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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abschirmstruktur zur Reduzierung
elektromagnetischer Interferenz (EMI) und Anwendungen davon, und
insbesondere eine Abschirmstruktur zum Schutz eines elektromagnetischen
Geräts
vor EMI und Anwendungen davon.
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Verbesserungen
in elektrischer Technologie haben elektronische Geräte, wie
persönliche
digitale Assistenten (PDA), Laptop-Computer, Mobiltelefone, tragbare
Fernsehgeräte,
Digitalkameras und digitale Videogeräte, im modernen Leben sehr
populär
gemacht. Gegenwärtig
verlangen Kunden bei neu auf dem Markt erhältlichen elektronischen Geräten kleinere,
dünnere
und leichtgewichtigere Gestaltungen, und der Lebenszyklus neuer
elektronischer Geräte wird
immer kürzer.
Um diesen Anforderungen zu genügen
und um den Trends nachzukommen, verwenden neu erhältliche
elektronische Geräte
Schnittstellen, wie beispielsweise einen Mini-PCI-Sockel oder einen
DIMM-Sockel, für
verschiedene austauschbare bzw. herausnehmbare oder entfernbare
Module, die auf der Hauptplatine des elektronischen Geräts angeordnet
sind, zum Beispiel Empfängerkarten
(tuner card), Grafikkarten oder Karten für ein kabelloses Netzwerk.
Die Verwendung der Schnittstellen kann die Montage der elektronischen
Geräte
sehr vereinfachen und macht Hardware-Erweiterungen und -Aufrüstungen
bequemer. Die Herstellungskosten der elektronischen Geräte können reduziert
werden.
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1 zeigt
ein herkömmliches
austauschbares Modul
102, wie es auf ähnliche Weise beispielsweise
in
US 5 477 421 A angegeben
ist, das in einen Laptop-Computer
10 eingesetzt ist, wobei
das austauschbare Modul
102 mittels eines Sockels
100 mit der Hauptplatine
11 des
Laptop-Computers
10 elektrisch gekoppelt ist. Ein Ende
des austauschbaren Moduls
102, beispielsweise eine Grafikkarte,
mit einer Vielzahl von Metall-Kontaktstiften
bzw. Kontaktflächen
104 ist
in den Sockel
100 eingefügt, um elektrisch mit dem Bus
100a des
Sockels
100 zu koppeln, und steht dann mit den Riegeln
103a und
103b in Eingriff.
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Wenn
mindestens eine elektronische Vorrichtung oder ein elektronisches
Gerät,
einschließlich des
austauschbaren Moduls 102, gleichzeitig mit einer entsprechenden
anderen Vorrichtung in Betrieb ist, erzeugen diese elektronischen
Vorrichtungen elektromagnetische Wellen, die bei einem Betrieb jeder
dieser Vorrichtungen oder Geräte
interferieren können,
so dass EMI auftritt. Zum Beispiel tritt aufgrund der EMI Signalrauschen
auf, das die Leistungsfähigkeit
des austauschbaren Moduls 102 beeinflussen kann.
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Um
dieses Problem zu lösen,
wird eine geerdete, zwischen der Hauptplatine 11 und dem
austauschbaren Modul 102 angeordnete Metallplatte 105 zum
Abschirmen von EMI bereitgestellt. Das Signalrauschen infolge der
durch die andere Vorrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung
kann mittels der Abschirmung der Metallplatte 105, die
mittels eines beweglichen Anschlusskabels 101 mit einem
Erdungssystem des Laptop-Computers 10 gekoppelt ist, eliminiert
werden.
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Jedoch
erhöht
die zusätzliche,
zwischen der Hauptplatine 11 und dem austauschbaren Modul 102 angeordnete
Metallplatte 105 nicht nur das Gewicht des Produkts, wodurch
die Herstellungskosten erhöht
werden, sondern nimmt auch Verkabelungsplatz ein. Ferner kann der
elektrische Kontakt zwischen der Metallplatte 105 und dem
Erdungssystem des Laptop-Computers über das bewegliche Anschlusskabel 101 aufgrund
eines bei der Lieferung auftretenden Stoßes versagen.
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Wie
in
US 5,477,421 A beschrieben
ist, kann die abschirmende Metallplatte
105 in einem das
austauschbare Modul
102 bzw. dessen Leiterplatte umgebenden
Gehäuse
integriert sein.
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Ferner
wird eine dazu unterschiedliche Variation in, beispielsweise,
US 6,540,557 B1 angegeben,
gemäß dem die
abschirmende Metallplatte in einem zur Aufnahme des dortigen austauschbaren
Moduls vorgesehenen Schacht integriert ist.
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In
DE 94 01 628 wird ein elektronisches
Gerät beschrieben,
das ein Gehäuse
mit darin angeordneten Leiterplatten aufweist, auf denen elektronische Bauelemente
angeordnet sind, die Verlustwärme produzieren,
wobei zwischen den Leiterplatten Metallbleche angeordnet sind, die
jeweils sowohl als Abschirmblech als auch als Wärmeleitblech dienen.
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Es
ist wünschenswert,
eine verbesserte EMI-Abschirmstruktur bereitzustellen, die keine
zusätzliche
Metallplatte benötigt
und die den Erdungskontakt vor externen Stößen sichern.
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Angesichts
der Tatsache, dass die meisten der für eine elektronische Vorrichtung
erhältlichen austauschbaren
Module auf einer Seite eine Metall-Wärmeabführungsplatte oder eine Metall-Wärmeabführungsummantelung
haben, kann die Metall-Wärmeabführungsplatte
oder die Metall-Wärmeabführungsummantelung,
wenn die Metall-Wärmeabführungsplatte
bzw. die Metall-Wärmeabführungsummantelung
geerdet ist, als EMI-Abschirmplatte
für austauschbare
Module dienen.
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Eine
Aspekt der Erfindung ist es, eine EMI-Abschirmstruktur für ein austauschbares,
in ein elektronisches Gerät
eingesetztes Modul bereitzustellen, wobei die EMI-Abschirmstruktur
einen Sockel, eine Wärmesenke
und ein Metallverbindungsteil aufweist. Der in das elektronische
Gerät eingesetzte
Sockel weist mindestens einen Bus und ein Eingriffselement auf,
wobei der Bus verwendet wird, das austauschbare Modul mit dem elektronischen Gerät elektrisch
zu koppeln, und das Eingriffselement elektrisch mit dem Erdungssystem
des elektronischen Geräts
gekoppelt ist und verwendet wird, dass austauschbare Modul auf dem
Sockel zu befestigen. Die Wärmesenke
ist auf dem austauschbaren Modul angeordnet. Ein Ende des auf dem
austauschbaren Modul befestigten Metallverbindungsteils steht mit dem
Eingriffselement in Eingriff, und das andere Ende des Metallverbindungsteils
wird verwendet, die Wärmesenke
elektrisch zu kontaktieren.
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Ein
anderer Aspekt der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abschirmen
eines für
ein elektronisches Gerät
erhältlichen
austauschbaren Moduls vor EMI bereitzustellen, wobei das Verfahren
die folgenden Schritte aufweist: Zunächst, Einsetzen eines Sockels,
der mindestens einen Bus und ein Eingriffselement aufweist, in ein
elektronisches Gerät,
wobei der Bus verwendet wird, ein austauschbares Modul mit dem elektronischen
Gerät zu
koppeln, und das Eingriffselement, das verwendet wird, das austauschbare
Modul auf dem Sockel zu befestigen, elektrisch mit dem Erdungssystem
des elektronischen Geräts
gekoppelt wird. Als nächstes
werden eine Wärmesenke und
ein Metallverbindungsteil auf dem austauschbaren Modul angeordnet,
wobei ein Ende des Metallverbindungsteils auf dem austauschbaren
Modul befestigt wird und das andere Ende des Metallverbindungsteils
die Wärmesenke
elektrisch kontaktiert. Schließlich
wird das austauschbare Modul mit dem Sockel in Eingriff gebracht,
wobei das auf dem austauschbaren Modul befestigte Ende des Metallverbindungsteils
mit dem Eingriffselement in Eingriff gebracht wird.
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In Übereinstimmung
mit den oben genannten Ausführungsbeispielen
verwenden die Merkmale der Erfindung ein Metallverbindungsteil,
das auf einem austauschbaren Modul befestigt ist und eine zunächst auf
dem austauschbaren Modul installierte Wärmesenke elektrisch kontaktiert.
Wenn das austauschbare Modul mit einem elektronischen Gerät in Eingriff
steht, kann das auf dem austauschbaren Modul befestigte Metallverbindungsteil
in das Eingriffselement eingefügt
werden, um den Eingriff zwischen dem austauschbaren Modul und dem
Eingriffselement fester zu machen, und das elektrisch mit dem Erdungssystem
des elektronischen Geräts
gekoppelte Eingriffselement, das Metallverbindungsteil und die Wärmesenke
können
eine Erdungsschleife bilden. Daher erzwingt die von Anfang an vorhandene Wärmesenke
eine zusätzliche
Funktion des Abschirmens des austauschbaren Moduls vor EMI.
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Da
das Metallverbindungsteil von geringer, den begrenzten Verkabelungsplatz
einnehmender Größe ist,
erhöht
die Verwendung des Metallverbindungsteils das Gewicht des Produkts
und die gesamten Materialkosten nur wenig. Außerdem kann das in das Eingriffselement
eingesteckte Metallverbindungsteil die Befestigung des Eingriffselements
an das austauschbare Modul verbessern und kann den elektrischen
Kontakt zwischen der Wärmesenke
und dem Erdungssystem des elektronischen Geräts sicherstellen.
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Die
vorgenannten Aspekte dieser Erfindung und viele deren begleitenden
Vorteile können
leichter geschätzt
werden, da diese hinsichtlich der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn
sie mit den beigefügten
Zeichnungen in Verbindung gebracht wird, verständlicher werden, in welchen
Zeichnungen zeigen:
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1 ein
herkömmliches
austauschbares Modul 102, das in einen Laptop-Computer 10 eingesetzt
ist,
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2A eine
EMI-Abschirmstruktur 22, die in ein für einen Laptop-Computer 20 erhältliches
Mini-PCI-Modul 201 eingesetzt ist, in Übereinstimmung mit einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2B eine
Einzelteil-Darstellung des in 2A gezeigten
Mini-PCI-Moduls 201,
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2C eine
vergrößerte Darstellung
der Struktur des in 204 gezeigten
Metallverbindungsteils,
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3 ein
anderes für
einen Laptop-Computer erhältliches
austauschbares Modul 300, in Überstimmung mit einem anderen
ausführlichen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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4 eine
Flussdiagramm eines Verfahrens zum Abschirmen eines in ein elektronisches
Gerät eingesetzten
austauschbaren Moduls vor EMI, in Übereinstimmung mit einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte EMI-Abschirmstruktur
zum Abschirmen eines in einer elektronischen Vorrichtung angeordneten
elektronischen Moduls vor EMI mit geringeren Kosten und einer Verringerung
des begrenzten Gewichts des austauschbaren Moduls bereitzustellen. In
einigen Ausführungsbeispielen
der Erfindung weist das elektronische Gerät einen persönlichen
digitalen Assistenten (PDA), einen Laptop-Computer, ein tragbares
Fernsehgerät,
eine digitale Kamera oder ein digitales Videogerät auf.
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Es
ist eine Tatsache, dass die meisten für ein elektronisches Gerät erhältlichen
austauschbaren Module, beispielsweise eine Empfängerkarte, eine Grafikkarte
oder eine Karte für
ein kabelloses Netzwerk, auf einer Seite eine Metall-Wärmeabführungsplatte oder eine Metall-Wärmeabführungsummantelung aufweisen.
Dementsprechend kann die Metall-Wärmeabführungsplatte oder Metall-Wärmeabführungsummantelung, wenn die
Metall- Wärmeabführungsplatte
oder Metall-Wärmeabführungsummantelung
elektrisch mit dem Erdungssystem des elektronischen Geräts gekoppelt
ist, um eine Radiofrequenzrauschen-Erdungskontaktzwischenschicht zu bilden,
als EMI-Abschirmungsplatte
für austauschbare
Module dienen.
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Als
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ist eine in ein austauschbares Modul, das für Laptop-Computer erhältlich ist,
eingesetzte EMI-Abschirmungsstruktur vorgesehen. Die vorangehenden
Aspekte und viele der begleitenden Vorteile der Erfindung können unter
Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele leichter geschätzt werden,
wobei:
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2A eine
in ein für
einen Laptop-Computer 20 erhältliches Mini-PCI-Modul 201 eingesetzte EMI-Abschirmstruktur 22 in Übereinstimmung
mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt, und 2B eine
vergrößerte Darstellung
des Mini-PCI-Moduls 201, welches in 2A gezeigt
ist, zeigt. Die EMI-Abschirmstruktur 22 weist einen Sockel 200,
eine Wärmesenke 202 und
ein Metallverbindungsteil 204 auf. Das Mini-PCI-Modul 201 ist über den
Mini-PCI-Sockel 200, der auf der Hauptplatine 21 des
Laptop-Computers 20 befestigt ist, in den Laptop-Computer 20 eingesetzt.
Der Mini-PCI-Sockel 200 weist mindestens einen Bus, beispielsweise den
Bus 207, und ein Eingriffselement 209 auf. Dabei ist
ein Ende des Busses 207 elektrisch mit der Hauptplatine 21 des
Laptop-Computers 20 gekoppelt und das andere Ende des Busses 207 ist
mit einer Vielzahl von Kontaktstiften 203 verbunden, die
elektrisch mit einer elektronischen auf dem Substrat 205 des Mini-PCI-Moduls
angeordneten Vorrichtung 215 zu koppeln, zum Beispiel einem
Chip, einem Chip-Satz, einem Transistor, einer aktiven Komponente,
einer passiven Komponente oder einer beliebigen Kombination davon.
In den Ausführungsbeispielen
der Erfindung weist der Bus 207 einen IDE-Bus, einen ATAPI-Bus,
einen SCSI-Bus,
einen PCI-Bus, einen PCMCIA Bus, einen ISA-Bus oder einen USB-Bus
auf.
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Das
Eingriffselement 209 wird verwendet, das Mini-PCI-Modul 201 auf
dem Mini-PCI-Sockel 200 zu befestigen. In diesem Ausführungsbeispiel
ist das Eingriffselement 209 ein Paar von Metallriegeln, beispielsweise
die Riegel 209a und 209b, die jeweils verwendet
werden, mit den auf dem Substrat 205 des Mini-PCI-Moduls 201 vorhandenen
Eingriffsbereichen 205a und 205b in Eingriff zu
stehen. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die Eingriffsbereiche symmetrisch an den Kanten des Substrats 205 angeordnet.
Jeder von den Eingriffsbereichen 205a und 205b hat
eine Eingriffsaussparung, wie beispielsweise die Aussparung 211a oder
die Aussparung 211b, die jeweils darauf gebildet sind und
jeweils einem von den Riegeln 209a und 209b zugeordnet
sind. Die Riegel 209a und 209b sind jeweils elektrisch
mit dem Hauptrahmen 217 des Laptop-Computers 20 gekoppelt, um
so elektrisch mit dem Erdungssystem des Laptopcomputers 20 gekoppelt
zu sein.
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Die
Wärmesenke 202 ist
eine in das Mini-PCI-Modul 201 eingesetzte Metallummantelung oder
Metallplatte. Mindestens ein darauf angeordnetes Stützelement 213 wird
zum Koppeln der Wärmesenke 202 mit
dem Substrat 205 verwendet, wobei die Wärmesenke 202 mit einem
bestimmten Abstand von dem Substrat 205 separiert ist.
Beispielsweise ist die Wärmesenke 202 auf
einer Seite von dem Substrat 205 mit den verschiedenen,
auf dem Substrat angeordneten elektronischen Vorrichtungen 215 bedeckt,
wobei die elektronischen Vorrichtungen 215 mit einem bestimmten
Abstand von der Wärmesenke 202 separiert
sind.
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Das
Metallverbindungsteil 204 ist ein R-förmiges, ein offenes Ende 204a und
ein geschlossenes Ende 204b aufweisendes Metallrundblech
(gezeigt in 2C), das als Klammer zum Sichern
des Substrats 205 dient, wobei das geschlossene Ende des R-förmigen Metallrundblechs
zu einem der Eingriffsbereiche 205a (oder 205b)
benachbart ist. Beispielsweise ist der Eingriffsbereich 205a des
Substrats 205 in das R-förmige Metallrundblech eingefügt. Daher dient
das R-förmige
Metallrundblech als ein an dem Eingriffsbereich 205a des
Substrats 205 zwischen der Eingriffsaussparung 211a und
der Eingriffskante, wo eine Vielzahl von Kontaktstiften 203 angeordnet sind,
befestigte Klammer. Das offene Ende 204b des R-förmigen Metallrundblechs
ist gebogen und ist in Kontakt mit der Metallplatte der Wärmesenke 202, um
dort einen elektrischen Kontakt herzustellen.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
ist das geschlossene, zu dem Eingriffsbereich 205a benachbarte
Ende des R-förmigen
Metallrundblechs im Wesentlichen konform mit dem Substrat 205.
Wenn das Substrat mit dem Eingriffselement 209 in Eingriff steht,
sind die Eingriffsbereiche 205a und 205b in das
Eingriffselement 209 eingefügt; der Riegel 209a und
der Riegel 209b stehen jeweils mit den Eingriffsaussparungen 211a und 211b in
Eingriff. Das Metallverbindungsteil 204, das zwischen der
Eingriffsaussparung 211a und der Eingriffskante des Substrats 205 befestigt
ist, ist auch in das Eingriffselement 209 eingefügt. Demgemäß kann die
Dicke des in das Eingriffselement 209 eingefügten Metallverbindungsteils 204 den
zwischen dem Eingriffselement 209 und dem Substrat 205 bestehenden
Eingriff fester machen, und macht den Kontakt zwischen dem Eingriffselement 209 und
dem Metallverbindungsteil 204 zuverlässiger, wodurch die mittels
der Wärmesenke 202,
dem Metallverbindungsteil 204, dem Eingriffselement 209, dem
Metallhauptrahmen 217 und dem Erdungssystem des Laptop-Computers 20 gebildete
Radiofrequenzrauschen-Erdungskontaktschnittstelle
gesichert wird.
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3 zeigt
ein anderes für
einen Laptop-Computer 300 erhältliches austauschbares Modul 300 in Übereinstimmung
mit einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die in den 3 und 2B gezeigten
Figuren sind im Wesentlichen gleich. Jedoch beruht der Unterschied
zwischen diesen beiden Strukturen auf dem Merkmal des Metallverbindungsteils.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
weist das Metallverbindungsteil 304 ein Metallblech 304a und einen
Draht 304b auf, wobei das Metallblech 304a mit
dem Substrat 305 konform ist und auf diesem befestigt ist
und der Draht verwendet wird, das Metallblech 304a elektrisch
mit der Wärmesenke 302 zu koppeln.
Beispielsweise haftet das Metallblech 304a an dem Eingriffsbereich 305a zwischen
der Eingriffsaussparung 311a und der Eingriffskante des Substrats,
an der eine Vielzahl von Kontaktstiften 303 angeordnet
sind. Wenn das Substrat 305 mit dem Eingriffselement 209 in
Eingriff steht, sind die Eingriffsbereiche 305a und 305b in
das Eingriffselement 209 eingefügt; die Riegel 209a und 209b stehen
jeweils mit den Eingriffsaussparungen 311a und 311b in
Eingriff. Das zwischen der Eingriffsaussparung 311a und
der Eingriffskante des Substrats 305 befestigte Metallblech 304 ist
auch in das Eingriffselement 209 eingefügt. Demgemäß kann die Dicke des in das Eingriffselement 209 eingefügten Metallblechs 304a den
Eingriff zwischen dem Eingriffselement 209 und dem Substrat 305 fester
machen, und macht den Kontakt zwischen dem Eingriffselement 209 und
dem Metallverbindungsteil 304 zuverlässiger, um die durch die Wärmesenke 302,
das Metallverbindungsteil 304, das Eingriffselement 209,
den Metallhauptrahmen 217 und das Erdungssystem des Laptop-Computer 20 gebildete
Frequenzrauschen-Erdungskontaktschnittstelle
zu sichern.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abschirmen
eines in ein elektronisches Gerät
eingesetzten austauschbaren Moduls vor EMI bereitzustellen. 4 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Abschirmen eines in ein elektronisches
Gerät eingesetzten
austauschbaren Moduls vor EMI in Übereinstimmung mit einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
Zunächst, Einsetzen
eines Sockels, der mindestens einen Bus und ein Eingriffselement
aufweist, in ein elektronisches Gerät, wobei der Bus verwendet
wird, das austauschbare Modul mit dem elektronischen Gerät zu koppeln,
und das Eingriffselement des austauschbaren Moduls auf dem Sockel
befestigt ist und mit dem Erdungssystem des elektronischen Geräts elektrisch
gekoppelt ist (bezüglich
Schritt S1). Als nächstes,
bezüglich
Schritt S2, werden eine Wärmesenke
und ein Metallverbindungsteil in das austauschbare Modul eingesetzt,
wobei ein Ende des Metallverbindungsteils auf dem austauschbaren
Modul befestigt wird und das andere Ende des Metallverbindungsteil
elektrisch mit der Wärmesenke
kontaktiert wird. Schließlich
wird das austauschbare Modul mit dem Sockel in Eingriff gebracht,
wobei das auf dem austauschbaren Modul befestigte Ende des Metallverbindungsteils
mit dem Eingriffselement in Eingriff gebracht wird (bezüglich Schritt
S3).
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In Übereinstimmung
mit den vorgenannten Ausführungsbeispielen
sind die Merkmale der Erfindung für die Allgemeinheit des größten Teil
von für ein
elektronisches Gerät
erhältlichen
austauschbaren Module anwendbar, die auf einer Seite des austauschbaren
Moduls eine Metall-Wärmeabführungsplatte
oder Metall-Wärmeabführungsummantelung haben.
Das Anbringen eines Metallverbindungsteils koppelt die von Anfang
an auf das austauschbare Modul eingebaute Wärmesenke elektrisch mit dem Erdungssystem
des elektronischen Geräts,
um so eine Radiofrequenzrauschen-Erdungskontaktschnittstelle zum
Abschirmen von EMI zu bilden. Demgemäß kann die Metallwärmesenke
auch als EMI-Abschirmplatte für
austauschbare Module dienen.
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Da
das Metallverbindungsteil einfache Merkmale und eine geringe Verkabelungsplatz
einnehmende Größe hat,
sorgt die Verwendung des Metallverbindungsteils zusätzlich dafür, dass
das Produkt nur wenig zusätzliches
Gewicht und geringe Materialkosten aufweist. Außerdem kann das in das Eingriffselement
eingefügte
Metallverbindungsteil die Befestigung des austauschbaren Moduls
an das Eingriffselement festigen, und kann den elektrischen Kontakt
zwischen der Wärmesenke
und dem Erdungssystem des elektronischen Geräts sicherstellen.
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Es
ist von einem Fachmann zu verstehen, dass die oben beschriebenen
ausführlichen
Ausführungsbeispiele
die Erfindung eher veranschaulichen anstatt sie zu beschränken.
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Es
ist beabsichtigt, dass die verschiedenen Modifikationen und ähnlichen
Anordnungen innerhalb der Lehre und des Rahmens der beigefügten Ansprüche enthalten
sind, deren Rahmen der breitesten Interpretation entsprechen sollte,
um so alle solche Modifikationen und ähnliche Strukturen zu umfassen.