KR940003240B1

KR940003240B1 - 전자기 방해/정전기 방전(emi/esd) 차폐 시스템을 갖는 전기 기기

Info

Publication number: KR940003240B1
Application number: KR1019910011302A
Authority: KR
Inventors: 에이치. 톰스 브래들리; 에스. 에이킨스 브리안; 엠. 트라나 로저
Original assignee: 존 플루크 메뉴팩춰링컴퍼니인코퍼레이티드; 더글라스 지. 머그나이트
Priority date: 1991-03-11
Filing date: 1991-07-04
Publication date: 1994-04-16
Also published as: US5206796A; JPH05251886A; DE69109088D1; EP0503184A2; EP0503184A3; EP0503184B1; DE69109088T2

Abstract

내용 없음.

Description

전자기 방해/정전기 방전(EMI/ESD) 차폐 시스템을 갖는 전기 기기

제1a,b도는 본 발명에 따른 작은 휴대용 전기 기기의 분해도.

제2도는 케이스 저부에 압입되어 끼워진 바닥차폐의 부분도.

제3도는 케이스 저부내에 배치된 회로판의 부분도.

제4도는 제3도의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 취한 단면도.

제5도는 케이스 스위치 지지부의 고정부위에 압입되어 끼워진 상부차폐를 나타낸 것으로, 케이스 저부내에 배치된 케이스 스위치 지지부를 부분적으로 절단한 도이다.

본 발명은 고주파 간섭(radio frequency interference : RFI)을 포함하는 전자기 방해(electromagnetic interference : EMI)와 정전기 방전(electrostatic discharge : ESD)에 대항하는 전기 기기의 차폐에 관한 것으로, 특히 최소의 부품과 최저의 조립비용이 드는 차폐 시스템에 관한 것이다.

타당한 이윤폭을 갖는 저가 기기의 대량생산에는 단위당 투입되는 최저 노동력, 최소의 부품 그리고 부품당 최저 단가로서 조립될 수 있는 설계가 요구된다.

생산을 위한 최적화된 제품설계에서는 "Z-축 조립"으로 알려진 개념과 같은 매우 고도로 자동화된 제조방법이 제공되는 것이 중요하다. Z-축 조립은 부품을 기존의 부조립체 상에서 바로 위에서 삽입함으로서 제품을 조립하는 단순한 수단이다. 이 방법은 로보트를 사용하는 조립에서 특히 중요하지만 많은 동일한 이득이 수동 조립에서도 또한 실현될 수 있다. 만약 자동화된 조립이 채택된다면, Z-축 조립으로 설계된 제품생산에서 가장 단순하며 가장 비용이 절약되는 부분을 다루는 조작자들과 기타 로보트 기계들이 부품을 기존의 부조립체에 빠르고 쉽게 삽입하고 쌓아올리도록 채택될 수 있다.

종래 기술의 차폐회로는 기기의 공통 접지단에 연결된 전도성 플라스틱 하우징 또는 분리 금속층을 갖고 있다. 전도성 플라스틱은 값이 비싸며, 실제 전도도가 좋지 않기 때문에 효율적인 차폐가 제공되지 않는다. 분리 금속층은 전기적이며 기계적인 양접촉의 어떤 수단을 요구한다. 접촉을 달성하기 위해 나사와 스프링 같은 첨가 부품들이 전통적으로 사용되었다.

요구되는 것은 최소한의 저렴한 부품을 사용하고, Z-축 삽입기술을 이용할 수 있는 적절한 EMI, RFI 그리고 ESD 차폐구조이다.

본 발명에 따라, 전기 기기용 차폐구조로서 전기적, 기계적 접촉을 제공하는 어떤 부가 부품이 필요없이 기기의 플라스틱 케이스 부품에 압입되어 끼워진 두개의 금속제 차폐의 구성이 전기 기기용 차폐구조로서 제공된다. 일예로서, 바닥차폐는 케이스 저부의 내측돌기상에 압입되어 끼워지며, 기기내의 회로판상의 공통 잭 베이스(common jack base)에 바닥차폐상에 V자형 스프링에 의해 전기적으로 연결된다. 상부 차폐는 케이스 스위치 지지부의 고정부위에 압입되어 끼워지며, 케이스 나사와 플라스틱 케이스상의 가이드에 의해 기계적으로 고정된 연장팔과 연장링을 포함한다. 이 위치에서, 연장링(ring)은 회로판의 공통 패드(pad)에 전기적 접촉으로 고정되며, 공통 패드는 공통 트레이스와 공통 지역 그리고 공통 지역 그리고 공통 잭 베이스에 전기적으로 접촉되어 있다.

본 발명의 관점이 이 명세서에 포함되는 부분만으로 국한되는 것은 아니지만, 구성과 동작방식 그리고 기타 잇점들이 이하 도면을 참조한 설명으로 상세히 이해될 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 기기 차폐 시스템을 적용한 작은 휴대용 전기 기기를 나타낸다. 케이스 저부(10), 케이스 스위치 지지부(18) 그리고 케이스 상부(16)는 제네랄 일렉트릭 플라스틱(GL Plastics)사에 의해 시콜락(Cycolac)(TM) KJW 명칭으로 판매된 전기 절연성과 방화성을 갖는 아크릴로니트릴 부타디엔스티렌(acrylonitrile butadiene styrene : ABS)과 같은 플라스틱으로 만들어진다. 케이스 저부(10)와 케이스 상부(16)는 내부에 회로판(32)을 갖고 있다.

회로판(32)는 프린트 회로기판으로 공통 (접지)지역(34) 부분을 갖고 있으며, 회로판(32)의 어떤 측면상에서 공통 핀(35)과 공통 잭 베이스(37)에 의해 공통 (접지)잭(36)에 전기적ㆍ기계적으로 연결된다. 공통패드(pad)(38)는 공통 지역(common area)(34)에 공통 트레이스(common trace)(40)로서 연결된다.

케이스 저부(10)와 케이스 상부(16)는 회로판(32) 윗부분에 케이스 스위치 지지부(18)를 또한 갖고 있다. 회로판(32)을 EMI와 ESD로 부터 전기적으로 차폐되도록, 케이스 저부(10)와 케이스 스위치 지지부(18)에는 바닥차폐(22)와 상부차폐(26)가 각각 장착된다. 차폐(22,26)는 0.012인치(0.305㎜) 두께의 전체가 경화된(H18) 알루미늄과 같이, 약간 탄력적이고 연성이 있는 금속보다는 오히려 압축된 것이다.

바닥차폐(22)는 케이스 저부(10)의 길이방향 동기와 원형돌기에 적절하게 위치하도록 슬롯(23)과 원형구멍(21)을 갖고 있다. 구멍(21)은 원형돌기 지름의 9/10 크기이며, 슬롯(23)은 길이방향 돌기(12) 폭의 9/10 크기의 폭을 갖는다. 바닥차폐(22)는 케이스 저부(10)에 압입되어 끼워지도록 충분히 얇으며, 바닥차폐(22) 금속은 케이스 저부(10)의 원형돌기(14)와 길이방향 돌기(12)를 따라서 끼워진다. 전체가 경화된(H18) 알루미늄의 변형 압력과 탄력성은 슬롯(23)과 구멍(21) 둘레의 모서리 모양의 플라스틱의 돌기(12,14)안으로 파고들도록 만들며, 바닥차폐(22)가 극단적 진동과 낙하시험에서 조차도 헐거워지지 않게 한다.

제2도는 케이스 저부(10)내의 위치에 압입되어 끼워진 바닥차폐(22) 부분을 나타낸다. 변형된 부분(13)은 원형돌기(14)의 둘레이다. V자형 스프링은 케이스 저부(10)의 스프링 리테이너(25) 부분내에 놓여진다.

제3,4도는 제3도의 Ⅳ-Ⅳ 라인을 따라 취한 단면도로서, 회로판(32)의 케이스 저부(10)내의 적절한 위치에 놓여있고, 공통 잭 베이스(37)가 V자형 스프링(24)내에 있는 것을 볼 수 있다. 제4도에서는 V자형 스프링(24)의 바닥부분이 스프링 방지부재(29)에 의해 분리될 수 있도록, 공통 잭 베이스(37)의 경사진 측면이 V자형 스프링과 경사의 윗모서리를 따라 접촉된다. 이것은 전기 기기의 공통면과 바닥차폐(22) 사이에 전기적 접촉을 유효하게 하며 명백히 한다.

조립과정에서 다음 단계는 Z-축 조립 방법의 어떤 출발을 요구하지만, Z-축 기술을 사용하는 회로판(32)과 케이스 저부(10)와 함께 조립될 수 있는 부조립체를 요구하지는 않는다. 상부차폐(26)는 제1a,5도에 나타낸 것과 같이 케이스 스위치 지지부의 상부에 놓여진다. 연장팔(28)은 전기적ㆍ기계적 연결을 제공하며, 상부차폐(26)의 주부분과 연장링(30) 사이를 지지한다. 상부차폐(26)가 케이스 스위치 지지부(18)상의 적절한 위치에 놓여졌을 때, 연장팔(28)은 케이스 스위치 지지부의 측면 둘레를 덮어싸며, 연장링(30)을 케이스 스위치 지지부(18)의 바닥 측면으로 보낸다. 케이스 스위치 지지부(18)의 일부가 회로판(32)상의 공통 패드(38)(도시되지 않음) 위치와 맞추어지도록 연장링(30)을 노출하기 위해 제5도의 좌측 하단부가 부분절단되었음이 주목되어야 한다.

그후, 상부차폐는 케이스 스위치 지지부(18)의 고정영역(20)내에 압입되어 끼워진다. 상부차폐(26)의 크기는 상부차폐(26)가 사각 모서리(27)를 갖을 때, 고정영역(20)의 둥근모서리(17)를 제외하고는 고정영역(20)보다 근소하게 작다. 이 두 부분이 압입되어 끼워졌을 때 서로간의 사이는 약 0.015-0.020인치(0.38-0.51㎜)이다. 알루미늄 상부차폐(26)를 고정영역(20)내에 압입하여 끼우는 것이 이 간격을 초과하면 두 부분을 함께 고정하는데 약간의 파손이 발생한다. 이 압입하여 끼우는 것은 바닥차폐(22)와 케이스 저부(10)상의 돌기(21,23) 사이에서와 같이 강제 끼움이 아니며 서로 파손없이 복원될 수 있다. 부조립체는 이공정 다음에 전체 기기를 조립하는데 사용하도록 이용된다.

케이스 스위치 지지부(18)와 상부차폐(26) 부조립체가 바닥차폐(22)가 끼워진 케이스 저부(10)를 포함하는 주 부조립체 내에서 회로판(32)의 상부에 놓여진후, 키패드는 상부차폐(26)의 상부에 놓여지고, 기기 조립체가 서로 나사결합된 후 케이스 상부(16)에 의해 고정된다.

그후 케이스 나사 가이드(44)를 관통한 케이스 나사(도시되지 않음)가 나사연결기둥 내에서 전체 조립체를 서로 강하게 조일때, 연장링(30)은 공통 패드(38)에 고정된다. 나사연결기둥(42)은 회로판(32)과 공통패드(38)내의 연결기둥구멍(33)을 관통하며, 고전압이 기기의 공통 잭(36)에 부주의하게 공급되었을 때 금속제 나사에 아크가 발생되지 않도록 보장한다. 이와 같이, 케이스 스위치 지지부(18)와 상부차폐(2)를 서로 압입하여 끼우는 것은 제조과정 동안 부조립체를 쉽게 다루는 일시적 편리함이다. 상부차폐(26)를 기기에 연결하는 방법의 최종 전기적ㆍ물리적 고려는 케이스내에 압입하여 끼우는 것 보다는 오히려 기기의 전체구조에 따라 결정된다.

본 발명에 다른 차폐 시스템을 구비하는 기기의 설계는 전기적 접촉을 유지하도록 구조적 일체성을 제공하며, 기기를 2미터 높이로 부터 낙하사켰을 때조차도 차폐특성을 유지하게 한다. 또한 "Z-축 삽입" 개념에 적용될 수 있다.

이상의 설명에서는 설명의 필요에 따라 전기적 기기 부품이 저부에서 상부로 조립되는 순서로 설명되었다. 일 실시예에서 실제적 조립순서는 상부에서 저부로 떨어지는 순서이다.

바닥차폐(22)와 공통 잭 베이스(37) 사이의 전기적 연결은 V자형 스프링(24)에 의해 제공되는 것과 같이 나타나 있다. 여러 스프링 형태의 다양성이 바닥차폐와 일체가 되며, 판형 또는 C자형 스프링등이 대신 사용될 수 있다. 그렇지만, V자형 스프링은 접촉상에 작은 이동 움직임을 만듦에 의해, 전기적 접촉의 질을 떨어뜨리는 산화와 부식에 자유로와지는 진동에 특히 유효하게 대응할 수 있다.

본 발명의 목적과 의도를 벗어남이 없이 많은 변화와 수정이 만들어질수 있으며, 본 발명의 특허청구의 범위는 본 발명의 목적과 의도 내에서의 모든 변화와 수정에도 동일하게 적용된다.

Claims

전기 기기가, 기기 케이스 ; 공통 (접지)영역을 갖고서 상기 기기 케이스내에 배치된 전기회로 ; 상기 기기 케이스에 압입되어 끼워지며, 상기 전기회로의 공통 영역과 전기적으로 접촉하는 접촉부를 갖는 금속차폐 ; 상기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 기기 케이스가 돌기를 포함하며, 상기 금속차폐는 상기 돌기 위치에 끼워지도록 대응하는 장치로서, 상기 금속차폐의 끼워지는 부분의 치수는 상기 대응돌기의 대응 치수보다 작은 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 기기 케이스가 고정영역을 포함하며, 상기 금속차폐가 대응영역을 포함하고 상기 대응영역은 상기 고정영역의 대응 측면보다 작은 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제3항에 있어서, 상기 고정영역이 상기 금속차폐가 사각형 대응 모서리 갖을 때, 둥근모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 기기 케이스가 제1케이스부와 제2케이스부를 구비하며 ; 상기 기기가, 상기 제1케이스부에 압입되어 끼워지며, 상기 공통 영역에 전기적으로 접촉되는 접촉부를 갖는 제1금속차폐 ; 상기 제2케이스부를 압입되어 끼워지며, 상기 공통 영역에 전기적으로 접촉되는 접촉부를 갖는 제2금속차폐 ; 상기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제5항에 있어서, 상기 기기가 회로판을 구비하며 ; 상기 공통 영역이, 상기 회로판상의 공통 지역 ; 상기 공통 지역에 연결된 공통 트레이스 ; 상기 공통 트레이스에 연결된 공통 링 ; 상기 공통 지역에 연결된 공통 잭 ; 상기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제6항에 있어서, 상기 제1금속차폐가, 상기 회로판의 공통 영역과 전기적 접촉을 제공하는 상기 공통 잭과 접촉하는 V자형 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제6항에 있어서, 상기 제2금속차폐가, 주 차폐부 ; 상기 주 차폐부에서 연장된 연장팔 ; 상기 주 차폐부에서 부터 끝인 상기 연장팔의 끝단에 있고, 상기 회로판의 상기 공통 영역의 상기 공통 링에 접촉되는 연장링 ; 상기 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
전기 기기용 차폐를 제공하는 방법에서, 상기 방법의 단계들이, 플라스틱 기기 케이스에 금속차폐를 압입하여 끼우고 ; 상기 기기의 공통 (접지)영역에 상기 금속차폐를 전기적으로 연결 ; 상기 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제9항에 있어서, 상기 압입하는 단계들이, 상기 케이스부 상에 유사한 모습의 돌기 위에서 금속차폐의 틈을 변형하며, 상기 돌기는 상기 대응틈의 대응 치수보다 큰 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제10항에 있어서, 상기 돌기의 치수는 상기 대응틈의 대응 치수보다 약 10% 큰 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제9항에 있어서, 상기 압입단계가 상기 케이스부의 약간 고정영역내로 상기 금속차폐를 끼우는 단계인 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.
제12항에 있어서, 상기 고정영역이 상기 금속차폐의 대응 영역 모서리가 사각형일 때, 둥근모서리를 갖는 것을 특징으로 하는 전자기 방해/정전기 방전 차폐 시스템을 갖는 전기 기기.