[发明专利]利用以金属片形成的相对三维体和沟道的电子外壳的EMI屏蔽解决方案

说明书

发明人：保罗·道格拉斯·柯克兰加拿大安大略省尼平市

优先权文件参考

本申请根据美国法典第35条第119(e)章和其它可应用法典的规定，要求2008年10月14日递交的美国临时专利申请序号No.61/105,094以及2009年6月25日递交的美国临时专利申请序号No.61/220,291的优先权，这两个申请的全部内容通过引用合并于此。本申请还要求2009年8月14日递交的美国专利申请序号No.12/541,161的优先权，该申请通过引用合并于此。

背景技术

下列背景技术部分部分地抽取自澳尔.英.基思.阿姆斯特朗(Eur Ing Keith Armstrong)、彻丽.克拉夫(Cherry Clough)咨询员、EMC-UK联盟的“EMC第四部分屏蔽设计技术(Design Techniques for EMC-Part 4Shielding)”。

完全体积屏蔽通常称为“法拉第电笼(Faraday Cage)”，尽管这可以给出布满洞的圆筒(像法拉第先生的原版一样)是可接受的这么一种印象，然而通常不是这样。对于屏蔽来说存在成本等级，这使得在设计过程中尽早考虑屏蔽在商业上非常重要。屏蔽可以围绕以下元器件安装：各个IC-成本例如25P；PCB电路的隔离区域-成本例如￡1；整个PCB-成本例如￡10；子组件和模块-成本例如￡15；整个产品-成本例如￡100；组件(例如工业控制和仪表操纵台)-成本例如￡1,000；房间-成本例如￡10,000；而建筑物-成本例如￡100,000。

屏蔽总是会增加成本和重量，因此总是希望最好使用在这一系列中描述的其它技术来改善EMC，并降低对屏蔽的需要。甚至当希望避免完全屏蔽时，最好考虑到墨菲法则(Murphy Law)并根据真正的概念设计，以便如果需要可以在以后添加屏蔽。还可通过使所有导体和组件都非常接近固体金属片来达到屏蔽度。因此，完全由低外形表面贴器件组装成的接地平面PCB，因其在EMC方面的优势而被推荐使用。

首先通过使电子设备组件的内部电子单元和电缆一直保持接近接地金属表面，可以在电子设备组件中获得有效的屏蔽度。

首先通过使电子设备组件的内部电子单元和电缆一直保持接近接地金属表面，其次通过将它们的接地端直连到金属表面，而不是(或者以及)利用基于绿/黄导线的安全星形接地系统，可以在电子设备组件中获得有效的屏蔽度。该技术采用镀锌座架板或机箱，并有助于避免对高价外壳SE的需要。

已经针对屏蔽罩如何工作撰写了许多教科书，因此这里不再重复它们。不过，若干概括的概念是有帮助的。屏蔽罩在辐射的电磁波的传播、反射和/或吸收的路径上设置了阻抗不连续点。这在概念上非常类似于滤波器的工作方式——它们在多余的传导信号路径上设置阻抗不连续点。阻抗比越大，SE越大。

在0.5毫米或更大的厚度条件下，大部分正常制造的金属都提供1兆赫兹以上的良好SE和100兆赫兹以上的优良SE。这种金属屏蔽罩的问题大部分是由薄材料、频率低于1兆赫兹和孔引起。

通常最好使被屏蔽的电路与其屏蔽罩的壁之间的距离大一些。被屏蔽的体积越大，屏蔽罩外侧的发射场和器件所形成的场就将变得越“稀薄”。

当外壳具有彼此平行的壁时，就可能以谐振频率建立驻波，因此可能引起SE问题。不规则形状的外壳或具有曲面或非平行壁的外壳有助于避免谐振。当相对的屏蔽壁平行时，希望避免发生由于宽度、高度或长度引起的同一频率的谐振。因此，为了避免立方体的外壳，可以使用矩形截面的，而不是方形截面的，并且优选避免彼此成简单倍数的尺寸。例如，如果长度是宽度的1.5倍，那么宽度的第二谐振将与长度的第三谐振共同发生。优选使用无理数比例的尺寸，例如由斐波纳契级数提供的那些尺寸。

场源自两方面：电(E)和磁(M)。电磁场由给定比例的E场和M场组成(假定空气中波阻抗E/M为377)。电场很容易由薄的金属箔阻挡，因为电场屏蔽机制是在传导边界处进行电荷的重新分配；因此，几乎具有高导电率(低电阻)的任何东西都表现出合适的低阻抗。尽管在高频率下电荷重新分配的高速率会导致产生大量位移电流，但是即便薄铝也能轻松应对这一情况。不过，磁场可能更难阻挡。它们需要在屏蔽材料内部产生涡电流来创建与入射磁场相反的磁场。薄铝不是很适合这一目的，并且给定SE所需的电流渗透深度取决于磁场的频率。SE也取决于用于屏蔽的金属的特性，这称为“集肤效应”。