被動冷卻及電磁幹擾屏蔽系統的製作方法

2023-04-25 23:08:06

專利名稱：被動冷卻及電磁幹擾屏蔽系統的製作方法
技術領域：
本公開總的來說涉及對電子元件進行冷卻的系統和方法，具體涉及允許被動冷卻同時還提供電磁幹擾(EMI)屏蔽的系統和方法。
背景技術：
醫院需要在對麻醉劑和管制藥物之類的特定藥品提供安全儲存的同時使護理人員可以獲取這些藥品。提供這種安全儲存的ー種方法是使用自動劑量器(ADM)，通常該自動劑量器包含功能性地連接到醫院數據系統的微處理器以及容納藥品的安全抽屜和隔間。每個ADM的軟體一般配置成僅在符合特定要求之後(例如確認了對藥品的單個請求被授權)，才允許選取藥品。因為醫院必須每天24小時對病人提供護理，所以ADM需連續工作。已知計算機處理器和母板由於在處理器電路和板上電路中傳導的高頻數位訊號而發出寬頻帶的電磁輻射。為滿足對電子裝置輻射的電磁能量進行限制的規章要求，通常將處理器安裝在導電罩內部。不過，將處理器和母板置於密封的導電殼內具有限制進出罩的冷卻空氣量的效果，並且因此通常使用風扇強制空氣通過罩來冷卻內部電路，因為如果不進行的冷卻則處理器會過熱並自己關斷以避免永久性損壞。這些風扇通常會被認為較吵。此外，由於風扇的功能對於處理器以及ADM的操作來說很關鍵，因此風扇成為設備停エ的潛在根源。

發明內容
需要通過被動冷卻對電子儀器提供充分冷卻來改善ADM的操作，即通過自然空氣對流而不使用風扇將空氣吹過電子儀器，並仍對母板和處理器周圍提供EMI屏蔽以符合規
章要求。本發明公開的系統對電子儀器提供被動冷卻和EMI屏蔽。在該系統中，散熱器位於電子儀器的ー個邊緣處並且設計為構成EMI屏蔽的一部分，其中所述屏蔽構造為在散熱器周圍形成畑 ，從而使得被散熱器加熱的空氣通過畑 上升，並將冷空氣通過散熱器引入煙囪。結果得到了無需使用風扇的冷卻電子儀器的冷卻和屏蔽系統，從而降低了噪音、成本、以及與冷卻風扇相關聯的可靠性問題，同時在電子儀器周圍保持EMI屏蔽。在一個實施例中，公開了用於對電子元件提供被動冷卻同時降低電磁幹擾(EMI)輻射的電子儀器罩。該電子儀器罩包括電子儀器組件和耦接至電子儀器組件的散熱器，該電子儀器組件包括至少ー個電子元件。散熱器具有底部，將底部構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時該底部熱耦接至所述至少一個電子元件。電子儀器罩還包括在電子儀器組件周圍形成封閉體的導電罩。所述導電罩具有構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ。所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，所述截面開ロ內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長。在另ー實施例中，提供用於對電子元件進行被動冷卻同時降低EMI輻射的電子儀器罩。電子儀器罩包括具有平面基板和至少ー個電子元件的電子儀器組件，所述平面基板具有前邊緣和後邊緣並且所述至少ー個電子元件在前邊緣附近耦接至基板。所述電子儀器罩還包括在基板前邊緣附近耦接至電子儀器組件的散熱器。散熱器具有底部、至少ー個熱耦接至底部的導熱管、至少ー個熱塊、以及多個熱耦接至底部的散熱片，所述熱塊熱耦接至底部，並且構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時該熱塊熱耦接至至少ー個電子元件。該電子儀器罩還包括在電子儀器組件周圍形成封閉體的導電罩，所述導電罩包括構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ。所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，所述截面開ロ內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長。本發明公開了ー種對電子儀器進行被動冷卻同時降低從電子儀器產生和輻射的EMI輻射的方法。該方法包括將帶有底部的散熱器附接至電子儀器組件的步驟，所述電子儀器組件具有至少ー個需要冷卻的電子元件和具有至少ー個帶有接ロ阻抗的觸點的接ロ連接器，所述接ロ連接器構造為與對接連接器進行配合和阻抗匹配，其中對接連接器具有至 少ー個帶有接ロ阻抗的觸點以減少從連接至對接連接器的觸點的導體輻射的EMI，使得底部熱耦接至至少ー個電子元件。該方法包括將導電罩附接至電子儀器組件以形成電子儀器組件周圍的封閉體的步驟，所述導電罩包括裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ，其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，所述截面開ロ內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長，從而減少導電罩中通過所述非導電通道輻射的EMI。


包含在本說明書中作為說明書一部分來提供對說明書的進一歩理解的附圖與具體描述一起示出了所公開的實施例，從而用來解釋所公開實施例的原理。在所述附圖中圖I是根據本發明公開某些方面的電子儀器罩的實施例的框圖。圖2A和圖2B是根據本發明公開某些方面的電子儀器組件的透視圖。圖2C和圖2D是根據本發明公開某些方面的電子儀器組件的開ロ的側視截面圖。圖3A-圖3C是根據本發明公開某些方面的散熱器的透視圖。圖4是示出了根據本發明公開某些方面的空氣循環的組裝電子儀器罩的截面圖。圖5-圖7是根據本發明公開某些方面的截面開ロ以及開口內的最大線長度的視圖。圖8是根據本發明公開某些方面的圖2B所示電子儀器罩的一部分的放大視圖。圖9是根據本發明公開某些方面的散熱器的另ー個實施例的視圖。圖10是根據本發明公開某些方面的ADM的透視圖。
具體實施例方式以下描述公開了電子儀器罩的實施例，該電子儀器罩在對封裝電子儀器提供被動冷卻的同時提供對電子儀器的EMI屏蔽，以滿足對電磁輻射的規章要求。在特定實施例中，帶散熱片的散熱器熱耦接至電子儀器組件上需要冷卻的電子元件。導電罩裝配在電子儀器周圍，罩中具有裝配在散熱器周圍的開ロ以及優選布置在罩的相對側的第二開ロ。散熱片構造為片之間的間隙足夠大，能夠允許足夠的空氣流入以提供被動冷卻，同時實質上阻隔上至最大屏蔽頻率的電磁波。這避免了對覆蓋散熱片並處於空氣通道中的導電罩的穿孔部分的需求，而穿孔部分會增大空氣流動阻力並降低冷卻性能。在以下的詳細描述中，提出許多特定細節以提供對本發明公開的全面理解。然而本領域技術人員應當明白無需其中的ー些特定細節也能夠實現本發明公開的實施例。另ー方面，並未詳細示出公知的結構和技術是為了不模糊本發明公開的核心內容。本文所公開的方法和系統通過具有所附微處理器的母板的罩來體現，其中的微處理器作為例如ADM中所使用的計算機系統的一部分。本領域技術人員顯然明白該相同配置和方法可被用於既需要EMI屏蔽又需要冷卻的電子儀器組件範圍內的各種應用。除非有特別說明，否則無需解釋也明白的是不應將本文所公開的任何方法或系統的應用限制在醫學環境或藥品劑量領域。電子儀器發射的電磁輻射由世界上各個國家的各種管理機構控制。在美國，這些 規章目前被收錄在聯邦法規代碼(Code of Federal Regulations)標題47的第15部分(47CFR15)中，並由聯邦通信委員會(FFC)進行管理。對於通常包括計算機和含微處理器產品的「具有數字裝置的無意輻射源」，FFC已確定了在裝置工作在IGHz以上頻率時在上限頻率為40GHz的頻率範圍發出的輻射的最大等級。針對不同環境提供了不同的等級標準。B級標準應用於市售家用設備，儘管這樣的設備也能用於其他地方。對電視和無線電接收的幹擾容易使家庭用戶煩惱。A級是針對僅供營業、エ業和商業配置的設備提出的更寬鬆的標準。一些製造商將他們的產品設計成即使供商業環境使用時也符合B級標準。在醫療領域，自動符合各種安全標準已被認為是能夠節省診所員エ勞動以及增加符合率，從而增加了病人的安全性。為了實現這樣的自動化，一些醫療裝置包含了微處理器和用於個人計算機(PC)中的外圍裝置(包括液晶顯示器(LCD)和硬碟驅動器)，以及其他專用的定製硬體裝置。例如ー種ADM (如Pyxis Medstation 4000)包含了與醫院數據系統通信的微處理器以及具有帶觸控螢幕的LCD顯示器的用戶接ロ。圖I是根據本發明公開某些方面的電子儀器罩18的實施例的框圖。計算機系統100包括帶有微處理器12和至少ー個接ロ連接器14的母板10。母板10上的處理器12和其它元件(未示出)通過接ロ連接器14與外部器件通信，在此實施例中接ロ連接器14與對接連接器32和連接至單個外部器件的對接板34配合。外部器件可以包括電源40、鍵盤42、揚聲器44、和外部接ロ模塊46，外部接ロ模塊46用於諸如Ethernet、Bluetooth 、及其它有線和無線通信系統的通信連結。母板10還連接至硬碟驅動器48或其它非暫態存儲裝置(如快閃記憶體)和諸如控制一個或多個抽屜電子儀器52的抽屜接ロ 50的專用裝置。電子儀器罩18包括導電罩16和顯示器25，以及與顯示器25相關聯的背光26和觸控螢幕35。在此實施例中，導電罩16密封母板10、包括顯示器驅動器20和觸控螢幕控制器30的斷開板36、以及一對揚聲器44。在某些實施例中，在導電罩16的內側還包括諸如硬碟驅動器48的其它裝置。在某些實施例中，導電罩中不包含母板10和微處理器12。圖2A和圖2B是根據本發明公開某些方面的電子儀器組件19的透視圖。圖2A示出了在電連接至母板上表面外圍的導電片120的母板10下側具有導電錶面16B(如此標記但圖中不可見)的母板10。在某些實施例中，導電錶面16B是單獨的導電元件(未示出)，通過該導電元件而不是母板10的一部分來直接提供導電片120。包含多個散熱片112的散熱器110沿著母板10的一個邊耦接至母板10。示出了母板10之上的導電蓋16A。導電蓋16A在散熱器110—側上具有第一開ロ 102，第一開ロ 102具有圍繞第一開ロ 102的邊緣106。導電蓋16A還具有至少ー個第二開ロ 104。圖2A所示的實施例具有位於第一開ロ102相對側上的六個第二開ロ 104。導電蓋16A還具有沿著下周長的凸緣108，其構造為在導電蓋16A耦接至母板10時與導電片120配合。圖2B示出了耦接至母板10的導電蓋16A。導電蓋16A和母板10下側的導電錶面16B共同形成圖I的導電罩16。第一開ロ 102布置在散熱器110周圍，使得邊緣106與散熱器110沿著末端散熱片112A和112B到每個散熱片112的頂部114的外側表面與散熱器110接觸。在某些實施例中，邊緣106與少於散熱片112的全部頂部114電接觸。例如，在某些實施例中，邊緣106與每隔ー個散熱片112電接觸。在某些實施例中，導電蓋16A與散熱片112的外表面的一部分重疊，於是開ロ 102小於散熱片112的突出截面。參照圖5至圖8對散熱器110周圍的間隙進行更充分的討論。散熱器110被開ロ 102暴露的部分形成前平面111。經過前平面的空氣穿過散熱片112的冷卻表面，並且如果散熱片112比進入的空氣熱，則熱量從散熱片112傳遞至空氣中。散熱器110的前平面111具有寬度W和高度H，導電蓋16的邊緣106充分密封至散熱 器110，使得在此實施例中進入開ロ 102的空氣的大部分穿過散熱片112之間。在某些實施例中，用其它的熱傳遞結構(未示出)代替散熱片112，進入開ロ 102的空氣將穿過這些熱傳遞結構。在某些實施例中，開ロ 102小於散熱器110，並且前平面111小於散熱器110的物理寬度或高度。圖2C和圖2D是根據本發明公開某些方面的電子儀器組件19的開ロ 102的側視截面。圖2C和圖2D均示出了母板10，散熱器110與母板10的邊緣對齊安裝，並且示出了散熱器110的散熱片112上的導電蓋16A。在圖2C中，開ロ 102構造為與散熱片112的輪廓匹配，並且導電蓋16A的邊緣106與一個或多個散熱片的頂部114電接觸。在圖2D中，可以看出開ロ 102小於散熱片112的輪廓，並且邊緣106與至少ー個散熱片112的前面電接觸。在某些實施例中，散熱器110從母板10的邊緣凹進。在某些實施例中，邊緣106從母板10的邊緣凹進，並且在遠離散熱片112的前面的點處與至少ー個散熱片112的頂部114電接觸。圖3A至圖3C是根據本發明公開某些方面的散熱器110的透視圖。圖3A示出了母板10上的散熱器110的分解圖，母板10具有基板140 (如作為示例的印刷電路板(PCB))、需要冷卻以維持安全操作溫度的電子元件141和142。散熱器110具有底部116，其在此示例中具有實質上為基板140寬度Wsub的一小部分的寬度Whs。散熱器110還具有多個散熱片112，散熱片112在此實施例中集成至底部116。在某些實施例(未示出)中，散熱片112是使用諸如軟焊、焊接、釺焊、粘合、或通過壓カ或緊配合接合點的機械連接等方法熱耦接至底部116的単獨元件。在某些實施例中，散熱片112具有能提供氣流通道以使空氣穿過散熱器110的構造，參照圖9對此進行詳細說明。圖3B以反轉方向示出了圖3A中的散熱器110，其在某些實施例中暴露底部116的底表面150。可以看出，在底部116上形成了兩個槽152，槽152的方向橫跨散熱器110的寬度。熱塊160和162是通過例如上述用於耦接散熱片112和底部116的相同方法熱耦接至底部116的導熱元件。在某些實施例中，熱塊160和162的尺寸與電子元件141和142的尺寸相似，並且定位為當散熱器110耦接至母板10時，使熱塊160和162與電子元件141、142接觸。在某些實施例中，一個熱塊(未示出)的尺寸和定位使其與電子元件141和142均接觸。圖3C是圖3B的散熱器110的分解視圖。可以看出，在散熱器110的底部116中形成槽152。熱管170在組裝時位於每個槽152處，並且通過例如導熱黏合劑、位於熱管170和槽152之間的緊配合、或焊接而熱耦接至底部116。在某些實施例中，槽的深度被選擇為使熱管170與散熱器110的底表面150平齊。在圖3B和圖3C的實施例中，熱塊160、162與平齊安裝的熱管170接觸。在某些實施例中，例如用熱塊160和162下面填充進熱管170周圍與槽152之間的間隙的導熱黏合劑(未示出)來提供熱塊160、162與熱管170之間的額外熱耦接。在所公開的實施例中，熱管170用於在散熱器的寬度上擴散來自電子元件141、142的熱量，從而增大散熱器110末端的散熱片112與穿過這些散熱片112的空氣之間的溫 度差。如果沒有熱管170，則直接處於電子元件141、142上的散熱片112會變得比其它散熱片112更熱，因為熱量必須進一歩傳導才到達其它散熱片112。散熱片112上的這種溫度梯度降低了從散熱器110到空氣的整體熱傳遞，因為散熱器的較遠散熱片112與空氣之間的較小溫度差降低了較遠散熱片112的效率。通過在散熱器110上更均勻地擴散熱量，能夠使散熱器的整個寬度更高效地耦接至空氣。圖4是示出了根據本發明公開某些方面的空氣循環的組合電子儀器組件19的截面。在此實施例中，母板10朝向豎直方向，後邊緣10位於前邊緣IOA上方。在某些方向中，母板10定位為小於豎直方向的角度，同時保持後邊緣10位於前邊緣IOA上方。在此實施例中，散熱器110耦接至前邊緣IOA附近的母板10，其中熱塊160至少與電子元件141熱接觸。導電蓋16A耦接至母板10，其中開ロ 102位於散熱器110周圍，而第二開ロ 104位於導電蓋16A的相對側。隨著熱量從電子元件141導入散熱器110，散熱片112的溫度將升高至超過環境空氣溫度。靠近散熱器110的空氣特別是散熱片112之間的空氣將通過與散熱片112的接觸而被加熱並開始上升，如箭頭130A所示。儘管開始時在導電蓋16A內部會由於熱空氣繼續上升(如箭頭130B所示)而存在ー些再循環，但當熱空氣到達開ロ 104時，熱空氣將隨著箭頭130C通過開ロ 104逃逸。隨著上述情況發生，更冷的環境空氣將如同箭頭130D所示進入下部開ロ 102。穿過散熱器110的開ロ通道是僅有的通過開ロ 102的路徑，因此周圍進入的空氣立即與加熱的散熱片112接觸，後者將加熱這些新空氣。一旦此系統達到均衡，將會有沿著箭頭130D-130A-130B-130C通過電子儀器組件19的連續氣流。在此實施例中，散熱片之間的間隙必須足夠大以允許氣流不在穩態時達到的速度上阻塞。將散熱器110布置在用於冷空氣的進氣開ロ 102導致了由於上升的熱空氣帶來的最大「煙囪」效應，並且使最冷的空氣與散熱器110的散熱片112接觸，從而使得從散熱片112傳遞至空氣的熱量最大化。由於散熱器110構造為在外表部分提供EMI屏蔽，如將參照圖5-圖8進ー步討論，因此無需在氣流通道上提供額外EMI屏蔽，從而降低了冷卻空氣通道上的氣流阻力。作為示例，文中所描述的對具有帶散熱器110和導電罩16的Intel Atom D510雙核處理器12的母板10的測試示出了在處理器100%佔空比時結合溫度高出環境20°C。儘管利用母板10或電子儀器組件的其它平面基板的豎直定位產生了最大煙囪效應，該技術也可以在不同於豎直的其它角度有效。在最大偏離豎直15度的角度下測試的罩顯示出良好的性能。只要出口 104位於入口 102上方，被散熱片112加熱的空氣就將在內部上升至電子儀器組件19並通過散熱片112吸入空氣，儘管氣流速率會隨著偏離豎直的角度的增大而減小。圖5-圖7是根據本發明公開某些方面的截面開ロ 180、182、和184以及開口內的最大線長度190、192、和194A的視圖。導電材料中的孔會阻斷一定範圍的電磁輻射頻率，上至該電子波的波長小於開ロ的最大線長度的點。對於圖5所示導電罩16(僅示出其一部分)中的矩形孔180，最大的線長度為對角線190。對於圖6所示導電罩16中的示例圓形孔182，最大線長度為直徑192。不規則的孔較為複雜。例如圖7所示導電罩16中的L形孔184，最大線長度是從下角經過「L」形的內部拐角直到對邊的線194A。可以看出，從另ー條腿的角開始的備選長度194B比長度194A短。圖8是根據本發明公開某些方面的圖2B所示電子儀器罩的一部分的放大圖。在開ロ 102的中心部分可以看出，在此實施例中，導電蓋16A的邊緣106與散熱片112的頂部114之間的接觸留下了寬度和高度一致的各個矩形開ロ。每個開ロ都具有高度196A和對角 長度196B。如圖5所示，對角長度196B是散熱片112之間的開ロ的最大線長度。由開ロ所阻斷的截止頻率近似等於與開ロ的最大線長度的二倍波長相關聯的頻率，即最大線長度必須小於一半波長。以圓形孔為例，該孔在半波長與電磁波諧振，並在低於諧振頻率的頻率處呈現出每十位増大20dB的屏蔽效果。要阻斷的頻率範圍越高，開ロ越小。用在FCC規章中的40GHz的上限頻率具有約7. 5mm(0.29英寸)的波長，其要求開ロ的最大線長度小於約3. 8_，而對上至僅IGHz進行濾波要求開ロ小於150_，這超過3. 8mm40倍。每個頻率處所需的屏蔽取決於被屏蔽的EMI輻射源的頻譜特性，很多裝置在40GHz以下的頻率處具有尖峰，因此在具有對上至小於40GHz上限的頻率提供有效屏蔽的導電罩吋，所遮罩的裝置可以符合FCC規章。如圖8所示，在開ロ 102內，除了散熱片112的之間的間隙還存在其它通道。熱塊160和162之間的長度198可以大於散熱片高度196A。如果散熱片112的頂部114沒有導電地耦接至導電罩16的邊緣106，則可以沿著散熱片112的頂部114存在不導電的線長度(未示出)。在某些實施例中，邊緣106導電地附接至每個頂部114，使得最大線長度是散熱片112的中心到中心間距。在某些實施例中，邊緣106導電地耦接至每隔ー個散熱片112的頂部114，從而使沿著散熱器110頂部的最大線長度加倍。在某些其它實施例中，殼體106僅導電地耦接至這樣的散熱片112的頂部114，這些散熱片僅被少於與期望截止頻率相等的線距離分隔。圖9是根據本發明公開某些方面的散熱器IlOB的另ー個實施例的視圖。在某些實施例中，底部110熱耦接至箱體118，箱體118包括通過導電材料(如鋁)的交叉片形成的矩形排列通道。由於每個通道都在近端(可見)和遠端(圖9中不可見)開ロ，因此冷空氣能夠以穿過圖4的散熱片112的相似方式穿過箱體118。這種構造相比散熱片更適用於較高頻率或者其它類型的機械濾波(如碎片(debris))，因為這些通道在開ロ的縱橫比方面更方。圖10是根據本發明公開某些方面的ADM 2000的透視圖。該ADM具有櫃體205和多個包含藥品與醫療供給的抽屜210。在圖10所示的實施例中，至少ー個抽屜構造為在位置212處接受可移除的安全存儲容器220。在某些實施例中，電子儀器組件19(不可見)布置在顯示器215後面，其中第二開ロ 104(不可見)位於顯示器215頂部，第一開ロ 102(不可見)位於顯示器215底部並朝向顯示器215下的內部空間開ロ。本文所公開的概念提供了在減少來自電子儀器的EMI輻射的同時對電子儀器進行被動冷卻的方法。該方法包括將帶有底部的散熱器附接至電子儀器組件以使得底部熱耦接至至少ー個電子元件的步驟，所述電子儀器組件具有至少ー個需要冷卻的電子元件，還包括將導電罩附接至電子儀器組件以形成電子儀器組件周圍的封閉體的步驟，所述導電罩包括裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ，其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，所述開ロ內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長，從而減少導電罩中通過所述非導電通道輻射的EMI。在操作該電子儀器時，由電子元件的至少一部分產生的至少ー些熱量傳入散熱器，散熱器中的至少ー些熱量傳入散熱器周圍的空氣中，熱空氣穿出第二開ロ從而將環境空氣通過第一開ロ吸入該封閉體，以冷卻所述至少一個電子元件。本發明公開的電子儀器罩對置於罩內的電子元件和組件進行冷卻，同時還在電子 元件和組件周圍提供EMI屏蔽。該電子儀器罩包括構造為對發熱的電子元件進行被動冷卻的散熱器和構造為提供EMI屏蔽的導電罩。通過將散熱器置於導電罩的進氣開ロ處並且在進氣開ロ的上方提供出氣開ロ，被散熱器加熱的空氣在導電罩內上升並穿過出氣開ロ，從而將環境冷空氣通過進氣開ロ吸入並與散熱器緊密接觸。散熱器還構造為在進氣開ロ上提供EMI屏蔽。電子儀器罩耦接至進氣開ロ周圍的散熱器或者構造為在所確定的頻率範圍上進行無縫EMI屏蔽。提供前面的描述來使本領域技術人員能夠實踐這裡所描述的各個方面。雖然前面描述了被認為是最佳模式和/或其他的示例，應當理解對於本領域技術人員來說將容易進行對這些方面的各種變型，並且這裡所定義的總體原理可被應用於其他方面。因此，無意將權利要求限制在這裡所示的方面，而是符合與所表述的權利要求相一致的整體範圍，其中，除非特別說明以外単數形式的元件並非意指「一個和唯一一個」，而是指「一個或多個」。除非特別說明以外，否則術語「一組」和「ー些」表示ー個或多個。陽性代詞(如，他的)也包括陰性和中性(如，她的和它的)，反之亦然。如果存在任何標題或副標題的話，它們僅用於方便說明的目的而並不限制本發明。應當理解所公開處理中步驟的特殊順序或層級是作為示例方法的舉例。根據設計的優選，應當理解該處理中步驟的特殊順序或層級可被重排。ー些步驟可以同時執行。所附方法權利要求表現了以示例順序進行的各個步驟，但並不意味著將本發明限於所表現的特定順序或層級。本公開中所使用的如「頂」、「底」、「前」、「後」之類的術語應被理解為引用任意的參考系，而不是通常的重力參考系。因此，頂表面、底表面、前表面和後表面可在重力參考系中向上、向下、向對角線或向水平方向延伸。短語「ー個方面」並不意味著該方面對主題技術是必要的，或者並不意味著該方面被應用於主題技術的所有結構中。與ー個方面有關的公開內容可應用於所有結構，或應用於ー個或多個結構。ー個方面之類的短語可指ー個或多個方面，反之亦然。短語「實施例」並不意味著該實施例對主題技術是必要的，或者並不意味著該實施例被應用於主題技術的所有結構中。與一個實施例有關的公開內容可應用於所有實施例，或應用於ー個或多個實施例。一個實施例之類的短語可指一個或多個實施例，反之亦然。詞語「示例性」在這裡用來表示「用作示例或舉例」。在這裡被描述為「示例性」的任何方面或設計都無需被構成為優選或優於其他方面或設計。與本公開全部內容中所描述的各個方面的構成元素等價的所有已知的或本領域技術人員將會得知的結構和功能被清楚地合併在本文中並由權利要求所覆蓋。而且不管公開內容是否在權利要求中明確表述，這裡公開的內容都不打算被用於公眾。沒有哪個權利要求的構成元素將在35U. S. C. § 112第六款的規定下被解釋，除非該元素清楚地使用短語「裝置」來表述，或者除非在方法權利要求的情況下該元素清楚地用短語「步驟」來表述。而且，對於說明書或權利要求書中所使用的術語「包括」、「具有」等的範圍而言，該術語表示的意思是包含的，類似於術語「包含」在用作權利要求中的過渡詞時被解釋的那樣。優選地包括了這裡描述的所有元件、部分和步驟。應當理解，對於本領域技術人員來說顯然的是，這些元件、部分和步驟中的任何一個都可由其他元件、部分和步驟來代替或被完全刪去。 本文至少公開如下概念。概念I. 一種用於對電子元件提供被動冷卻同時降低電磁幹擾(EMI)輻射的電子儀器罩，所述電子儀器罩包括電子儀器組件，所述電子儀器組件包括至少ー個電子元件；耦接至所述電子儀器組件的散熱器，所述散熱器包括底部，將底部構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時所述底部熱耦接至所述至少一個電子元件；和導電罩，其在電子儀器組件周圍形成封閉體，所述導電罩包括構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ；其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，開ロ內的最大線長度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。概念2.如概念I所述的電子儀器罩，其中所確定的最大屏蔽頻率大於1GHz。概念3.如概念I所述的電子儀器罩，其中所述散熱器還包括熱耦接至所述底部的熱耗散結構。概念4.如概念3所述的電子儀器罩，其中通過所述熱耗散結構的通道寬度足夠大以避免阻塞自然對流。概念5.如概念4所述的電子儀器罩，其中所述熱耗散結構包括多個平面散熱片，所述多個平面散熱片以足夠避免阻塞自然對流的距離分隔。概念6.如概念5所述的電子儀器罩,其中所述散熱片布置在一行中，所述行的姆個末端有ー個末端散熱片；每個散熱片具有頂部；並且所述導電罩的第一開ロ具有邊緣，所述邊緣電稱接至末端散熱片的底表面和外表面，並且耦接至至少ー個處在被小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長分隔的點處的散熱片頂部。概念7.如概念6所述的電子儀器罩，其中所述散熱片的從底部到頂部的高度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。
概念8.如概念3所述的電子儀器罩，其中所述散熱器還包括熱耦接至所述底部的至少ー個熱管。概念9.如概念8所述的電子儀器罩，其中所述散熱器的底部包括底表面；所述至少一個熱管嵌入所述散熱器的底部並且與所述底表面平齊；所述散熱器還包括至少ー個熱塊；並且所述至少一個熱塊耦接至散熱器的底表面，使得當散熱器耦接至電子儀器組件時至少ー個熱塊熱耦接至至少ー個電子元件。概念10.如概念I所述的電子儀器罩，其中 所述電子儀器組件還包括耦接至所述至少一個電子元件的平面基板，所述平面基板具有前邊緣和後邊緣；並且所述散熱器耦接至靠近所述平面基板的前邊緣和後邊緣之一的電子儀器組件。概念11.如概念10所述的電子儀器罩，其中所述至少ー個第二開ロ處在所述平面基板的前邊緣和後邊緣中另ー個的附近。概念12.如概念11所述的電子儀器罩，其中所述平面基板定位為所述後邊緣處在所述前邊緣上方。概念13. —種用於對電子兀件提供被動冷卻同時降低電磁幹擾福射的電子儀器罩，所述電子儀器罩包括電子儀器組件，包括具有如邊緣和後邊緣的平面基板；和在前邊緣附近耦接至所述平面基板的至少ー個電子元件；所述電子儀器罩還包括在所述平面基板的前邊緣附近耦接至電子儀器組件的散熱器，所述散熱器包括底部；熱耦接至所述底部的至少ー個熱管；至少ー個熱塊，所述至少一個熱塊熱耦接至所述底部，並構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時所述至少一個熱塊熱耦接至至少ー個電子元件；和熱耦接至所述底部的多個散熱片；並且所述電子儀器罩還包括導電罩，其在電子儀器組件周圍形成封閉體，所述導電罩包括構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ；其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，開ロ內的最大線長度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。概念14.如概念13所述的電子儀器罩，其中所述散熱片排列在行中，所述行具有處在行的每個末端的第一散熱片和最後散熱片，並且具有從第一散熱片到最後散熱片的長度；所述行與所述平面基板的前邊緣對齊；並且所述熱管與所述散熱片的行對齊。概念15.如概念14所述的電子儀器罩，其中
每個散熱片具有頂部；並且所述導電罩的第一開ロ具有邊緣，所述邊緣電耦接至第一散熱片和最後散熱片的底表面和外表面，並且耦接至至少ー個處在被小於所確定的最大屏蔽頻率的小於四分之一波長分隔的點處的散熱片頂部。概念16. —種對電子儀器進行被動冷卻同時降低從電子儀器產生和輻射的電磁幹擾輻射的方法，所述方法包括如下步驟將帶有底部的散熱器附接至電子儀器組件，所述電子儀器組件具有至少ー個需要冷卻的電子元件和具有至少ー個帶有接ロ阻抗的觸點的接ロ連接器，所述接ロ連接器構造為與對接連接器進行阻抗匹配和配合，其中對接連接器具有至少ー個帶有接ロ阻抗的觸點以減少從連接至對接連接器的觸點的導體輻射的電磁幹擾，使得底部熱耦接至至少ー個電子元件；以及
將導電罩附接至電子儀器組件以形成電子儀器組件周圍的封閉體，所述導電罩包括裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ，其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，開口內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長，以減少導電罩中通過所述非導電通道輻射的電磁幹擾。概念17. —種用於對電子元件提供被動冷卻的電子儀器罩，包括罩，其形成具有第一開ロ的罩體；布置在所述罩體內的電子儀器組件，所述電子儀器組件包括至少ー個電子元件；和耦接至所述至少一個電子元件的散熱器，所述散熱器具有寬度，所述散熱器包括至少ー個在散熱器的寬度上傳遞熱量的熱管；其中所述散熱器布置在第一開ロ附近，使得穿過第一開ロ的空氣趨向於穿過散熱器。概念18.如概念17所述的電子儀器罩，其中所述散熱器還包括多個散熱片，所述散熱片構造為使得穿過所述第一開ロ的空氣趨向於穿過散熱片之間。概念19.如概念17所述的電子儀器罩，其中所述熱管包括空心圓柱體，所述圓柱體在至少三側上被散熱器封閉。概念20.如概念17所述的電子儀器罩，其中所述罩包括導電錶面，並且所有從所述罩體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，開ロ內的最大線長度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。
權利要求
1.一種用於對電子元件提供被動冷卻同時降低電磁幹擾(EMI)輻射的電子儀器罩，所述電子儀器罩包括 電子儀器組件，所述電子儀器組件包括至少一個電子元件； 耦接至所述電子儀器組件的散熱器，所述散熱器包括底部，將底部構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時所述底部熱耦接至所述至少一個電子元件；和 導電罩，其在電子儀器組件周圍形成封閉體，所述導電罩包括構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少一個第二開口； 其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少一個具有連續導電周長的截面開口，開口內的最大線長度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。
2.如權利要求I所述的電子儀器罩，其中所確定的最大屏蔽頻率大於1GHz。
3.如權利要求I所述的電子儀器罩，其中所述散熱器還包括熱耦接至所述底部的熱耗散結構。
4.如權利要求3所述的電子儀器罩，其中通過所述熱耗散結構的通道寬度足夠大以避免阻塞自然對流。
5.如權利要求4所述的電子儀器罩，其中所述熱耗散結構包括多個平面散熱片，所述多個平面散熱片以足夠避免阻塞自然對流的距離分隔。
6.如權利要求5所述的電子儀器罩，其中 所述散熱片布置在一行中，所述行的每個末端有一個末端散熱片； 每個散熱片具有頂部；並且 所述導電罩的第一開口具有邊緣，所述邊緣電耦接至末端散熱片的底表面和外表面，並且耦接至至少一個處在被小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長分隔的點處的散熱片頂部。
7.如權利要求6所述的電子儀器罩，其中所述散熱片的從底部到頂部的高度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。
8.如權利要求3所述的電子儀器罩，其中所述散熱器還包括熱耦接至所述底部的至少一個熱管。
9.如權利要求8所述的電子儀器罩，其中 所述散熱器的底部包括底表面； 所述至少一個熱管嵌入所述散熱器的底部並且與所述底表面平齊； 所述散熱器還包括至少一個熱塊；並且 所述至少一個熱塊耦接至散熱器的底表面，使得當散熱器耦接至電子儀器組件時至少一個熱塊熱耦接至至少一個電子元件。
10.如權利要求I所述的電子儀器罩，其中 所述電子儀器組件還包括耦接至所述至少一個電子元件的平面基板，所述平面基板具有前邊緣和後邊緣；並且 所述散熱器耦接至靠近所述平面基板的前邊緣和後邊緣之一的電子儀器組件。
11.如權利要求10所述的電子儀器罩，其中所述至少一個第二開口處在所述平面基板的前邊緣和後邊緣中另一個的附近。
12.如權利要求11所述的電子儀器罩，其中所述平面基板定位為所述後邊緣處在所述前邊緣上方。
13.—種用於對電子兀件提供被動冷卻同時降低電磁幹擾福射的電子儀器罩，所述電子儀器罩包括 電子儀器組件，包括 具有前邊緣和後邊緣的平面基板；和 在前邊緣附近耦接至所述平面基板的至少ー個電子元件； 所述電子儀器罩還包括 在所述平面基板的前邊緣附近耦接至電子儀器組件的散熱器，所述散熱器包括 底部； 熱耦接至所述底部的至少ー個熱管； 至少ー個熱塊，所述至少一個熱塊熱耦接至所述底部，並構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時所述至少ー個熱塊熱耦接至至少ー個電子元件；和熱耦接至所述底部的多個散熱片； 並且所述電子儀器罩還包括 導電罩，其在電子儀器組件周圍形成封閉體，所述導電罩包括構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ； 其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，開ロ內的最大線長度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。
14.如權利要求13所述的電子儀器罩，其中 所述散熱片排列在行中，所述行具有處在行的每個末端的第一散熱片和最後散熱片，並且具有從第一散熱片到最後散熱片的長度； 所述行與所述平面基板的前邊緣對齊；並且 所述熱管與所述散熱片的行對齊。
15.如權利要求14所述的電子儀器罩，其中 每個散熱片具有頂部；並且 所述導電罩的第一開ロ具有邊緣，所述邊緣電耦接至第一散熱片和最後散熱片的底表面和外表面，並且耦接至至少ー個處在被小於所確定的最大屏蔽頻率的小於四分之一波長分隔的點處的散熱片頂部。
16.—種對電子儀器進行被動冷卻同時降低從電子儀器產生和福射的電磁幹擾福射的方法，所述方法包括如下步驟 將帶有底部的散熱器附接至電子儀器組件，所述電子儀器組件具有至少ー個需要冷卻的電子元件和具有至少ー個帶有接ロ阻抗的觸點的接ロ連接器，所述接ロ連接器構造為與對接連接器進行阻抗匹配和配合，其中對接連接器具有至少ー個帶有接ロ阻抗的觸點以減少從連接至對接連接器的觸點的導體輻射的電磁幹擾，使得底部熱耦接至至少ー個電子元件；以及 將導電罩附接至電子儀器組件以形成電子儀器組件周圍的封閉體，所述導電罩包括裝配在散熱器周圍的第一開口和至少ー個第二開ロ，其中所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少ー個具有連續導電周長的截面開ロ，開口內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長，以減少導電罩中通過所述非導電通道輻射的電磁幹擾。
17.一種用於對電子元件提供被動冷卻的電子儀器罩，包括 罩，其形成具有第一開口的罩體； 布置在所述罩體內的電子儀器組件，所述電子儀器組件包括至少一個電子元件；和耦接至所述至少一個電子元件的散熱器，所述散熱器具有寬度，所述散熱器包括至少一個在散熱器的寬度上傳遞熱量的熱管； 其中所述散熱器布置在第一開口附近，使得穿過第一開口的空氣趨向於穿過散熱器。
18.如權利要求17所述的電子儀器罩，其中所述散熱器還包括多個散熱片，所述散熱片構造為使得穿過所述第一開口的空氣趨向於穿過散熱片之間。
19.如權利要求17所述的電子儀器罩，其中所述熱管包括空心圓柱體，所述圓柱體在至少三側上被散熱器封閉。
20.如權利要求17所述的電子儀器罩，其中所述罩包括導電錶面，並且所有從所述罩體到外部環境的非導電通道均具有至少一個具有連續導電周長的截面開口，開口內的最大線長度小於所確定的最大屏蔽頻率的四分之一波長。
全文摘要
本發明提供被動冷卻及電磁幹擾屏蔽系統。本發明公開了用於對電子元件提供被動冷卻同時降低電磁幹擾(EMI)輻射的電子儀器罩。該電子儀器罩包括電子儀器組件和耦接至電子儀器組件的散熱器，該電子儀器組件包括至少一個電子元件。散熱器具有構造為當散熱器耦接至電子儀器組件時熱耦接至所述至少一個電子元件的底部。電子儀器罩還包括在電子儀器組件周圍形成封閉體的導電罩。所述導電罩具有構造為裝配在散熱器周圍的第一開口和至少一個第二開口。所有從所述封閉體到外部環境的非導電通道均具有至少一個具有連續導電周長的截面開口，所述截面開口內的最大線長度小於所確定最大屏蔽頻率的四分之一波長。
文檔編號H05K7/20GK102770005SQ20111019493
公開日2012年11月7日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年5月5日
發明者大衛·H·尼科爾, 布倫丹·布格斯, 麥可·D·喬伊絲 申請人:康爾福盛303公司