TWI286921B - Apparatus for minimizing electromagnetic interference and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

1286921 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於消費性電子產品内之裝置，更 明確而言，係關於一種用以降低電子產品内之電磁波干擾 的裝置。 【先前技術】 隨者技術進步及消費要求的提升，現今電子產品都以 符合小型化、高性能、高精細度及高信賴度為目標。然而 電子電路愈趨精密的情況下，電路元件的分布密度亦隨之 提高，元件間也因此增加了相互干擾的機會。此等干擾中 又以電磁干擾（Electromagnetic interference，EMI)及雜訊 最令工程師感到困擾。然而科技產業的高度競爭，新產品 的生命週期越來越短，使得業界無不尋求EMI問題的快 速解決方式’以縮短產品研發時間搶佔市場先機。 EMI主要分為傳導性（Conducted)與輻射性（Radiated) 電磁干擾。傳導性EMI頻率較低（<30MHz)，其係經由電 源導線傳遞雜訊，故連接在同一電力系統的電器裝置所產 生的EMI會經由電源線彼此相互干擾·，而輻射性emi頻 率較高（>30MHz)，其主要係經由開放空間直接傳遞而不 須倚賴任何傳輸介質，故一般僅能以遮蔽（Shielding)或接 地（Grounding)等方式解決。許多電子產品内的元件（如 RAM或CPU)工作頻率很高，在高頻訊號切換時其構成的 迴路會形成輻射源，若接地性不佳，其上方插槽或外覆殼 5 1286921 體就會變成良好的單調天線（monotonic antenna)而將射 頻能量輻射到空間中，對附近元件或電路造成影響。有關 EMI之其他技術内容可進一步參照新電子科技雜誌第186 期（2001年9月出版），其與本文有關之内容係合併於此以 供參考。 一般EMI設計需同時考慮輻射與傳導。一個好的EMI 設計需考慮元件位置、PCB叠層的安排、配線走法等，以 使電路或設備於工作中不被外來雜訊所干擾，當然，其本 身也不能成為雜訊干擾源。然如前文所述，電子資訊產品 之電磁干擾的原因可能來自系統内部線路設計不良、或遮 蔽（Shielding )不佳所致。為解決上述電磁干擾所引起的 問題，除改善電路設計外，亦可利用各式電磁波遮蔽材料 以吸收或阻隔電磁波，例如導電泡棉（conductive gasket)。 目前廣泛地應用於個人電腦、伺服器及行動電話等電 子產品之導電泡棉為一長條狀結構，厚度約〇.5_〇 8mm， 其内層為泡綿，外層包覆導電布以作為兩金屬間的接觸。 導電泡棉除可提供良好的電磁波屏蔽效果外，尚能以其各 式各樣的形狀配合各種電子資訊產品的空間。惟導電泡棉 仍有諸多使用上的限制，例如，當電子產品具有較小的體 積，或者僅存狹小的空間可供防電磁干擾的設計時，利用 導電泡棉並不適合。以筆記型電腦為例，當主機部分组裝 時’通常所預留的間隙已小於〇.5mm，若再加上導電泡 棉’會因其具有一定厚度而在使用時有突 進而影響㈣品質。而若是將導電泡棉設計相當薄感再覺覆 6 1286921 以導電布，如此也將使成本大幅提高。此外，許多電子產 品在使用時的運作溫度相當高，導電泡棉外層包覆的導電 布料經長時間使用後會起化學變化而產生碎屑，致使内部 元件受到影響。故，傳統導電泡棉的使用實有諸多使用上 的限制。 有鑑於日趨縮小的電腦或電子消費性產品，業界對於 可以有效且簡易的方式取代傳統導電泡棉，並降低EMI 干擾的裝置有著殷切的需求。 【發明内容】 本發明之目的在於提供一種降低電磁干擾之裝置及 其製造方法，以簡易且快速的方式改善習知導電泡棉厚度 過大而不適用於小體積之電子產品，並解決導電泡棉上包 覆之導電布因長期處於高溫工作環境下而變質產生碎削 的缺失。 於本發明之一實施態樣中，該裝置至少包含：一上屏 蔽板’其上形成一容置溝槽，該容置溝槽具有一預定深 度；一彈性體，容納於該容置溝槽中且具有一預定厚度， 該預定厚度略大於該容置溝槽之預定深度；以及一導電薄 層’其至少一侧緣係固定（anchored)於該上屏蔽板並部分 覆蓋該容置溝槽，以頂抵於該導電薄層上方之一高頻元 件，藉此，高頻元件之輻射性電磁干擾便可經導電薄層而 由上屏蔽板傳導至主機板接地端，藉以降低元件之電磁干 擾0 7 1286921 本發明另提供一種具有低電磁波干擾的電子設備，於 一實施態樣中該電子設備具有一外殼；一主機板，容置於 該外殼中；一高頻元件，設置於該主機板上，該高頻元件 係與一上屏蔽板間接接觸，其特徵在於··該上屏蔽板上可 形成一容置溝槽，其具有一預定深度；一彈性體，容納於 該容置溝槽中且具有一預定厚度，該預定厚度略大於該容 置溝槽之預定深度；以及一導電薄層，其至少一侧緣係固 疋於該上屏蔽板並部分覆蓋該容置溝槽，以頂抵於該高頻 元件’因此高頻元件之輻射性電磁干擾可經導電薄層而由 上屏蔽板傳導至主機板接地端，藉以降低元件之電磁干 擾。 本發明更提供一種用以降低電磁波干擾之裝置的製 造方法，於一實施態樣中其至少包含下列步驟：（丨）提供 一上屏蔽板，於其上形成一容置溝槽，該容置溝槽經設計 具一預定深度；（2)將一彈性體置於該容置溝槽中，該彈 性體經設計具一預定厚度，使該預定厚度略大於該容置溝 槽之預定深度；以及（3)將一導電薄層覆蓋該彈性體。應 用由前述步驟所製成之用以降低電磁波干擾之裝置，可使 咼頻元件產生之輻射性電磁干擾經導電薄層而由上屏蔽 板傳導至接地端，藉以降低元件之電磁干擾。 本發明之其他優點及特徵在參酌下文之實施方式、申 請專利範圍及相關圖式後將可獲得進一步的瞭解。 【實施方式】 8 1286921 以下將參照附圖以對本發明之各種實施態樣進行完 整描述。本發明之技術特徵可應用於任何形式之電子產品 . 中，然附圖所示者為本發明較佳之實施例。 請參照第1圖，其圖示依據本發明一實施例之可降低 電磁波干擾裝置與其他部件間之關係概要圖。如第1圖所 示，本發明之可降低電磁波干擾之裝置1包含：一上屏蔽 板3，其上形成一容置溝槽5，該容置溝槽5具有一預定 籲 深度d; —彈性體7，容納於該容置溝槽5中且具有一預 定厚度t，該預定厚度t略大於該容置溝槽5之預定深度 d ;以及一導電薄層9，其至少一側緣s係固定於該上屏 蔽板3並部分覆蓋該容置溝槽5，藉以利用容置溝槽5中 之該彈性體7將該導電薄層9頂抵於該導電薄層9上方之 一高頻元件15。 第2圖係依據沿第1圖之2-2線所取之剖面視圖，由 第2圖可清楚了解上屏蔽板3、容置溝槽5、彈性體7及 • 導電薄層9間之位置關係。 根據本發明之一實施例，該裝置i之上屏蔽板3通常 .由金屬製成，例如鋁、鋁鎂合金或其他適合之導電材料。 .由於一般電磁干擾主要來自電子設備内的高頻元件，例如 處理器（CPU)、記憶體（RAM)、放大器或整合晶片等，故 上屏蔽板3較佳設於電子設備中高頻元件15之一侧（例 如，於本實施例中係設於高頻元件15之下方），除有效屏 蔽（shieiding)高頻元件之射頻能量外，亦可使射頻能量藉 由上屏蔽板3傳導出。 9 1286921 該上屏蔽板3上可以沖壓、或習知任何適當方式設置 具有一預定深度d之至少一容置溝槽5。該容置溝槽5之 面積應顧及上屏蔽板3的結構強度，且該預定深度d不應 影響下方元件之設置或運作。一般而言，容置溝槽5的面 積係依據導電薄層9及該高頻元件丨5間所需之接觸壓力 來決定。而經本案發明人多次實驗後發現，導電薄層及該 咼頻元件間需要至少l00rng/cm2以上之壓力方能作接 觸。於一預定導電薄層面積下，若導電薄層9及該高頻元 件15間的接觸壓力無法達到i〇〇lng/cm2以上，便需增加 導電薄層9的面積以提高整體接觸壓力。由於導電薄層9 需部份覆蓋容置溝槽5,容置溝槽5之面積應大致與導電 薄層9及咼頻元件15間之接觸壓力成反比。然熟習此項 技術人士應可領會，前述長條形之容置溝槽僅為本發明之 車乂佳實施例，其他任何形狀皆可實施，只要導電薄層9 與高頻元件15間的接觸壓力足以使其兩者充分接觸即 可。 於該容置溝槽5中之彈性體7之底部與容置溝槽之底 面係以一接著劑固定。該彈性體7較佳為低壓縮比之彈性 材料，例如高發泡海綿、PU泡棉或其他具前述特性之適 當材料。於一實施例中，彈性體7之預定厚度t係大於容 置溝槽5之預定深度d。更明確而言，該彈性體之厚度t 在未受壓之自然狀態下，其頂面高度應高於上屏蔽板3 之頂面。若上屏蔽板3與高頻元件15間之間隙越大，彈 I*生體7之厚度t需隨之增加，以使彈性體上方之導電薄層 1286921 9能頂抵高頻元件15。因此，彈性體7之厚度（應大致與 谷置溝槽5底面及該南頻元件15底面間之距離成正比。 如前所述，由於彈性體7係放置於容置溝槽5中，故該彈 . 性體7之面積略小於容置溝槽之面積。本發明之彈性i亦 ， 可以其他裝置或機構取代，例如具導電性之彈片或彈簧 - 體，但須足使導電薄層9均勻頂抵該高頻元件15。 ’ 同樣參照第2圖，該彈性體7上方之導電薄層9的一 _ 侧緣8係固定於上屏蔽板3，且部分覆蓋該容置溝槽5。 此處所指「部分覆蓋」係指容置溝槽5兩端仍留有些許空 隙，且導電薄層9僅有一側緣固定於上屏蔽板3。然而此 配置方式並非必需，在能充分接觸該高頻元件15的前提 下，導電薄層9也可完全覆蓋容置溝槽。 該導電薄層具有一預定面積，其可經調整以決定降低 電磁波干擾之程度。於本發明之一實施態樣中，該導電薄 層9至少包含一高導電性材料或一低介電常數材料，例如 • 銅。然亦可使用其他材料如鋁或適當之複合材料，但其特 性應可避免在溫差過大之環境下發生脆化、或在高運作溫 度之電子產品中發生變化。 • 接地（Srounding)對於降低電子產品之輻射干擾相當 重要。故於本發明之另一實施態樣中，當導電薄層9上方 ' 因其他目的而設有傳導性元件或屏蔽元件時，該導電薄層 9與上方之高頻元件15亦可採間接方式進行接觸。例如， 導電薄層9與高頻元件15間可設有一接地裝置，其較佳 應具有一接地埠（未圖示出），該接地埠一般係與一接地端 11 1286921 (如該電子設備之外殼）連接，此處所述之接地被定義成 傳導性的連接。無論是有意的連接或意外造成的連接 均屬之。該接地裝置亦可能為其他元件（如擴充插槽） 或該電子設備之外殼本身。藉由此傳導性的連接，高頻 疋件之輻射性射頻能量便可經由該接地裝置之接地埠傳 導至接地端，或者經該接地裝置而由該上屏蔽板3傳導至 具有良好接地設計之主機板、或某個相對高頻元件而言 較高之導電體，而使高頻元件與地表有相同電位，進 而降低電子設備之電磁波干擾。於本發明之該等實施 例中，上屏蔽板3較佳係設有數個螺絲丨7，藉以使射 頻能量可經由螺絲傳導至具有良好接地設計之主機 板，以將射頻能量傳導出。然熟習此項技術人士應可 了解’其他態樣之接地方式亦可應用於本發明。 本發明之可降低電磁波干擾的裝置可安設於具有高 頻元件之電子設備中，舉凡筆記型電腦或週邊設備、大型 主機、打動電話、PDA、醫療器具等都適用。高頻元件（如 CPU、整合晶片或通訊元件等）一般係設置於主機板上， 右於其一侧設置本發明之降低電磁波干擾之裝置，高頻元 件之射頻能量便可經導電薄層由上屏蔽板傳導至具良好 接地設計之主機板或接地裝置，進而傳導至地表而降低電 子設備或產品的電磁波干擾現象。 雖然本發明已藉由較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 12 1286921 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能 顯易懂，特舉較佳實施例，並配合下列圖形做更=細: 月圖示中相同元件係以相同標號表示，同時應了解為j更 於說明’圖示元件均未按精確比例繪製，其中： 第1圖係依據本發明一實施例之可降低電磁波干擾 装置與其他部件間之關係概要圖；以及 第2圖係依據沿第1圖之2-2線所取之剖面視圖。 【主要元件符號說明】 1可降低電磁波干擾之裝置 3上屏蔽板 5容置溝槽 7彈性體 9導電薄層 U機殼 13主機板 15高頻元件 17螺絲 13

Claims (1)

1. 1286921 十、申請專利範圍 1.一種降低電磁波干擾之裝置，其至少包含： 上屏蔽板，其上形成一容置溝槽，該容置溝槽具有 一預定深度； 一彈性體，容納於該容置溝槽中且具有一預定厚度， 該預定厚度略大於該容置溝槽之預定深度丨以及 八+導電薄層，其至少一側緣係固定於該上屏蔽板並部 刀覆蓋該容置溝槽，以頂抵於該導電薄層上方之一高頻元 3·如申請專利範圍第i 六番、塞μ 巧所述之裝置，其中該彈性體與該 谷置溝槽之底面間具有一 接者劑，用以固定該彈性體。 4·如申請專利範圍第 低麽縮比之彈性材料 項所述之裝置，其中該彈性體為一 5·如申請專利範圍第4 彈性材料為高發泡海綿 項所述之裝置，其中該低壓縮比之 及PU泡綿之其中一者。 6·如申請專利範圍 度係與容置溝槽底 第1項所述之裝置，其中該彈性體之厚 面及該高頻元件底面間之距離成正比。 1286921 7·如申請專利範圍第丨項所述之裝置，其中該彈性體之面 積略小於容置溝槽之面積，但足以使導電薄 .該高頻元件。 ”頂抵於 心如申印專利範圍第1項所述之裝置，其中該導電薄層係 Φ 、、星由一接地裝置間接頂抵該高頻元件。 9·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該導電薄層具 有一預定面積，其可經調整以決定降低電磁波干擾之程 度。 1〇·如申请專利範圍第1項所述之裝置，其中該導電薄層 係接觸該高頻元件且完全覆蓋該容置溝槽。 _ 11.如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該導電薄層 至少包含一高導電性材料。 ， 12·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該導電薄層 為一低介電常數材料。 13·如申請專利範圍第12項所述之裝置，其中該低介電 常數材料至少包含鋼。 15 1286921

   16·如申請專利範圍第14或15項所述之裝置，其中該導 電薄層及該高頻元件間之接觸壓力至少大於lOOmg/cm2。 17·如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該容置溝槽 係以沖壓方式形成。 18·如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該接地裝置 更包含一接地埠，該接地埠係與一接地端連接，以使高頻 元件之輻射性電磁干擾可經該接地埠傳導至該接地端。 19.如申請專利範圍第is項所述之裝置，其中該接地端可 為一電子設備之外殼。 20·—種具有低電磁波干擾的電子設備，具有一外殼；一 主機板’容置於該外殼中；一高頻元件，設置於該主機板 16 1286921 上，該高頻元件係與一上屏蔽板間接接觸，其特徵在於·· 該上屏蔽板上形成一容置溝槽，其具有一預定深 度； 一彈性體，容納於該容置溝槽中且具有一預定厚 度，該預定厚度略大於該容置溝槽之預定深度；以及 -導電薄層’其至少一側緣係固定於該上屏蔽板並 部分覆蓋該容置溝槽，以頂抵於該高頻元件。 21·如申請專利範圍第20項所述之電子設備，其中該上屏 蔽板為铭、铭鎮合金及導電性材料之其中一者。 22.如申請專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該彈性 體與該谷置溝槽之底面間具有一接著劑，用以固定該彈性 體。 23·如申請專利範圍第20項所述之電子設備，其中該彈性 體為一低壓縮比之彈性材料。 24·如申請專利範圍第23項所述之電子設備，其中該低壓 縮比之彈性材料為高發泡海綿及PU泡綿之其中一者。 25·如申請專利範圍第20項所述之電子設備，其中該彈性 體之厚度係與容置溝槽底面及該高頻元件底面間之距離 成正比。 17 1286921 26·如申請專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該彈性 體之面積略小於容置溝槽之面積，但足以使導電薄層均勻 頂抵於該南頻元件。 27·如申請專利範圍第20項所述之電子設備，其中該導電 薄層係經由一接地裝置間接頂抵該高頻元件。 28·如申請專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該導電 薄層具有一預定面積，其可經調整以決定降低電磁波干擾 之程度。 29·如申請專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該導電 薄層係接觸該高頻元件且完全覆蓋該容置溝槽。 30·如申請專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該導 電薄層至少包含一高導電性材料。 3 1 :如申凊專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該導 電薄層為一低介電常數材料。 32·如申睛專利範圍第31項所述之電子設備，其中該低 介電常數材料至少包含銅。 1286921 3 3 ·如申請專利範圍第2〇項所述之電子設備，其中該容置 溝槽之面積係依據該導電薄層及該高頻元件間所需之接 觸壓力來決定。 34.如申請專利範圍第33項所述之電子設備，其中該容置 溝槽之面積係與該導電薄層及該高頻元件間之接觸壓力 成反比。 35·如申請專利範圍第33或34項所述之電子設備，其中 該導電薄層及該高頻元件間之接觸壓力至少大於 100mg/cm2 〇 36·如申請專利範圍第20項所述之電子設備，其中該容置 溝槽係以沖壓方式形成。 37·如申請專利範圍第27項所述之電子設備，其中該接地 、 更包含一接地埠，該接地槔係與一接地端連接，以使 70件之輻射性電磁干擾可經該接地埠傳導至該接地 端。 ’如申請專利範圍第37項所述之電子設備，其中該接地 端可為該電子設備之外殼。 19 1286921 39.—種用以降低電磁波干擾之裝置的製造方法其至少 包含下列步驟： . ^供上屏蔽板’於其上形成一容置溝槽，該容置溝 槽經設計具一預定深度； 將彈性體置於該容置溝槽中’該彈性體經設計具一 預定厚度’使該預定厚度略大於該容置溝槽之預定深度； 胃以及 將一導電薄層覆蓋該彈性體。 40. 如申請專利範圍帛39項所述之方法，纟中該上屏蔽板 為紹、紹鎂合金及導電性材料之其中一者。 41. 如申請專利範圍第39項所述之方法，其中包括於該彈 •性體及該容置溝槽之底面間設一接著劑以固定該彈性體 法’其中該彈性體為 42·如申請專利範圍第39項所述之方 一低壓縮比之彈性材料。 43·如申请專利範圍第42項所述之方 ^ W ^ ^ ^ 其中該低壓縮比 I彈性材枓為尚發泡海綿及PU泡綿之其中一者 其中該彈性體之 44·如申請專利範圍第39項所述之方法 20 1286921 面積係經設計略小於容置溝槽之面積。 • 45·如申請專利範圍第39項所述之方法，進一步包括，調 *整該導電薄層至一預定面積，以決定降低電磁波干擾之程 度的步驟。 麯 ^ 46·如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該導電薄層 係完全覆蓋該容置溝槽。 47. 如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該導電薄 層至少包含一高導電性材料。 48. 如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該導電薄 層為一低介電常數材料。 W 49.如申請專利範圍第48項所述之方法，其中該低介電 常數材料至少包含銅^ .5〇·如申請專利範圍第39項所述之方法，其中該容置溝槽 係以沖壓方式形成。 21