JPH10308593A - 電磁障害抑制機器および方法 - Google Patents

電磁障害抑制機器および方法

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JPH10308593A
JPH10308593A JP10076769A JP7676998A JPH10308593A JP H10308593 A JPH10308593 A JP H10308593A JP 10076769 A JP10076769 A JP 10076769A JP 7676998 A JP7676998 A JP 7676998A JP H10308593 A JPH10308593 A JP H10308593A
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filling device
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metal material
electrical
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JP10076769A
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William Deiso James Iii
ジェームズ・ウィリアム・デイソ・ザサード
Pattino Mendes Jose Jr
ホセ・パティノ・メンデス・ジュニア
Lee Miller Ernest
アーネスト・リー・ミラー
W Sivierski Jerry
ジェリー・ダブリュー・シビエルスキ
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International Business Machines Corp
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International Business Machines Corp
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    • H05K9/002Casings with localised screening
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子部品からの電磁放射を制限する機器を提
供する。 【解決手段】 この方法および実施構造は、導電性の外
被315によって囲まれた内部発泡材コア317からな
る電気的に独立した電磁障害充填装置313を含む。こ
の装置は、電子部品と回路板を収容するシステム・エン
クロージャ内にある共振キャビティ中に戦略的に位置決
めされる。一例では、充填装置は、たとえば、ボードに
取り付けられた部品305と隣接の回路板301との間
の共振キャビティ内に取り付けられ、共振キャビティか
らの電磁放出を減少させるのに有効である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に電子信号処
理システムに関し、より詳細には、そのようなシステム
から放出される電磁界を抑制する技術および方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ・システムは、現代社会の
多くの分野でパーソナル・コンピューティング機能を提
供するために幅広く利用されるようになった。コンピュ
ータ・システムは、通常、システム・プロセッサと付随
する揮発性メモリおよび不揮発性メモリ、表示モニタ、
キーボード、1つまたは複数のディスケット・ドライ
ブ、固定ディスク記憶装置および任意選択のプリンタを
含むシステム・ユニットから成る、デスクトップ型、据
置型、または携帯型マイクロコンピュータとして定義す
ることができる。これらのシステムの顕著な特徴の1つ
は、マザーボードまたはシステム・プレーナを使ってこ
れらの構成要素を電気的に接続していることである。こ
れらのシステムは、主に、ユーザに自由に計算できるよ
うに設計され、個人および企業が購入できる。
【0003】エンクロージャ内に収容され、シャシで支
持されあるいはプレーナ・ボードと接続されたコンピュ
ータの構成要素は、様々な周波数の電磁波を放射するこ
とがあり、コンピュータの使用環境に応じてそのような
エネルギーの放射を様々な限界に制限する規格が制定さ
れていることは周知である。さらに、高速プロセッサお
よびそのようなプロセッサに付随する回路は、通常、以
前に設計された速度の遅いプロセッサとは異なる周波数
および量の電磁波を放射する。これまで、遮蔽が放射を
制限する有効な手段であることが分かっている。遮蔽
は、金属エンクロージャを設けたり、設けたエンクロー
ジャとカバーをコーティングまたはライニングしたりす
る方法を含めて様々な方法で実現されてきた。このよう
な方法で遮蔽を行って放射を減衰させる際に、そのよう
なエンクロージャやカバーに設けられた開口部が遮蔽に
おいて特に困難な問題を提起する可能性があることが注
目されていた。さらに、電磁障害の効果として、他の電
子装置の遮断や干渉ならびにマイクロコンピュータの動
作部品と必然的に交換される入出力信号の遮断や干渉が
生じ得ることが知られている。
【0004】コンピュータ技術開発の進歩にともない、
プロセッサ、データ記憶装置およびメモリにおけるます
ます速くなるデータ処理速度を取り込んだコンピュータ
が定着してきた。このように高速になると電磁波の放射
量が多くなり、そのような放射を減衰させるためにエン
クロージャに課される要求が高くなった。そのような要
件を示すために使用される他の用語は、電磁環境適合性
と電磁障害の抑制であった。所望の高い処理速度を達成
しながら放射量を要求された規格の範囲内に抑えようと
する努力の中で、設計は、最小の隙間と開口部をもつ完
全に遮蔽されたエンクロージャを目指すようになった。
【0005】さらに、米国連邦通信委員会(FCC)と
ヨーロッパの法律の下では、コンピュータ・ハードウェ
アを販売する前に、まず特定の電磁環境適合性(EM
C)要件を満たさなければならない。CPUの速度が増
加するにつれて、新しいシステムまたはアップグレード
がそれぞれ様々な規制に従っているかどうか試験する必
要がある。過去にそのような要件を満したコンピュータ
・システムは、アップグレードされたより高速のCPU
を入れたときは、高い内部周波数によってボックス内の
様々なキャビティが共振し電磁波を放射することになる
ため、再試験が必要となる。そのような新しい放射は、
高速のCPUが異なる支援回路を必要としそれにより異
なる構造と構成のCPUエンクロージャ内に電磁放射体
の実質上新しい組み合わせが生成されるために生じるこ
ともある。新しい部品は、CPUエンクロージャ内の放
射構造体の形状および部品間の間隔を変える。実質上す
べてのコンピュータ・エンクロージャは、適切な寸法条
件が存在する場合に共振を支援することがある。周波数
が高くなるとシステム・エンクロージャ内でより小さな
キャビティ内でも共振する高次の高調波を生ずる。した
がって、高次の高調波は、比較的速度の遅いプロセッサ
を備えた過去の事例よりも放射試験で失格となりやすい
と思われる。
【0006】さらに、多くの場合、共振が強すぎて、ボ
ックス・レベルの遮蔽の実際の量は、高速システムの放
射エネルギーを電磁環境適合性の放射限界よりも低いレ
ベル以内に抑制するまでには至らない。しばしば、シス
テム・エンクロージャ内に新たに生じたキャビティの機
械的寸法が、望ましくない共振とその結果生じる放射を
支援するように適切に同調し、そのため減結合とフィル
タリングによるソース励起のレベルを低下させても実用
にならずあるいは有効でないことになる。この場合、通
常のボックス遮蔽およびソース抑制技術は、一般に、高
い周波数のシステムには実用的でなくまた有効でもない
ことが判明している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は高速のコンピュータ・システムやその他の電子装
置の発展および実施によって生じる電磁干渉放射を有効
に制限するための改善された方法および装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】電子ハウジング内の共振
キャビティを、電磁環境適合性吸収/反射材料で充填し
て改変し、許容できない電磁放射の放出を引き起こす共
振条件を破る方法および実施システムが提供される。例
示的一実施形態においては、放射を制限する電気的に独
立した充填装置が、電子部品のエンクロージャまたはハ
ウジングのキャビティ内に配置される。この装置は、損
失性発泡材料の内部コアを含み、導電性材料の外被によ
って少なくとも一部分が覆われている。この装置は、シ
ステムのアースやその他の基準電位への電気的接続から
電気的に独立している。
【0009】
【発明の実施の形態】図1に、表示装置101、システ
ム・エンクロージャ103およびキーボード105が示
される。コンピュータ・システムは、一般に、ディスク
・ドライブ・ユニット、マウス入力装置、プリンタ、ネ
ットワーク装置、CDドライブ、その他の多くの周辺機
器を含む。しかし、本発明を例示する目的で、以下の例
示的実施形態の説明が不明瞭にならないように複雑なシ
ステムは示さない。図1に示したようなシステムは、市
販される前にEMC(電磁環境適合性)試験を必要とす
る。一般に、EMC試験は、CPUエンクロージャ10
3と最も深く関係する。というのは、この装置が、コン
ピュータのほとんどの部品を収容し、望ましくない電磁
放射を引き起こし、支援し、あるいは強調する内部構造
環境を含むからである。
【0010】図2に、CPUエンクロージャ103を概
略切欠図として示す。エンクロージャまたはボックス1
03内には、通常、マザーボード201が取り付けら
れ、マザーボード201には、より小さなドーターボー
ドまたはカード203が取り付けられて電気的に接続さ
れている。小さな方のボードは、設計基準に対応する様
々なサイズのものでよい。大きな方のボードまたはカ−
ド205は、小さな方のボードまたはカ−ド203と一
緒に取り付けられる。また、ボードには、様々なサイズ
の個別の部品207、209が取り付けられている。ボ
ード、カ−ド、部品およびエンクロージャ壁面の様々な
すべての組み合わせによって、多くの異なる配置が可能
であり、電子エンクロージャ内の部品のそれぞれ異なる
配置によって、ボード、部品およびエンクロージャ壁面
の間に異なるキャビティ(様々なサイズおよび体積のス
ペース、間隙およびギャップを含む)のセットが生み出
される。システムのCPUの動作周波数が高くなり、エ
ンクロージャ内の装置が多くなって混んでくると、より
多くのキャビティが動作周波数の高調波での共振を支援
して電磁放射エネルギーを実際に強化するようになるた
め、さらに多くの電磁放射が生じやすくなる。
【0011】図3において、代表的な回路板301が垂
直位置で示され、より小さなボード303がやはり垂直
に取り付けられている。図示していないが、これらのボ
ードは、図2のボード201のようなマザーボードに電
気的に接続されていることを理解されたい。また、ボー
ド301には、通常、図2に示すように部品が取り付け
られる。ただし、ボード301はCPUエンクロージャ
の壁面でもCPUエンクロージャ内の区画の壁面でもよ
く、いずれの場合も放出される電磁エネルギーを許容可
能なレベルまで低下させるのに本発明の利点が依然とし
て有効であることに留意されたい。たとえば電圧調整装
置などの電気装置305が、ボード303に取り付けら
れている。装置305からの電気接続307は、分かり
やすくするために一部分のみ示され、装置305からの
電気接続は、図2に示したようにマザーボードに接続す
るために、一般にボード303上の金属トレースによっ
てボード303の下部309にあるコネクタまで延びて
いることを理解されたい。
【0012】スペーサ部材311が示されているが、こ
れはボード303と充填装置313の間の隙間を埋める
ために使用される。この例で使用したスペーサ材料は、
充填装置313とボード303の間の隙間を埋め、電気
的絶縁を提供するのに十分な厚さの柔軟性テープ(3M
type4008またはその同等品)であった。この
例において、スペーサ材料は、機械的安定性と放射制限
効果を得るために使用された。充填装置313は本明細
書で開示する電磁放出抑制技術における主要部品であ
る。充填装置313は、損失性発泡材コア要素317を
含み、導電性の外被315によって囲まれている。この
例で使用した発泡材コア317は、「TPE」型の発泡
材料からなる。この例における導電性外被315は、導
電性のニッケル−銅(Ni/Cu)金属ファブリックか
らなる。
【0013】図4は、ボード303と充填装置313の
間に配置されたスペーサ材料311に隣接する充填装置
313を示す。コネクタ装置401は、前述のように取
り付けられた部品305をコネクタ307(図3)およ
び403によりコネクタ401を介してマザーボードに
電気的に接続するのに有効である。
【0014】装置305に近接して装置305と壁また
はボード301の間に図のように充填装置313を配置
すると、既存の共振条件を破るのに有効である。充填装
置313を取り付けた後は、すべてのプロセッサ高調波
が均一に広がり、コンピュータ・システムのEMCが規
制限界よりも十分に低くなった。充填装置313を使用
するためにシステム・エンクロージャのレベルの変更は
必要なく、接地を含むいかなる種類の電気接続も必要で
ないことに留意されたい。したがって、充填装置313
は、システムのすべての電位レベルから電気的に独立し
ており、システム接地およびシステム遮蔽とは電気的に
独立している。これは、この改善策を特別に局部的に導
入することができ、特別なシステムやエンクロージャや
ボードの接地または遮蔽装置あるいは接続を必要としな
いため、きわめて望ましい特徴である。充填装置は、シ
ステムの最終的な設計および組み立ての後でも、放射を
減少させるために利用でき、有効なキャビティまたはス
ペースに合うサイズに修正することができる。
【0015】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【0016】(1)回路板に取り付けるように配置され
た電気装置と、前記電気装置に結合され、前記電気装置
の近くで電磁波に影響を及ぼすように動作可能な損失性
部品を含む充填装置とを含む機器。 (2)前記損失性部品が非金属材料からなる、上記
(1)に記載の機器。 (3)前記充填装置がさらに、前記損失性部品の少なく
とも一部分を覆うように配置されたカバー部品を含む、
上記(1)に記載の機器。 (4)前記充填装置がさらに、前記損失性部品の少なく
とも一部分を覆うように配置されたカバー部品を含む、
上記(2)に記載の機器。 (5)前記カバー部品が前記損失性部品の大部分を覆う
ように配置される、上記(3)に記載の機器。 (6)前記カバー部品が前記損失性部品の大部分を覆う
ように配置される、上記(4)に記載の機器。 (7)前記カバー部品が導電性材料からなる、上記
(3)に記載の機器。 (8)前記カバー部品が金属材料からなる、上記(7)
に記載の機器。 (9)前記金属材料が柔軟な布様の金属材料である、上
記(8)に記載の機器。 (10)前記カバー部品が導電性材料からなる、上記
(4)に記載の機器。 (11)前記カバー部品が金属材料からなる、上記(1
0)に記載の機器。 (12)前記金属材料が柔軟な布様の金属材料である、
上記(11)に記載の機器。 (13)前記カバー部品が導電性材料からなる、上記
(5)に記載の機器。 (14)前記カバー部品が金属材料からなる、上記
(7)に記載の機器。 (15)前記金属材料が柔軟な布様の金属材料である、
上記(14)に記載の機器。 (16)前記カバー部品が導電性材料からなる、上記
(6)に記載の機器。 (17)前記カバー部品が金属材料からなる、上記(1
6)に記載の機器。 (18)前記金属材料が柔軟な布様の金属材料である、
上記(17)に記載の機器。 (19)前記電気装置に隣接して前記充填装置と前記回
路板の間の選択されたスペースを占めるように配置され
たスペーサ部品をさらに含む、上記(1)に記載の機
器。 (20)前記回路板上に取り付けられた複数の前記電気
装置をさらに含み、前記スペーサ部品が、前記電気装置
によって占有されていない前記充填装置と前記回路板の
間の選択されたスペースを占めるように配置される、上
記(19)に記載の機器。 (21)前記スペーサ部品が非導電性である、上記(2
0)に記載の機器。 (22)前記機器がエンクロージャ内に取り付けられ、
前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に接続さ
れた複数の電気装置を収容するように配置され、前記電
気システムがシステム接地網への接続を含み、前記充填
装置が前記システム接地網に電気的に接続されていな
い、上記(1)に記載の機器。 (23)前記機器がエンクロージャ内に取り付けられ、
前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に接続さ
れた複数の電気装置を収容するように配置され、前記電
気システムがシステム遮蔽網への接続を含み、前記充填
装置が前記システム遮蔽網に電気的に接続されていな
い、上記(1)に記載の機器。 (24)前記機器がエンクロージャ内に取り付けられ、
前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に接続さ
れた複数の電気装置を収容するように配置され、前記電
気システムがシステム接地網への接続を含み、前記充填
装置が前記システム接地網から電気的に独立している、
上記(1)に記載の機器。 (25)前記機器がエンクロージャ内に取り付けられ、
前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に接続さ
れた複数の電気装置を収容するように配置され、前記電
気システムがシステム遮蔽網への接続を含み、前記充填
装置が前記システム遮蔽網から電気的に独立している、
上記(1)に記載の機器。 (26)前記機器がエンクロージャ内に取り付けられ、
前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に接続さ
れた複数の電気装置を収容するように配置され、前記電
気システムが、システム接地網への接続を含み、前記充
填装置が前記システム接地網に電気的に接続されていな
い、上記(3)に記載の機器。 (27)前記機器がエンクロージャ内に取り付けられ、
前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に接続さ
れた複数の電気装置を収容するように配置され、前記電
気システムがシステム遮蔽網への接続を含み、前記充填
装置が前記システム遮蔽網に電気的に接続されていな
い、上記(3)に記載の機器。 (28)所定のシステム動作周波数で動作する電子部品
を含むエンクロージャからの電磁放射を制限する方法で
あって、エンクロージャ内の選択された位置に取り付け
るため充填装置のサイズを決定する段階と、エンクロー
ジャ内の前記選択された位置に前記充填装置を取り付け
る段階とを含み、前記充填装置を、前記充填装置が任意
のシステム電圧基準へのどんな接続からも電気的に独立
しているように取り付ける方法。 (29)前記充填装置のサイズ決定段階が、エンクロー
ジャ内の選択された既存のキャビティに適合するように
前記充填装置を成形する段階を含む上記(28)に記載
の方法。 (30)前記成形段階が、前記選択された既存のキャビ
ティに適合する形状の発泡材料からなる充填装置構成要
素を形成する段階と、前記充填装置構成要素の少なくと
も一部分をカバー部品で包む段階とを含む上記(29)
に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のいくつかの利点を示すために使用され
るコンピュータ・システムの簡略化した概略図である。
【図2】いくつかの構成要素ドーターボードを取り付け
たマザ−ボ−ドを示すシステム・エンクロージャの簡略
化した概略切欠図である。
【図3】例示的なシステム・エンクロージャ内の2つの
部品カードの間に取り付けられた本発明による充填装置
の簡略化した概略図である。
【図4】この例で使用されるスペーサ材料を含む図3に
示した装置の概略図である。
【符号の説明】
101 表示装置 103 エンクロージャ 105 キーボード 201 マザーボード 203 回路板 205 回路板 207 部品 209 部品 301 回路板 301 回路板 303 カード 305 電気装置 305 部品 307 コネクタ 307 電気接続 311 スペーサ部材 313 充填装置 315 外被 317 内部発泡材コア 401 コネクタ装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホセ・パティノ・メンデス・ジュニア アメリカ合衆国78733 テキサス州オース チン キャスティル・ウェイ 1015 (72)発明者 アーネスト・リー・ミラー アメリカ合衆国78628 テキサス州ジョー ジタウンリッジ・オーク・ドライブ 420 (72)発明者 ジェリー・ダブリュー・シビエルスキ アメリカ合衆国78750 テキサス州オース チン ツウィード・バーウィック・ドライ ブ 9104

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】回路板に取り付けるように配置された電気
    装置と、 前記電気装置に結合され、前記電気装置の近くで電磁波
    に影響を及ぼすように動作可能な損失性部品を含む充填
    装置とを含む機器。
  2. 【請求項2】前記損失性部品が非金属材料からなる、請
    求項1に記載の機器。
  3. 【請求項3】前記充填装置がさらに、前記損失性部品の
    少なくとも一部分を覆うように配置されたカバー部品を
    含む、請求項1に記載の機器。
  4. 【請求項4】前記充填装置がさらに、前記損失性部品の
    少なくとも一部分を覆うように配置されたカバー部品を
    含む、請求項2に記載の機器。
  5. 【請求項5】前記カバー部品が前記損失性部品の大部分
    を覆うように配置される、請求項3に記載の機器。
  6. 【請求項6】前記カバー部品が前記損失性部品の大部分
    を覆うように配置される、請求項4に記載の機器。
  7. 【請求項7】前記カバー部品が導電性材料からなる、請
    求項3に記載の機器。
  8. 【請求項8】前記カバー部品が金属材料からなる、請求
    項7に記載の機器。
  9. 【請求項9】前記金属材料が柔軟な布様の金属材料であ
    る、請求項8に記載の機器。
  10. 【請求項10】前記カバー部品が導電性材料からなる、
    請求項4に記載の機器。
  11. 【請求項11】前記カバー部品が金属材料からなる、請
    求項10に記載の機器。
  12. 【請求項12】前記金属材料が柔軟な布様の金属材料で
    ある、請求項11に記載の機器。
  13. 【請求項13】前記カバー部品が導電性材料からなる、
    請求項5に記載の機器。
  14. 【請求項14】前記カバー部品が金属材料からなる、請
    求項7に記載の機器。
  15. 【請求項15】前記金属材料が柔軟な布様の金属材料で
    ある、請求項14に記載の機器。
  16. 【請求項16】前記カバー部品が導電性材料からなる、
    請求項6に記載の機器。
  17. 【請求項17】前記カバー部品が金属材料からなる、請
    求項16に記載の機器。
  18. 【請求項18】前記金属材料が柔軟な布様の金属材料で
    ある、請求項17に記載の機器。
  19. 【請求項19】前記電気装置に隣接して前記充填装置と
    前記回路板の間の選択されたスペースを占めるように配
    置されたスペーサ部品をさらに含む、請求項1に記載の
    機器。
  20. 【請求項20】前記回路板上に取り付けられた複数の前
    記電気装置をさらに含み、前記スペーサ部品が、前記電
    気装置によって占有されていない前記充填装置と前記回
    路板の間の選択されたスペースを占めるように配置され
    る、請求項19に記載の機器。
  21. 【請求項21】前記スペーサ部品が非導電性である、請
    求項20に記載の機器。
  22. 【請求項22】前記機器がエンクロージャ内に取り付け
    られ、前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に
    接続された複数の電気装置を収容するように配置され、
    前記電気システムがシステム接地網への接続を含み、前
    記充填装置が前記システム接地網に電気的に接続されて
    いない、請求項1に記載の機器。
  23. 【請求項23】前記機器がエンクロージャ内に取り付け
    られ、前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に
    接続された複数の電気装置を収容するように配置され、
    前記電気システムがシステム遮蔽網への接続を含み、前
    記充填装置が前記システム遮蔽網に電気的に接続されて
    いない、請求項1に記載の機器。
  24. 【請求項24】前記機器がエンクロージャ内に取り付け
    られ、前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に
    接続された複数の電気装置を収容するように配置され、
    前記電気システムがシステム接地網への接続を含み、前
    記充填装置が前記システム接地網から電気的に独立して
    いる、請求項1に記載の機器。
  25. 【請求項25】前記機器がエンクロージャ内に取り付け
    られ、前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に
    接続された複数の電気装置を収容するように配置され、
    前記電気システムがシステム遮蔽網への接続を含み、前
    記充填装置が前記システム遮蔽網から電気的に独立して
    いる、請求項1に記載の機器。
  26. 【請求項26】前記機器がエンクロージャ内に取り付け
    られ、前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に
    接続された複数の電気装置を収容するように配置され、
    前記電気システムが、システム接地網への接続を含み、
    前記充填装置が前記システム接地網に電気的に接続され
    ていない、請求項3に記載の機器。
  27. 【請求項27】前記機器がエンクロージャ内に取り付け
    られ、前記エンクロージャが、電気システム内で一緒に
    接続された複数の電気装置を収容するように配置され、
    前記電気システムがシステム遮蔽網への接続を含み、前
    記充填装置が前記システム遮蔽網に電気的に接続されて
    いない、請求項3に記載の機器。
  28. 【請求項28】所定のシステム動作周波数で動作する電
    子部品を含むエンクロージャからの電磁放射を制限する
    方法であって、 エンクロージャ内の選択された位置に取り付けるため充
    填装置のサイズを決定する段階と、 エンクロージャ内の前記選択された位置に前記充填装置
    を取り付ける段階とを含み、前記充填装置を、前記充填
    装置が任意のシステム電圧基準へのどんな接続からも電
    気的に独立しているように取り付ける方法。
  29. 【請求項29】前記充填装置のサイズ決定段階が、 エンクロージャ内の選択された既存のキャビティに適合
    するように前記充填装置を成形する段階を含む請求項2
    8に記載の方法。
  30. 【請求項30】前記成形段階が、 前記選択された既存のキャビティに適合する形状の発泡
    材料からなる充填装置構成要素を形成する段階と、 前記充填装置構成要素の少なくとも一部分をカバー部品
    で包む段階とを含む請求項29に記載の方法。
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