形成在電子外殼中用于提供電磁干擾(EMI)屏蔽的具有多個(gè)參數(shù)幾何形狀和表面的三維體制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及形成在電子外殼中用于提供電磁干擾(EMI)屏蔽的具有多個(gè)參數(shù)幾何形狀和表面的三維體。本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種包括計(jì)算機(jī)機(jī)殼的電子設(shè)備外殼的結(jié)構(gòu)，其中可以為部分或四分之一球形或立方形或其它周期性“型”形式的三維體可以被沖壓、模制、切割或擠壓成蓋子和五側(cè)面式“箱”，以提供增強(qiáng)的EMI屏蔽，使得對(duì)襯墊的需要被減少或消除。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及形成在電子外殼中用于提供電磁干擾(EMI)屏蔽的具有多個(gè)參數(shù)幾何形狀和表面的三維體。
技術(shù)介紹
下列
技術(shù)介紹
部分部分地抽取自澳爾.英.基思.阿姆斯特朗(Eur Ing KeithArmstrong)、徹麗.克拉夫(Cherry Clough)咨詢員、EMC-UK聯(lián)盟的“EMC第四部分屏蔽設(shè)計(jì)技術(shù)(Design Techniques for EMC-Part 4 Shielding) ”。完全體積屏蔽通常稱為“法拉第電籠(Faraday Cage) ”，盡管這可以給出布滿洞的圓筒(像法拉第先生的原版一祥)是可接受的這么ー種印象，然而通常不是這樣。對(duì)于屏蔽來說存在成本等級(jí)，這使得在設(shè)計(jì)過程中盡早考慮屏蔽在商業(yè)上非常重要。屏蔽可以圍繞·以下元器件安裝各個(gè)IC-成本例如25P ；PCB電路的隔離區(qū)域-成本例如￡ I ;整個(gè)PCB-成本例如￡ 10 ;子組件和模塊-成本例如￡ 15 ;整個(gè)產(chǎn)品-成本例如￡ 100 ;組件(例如エ業(yè)控制和儀表操縱臺(tái))_成本例如￡1，000 ;房間-成本例如￡10，000 ;而建筑物-成本例如￡100，000。屏蔽總是會(huì)增加成本和重量，因此總是希望最好使用在這一系列中描述的其它技術(shù)來改善EMC，并降低對(duì)屏蔽的需要。甚至當(dāng)希望避免完全屏蔽時(shí)，最好考慮到墨菲法則(Murphy Law)并根據(jù)真正的概念設(shè)計(jì)，以便如果需要可以在以后添加屏蔽。還可通過使所有導(dǎo)體和組件都非常接近固體金屬片來達(dá)到屏蔽度。因此，完全由低外形表面貼器件組裝成的接地平面PCB，因其在EMC方面的優(yōu)勢(shì)而被推薦使用。首先通過使電子設(shè)備組件的內(nèi)部電子單元和電纜一直保持接近接地金屬表面，可以在電子設(shè)備組件中獲得有效的屏蔽度。首先通過使電子設(shè)備組件的內(nèi)部電子單元和電纜一直保持接近接地金屬表面，其次通過將它們的接地端直連到金屬表面，而不是(或者以及)利用基于緑/黃導(dǎo)線的安全星形接地系統(tǒng)，可以在電子設(shè)備組件中獲得有效的屏蔽度。該技術(shù)采用鍍鋅座架板或機(jī)箱，并有助于避免對(duì)高價(jià)外殼SE的需要。已經(jīng)針對(duì)屏蔽罩如何工作撰寫了許多教科書，因此這里不再重復(fù)它們。不過，若干概括的概念是有幫助的。屏蔽罩在輻射的電磁波的傳播、反射和/或吸收的路徑上設(shè)置了阻抗不連續(xù)點(diǎn)。這在概念上非常類似于濾波器的工作方式——它們?cè)诙嘤嗟膫鲗?dǎo)信號(hào)路徑上設(shè)置阻抗不連續(xù)點(diǎn)。阻抗比越大，SE越大。在O. 5毫米或更大的厚度條件下，大部分正常制造的金屬都提供I兆赫茲以上的良好SE和100兆赫茲以上的優(yōu)良SE。這種金屬屏蔽罩的問題大部分是由薄材料、頻率低于I兆赫茲和孔引起。通常最好使被屏蔽的電路與其屏蔽罩的壁之間的距離大ー些。被屏蔽的體積越大，屏蔽罩外側(cè)的發(fā)射場(chǎng)和器件所形成的場(chǎng)就將變得越“稀薄”。當(dāng)外殼具有彼此平行的壁時(shí)，就可能以諧振頻率建立駐波，因此可能引起SE問題。不規(guī)則形狀的外殼或具有曲面或非平行壁的外殼有助于避免諧振。當(dāng)相対的屏蔽壁平行時(shí)，希望避免發(fā)生由于寬度、高度或長(zhǎng)度引起的同一頻率的諧振。因此，為了避免立方體的外殼，可以使用矩形截面的，而不是方形截面的，并且優(yōu)選避免彼此成簡(jiǎn)單倍數(shù)的尺寸。例如，如果長(zhǎng)度是寬度的I. 5倍，那么寬度的第二諧振將與長(zhǎng)度的第三諧振共同發(fā)生。優(yōu)選使用無理數(shù)比例的尺寸，例如由斐波納契級(jí)數(shù)提供的那些尺寸。場(chǎng)源自兩方面電(E)和磁(M)。電磁場(chǎng)由給定比例的E場(chǎng)和M場(chǎng)組成(假定空氣中波阻抗E/Μ為377)。電場(chǎng)很容易由薄的金屬箔阻擋，因?yàn)殡妶?chǎng)屏蔽機(jī)制是在傳導(dǎo)邊界處進(jìn)行電荷的重新分配；因此，幾乎具有高導(dǎo)電率(低電阻)的任何東西都表現(xiàn)出合適的低阻杭。盡管在高頻率下電荷重新分配的高速率會(huì) 導(dǎo)致產(chǎn)生大量位移電流，但是即便薄鋁也能輕松應(yīng)對(duì)這ー情況。不過，磁場(chǎng)可能更難阻擋。它們需要在屏蔽材料內(nèi)部產(chǎn)生渦電流來創(chuàng)建與入射磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)。薄鋁不是很適合這ー目的，并且給定SE所需的電流滲透深度取決于磁場(chǎng)的頻率。SE也取決于用于屏蔽的金屬的特性，這稱為“集膚效應(yīng)”。稱為“集膚效應(yīng)”的屏蔽材料的集膚深度使得由回跳磁場(chǎng)引起的電流大約降低9分貝。因此，厚度為3個(gè)集膚深度的材料在相反側(cè)具有降低了大約27分貝的電流，并具有M場(chǎng)的大約27分貝的SE。集膚效應(yīng)通常在低頻尤其重要，在這樣的頻率下所形成的場(chǎng)更有可能磁性優(yōu)良且具有比377 Ω更低的波阻杭。大部分教科書都給出了集膚深度的公式；不過，該公式需要知道屏蔽材料的電導(dǎo)率和相對(duì)磁導(dǎo)率。銅和鋁的電導(dǎo)率超過鋼的5倍，因此非常善于阻擋電場(chǎng)，但是它們的相對(duì)磁導(dǎo)率為I (等于空氣的)。典型的軟鋼在低頻下具有大約為300的相對(duì)磁導(dǎo)率，當(dāng)頻率增至超過100千赫茲時(shí)，下降為I。軟鋼的較高磁導(dǎo)率使它的集膚深度減小，使得用于屏蔽低頻時(shí)比鋁有更好的合理厚度。不同等級(jí)的鋼(特別是不銹鋼)具有不同的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，結(jié)果它們的集膚深度也有顯著不同。用于屏蔽的好材料應(yīng)具有高的電導(dǎo)率和高的磁導(dǎo)率以及足夠的厚度，以在所關(guān)心的最低頻率下獲得需要的集膚深度量。具有純鋅(例如10微米或更多)的I毫米厚的軟鋼板適于許多應(yīng)用場(chǎng)合。用普通結(jié)構(gòu)的金屬制品很容易獲得頻率超過30兆赫茲時(shí)的100分貝或更多的SE結(jié)果。不過，這采用完全封閉的沒有接頭或縫隙的屏蔽體積，于是使得產(chǎn)品組裝相當(dāng)困難，除非你準(zhǔn)備好對(duì)它進(jìn)行完全焊縫，并且也沒有外部電纜、天線或傳感器(而不是異常產(chǎn)品)。實(shí)踐中，無論是否做出屏蔽來降低發(fā)射或改善抗擾性，大部分屏蔽性能都由其中的孔來限制。考慮孔作為其它最佳屏蔽中的洞暗示了孔用作半波諧振的“狹縫天線”。這使得我們能對(duì)給定SE做出關(guān)于最大孔尺寸的預(yù)測(cè)對(duì)于單個(gè)孔，SE = 201og(Q/2d)，其中Ω是所關(guān)心頻率下的波長(zhǎng)，d是孔的最大尺寸。事實(shí)上，這ー假定不可能總是正確，但是它具有作為ー個(gè)成為良好框架的簡(jiǎn)易設(shè)計(jì)工具的優(yōu)點(diǎn)。有可能根據(jù)具體產(chǎn)品上使用的技術(shù)和構(gòu)建方法以及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來改進(jìn)該公式。狹縫天線的諧振頻率由其最長(zhǎng)尺寸——對(duì)角線來管理。這使得孔多寬或多窄甚或是否存在穿過孔的視線的差異很小。均勻的孔以及漆或氧化膜的厚度，通過重疊金屬板形成，剛好在它們的諧振頻率下輻射(泄漏)，如同它們寬得足夠ー個(gè)手指穿過。最重要的EMC問題之一是使產(chǎn)品的內(nèi)部頻率保持在內(nèi)部，因此它們不會(huì)污染外部的射頻頻譜。狹縫天線的半波諧振(以上述的經(jīng)驗(yàn)法則SE = 201og(2d)表示)利用關(guān)系式Y(jié) (其中Y是光速3. IO8米/秒，f是以赫茲表示的頻率,而λ是以米表示的波長(zhǎng))。我們發(fā)現(xiàn)沿著19英寸的支架單元的前面板的前邊緣延伸的窄的430毫米長(zhǎng)的間隙將在350兆赫茲左右處是半波諧振。在這ー頻率下，我們示例的19”前面板不再提供更多的屏蔽，并且將它完全移除也可能沒有什么差別。對(duì)于I千兆赫茲下的20分貝的SE，需要不大于約16毫米的孔。對(duì)于40分貝來說，可能僅僅是I. 6毫米，需要襯墊來密封孔和/或需要使用后面描述的切割技術(shù)之下的波導(dǎo)。實(shí)踐中，實(shí)際SE取決于外殼本身的壁之間的內(nèi)部諧振、組件和導(dǎo)體與孔的接近程度(使諸如帶狀電纜之類的攜帯數(shù)字總線的噪聲電纜遠(yuǎn)離屏蔽孔和接頭)，以及用于組裝外殼等的部件的固連阻杭。任何地方可能，都期望將所有必要或不可避免的孔裂成多個(gè)更小的孔。不可避免的長(zhǎng)孔(蓋子、門等)可能需要導(dǎo)電的襯墊或彈簧夾(或保持屏蔽連續(xù)性的其它手段)。彼此靠近的多個(gè)小的相同孔的SE(粗本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于需要電磁干擾EMI屏蔽的電子設(shè)備的外殼，所述外殼具有多個(gè)側(cè)面，所述側(cè)面包括導(dǎo)電材料，并且每個(gè)所述側(cè)面具有一寬度，并且其中所有所述側(cè)面具有沿著所述寬度的容積波衰減部分，其中所述每個(gè)容積波衰減部分與EMI波傳播干涉，從而提供足夠的屏蔽，其中所述容積波衰減部分沿著具有所述寬度的所述所有側(cè)面是連續(xù)的。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：保羅·道格拉斯·科克拉內(nèi)，圖姆·斯米，大衛(wèi)·博加特·多爾特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：保羅·道格拉斯·科克拉內(nèi)，圖姆·斯米，大衛(wèi)·博加特·多爾特，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：