用於在一個印製電路板上的電子組件的屏蔽裝置的製作方法
2023-05-23 08:34:01
專利名稱：用於在一個印製電路板上的電子組件的屏蔽裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有一個屏蔽罩的屏蔽裝置，所述屏蔽罩蓋住一個設置在印製電路板上的電子電路，所述屏蔽罩有一個邊緣，該邊緣通過一個間隙與印製電路板的一個裝配側面保持距離，所述屏蔽裝置具有一個接觸機構，該接觸機構設置在間隙中，並且在屏蔽罩和印製電路板上的導電輪廓之間產生電連接，其中連接片在屏蔽罩的邊緣上形成，通過該連接片將屏蔽罩固定在印製電路板上，並且接觸機構在彈性預應力作用下固定。
背景技術：
在電子技術中經常要求減弱某個區域之內或者之外的電場或者磁場。減弱電磁幹擾輻射的反射和入射作用的屏蔽外殼用作抗幹擾機構。在印製電路板上，本身位於印製電路板上的組件也會引起幹擾的輻射。在微型化的組件中、例如在按SMD-技術構成的組件中，降幹擾裝置(Stoersenke)和幹擾源經常靠得很近。為了對隨時間變化的場強進行屏蔽採用小結構方式的多部件屏蔽裝置。
這些屏蔽裝置多數由一個屏蔽框架組成，該框架通過中間壁分成單個的室，並且和印製電路板焊接。為了使被屏蔽裝置所蓋住的電子構件能用於試驗目的，該屏蔽框架通過一個可取下的蓋板件進行封閉。因為框架部件只是通過在印製電路板上的焊接才能得到它的機械穩定性，因此要求在安裝這些微型化的屏蔽裝置時能將框架和蓋板件一起操作。蓋板的拼合和取下很麻煩，並且安裝很費時。
DE 29 808 620 U1公開了一種可插到印製電路板上的單件的金屬屏蔽裝置。通過卡鉤進行固定，所述卡鉤在背側從後面作用到印製電路板上。屏蔽件與印製電路板的接地連接是通過許多彈性的凸緣形成的。在已安裝好的屏蔽盆(Abschirmwanne)中這些凸緣承受彈性預應力，並且通過線接觸或者點接觸產生電接觸。在惡劣的操作條件之下可能出現接觸部段由於機械作用或者由於腐蝕而失效。在這種情況下損害了抗幹擾裝置的屏蔽效率。另一缺點是在安裝屏蔽件時為了克服各個凸緣的彈力需要一個壓緊力，該壓緊力必須施加到屏蔽盆上，並且必須被印製電路板吸收。但是屏蔽效果與接觸的彈力和各接觸點的距離有關。若許多彈性凸緣必須彈性變形，則要求有相應高的壓緊力，並且在微型化的組件中可能出現印製電路板不允許的變形。在印製電路板結構上可能形成微小裂紋。
在DE 297 13 412 U1中公開的一種屏蔽件中通過在屏蔽件邊緣上環繞的接觸彈簧產生接觸。
製造這種已公開的單構件的屏蔽件要求複雜的製造工具。為製造一種新的屏蔽件幾何形狀或空間造形所需的在工具上的改變只有使用比較高的費用才有可能。
發明內容
本發明的任務是對上述類型的屏蔽裝置如此地進一步改進，使得改進屏蔽效率，並且使用較少的費用製造特別是製造不同大小、且只對印製電路板上的局部部位進行屏蔽的屏蔽裝置。
根據本發明，這個任務通過具有權利要求1中特徵的前述類型的屏蔽裝置來完成。從屬權利要求涉及優選的方案。
在根據本發明的屏蔽裝置中規定，接觸機構通過一個在間隙中環繞設置的密封體形成，其中，密封體由一種彈性的、吸收電磁波的材料製成。因此，本發明的特徵是，不是通過具有線接觸或者點接觸的許多接觸點進行接觸，而是通過由一種彈性材料製成的、且平面貼靠的密封體進行接觸。由於該密封體具有壓縮性所以這種密封體能更好地和印製電路板的拱起處和不平處相匹配。即使是在機械碰撞或者振動時，接地連接也保持低歐姆的接觸電阻。此外在間隙中環繞的密封體密封地貼靠在屏蔽外殼和印製電路板之間，並且按照這種方式還可以防止汙物進入到屏蔽裝置的內部空間中。
通過從結構上將接觸機構和屏蔽框架的分離簡化了屏蔽框架的製造。屏蔽罩的製造工具的結構更為簡單。用於在製造工具上作改動的裝備成本更低。屏蔽罩可以成本有利地作為衝壓-彎曲金屬板件大批量生產。密封體可以是下料坯件(Zuschnitt)或者半成品。總之，可以更低成本地實現按照對一個印製電路板上的不同大小區域進行局部屏蔽的方式來調整生產。
令人驚奇地表明，對於高頻場僅幾個毫米寬的EMV-密封件使得很好的屏蔽效率成為可能。
在電磁輻射方面具有吸收作用的材料以不同的組合和不同的實施方式是已知的，並且在商業上是通用的。
為了將屏蔽罩簡單地固定在印製電路板上，本發明規定，印製電路板設置有通孔，並且一個連接片的一個在出口側從通孔中伸出的端部塑性地如此變形，使得該端部在背面從後面卡住印製電路板。這樣就出現了一種可簡單生產的形狀配合的連接。伸出的端部部段的塑性變形可通過彎曲、衝壓或者鐓鍛進行。為了用於試驗目的能容易地取下罩，連接片的每個端部塊設計成摺疊凸耳(Schraenklappen)。
若屏蔽罩材料是相同的，並且單件連續地由一種金屬材料例如白鐵皮製成，則在製造成本上是有利的。該白鐵皮可通過鍍錫予以保護。
在本發明的另一方案中規定，所述邊緣設計成直角彎邊，在屏蔽罩處於安裝狀態時所述直角卷邊與裝配側面基本平行地延伸，並且每個連接片分別在外圓周側形成，並且沿屏蔽罩的一個壁向下設計。這樣屏蔽罩可在一個衝壓-和彎曲工序中製造。
在所述衝壓-彎曲件中可如此實現非常有效的屏蔽將密封體設計成平板墊片，並且通過一個導電的膠粘劑固定在屏蔽罩的邊緣上或者印製電路板的裝配側面上。此外還有的優點是，在安裝時屏蔽罩連同密封件可以作為一個部件進行操作。
為了改進接觸的可靠性，印製電路板的導電輪廓具有圓頂形接觸點，這些點壓入到平板墊片中。通過彈性的平板墊片其的表面密封地封閉，並且儘可能防止腐蝕。
若僅印製電路板的局部區域需要進行屏蔽，則有利的是，相應於待屏蔽的幾何形狀屏蔽罩根據印製電路板的柵距(im Rstermass derLeiterplatte)設計為方形的。這種統一的模塊化結構可降低製造成本和後勤成本。
對於屏蔽件的內部空間必須送風或者排氣的問題，本發明規定屏蔽罩在一個蓋板件或者一個壁板件上設置有穿孔，這些穿孔構成用於冷卻空氣的通孔。穿孔的尺寸和待屏蔽的頻譜相匹配。
若在印製電路板上局部區域要求不同的屏蔽效果，則本發明規定在一個印製電路板上設置多個屏蔽罩，並且這些屏蔽罩的屏蔽效率各不相同。
為了繼續降低成本，可以使用商業上通用的EMV-材料，這種材料是聚合材料，特別優選的是聚醯胺纖維網，該纖維網被金屬地進行塗層，或者被金屬編織物包纏。
下面藉助在附圖中所表示的實施例對本發明進行更詳細的說明。附圖示出圖1根據本發明的屏蔽裝置的分解透視圖，在此方案中整個印製電路板被屏蔽罩蓋住，圖2屏蔽罩從下側面的放大細節圖，圖3安裝在一個印製電路板上的屏蔽裝置的邊緣部位的橫截面細節圖，圖4印製電路板上的一段導電輪廓，它具有按照間隙錯位設置的接觸點。
體實施方式圖1示例性地表示按照本發明的屏蔽裝置1的一個實施例的分解透視圖。屏蔽裝置1由一個屏蔽罩20和一個接觸機構6構成。在所示的實例中屏蔽罩20蓋住印製電路板2的整個區域，然而下述說明並不局限於這種實施形式，而且也特別包括僅屏蔽印製電路板上局部部位的屏蔽裝置。
正如圖1所示，在屏蔽罩20的邊緣3外側形成連接片8，通過該連接片可將屏蔽罩20固定在印製電路板2的一個裝配側面4上。在印製電路板2的裝配側面4上可看到一個導電輪廓7，該導電輪廓的外形和屏蔽罩20的邊緣部位相應。導電輪廓7由接觸點構成，這些接觸點將在下面詳細敘述。所述導電輪廓以一定柵距(Rastermass)採用蝕刻技術製成。接觸機構6設計為環繞的密封件22。在安裝屏蔽裝置時屏蔽罩20下沉到印製電路板2上。在下沉時指向印製電路板2方向的連接片8進入到印製電路板2的通孔10中。在繼續下沉的過程中，首先是擠壓彈性密封件22。由於密封材料具有良好的壓縮特性，所以擠壓僅要求很小的壓緊力。繼續下沉使得連接片8的每個端部塊9穿過通孔、並且在背面伸出。為了固定屏蔽罩將在出口側從通孔伸出的摺疊凸耳通過交替的彎曲而塑性變形。在屏蔽罩20和支架2之間出現了一種形狀配合的連接。正如已說明了的那樣，這種塑性變形也可通過彎曲、通過衝壓或者通過鐓鍛進行。彈性密封體22被壓合在屏蔽罩邊緣和裝配側面之間的空隙中。由於密封材料具有阻尼特性因此在透射過程中滲入到密封間隙5中的電磁輻射能量被大大削弱。由於密封材料易於壓縮所以安裝時僅要求比較小的壓緊力。圖1中示出屏蔽罩在它的縱向側面中具有兩個成型的固定凸耳，在它的寬度側面中具有一個成型的固定凸耳。當然，固定凸耳的數量是根據屏幕罩的大小而變化的。用於給內部空間通風以及排氣的通孔15被極大地放大顯示了。實際上這些孔的直徑是非常小的，並且和交變場的待屏蔽的頻率相一致。屏蔽罩20是由鍍錫白鐵皮製成的單件彎曲-衝壓件。
圖2和3表示放大了的屏蔽罩的邊緣部位。屏蔽罩20的邊緣3通過直角卷邊12而延續。在外部周邊側面上，連接片8在卷邊12上形成。連接片8的端部部位9設計成摺疊凸耳11。正如易於從圖3的橫截面圖中清楚看出的，連接片8穿過印製電路板2的通孔10。端部部位9通過繞著指向通孔方向的軸線交替彎曲而塑性變形。這樣，摺疊凸耳11在後面作用到印製電路板2的背側面上。在屏蔽罩的封閉的實施形式中環繞的密封件22同時也防止從外部空間19滲入的灰塵或者汙物進入內部空間18。在圖3的截面圖中密封件22是平板墊片13。它位於印製電路板2和邊緣12之間的密封空隙5中，承受著彈性的預應力。平板墊片13在一個表面上塗有一層膠粘劑14，這樣在安裝時密封件和屏蔽罩形成一個單元，並且更易於操作。平板墊片13的下表面沿導電輪廓7位於裝配側面4上。導電輪廓7通過圓頂形接觸點21形成，該接觸點通過一種相應的布置實現電連接。通過密封空隙5中的擠壓出現密封材料的彈性變形。接觸點21在平板墊片的下表面上壓入。通過對圓頂表面的這種包封使得接觸部位得到很好的保護，免遭外部影響。通過這一措施使接觸部位免遭腐蝕。這樣做的結果是在很長的使用時間內接地連接的歐姆接觸電阻可以保持得同樣的低。導電輪廓7也可通過連續的印製線路或者另一接觸模式形成。當然，平板墊片13也可以從下表面塗一層導電的膠粘劑。
圖4為沿導電輪廓7的圓頂形接觸點21的布置情況的放大俯視圖。接觸點21按間隙錯位地設置。從接地連接的縱向延伸看接觸點的距離例如為四毫米。在接觸點上的圓頂為鍍錫的，其直徑為1.3毫米。EMV-平板墊片由一種聚醯胺-紡粘-纖維網製成。該纖維網具有高達85％的高的可壓縮性，並且柔性很好。
然而，EMV-密封也可為其它結構，並且也可由其它材料製成。例如密封可以是一種開孔晶胞的(offenzellig)泡沫材料，並在其中添加導電和導磁的顆粒。此外，含有由一種具有這種導電特性的材料所製成的纖維的纖維網-和複合材料也適用於此。
金屬紡織物可以是鍍錫的、塗覆銅的鋼絲紡織物。密封體可以由鋼絲紡織物包纏。金屬紡織物也可以通過聚合體的加固而在密封體中埋入。
權利要求
1.一種屏蔽裝置，它具有一個屏蔽罩(20)，該屏蔽罩蓋住一個設置在一個印製電路板(2)上的電子電路，該屏蔽罩具有一個邊緣(3)，該邊緣通過一個空隙(5)和印製電路板的一個裝配側面(4)保持距離；一個接觸機構(6)，該接觸機構設置在空隙中，並且在屏蔽罩和印製電路板上的一個導電輪廓(7)之間產生電連接，其中，連接片(8)在屏蔽罩的邊緣上形成，通過該連接片將屏蔽罩固定在印製電路板上，並且接觸機構在彈性預應力下固定，其特徵在於，接觸機構是一個在空隙中環繞的彈性密封體(22)，該密封體吸收電磁波。
2.按照權利要求1所述的屏蔽裝置，其特徵在於，印製電路板設置有通孔(10)，在屏蔽罩固定後，連接片(8)在出口側從通孔中伸出，並且連接片的塑性變形的端部部位(9)在背面從後面卡住印製電路板(2)。
3.按照權利要求2所述的屏蔽裝置，其特徵在於，一個連接片(8)的每個端部塊是摺疊凸耳(11)。
4.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，屏蔽罩(20)材料是單一的，並且單件連續地由一種金屬材料製成。
5.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，邊緣(3)是直角卷邊(12)，在屏蔽罩處於安裝狀態時，所述直角卷邊與裝配側面基本上平行地延伸，並且每個連接片(8)在外圓周側形成，並且沿屏蔽罩(20)的一個壁(17)是向下構成的。
6.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，密封體(22)是平板墊片(13)，並且通過一種導電的膠粘劑(14)固定在屏蔽罩的邊緣(3)上或者裝配側面(4)上。
7.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，導電輪廓是通過以柵距地設置在裝配側面上的圓頂形接觸點(21)構成的。
8.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，屏蔽罩是衝壓-彎曲件。
9.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，屏蔽罩是方形的。
10.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，在屏蔽罩(20)的一個蓋板件(6)和/或一個壁板件(17)上設置通孔(15)。
11.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，在一個印製電路板(2)上設置多個屏蔽罩(20)，並且這些屏蔽罩的屏蔽效率各不相同。
12.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，密封體(22)由一種聚合材料、特別優選地由一種聚醯胺-纖維網製成，所述聚醯胺纖維網用金屬進行塗層或者用一種金屬紡織物包纏。
13.按照前述權利要求中至少一項所述的屏蔽裝置，其特徵在於，密封體(22)由一種導電的彈性體製成，該導電彈性體用一種鍍錫的、塗覆銅的鋼絲紡織物包纏。
全文摘要
一種屏蔽裝置，它具有一個屏蔽罩(20)，該屏蔽罩蓋住一個設置在一個印製電路板(2)上的電子電路，該屏蔽罩具有一個邊緣(3)，該邊緣通過一個空隙(5)和印製電路板的裝配側面(4)保持距離；一個接觸機構(6)，該接觸機構設置在空隙中，並且在屏蔽罩和印製電路板上的一個導電輪廓(7)之間產生電連接，其中，連接片(8)在屏蔽罩的邊緣上形成，通過該連接片將屏蔽罩固定在印製電路板上，並且接觸機構在彈性預應力下固定。所述接觸機構是一個在空隙中環繞的彈性密封體(22)，該密封體吸收電磁波。
文檔編號H05K9/00GK1669377SQ03816375
公開日2005年9月14日 申請日期2003年5月16日 優先權日2002年7月10日
發明者W·菲爾西希 申請人:西門子公司