为电子设备外壳提供电磁干扰屏蔽的三维结构制造技术

本发明专利技术提供一种为电子设备外壳提供电磁干扰屏蔽的三维结构。该电子设备外壳的结构，包括计算机机箱，其中可以呈现部分或四分之一球体或立方体或其它周期性“型”的三维体，可以冲压、模压、切割或挤压成盖子和五面式“箱”，以提供改进的EMI屏蔽，从而减小或消除对衬垫的需要。

A three-dimensional structure that provides electromagnetic interference shielding for electronic equipment housings

The present invention provides a three-dimensional structure for providing electromagnetic interference shielding for an electronic device housing. The structure of the shell of the electronic device, including a computer chassis, which can show three-dimensional body or part of the 1/4 sphere or cube or other periodic type, stamping, molding, cutting or can be extruded into a lid and a five plane type \box\, to provide improved EMI shielding, thereby reducing or eliminating the need for gaskets.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为电子设备外壳提供电磁干扰屏蔽的三维结构。
技术介绍
下列
技术介绍
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 4 Shielding) ”。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，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”。称为“集肤效应”的屏蔽材料的集肤深度使得由回跳磁场引起的电流大约降低9 分贝。因此，厚度为3个集肤深度的材料在相反侧具有降低了大约27分贝的电流，并具有 M场的大约27分贝的SE。集肤效应通常在低频尤其重要，在这样的频率下所形成的场更有可能磁性优良且 具有比377 Ω更低的波阻抗。大部分教科书都给出了集肤深度的公式；不过，该公式需要知 道屏蔽材料的电导率和相对磁导率。铜和铝的电导率超过钢的5倍，因此非常善于阻挡电场，但是它们的相对磁导率 为1 (等于空气的)。典型的软钢在低频下具有大约为300的相对磁导率，当频率增至超过 100千赫兹时，下降为1。软钢的较高磁导率使它的集肤深度减小，使得用于屏蔽低频时比 铝有更好的合理厚度。不同等级的钢(特别是不锈钢)具有不同的电导率和磁导率，结果 它们的集肤深度也有显著不同。用于屏蔽的好材料应具有高的电导率和高的磁导率以及足 够的厚度，以在所关心的最低频率下获得需要的集肤深度量。具有纯锌(例如10微米或更 多)的1毫米厚的软钢板适于许多应用场合。用普通结构的金属制品很容易获得频率超过30兆赫兹时的100分贝或更多的 SE结果。不过，这采用完全封闭的没有接头或缝隙的屏蔽体积，于是使得产品组装相当困 难，除非你准备好对它进行完全焊缝，并且也没有外部电缆、天线或传感器(而不是异常产 品)。实践中，无论是否做出屏蔽来降低发射或改善抗扰性，大部分屏蔽性能都由其中的孔 来限制。考虑孔作为其它最佳屏蔽中的洞暗示了孔用作半波谐振的“狭缝天线”。这使得我 们能对给定SE做出关于最大孔尺寸的预测对于单个孔，SE = 201og ( Ω /2d)，其中Ω是所 关心频率下的波长，d是孔的最大尺寸。事实上，这一假定不可能总是正确，但是它是一个 成为良好框架的简易设计工具。有可能根据具体产品上使用的技术和构建方法以及实际经 验来改进该公式。狭缝天线的谐振频率由其最长尺寸——对角线来管理。这使得孔多宽或多窄甚或 是否存在穿过孔的视线的差异很小。均勻的孔以及漆或氧化膜的厚度，通过重叠金属板形成，刚好在它们的谐振频率 下辐射(泄漏)，如同它们宽得足够一个手指穿过。最重要的EMC问题之一是使产品的内部 频率保持在内部，因此它们不会污染外部的射频频谱。狭缝天线的半波谐振(以上述的经验法则SE = 201og(2d)表示)利用关系式Y = ·λ (其中γ是光速3. IO8米/秒，f是以赫兹表示的频率，而λ是以米表示的波长)。 我们发现沿着19英寸的支架单元的前面板的前边缘延伸的窄的430毫米长的间隙将在350 兆赫兹左右处是半波谐振。在这一频率下，我们示例的19”前面板不再提供更多的屏蔽，并 且将它完全移除也可能没有什么差别。对于1千兆赫兹下的20分贝的SE，需要不大于约16毫米的孔。对于40分贝来 说，可能仅仅是1. 6毫米，需要衬垫来密封孔和/或需要使用后面描述的切割技术之下的波 导。实践中，实际SE取决于外壳本身的壁之间的内部谐振、组件和导体与孔的接近程度(使 诸如带状电缆之类的携带数字总线的噪声电缆远离屏蔽孔和接头)，以及用于组装外壳等 的部件的固连阻抗。任何地方可能，都期望将所有必要或不可避免的孔裂成多个更小的孔。不可避免 的长孔(盖子、门等)可能需要导电的衬垫或弹簧夹(或保持屏蔽连续性的其它手段)。彼 此靠近的多个小的相同孔的SE(粗略地)正比于其数量(SE 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算机或其它电子设备的外壳，包括：由导电材料制成的电磁干扰屏蔽（ＥＭＩ），其中所述外壳具有六个采用导电材料的面，其中所述面中至少有两个面成形为或切割成形为具有广泛的三维多面波衰减部分，所述广泛的三维多面波衰减部分覆盖所在面的至少一部分宽度以阻扰ＥＭＩ波传播，从而由所述波衰减部分提供充分的屏蔽。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·道格拉斯·科克拉内，
申请(专利权)人：弯曲的路径EMI解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US