被动冷却及电磁干扰屏蔽系统技术方案

本发明专利技术提供被动冷却及电磁干扰屏蔽系统。本发明专利技术公开了用于对电子元件提供被动冷却同时降低电磁干扰(EMI)辐射的电子仪器罩。该电子仪器罩包括电子仪器组件和耦接至电子仪器组件的散热器，该电子仪器组件包括至少一个电子元件。散热器具有构造为当散热器耦接至电子仪器组件时热耦接至所述至少一个电子元件的底部。电子仪器罩还包括在电子仪器组件周围形成封闭体的导电罩。所述导电罩具有构造为装配在散热器周围的第一开口和至少一个第二开口。所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，所述截面开口内的最大线长度小于所确定最大屏蔽频率的四分之一波长。

【技术实现步骤摘要】
被动冷却及电磁干扰屏蔽系统
本公开总的来说涉及对电子元件进行冷却的系统和方法，具体涉及允许被动冷却同时还提供电磁干扰(EMI)屏蔽的系统和方法。
技术介绍
医院需要在对麻醉剂和管制药物之类的特定药品提供安全储存的同时使护理人员可以获取这些药品。提供这种安全储存的一种方法是使用自动剂量器(ADM)，通常该自动剂量器包含功能性地连接到医院数据系统的微处理器以及容纳药品的安全抽屉和隔间。每个ADM的软件一般配置成仅在符合特定要求之后(例如确认了对药品的单个请求被授权)，才允许选取药品。因为医院必须每天24小时对病人提供护理，所以ADM需连续工作。已知计算机处理器和母板由于在处理器电路和板上电路中传导的高频数字信号而发出宽频带的电磁辐射。为满足对电子装置辐射的电磁能量进行限制的规章要求，通常将处理器安装在导电罩内部。不过，将处理器和母板置于密封的导电壳内具有限制进出罩的冷却空气量的效果，并且因此通常使用风扇强制空气通过罩来冷却内部电路，因为如果不进行的冷却则处理器会过热并自己关断以避免永久性损坏。这些风扇通常会被认为较吵。此外，由于风扇的功能对于处理器以及ADM的操作来说很关键，因此风扇成为设备停工的潜在根源。
技术实现思路
需要通过被动冷却对电子仪器提供充分冷却来改善ADM的操作，即通过自然空气对流而不使用风扇将空气吹过电子仪器，并仍对母板和处理器周围提供EMI屏蔽以符合规章要求。本专利技术公开的系统对电子仪器提供被动冷却和EMI屏蔽。在该系统中，散热器位于电子仪器的一个边缘处并且设计为构成EMI屏蔽的一部分，其中所述屏蔽构造为在散热器周围形成烟囱，从而使得被散热器加热的空气通过烟囱上升，并将冷空气通过散热器引入烟囱。结果得到了无需使用风扇的冷却电子仪器的冷却和屏蔽系统，从而降低了噪音、成本、以及与冷却风扇相关联的可靠性问题，同时在电子仪器周围保持EMI屏蔽。在一个实施例中，公开了用于对电子元件提供被动冷却同时降低电磁干扰(EMI)辐射的电子仪器罩。该电子仪器罩包括电子仪器组件和耦接至电子仪器组件的散热器，该电子仪器组件包括至少一个电子元件。散热器具有底部，将底部构造为当散热器耦接至电子仪器组件时该底部热耦接至所述至少一个电子元件。电子仪器罩还包括在电子仪器组件周围形成封闭体的导电罩。所述导电罩具有构造为装配在散热器周围的第一开口和至少一个第二开口。所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，所述截面开口内的最大线长度小于所确定最大屏蔽频率的四分之一波长。在另一实施例中，提供用于对电子元件进行被动冷却同时降低EMI辐射的电子仪器罩。电子仪器罩包括具有平面基板和至少一个电子元件的电子仪器组件，所述平面基板具有前边缘和后边缘并且所述至少一个电子元件在前边缘附近耦接至基板。所述电子仪器罩还包括在基板前边缘附近耦接至电子仪器组件的散热器。散热器具有底部、至少一个热耦接至底部的导热管、至少一个热块、以及多个热耦接至底部的散热片，所述热块热耦接至底部，并且构造为当散热器耦接至电子仪器组件时该热块热耦接至至少一个电子元件。该电子仪器罩还包括在电子仪器组件周围形成封闭体的导电罩，所述导电罩包括构造为装配在散热器周围的第一开口和至少一个第二开口。所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，所述截面开口内的最大线长度小于所确定最大屏蔽频率的四分之一波长。本专利技术公开了一种对电子仪器进行被动冷却同时降低从电子仪器产生和辐射的EMI辐射的方法。该方法包括将带有底部的散热器附接至电子仪器组件的步骤，所述电子仪器组件具有至少一个需要冷却的电子元件和具有至少一个带有接口阻抗的触点的接口连接器，所述接口连接器构造为与对接连接器进行配合和阻抗匹配，其中对接连接器具有至少一个带有接口阻抗的触点以减少从连接至对接连接器的触点的导体辐射的EMI，使得底部热耦接至至少一个电子元件。该方法包括将导电罩附接至电子仪器组件以形成电子仪器组件周围的封闭体的步骤，所述导电罩包括装配在散热器周围的第一开口和至少一个第二开口，其中所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，所述截面开口内的最大线长度小于所确定最大屏蔽频率的四分之一波长，从而减少导电罩中通过所述非导电通道辐射的EMI。附图说明包含在本说明书中作为说明书一部分来提供对说明书的进一步理解的附图与具体描述一起示出了所公开的实施例，从而用来解释所公开实施例的原理。在所述附图中：图1是根据本专利技术公开某些方面的电子仪器罩的实施例的框图。图2A和图2B是根据本专利技术公开某些方面的电子仪器组件的透视图。图2C和图2D是根据本专利技术公开某些方面的电子仪器组件的开口的侧视截面图。图3A-图3C是根据本专利技术公开某些方面的散热器的透视图。图4是示出了根据本专利技术公开某些方面的空气循环的组装电子仪器罩的截面图。图5-图7是根据本专利技术公开某些方面的截面开口以及开口内的最大线长度的视图。图8是根据本专利技术公开某些方面的图2B所示电子仪器罩的一部分的放大视图。图9是根据本专利技术公开某些方面的散热器的另一个实施例的视图。图10是根据本专利技术公开某些方面的ADM的透视图。具体实施方式以下描述公开了电子仪器罩的实施例，该电子仪器罩在对封装电子仪器提供被动冷却的同时提供对电子仪器的EMI屏蔽，以满足对电磁辐射的规章要求。在特定实施例中，带散热片的散热器热耦接至电子仪器组件上需要冷却的电子元件。导电罩装配在电子仪器周围，罩中具有装配在散热器周围的开口以及优选布置在罩的相对侧的第二开口。散热片构造为片之间的间隙足够大，能够允许足够的空气流入以提供被动冷却，同时实质上阻隔上至最大屏蔽频率的电磁波。这避免了对覆盖散热片并处于空气通道中的导电罩的穿孔部分的需求，而穿孔部分会增大空气流动阻力并降低冷却性能。在以下的详细描述中，提出许多特定细节以提供对本专利技术公开的全面理解。然而本领域技术人员应当明白无需其中的一些特定细节也能够实现本专利技术公开的实施例。另一方面，并未详细示出公知的结构和技术是为了不模糊本专利技术公开的核心内容。本文所公开的方法和系统通过具有所附微处理器的母板的罩来体现，其中的微处理器作为例如ADM中所使用的计算机系统的一部分。本领域技术人员显然明白该相同配置和方法可被用于既需要EMI屏蔽又需要冷却的电子仪器组件范围内的各种应用。除非有特别说明，否则无需解释也明白的是不应将本文所公开的任何方法或系统的应用限制在医学环境或药品剂量领域。电子仪器发射的电磁辐射由世界上各个国家的各种管理机构控制。在美国，这些规章目前被收录在联邦法规代码(CodeofFederalRegulations)标题47的第15部分(47CFR15)中，并由联邦通信委员会(FFC)进行管理。对于通常包括计算机和含微处理器产品的“具有数字装置的无意辐射源”，FFC已确定了在装置工作在1GHz以上频率时在上限频率为40GHz的频率范围发出的辐射的最大等级。针对不同环境提供了不同的等级标准。B级标准应用于市售家用设备，尽管这样的设备也能用于其他地方。对电视和无线电接收的干扰容易使家庭用户烦恼。A级是针对仅供营业、工业和商业配置的设备提出的更宽松的标准。一些制造商将他们的产品设计成即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对电子元件提供被动冷却同时降低电磁干扰(EMI)辐射的电子仪器罩，所述电子仪器罩包括：电子仪器组件，所述电子仪器组件包括至少一个电子元件；耦接至所述电子仪器组件的散热器，所述散热器包括底部，将底部构造为当散热器耦接至电子仪器组件时所述底部热耦接至所述至少一个电子元件；和导电罩，其在电子仪器组件周围形成封闭体，所述导电罩包括构造为装配在散热器周围的第一开口和至少一个第二开口；其中所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，开口内的最大线长度小于所确定的最大屏蔽频率的四分之一波长。

【技术特征摘要】
2011.05.05 US 13/101,8811.一种用于对电子元件提供被动冷却同时降低电磁干扰(EMI)辐射的电子仪器罩，所述电子仪器罩包括：电子仪器组件，所述电子仪器组件包括至少一个电子元件；耦接至所述电子仪器组件的散热器，所述散热器包括底部，将底部构造为当散热器耦接至电子仪器组件时所述底部热耦接至所述至少一个电子元件；和导电罩，其在电子仪器组件周围形成封闭体，所述导电罩包括构造为装配在散热器周围的第一开口和位于所述第一开口对侧的至少一个第二开口，从而空气进入所述第一开口、经所述散热器加热，并且通过所述至少一个第二开口逃逸；其中所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，开口内的最大线长度小于所确定的最大屏蔽频率的四分之一波长。2.如权利要求1所述的电子仪器罩，其中所确定的最大屏蔽频率大于1GHz。3.如权利要求1所述的电子仪器罩，其中所述散热器还包括热耦接至所述底部的热耗散结构。4.如权利要求3所述的电子仪器罩，其中通过所述热耗散结构的通道宽度足够大以避免阻塞自然对流。5.如权利要求4所述的电子仪器罩，其中所述热耗散结构包括多个平面散热片，所述多个平面散热片以足够避免阻塞自然对流的距离分隔。6.如权利要求5所述的电子仪器罩，其中：所述散热片布置在一行中，所述行的每个末端有一个末端散热片；每个散热片具有顶部；并且所述导电罩的第一开口具有边缘，所述边缘电耦接至末端散热片的底表面和外表面，并且耦接至至少一个处在被小于所确定的最大屏蔽频率的四分之一波长分隔的点处的散热片顶部。7.如权利要求6所述的电子仪器罩，其中所述散热片的从底部到顶部的高度小于所确定的最大屏蔽频率的四分之一波长。8.如权利要求3所述的电子仪器罩，其中所述散热器还包括热耦接至所述底部的至少一个热管。9.如权利要求8所述的电子仪器罩，其中：所述散热器的底部包括底表面；所述至少一个热管嵌入所述散热器的底部并且与所述底表面平齐；所述散热器还包括至少一个热块；并且所述至少一个热块耦接至散热器的底表面，使得当散热器耦接至电子仪器组件时至少一个热块热耦接至至少一个电子元件。10.如权利要求1所述的电子仪器罩，其中：所述电子仪器组件还包括耦接至所述至少一个电子元件的平面基板，所述平面基板具有前边缘和后边缘；并且所述散热器耦接至靠近所述平面基板的前边缘和后边缘之一的电子仪器组件。11.如权利要求10所述的电子仪器罩，其中所述至少一个第二开口处在所述平面基板的前边缘和后边缘中另一个的附近。12.如权利要求11所述的电子仪器罩，其中所述平面基板定位为所述后边缘处在所述前边缘上方。13.一种用于对电子元件提供被动冷却同时降低电磁干扰辐射的电子仪器罩，所述电子仪器罩包括：电子仪器组件，包括：具有前边缘和后边缘的平面基板；和在前边缘附近耦接至所述平面基板的至少一个电子元件；所述电子仪器罩还包括：在所述平面基板的前边缘附近耦接至电子仪器组件的散热器，所述散热器包括：底部；热耦接至所述底部的至少一个热管；至少一个热块，所述至少一个热块热耦接至所述底部，并构造为当散热器耦接至电子仪器组件时所述至少一个热块热耦接至至少一个电子元件；和热耦接至所述底部的多个散热片；并且所述电子仪器罩还包括：导电罩，其在电子仪器组件周围形成封闭体，所述导电罩包括构造为装配在散热器周围的第一开口和位于所述第一开口对侧的至少一个第二开口，从而空气进入所述第一开口、经所述散热器加热，并且通过所述至少一个第二开口逃逸；其中所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，开口内的最大线长度小于所确定的最大屏蔽频率的四分之一波长。14.如权利要求13所述的电子仪器罩，其中：所述散热片排列在行中，所述行具有处在行的每个末端的第一散热片和最后散热片，并且具有从第一散热片到最后散热片的长度；所述行与所述平面基板的前边缘对齐；并且所述热管与所述散热片的行对齐。15.如权利要求14所述的电子仪器罩，其中：每个散热片具有顶部；并且所述导电罩的第一开口具有边缘，所述边缘电耦接至第一散热片和最后散热片的底表面和外表面，并且耦接至至少一个处在被小于所确定的最大屏蔽频率的小于四分之一波长分隔的点处的散热片顶部。16.一种对电子仪器进行被动冷却同时降低从电子仪器产生和辐射的电磁干扰辐射的方法，所述方法包括如下步骤：将带有底部的散热器附接至电子仪器组件，所述电子仪器组件具有至少一个需要冷却的电子元件和具有至少一个带有接口阻抗的触点的接口连接器，所述接口连接器构造为与对接连接器进行阻抗匹配和配合，其中对接连接器具有至少一个带有接口阻抗的触点以减少从连接至对接连接器的触点的导体辐射的电磁干扰，使得底部热耦接至至少一个电子元件；以及将导电罩附接至电子仪器组件以形成电子仪器组件周围的封闭体，所述导电罩包括装配在散热器周围的第一开口和位于所述第一开口对侧的至少一个第二开口，从而空气进入所述第一开口、经所述散热器加热，并且通过所述至少一个第二开口逃逸，其中所有从所述封闭体到外部环境的非导电通道均具有至少一个具有连续导电周长的截面开口，开口内的最大线长度小于所确定最大屏蔽频率的四分之一波长，以减少导电罩中通过所述非导电通道辐射的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·H·尼科尔，迈克尔·D·乔伊丝，布伦丹·布格斯，
申请(专利权)人：康尔福盛三零三公司，
类型：发明
国别省市：