确保了即使PCB可以改变0.4 mm,压缩变化量将仍小于0.1 mm,并且始终确保两个壳之间的接触。因此,由于保证了两个壳之间的接触,所以也确保了EMC与EMI两者。
所描述的机构提供的闭合调节也确保了壳体与PCB之间的直接接触是完善的。就现有的解决方案而言,壳体具有限定的闭合点,针对最薄的PCB,这将导致壳体与PCB之间的欠佳的接触。另一方面,尺寸过大(这样将确保良好的接地效应,因此提供良好的ESD)将导致对PCB的过大应力,从而损害其机械完整性。
由于壳体的壳具有一定范围的良好的闭合点,所以两个壳能够在给定的公差内始终调节到PCB的所有范围。所研发的机构使用来自拧紧区(4)的接触点与用于放电的接触点(1)之间的给定差(x)。以这种方式,当将给定的扭矩施加到所述螺钉时,在拧紧区中壳体对PCB的压力是恒定的,即壳体在放电区域中的压力。可以根据所使用材料的特征来调节此类差,使得由高度差给出的额外压力根据PCB特征并不是过大的。
壳体的壳与PCB之间的电接触能够是突起部,该突起部由与壳相同的材料制成并且对于壳呈整体的。其中,此类突起部可以是凸起、柱形物、锥形物、金字塔形物等。
此类接触突起部也可以是壁形的,即薄且长的线性突起部,其具有用于与PCB接触的长的线性接触表面。因此,接触面积也被最大化到接触壁(1)的上表面的总面积,以便确保实现良好的导电率水平。
每次在本文献中使用时,术语“包括”总是旨在指示所陈述的特征、整体、步骤、部件的存在,但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、部件或其组的存在或添加。
本公开不应以限制于所描述的实施例的任何方式来看待,并且本领域普通技术人员将预见关于其修改的许多可能性。
上文描述的实施例是可组合的。
以下权利要求进一步陈述了本公开的具体实施例。

Claims (16)

1.一种用于电子部件的导电聚合物壳体,其包括基部壳和罩盖壳,所述基部壳用于与所述罩盖壳匹配以用于获得闭合的壳体,
其中,两个所述壳都是导电聚合物,并且每个壳包括定位在所述壳的多个侧壁中的一个或更多个上的多个齿,所述齿基本上与它们被定位于其中的所述侧壁是共面的,
所述齿包括侧向散置的空间以用于接收另一个壳的齿,
所述齿通过注射模制与各个壳整体成型,使得当所述壳体闭合时,每个齿被侧向地压缩抵靠另一个壳的相匹配的一个齿或相匹配的更多个齿。
2.根据权利要求1所述的导电聚合物壳体,所述多个齿整体成型,使得当所述壳体闭合时,所述基部壳的每个齿被侧向地压缩抵靠所述罩盖壳的相匹配的两个齿。
3.根据权利要求1所述的导电聚合物壳体,其中,每个所述齿具有两个侧向的成角度表面,使得当所述壳体闭合时,所述齿的侧向的成角度表面被压缩抵靠另一个壳的所述相匹配的两个齿的侧向的成角度表面。
4.根据权利要求1所述的导电聚合物壳体,其中,每个所述成角度表面相对于所述壳体的闭合平面的垂线具有大于0°且小于45°的角度。
5.根据权利要求4所述的导电聚合物壳体,其中,所述角度为10°或更小。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其中,所述齿具有三角形的所述形状,所述三角形在所述壳体的所述闭合平面的远侧被截顶。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其中,所述齿具有梯形的形状,并且所述梯形的平行边平行于所述壳体的所述闭合平面,其中这些平行边中的较小边在所述闭合平面的远侧,且这些平行边中的较大边在所述闭合平面的近侧。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其包括所述罩盖壳。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其包括平面侧壁,所述平面侧壁与所述齿共面,并且从所述齿的基部延伸到所述齿的部分范围,但不延伸到所述齿的完整范围,
所述平面侧壁通过注射模制与相应的壳整体成型。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其包括布置在所述基部壳与所述罩盖壳之间的铰链或活动铰链。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其中,所述电子部件是PCB。
12.根据权利要求11所述的导电聚合物壳体,其包括用于与所述PCB产生电接触的一个或多个电接触突起部,所述突起部通过注射模制与相应的壳整体成型。
13.根据权利要求12所述的导电聚合物壳体,其中,所述电接触突起部呈壁形的。
14.根据权利要求11所述的导电聚合物壳体,其包括用于物理地支撑所述PCB的一个或多个支撑突起部,所述突起部通过注射模制与相应的壳整体成型。
15.根据权利要求12所述的导电聚合物壳体,其中,一个所述壳的所述电接触突起部突出超过所述同一个壳的所述支撑突起部一预定量,以用于加强所述电接触突起部与所述PCB之间的电接触。
16.根据权利要求1-5中任一项所述的导电聚合物壳体,其包括一个或更多个通风孔。
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