PL204563B1

PL204563B1 - Usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych

Info

Publication number: PL204563B1
Application number: PL364597A
Authority: PL
Inventors: Bradley E. Reis
Original assignee: Gore Entpr Holdings
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2010-01-29
Also published as: NO20033771D0; KR20030080036A; HK1060815A1; HU227656B1; EP1364565B1; DE60222096T2; CN100341389C; WO2002069687A9; NO20033771L; IL157410A; JP2004522298A; JP4662689B2; AU2002250184B2; HUP0303300A2; CA2439065A1; IL157410A0; CN1494822A; BR0207558A; HUP0303300A3; EP1364565A1

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy usuwalnego ekranu zakłóceń elektromagnetycznych. W szczególności wynalazek ten dotyczy ekranu, który jest łatwo zdejmowany, kompatybilny z konstrukcjami ekranów jedno- lub wielokomorowych, cienki, lekki i tani. Rozwiązanie to jest szczególnie korzystne do stosowania w małych urządzeniach elektronicznych, takich jak między innymi telefony komórkowe i komputery typu laptop.

Ekrany zakłóceń elektromagnetycznych tłumią promieniowanie elektromagnetyczne wchodzące lub wychodzące z części płytki z obwodem drukowanym zawierającej elementy elektroniczne. Pospolity jest puszkowy ekran zakłóceń elektromagnetycznych. Puszka taka jest lutowana do ścieżki masy na płytce z obwodem drukowanym bezpośrednio nad elementami elektronicznymi, które muszą być ekranowane. Puszki takie zapewniają niezwykle dużą skuteczność ekranowania i są zwykle bardzo niezawodne. Często instaluje się je całkowicie automatycznie w procesie montażu powierzchniowego równocześnie z elementami montowanymi na płytce z obwodem drukowanym, stosując pastę lutowniczą i proces przetapiania. Same puszki wytwarzane są przez tłoczenie, ciągnienie, zginanie lub w innym procesie kształtowania i zwykle są wykonane z metalu. Metal ten jest często powlekany galwanicznie, aby polepszyć lutowność i zabezpieczyć go przed utlenianiem lub korozją. Lutowana puszka może być bardzo tanim rozwiązaniem zapewniającym ekranowanie promieniowania elektromagnetycznego na płytce z obwodem drukowanym i jest często sposobem ekranowania wybieranym do stosowania w małych urządzeniach przenośnych, takich jak telefony komórkowe.

Istnieje jednak kilka wad związanych ze stosowaniem lutowanych puszek. Jedna taka wada polega na tym, że puszki takie bardzo trudno jest usunąć po wlutowaniu w płytkę z obwodem drukowanym. Zmniejsza to możliwości łatwej naprawy lub sprawdzenia elementów usytuowanych pod puszką co może znacznie zwiększyć koszty procesu wytwarzania lub naprawy. Ponadto puszki mogą szkodzić prawidłowemu przepływowi ciepła do tych elementów podczas procesu przetapiania, co czasami powoduje nieprawidłowe wykonanie połączeń lutowanych. Oprócz tych zagadnień z puszkami związane są inne problemy. Trudno jest je wytwarzać w konstrukcjach wielokomorowych, gdzie komory służą do izolowania elementów lub grup elementów od siebie na płytce z obwodem drukowanym. Puszki takie są zwykle stosunkowo ciężkie, ponieważ są one wykonane z metali o dużej gęstości, takich jak stal. Puszki wymagają zwykle odstępu nad przykrywanymi elementami, przez co mogą znacznie zwiększać całkowitą grubość zespołu elektronicznego. Trudno jest wykonać puszki ze ścisłymi tolerancjami płaskości, zwłaszcza, gdy puszki są duże, co może prowadzić do trudności przy lutowaniu. Trudno jest wykonywać puszki ze ścisłymi tolerancjami wymiarów X-Y, co często zmusza do stosowania dużych, dopasowanych ścieżek masy do lutowania puszek. Puszki często zajmują dużo miejsca w konstrukcji płytki z obwodem drukowanym, co jest niepożądane ze względu na dalszą miniaturyzację telefonów komórkowych.

Aby przezwyciężyć problemy związane z naprawianiem elementów, opracowano puszki z otwartym wierzchołkiem z pokrywami mocowanymi zatrzaskowo lub za pomocą kleju. Puszki takie są często nazywane płotami lub ścianami i są mocowane do płytki z obwodem drukowanym jako jedna część w podobny sposób jak standardowe puszki, przy czym pokrywy są mocowane do płotów albo przed, albo po procesie montażu powierzchniowego. Przykładem jest patent USA nr 6.169.665. Takie zdejmowane pokrywy nie zawsze są jednak niezawodne mechanicznie i elektrycznie, zwłaszcza w przypadku stosowania w konstrukcjach wielokomorowych. Wielokomorowe, jednoczęściowe płoty są również drogie i występują w ich przypadku takie same problemy z szerokością ścieżki masy i ciężarem, jak w przypadku puszek bez zdejmowanych pokryw. Ponadto zagadnienia płaskości są bardzo istotne przy prawidłowym lutowaniu takich płotów na płytce z obwodem drukowanym, zwłaszcza przy licznych komorach o dużych wymiarach.

Z dokumentów patentowych WO 9528-22-A i DE 29514398-U1 znane s ą rozwią zania zawierające podłoże z umieszczonymi elementami elektrycznymi oraz ekran zawierający warstwę, jednakże nie posiadają usuwalnego kontaktu elektrycznego.

Inne zdejmowane ekrany używane są w przemyśle w celu rozwiązania niektórych problemów związanych z puszkami, zwłaszcza w konstrukcjach wielokomorowych. Rozwiązania te mogą przyjmować kilka różnych postaci, ale pospolicie stosowanym ekranem wielokomorowym jest pokrywa metalowa lub z metalizowanego tworzywa sztucznego, przymocowana do płytki z obwodem drukowanym wkrętami. Często na połączeniu pomiędzy ekranem a płytką z obwodem drukowanym ze względu na brak lutowania konieczne jest stosowanie odpowiedniej uszczelki zatrzymującej zakłócenia elekPL 204 563 B1 tromagnetyczne, aby zapewnić bardziej równomierny styk elektryczny na całym połączeniu. Tego typu rozwiązanie ekranowania zapewnia konstruktorowi znacznie większą elastyczność w dostosowywaniu konstrukcji wielokomorowych oraz łatwy dostęp do płytki z obwodem drukowanym podczas montażu powierzchniowego i procesu wytwarzania.

Jednakże takie rozwiązania ekranów z uszczelkami mają również swoje wady. Zwykle do odpowiedniego ściśnięcia uszczelek zatrzymujących promieniowanie elektromagnetyczne potrzeba wielu wkrętów lub innych elementów mocujących nadających się do usunięcia. Ekrany muszą być wykonane ze sztywnego metalu lub tworzywa sztucznego. Wymagania takie zwiększają ciężar, grubość, dodatkową ilość części luzem, czas wytwarzania i wreszcie koszt takich konstrukcji. Uszczelki używane z takimi ekranami ulegają również uszkodzeniom, co często może spowodować zwarcia z sąsiednimi elementami elektrycznymi. Montaż lub demontaż wszystkich elementów mocujących, które przytrzymują ekran na miejscu, jest ponadto czasochłonny, trudny i kosztowny.

Patent USA nr 6.051.781 opisuje inny rodzaj ekranu, który wchodzi rozłączalnie zatrzaskowo w zaciski umieszczone wokół elementów elektrycznych na pł ytce z obwodem drukowanym. Ponieważ zaciski trzymają zatrzaskowo krawędzie ekranu, mogą one przyjmować tylko ekran o konstrukcji jednokomorowej, ponieważ ścianki komór wewnętrznych nie mają żadnych krawędzi. Ponieważ zaciski takie mają skomplikowany kształt, mogą być one niezwykle kosztowne i są potrzebne w dużych ilościach, aby zapewnić prawidłową skuteczność ekranowania w dużych konstrukcjach wielokomorowych. Oprócz kosztu, urządzenie takie ma wiele spośród wad wymienionych powyżej, takich jak między innymi szerokość ścieżki masy, grubość i ciężar.

Potrzebny jest zatem nieproponowany dotychczas ekran, który nadaje się do demontażu, a jednak jest kompatybilny z konstrukcjami jedno- lub wielokomorowymi, ma cienki profil, jest lekki i tani.

Przedmiotem wynalazku jest usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych posiadający podłoże z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym oraz ekran zakłóceń elektromagnetycznych zawierający warstwę materiału dielektrycznego posiadającą powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną oraz elektrycznie przewodzącą warstwę na tej wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni, charakteryzujący się tym, że (a) wiele dyskretnych, elektrycznie przewodzących zespołów mocujących umieszczonych jest w pewnym układzie na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego; (b) wiele otworów wykonanych jest w tym ekranie zakłóceń elektromagnetycznych tak, że otwory te odpowiadają wymienionemu układowi elektrycznie przewodzących zespołów mocujących; (c) przy czym co najmniej jeden z tych otworów ma obszar stykowy, a zarówno warstwa materiału dielektrycznego jak i warstwa przewodząca elektrycznie ekranu zakłóceń elektromagnetycznych przy obszarze stykowym wymienionego otworu mają zdolność odkształcenia w stopniu koniecznym do umożliwienia, by spowodować sprzężenie z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących i przytrzymywanie go; (d) a ponadto elektrycznie przewodząca warstwa tego ekranu zakłóceń elektromagnetycznych w obszarze stykowym jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących.

Według innego aspektu niniejszy wynalazek dotyczy usuwalnego ekranu zakłóceń elektromagnetycznych do podłoża z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym, zawierający warstwę materiału dielektrycznego, posiadającą powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną oraz elektrycznie przewodzącą warstwę na tej wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni, charakteryzujący się tym, że zawiera: (a) wiele otworów wykonanych w tym ekranie tak, że otwory te odpowiadają układowi wielu dyskretnych, elektrycznie przewodzących zespołów mocujących umieszczonych w pewnym układzie na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego: (b) przy czym co najmniej jeden z tych otworów ma obszar stykowy, a zarówno warstwa materiału dielektrycznego jak i warstwa przewodząca elektrycznie ekranu zakłóceń elektromagnetycznych przy obszarze stykowym wymienionego otworu mają zdolność odkształcenia w stopniu koniecznym do umożliwienia, by spowodować sprzężenie z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących i przytrzymywanie go; (c) a ponadto elektrycznie przewodząca warstwa tego ekranu zakłóceń elektromagnetycznych w obszarze stykowym jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących.

Według jeszcze innego aspektu wynalazek proponuje usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych posiadające podłoże z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym oraz ekran zakłóceń elektromagnetycznych, wykonany zasadniczo z materiału przewodzącego elektrycznie, charakteryzujący się tym że zawiera: (a) wiele otworów wykonanych w tym ekranie zakłóceń elektro-magnetycznych tak, że otwory te odpowiadają układowi elektrycznie przewodzących zespołów

PL 204 563 B1 mocujących umieszczonych w pewnym układzie na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego; (b) przy czym co najmniej jeden z tych otworów ma obszar stykowy, przy czym elektrycznie przewodzący materiał ekranu zakłóceń elektromagnetycznych przy wymienionym obszarze stykowym ma zdolność odkształcenia w stopniu koniecznym do umożliwienia, by spowodować sprzężenie obszaru stykowego z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących i przytrzymywanie go; (c) a ponadto elektrycznie przewodząca warstwa tego ekranu zakłóceń elektromagnetycznych w obszarze stykowym jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących.

Według jeszcze innego aspektu wynalazek proponuje usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych zawierający podłoże z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym, wiele kulek stopu lutowniczego umieszczonych na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego oraz ekran zakłóceń elektromagnetycznych, zawierający co najmniej jedną komorę do przykrywania co najmniej jednego elementu elektrycznego, przy czym ekran ten zawiera ponadto warstwę materiału dielektrycznego posiadającą powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną oraz elektrycznie przewodzącą warstwę na wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni, charakteryzujący się tym, że elektrycznie przewodząca warstwa ekranu zakłóceń elektromagnetycznych jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jedną z wymienionych kulek stopu lutowniczego, a ekran ten i kulki stopu lutowniczego łączą się w celu tłumienia przechodzenia promieniowania elektromagnetycznego do wewnątrz i na zewnątrz wymienionej co najmniej jednej komory.

Wynalazek obejmuje również inne aspekty, według których elektrycznie przewodzący zespół mocujący jest kulką stopu lutowniczego, podłoże ma umieszczoną na nim ścieżkę masy, a ta kulka stopu lutowniczego jest przylutowana do ścieżki masy na podłożu, przy czym ta kulka stopu lutowniczego jest spasowana na wcisk z obszarem stykowym ekranu. Na zewnętrznej powierzchni warstwy materiału dielektrycznego umieszczona jest warstwa przewodząca elektrycznie, wybrana z grupy złożonej z aluminium, cyny, złota, niklu, srebra, miedzi lub ich kombinacji i stopów, przy czym warstwa przewodząca elektrycznie ma postać folii i jest wykonana w procesie wybranym z grupy złożonej z napylania katodowego osadzania próż niowego lub naparowywania, powlekania bezprą dowego i powlekania galwanicznego. Warstwa przewodzą ca elektrycznie jest materiał em dielektrycznym zawierającym przewodzące cząstki. Podłoże ma wiele elementów elektrycznych, a ekran zawiera wiele komór przeznaczonych do przykrywania tych wielu elementów elektrycznych. Ekran ma wiele wykonanych w nim otworów, które powstają wtedy, gdy elektrycznie przewodzący zespół mocujący przechodzi przez ekran. Te aspekty wynalazku mogą być wykorzystywane łącznie lub oddzielnie w wymienionych powyżej urządzeniach według wynalazku.

Przykładowe rozwiązanie wynalazku przedstawiono na rysunku, gdzie:

figura 1 jest widokiem z góry podłoża według przykładu wykonania;

figura 2A jest widokiem z boku elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego;

figura 2B jest widokiem z boku elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego według innego przykładu wykonania wynalazku;

figura 2C jest widokiem z boku elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego według innego przykładu wykonania wynalazku;

figura 3 jest widokiem perspektywicznym urządzenia;

figura 4 jest widokiem perspektywicznym urządzenia;

figura 5 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 6 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 7 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 8A jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 8B jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 9A jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 9B jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 9C jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 10A jest przekrojem wzdłuż linii C-C z fig. 1;

figura 10B jest przekrojem wzdłuż linii C-C z fig. 1;

figura 11 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 12 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 13 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

figura 14 jest przekrojem wzdłuż linii A-A z fig. 1;

PL 204 563 B1 figura 15A jest widokiem perspektywicznym ekranu według innego przykładu wykonania wynalazku; figura 15B jest widokiem perspektywicznym ekranu według innego przykładu wykonania wynalazku; figura 15C jest widokiem perspektywicznym ekranu według innego przykładu wykonania wynalazku; figura 16 jest widokiem perspektywicznym ekranu według innego przykładu wykonania wynalazku. Jak pokazano na rysunku, przedmiotowy wynalazek przedstawia nadający się do naprawiania ekran zakłóceń elektromagnetycznych, połączony mechanicznie i elektrycznie ze ścieżką masy na płytce z obwodem drukowanym z możliwością usunięcia go. Na fig. 1 przedstawiono w widoku z góry płytkę 10 z obwodem drukowanym według przykładu realizacji wynalazku. Płytka 10 z obwodem drukowanym jest podłożem posiadającym wiele elementów elektrycznych 11 zgrupowanych w sekcjach

12. Wokół tych sekcji 12 usytuowane jest wiele obszarów 13 ścieżek masy. Na każdym z obszarów 13 ścieżek masy usytuowany jest elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14. Dla przejrzystości rysunku tylko niektóre z obszarów 13 ścieżek masy pokazano jako posiadające elektrycznie przewodzące zespoły mocujące 14 umieszczone na nich, ale korzystne jest, by wszystkie obszary 13 ścieżek masy miały umieszczony na nich elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14. Na płytce 10 z obwodem drukowanym wokół sekcji 12 usytuowane jest zatem wiele dyskretnych elektrycznie przewodzących zespołów mocujących 14.

Fig. 2A przedstawia szczegółowo elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14. W korzystnym przykładzie wykonania elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 jest kulką stopu lutowniczego, jak pokazano na fig. 2A. Jeżeli stosuje się kulkę stopu lutowniczego, może być ona wykonana z dowolnego stopu lutowniczego, chociaż korzystnie jest wykonana z wysokotemperaturowego stopu lutowniczego tak, że nie roztapia się podczas późniejszej obróbki. Takim wysokotemperaturowym stopem lutowniczym może być np. stop o dużej zawartości ołowiu, dużej zawartości cyny i miedzi, dużej zawartości cyny i srebra oraz inne znane kompozycje.

Kulki stopu lutowniczego są używane jako elektryczne i mechaniczne połączenia pomiędzy dwoma podłożami (np. osłoną i płytką z obwodem drukowanym, modułem i płytką z obwodem drukowanym lub pomiędzy dwiema płytkami drukowanymi). Tradycyjnie takie połączenia są połączeniami metalurgicznymi, które tworzone są podczas operacji przetapiania, w której dwa podłoża są doprowadzane do temperatury powyżej temperatury topnienia stopu lutowniczego, aby ułatwić płynięcie i łączenie stopu lutowniczego na powierzchni każdego z podłoży (osłony, modułu lub płytki drukowanej). Przy stosowaniu takiego tradycyjnego procesu przetapiania spojenie metalurgiczne jest traktowane jako trwałe zarówno mechanicznie jak i elektrycznie na każdej z dwóch powierzchni podłoży, z którymi stop lutowniczy jest spojony.

Według przedmiotowego wynalazku kulka stopu lutowniczego jest jednak spojona metalurgicznie tylko z płytką z obwodem drukowanym. Nie ma natomiast żadnego połączenia metalurgicznego pomiędzy tą kulką a ekranem. Kulka taka, jak to omówiono szczegółowo poniżej, służy raczej do zapewnienia pasowania ekranu z wciskiem.

Chociaż elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 jest korzystnie oddzielną częścią, a wiele takich dyskretnych części jest zainstalowane na płytce z obwodem drukowanym podobnie do innych elementów elektrycznych z zastosowaniem techniki montażu powierzchniowego, elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 może alternatywnie być zainstalowany w późniejszej operacji, albo nawet utworzony na miejscu. Przykładowo, jeżeli kulka stopu lutowniczego jest wykorzystywana jako elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14, wówczas kulka taka może być tworzona na miejscu z wykorzystaniem pasty lutowniczej, która została nałożona według wzoru na ścieżkę 15 masy i następnie przepuszczona przez operację przetapiania, aby utworzyć kulisty kształt stopu lutowniczego na skutek napięcia powierzchniowego.

W alternatywnym przykładzie wykonania elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 jest zaciskiem 18, pokazanym na fig. 2B, albo grzybkowym guzikiem 19, jak pokazano na fig. 2C. Zacisk 18 lub guzik 19 jest dyskretnym urządzeniem, które może być stosowane wraz ze standardowym procesem montażu powierzchniowego, który jest znany fachowcom. Elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 może być dowolnym kształtem lub materiałem, pod warunkiem, że jest przewodzący elektrycznie, dyskretny, niezawodnie mechanicznie i elektrycznie łączony z obszarem 13 ścieżki masy na płytce 10 z obwodem drukowanym, jak również dostosowany do rozłączalnego mechanicznego i elektrycznego łączenia z ekranem, jak omówiono poniżej.

Jak pokazano na fig. 2A, 2B i 2C, elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 jest przymocowany do ścieżki 15 masy za pomocą kleju 16. Korzystnie klejem 16 jest stop lutowniczy, ale alternatywnie może to być przewodzący klej lub inny znany środek klejący. Ścieżka 15 masy jest zwykle wy6

PL 204 563 B1 konana z miedzi i pokryta złotem. Alternatywnie do powlekania i/lub jako warstwa podstawowa ścieżki masy stosuje się cynę, srebro albo dowolny inny metal o dobrej przewodności elektrycznej. Ewentualnie na ścieżkę 15 masy nakłada się lutowniczą maskę 17, aby otrzymać klej 16. Obszary 13 ścieżek masy są elektrycznie połączone ze sobą i są wzorem utworzonym przez lutowniczą maskę 17 na ciągłej ścieżce 15 masy, albo też sekcjami ścieżki 15 masy, które pozostają po częściach ciągłej ścieżki 15 masy usuniętych podczas wytwarzania płytki z obwodem drukowanym. Korzystnie obszary 13 ścieżek masy mają kształt kołowy przy stosowaniu z elektrycznie przewodzącymi zespołami mocującymi 14, które są kulkami stopu lutowniczego lub guzikami 19. Alternatywnie obszary 13 ścieżek masy mogą mieć kształt prostokątny, gdy są stosowane z elektrycznie przewodzącymi zespołami mocującymi 14, którymi są zaciski 18. Kiedy obszary 13 ścieżek masy są kołowe, pożądane jest, by ten kołowy kształt miał średnicę mniejszą niż średnica np. samej kulki stopu lutowniczego, ale można zastosować dowolny kształt lub wielkość obszaru, jeżeli nie są ważne tolerancje.

Kształt ten będzie miał pewien wpływ na wytrzymałość połączenia pomiędzy ścieżką 15 masy a kulką stopu lutowniczego oraz na mechaniczną i elektryczną niezawodność połączenia pomiędzy ekranem 20, a elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14, jak opisano poniżej tak, że należy go wybierać tylko po starannym rozważeniu i przeprowadzeniu prób. Utrzymywanie stopu lutowniczego 16 w niewielkim, ograniczonym obszarze przy użyciu maski lutowniczej 17 jest pożądane, ponieważ umożliwia pełne wykorzystanie przez wynalazek zjawiska napięcia powierzchniowego stopu lutowniczego, które dąży do nadania elektrycznie przewodzącymi zespołowi mocującemu 14 zdolności samocentrowania swego usytuowania na odsłoniętym obszarze 13 ścieżki masy.

Zależnie od elektrycznych i mechanicznych wymagań konstrukcji można zmieniać odstęp i usytuowanie zarówno obszarów 13 ścieżek masy jak i dyskretnych elektrycznie przewodzących zespołów mocujących 14. Stosowanie mniejszych odstępów pomiędzy obszarami 13 ścieżek masy i odpowiednio pomiędzy elektrycznie przewodzącymi zespołami mocującymi 14 spowoduje lepsze ekranowanie zakłóceń elektromagnetycznych wysokiej częstotliwości (jak opisano poniżej) i lepsze mechaniczne mocowanie ekranu 20 po zainstalowaniu go na płytce 10 z obwodem drukowanym.

Fig. 3 przedstawia ekran 20 według przykładu realizacji wynalazku. Ekran 20 ma komory 21 przeznaczone do przykrywania sekcji 12 na płytce 10 z obwodem drukowanym. Ekran 20 ma kołnierz 22, zawierający wiele otworów 23. Otwory 23 są również wykonane w ekranie 20 pomiędzy komorami

21. Otwory 23 tworzą wzór odpowiadający wzorowi utworzonemu przez elektrycznie przewodzące zespoły mocujące 14 tak, że każdemu (lub zasadniczo każdemu) elektrycznie przewodzącemu zespołowi mocującemu 14 przyporządkowany jest jeden otwór 23.

Ekran 20 jest umieszczony na płytce 10 z obwodem drukowanym i przymocowany do niej, jak pokazano na fig. 4. Fig. 4 przedstawia elektrycznie przewodzące zespoły mocujące 14 wystające poprzez otwory 23 w celu zapewnienia dobrego mechanicznego mocowania ekranu 20 do płytki 10 z obwodem drukowanym. Średnica każdego otworu 23 jest korzystnie mniejsza niż największa szerokość elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego 14 (np. mniejsza niż średnica kulki stopu lutowniczego). Ponieważ elektrycznie przewodzące zespoły mocujące 14 są większe niż otwory 23, połączenie jest zatrzaskowe lub z pasowaniem na wcisk z możliwością łatwego rozłączenia przez odciąganie ekranu 20 od płytki 10 z obwodem drukowanym. Ekran 20 jest zatem rozłączalnie przymocowany do płytki 10 z obwodem drukowanym.

Kiedy ekran 20 jest umieszczony na płytce 10 z obwodem drukowanym, a elektrycznie przewodzące zespoły mocujące 14 są wprowadzone zatrzaskowo w otwory 23, wówczas ekran zakłóceń elektromagnetycznych zostaje utworzony wokół elementów 11 w sekcji 12, jak opisano poniżej. Dzięki temu uniemożliwiono lub ograniczono dostawanie się do sekcji 12 lub wychodzenie z niej niepożądanego promieniowania elektromagnetycznego.

Fig. 5 przedstawia szczegółowy przekrój korzystnego przykładu wykonania kołnierza 22 i otworu 23 (wzdłuż linii A-A z fig. 1), który reprezentuje zewnętrzną ściankę ekranu 20 tuż przed zatrzaskowym zamocowaniem ekranu 20 na elektrycznie przewodzącym zespole mocującym 14. Jak pokazano na fig. 5, otworowi 23 przyporządkowany jest stykowy obszar 24. Ten stykowy obszar 24 jest przeznaczony do zapewnienia mechanicznego i elektrycznego kontaktu z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14. W tym przykładzie wykonania obszar stykowy 24 ma strukturę rowkową. Stykowy obszar 24 jest podatny na zginanie. Oznacza to, że po przyłożeniu nacisku skierowanego do dołu (w kierunku strzałki A na fig. 5) np. do kołnierza 22 w obszarze otaczającym otwór 23 prostym narzędziem, takim jak wydrążona rurka metalowa, stykowy obszar 24 zostaje odgięty na zewnątrz w kierunku strzałki B na fig. 5, aby wejść na elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14. W rezultacie styPL 204 563 B1 kowy obszar 24 ma usytuowanie pokazane na fig. 6. Po przyłożeniu dalszego nacisku skierowanego do dołu kołnierz 22 z otworem 23 i obszarem stykowym 24 zostaje zatrzaśnięty w położeniu pokazanym na fig. 7. W tym położeniu stykowy obszar 24 jest zatem pewnie sprzężony mechanicznie na wcisk z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14 tak, że ten elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 jest przytrzymywany przez obszar stykowy 24. W ten sposób ekran 20 jest mocowany na miejsce na płytce 10 z obwodem drukowanym.

Ekran 20 może być wykonany częściowo z materiału dielektrycznego, wypełnionego materiału dielektrycznego, metalu, folii metalowej, materiału dielektrycznego powleczonego lub pokrytego metalem, albo kombinacji tych materiałów. Chociaż istnieje kilka sposobów kształtowania takiego ekranu 20, korzystnymi sposobami przy obróbce tworzyw sztucznych są kształtowanie termiczne lub próżniowe ze względu na niskie koszty onarzędziowania, niskie koszty produkcji i zdolność tworzenia ekranów o skomplikowanych kształtach w trzech wymiarach. Najkorzystniejszym materiałem na ekran 20 jest tworzywo sztuczne, takie jak poliwęglan, akrylonitryl-butadien-styren (ABS), mieszanka ABS-poliwęglan, polieteroimid, politetrafluoroetylen lub spieniony politetrafluoroetylen, przy czym każdy z tych materiałów może być pokrywany galwanicznie, powlekany lub laminowany z dobrze przewodzącym metalem, takim jak aluminium, nikiel, miedź, srebro, cyna lub z ich połączeniami, lub stopami.

Jak pokazano na fig. 8A, w korzystnym przykładzie wykonania ekran 20 jest wykonany z dwóch warstw, to znaczy warstwy 27 materiału dielektrycznego i warstwy 26 przewodzącej elektrycznie. Warstwa 27 materiału dielektrycznego ma wewnętrzną powierzchnię 25a i zewnętrzną powierzchnię 25. Elektrycznie przewodząca warstwa 26 jest usytuowana na przynajmniej części zewnętrznej powierzchni 25. Warstwa 27 materiału dielektrycznego jest dowolnym materiałem o bardzo małej przewodności elektrycznej (np. mniejszej niż jedna milionowa mho/cm). Przewodząca elektrycznie warstwa 26 jest korzystnie utworzona przez proces taki jak napylanie katodowe, osadzanie próżniowe lub naparowywanie, powlekanie bezprądowe lub powlekanie galwaniczne. Alternatywnie warstwa 26 przewodząca elektrycznie jest folią laminowaną na zewnętrznej powierzchni 25. Taki układ dwuwarstwowy jest szczególnie korzystnym, ponieważ zmniejsza lub eliminuje możliwość niepożądanego kontaktu elektrycznego wewnętrznej powierzchni 25a z jakimikolwiek elementami 11 na płytce 10 z obwodem drukowanym, nawet jeśli może zdarzyć się kontakt mechaniczny. Umożliwia to wyeliminowanie wszelkich dużych szczelin pod ekranem 20, które mogą zajmować wartościową przestrzeń w urządzeniu elektronicznym, dzięki czemu konstrukcja jest mniejsza. Elektrycznie przewodząca warstwa 26 może być wykonana z dowolnego materiału przeznaczonego do zapewniania kontaktu elektrycznego z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14 po zatrzaskowym zamontowaniu ekranu 20 na miejscu na elektrycznie przewodzącym mocującym zespole 14, jak pokazano na fig. 8B.

Na fig. 5-8B pokazano, że elektrycznie przewodząca warstwa 26 i warstwa 27 materiału dielektrycznego ekranu 20 w obszarze kontaktowym 24 apertury 23 nadaje się do zginania w stopniu niezbędnym, by kołnierz 22 mógł sprzęgać się z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14 i być mechanicznie przytrzymywany na nim. Ponadto elektrycznie przewodząca warstwa 26 ekranu 20 w obszarze kontaktowym 24 jest w styku elektrycznym z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14, gdy ekran 20 jest zamontowany zatrzaskowo, jak pokazano na fig. 8B.

W alternatywnym przykładzie wykonania otwór 23 jest początkowo większy niż elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14, ale zmniejsza się po przejściu przez niego elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego 14. Otwór 23 zmniejsza się zatem wokół elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego 14, odginając na skutek tego stykowy obszar 24. W innym alternatywnym przykładzie wykonania, przedstawionym na fig. 9A, 9B i 9C, elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 faktycznie przebija na miejscu otwór 23 w kołnierzu 22, a następnie przechodzi przez ten kołnierz 22. Fig. 9A przedstawia ekran 20 i kołnierz 22 przed wykonaniem otworu 23, fig. 9B przedstawia otwór 23 podczas tworzenia go przez elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 przebijający kołnierz 22, a fig. 9C przedstawia otwór 23 całkowicie wykonany po przejściu elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego 14 przez kołnierz 22.

Fig. 10A i 10B przedstawiają ekran 20 w przekroju wzdłuż linii C-C z fig. 1, pokazując wewnętrzną ścianę ekranu 20. Fig. 10A przedstawia ekran 20 bezpośrednio po zatrzaskowym zamocowaniu na elektrycznie przewodzącym zespole mocującym 14. Fig. 10B przedstawia ekran 20 po zatrzaskowym zamocowaniu na elektrycznie przewodzącym zespole mocującym 14.

Fachowcy zauważą, że zakres niniejszego wynalazku obejmuje wiele możliwych odmian konstrukcji obszaru stykowego 24 dla ekranu 20. Ważne jest, by obszar stykowy 24 zapewniał niezawodne mocowanie mechaniczne i dobry styk elektryczny z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14.

PL 204 563 B1

Urządzenie według wynalazku musi być odporne przez długi czas na szkodliwe działanie środowiska, które jest symulowane przez przyspieszone sprawdzanie żywotności. Takie przyspieszone sprawdzanie żywotności może obejmować kilka testów mechanicznych i środowiskowych, takich jak wibracje, wstrząs cieplny, cykliczne zmiany temperatury, a więc połączenie musi być wystarczająco mocne, by trwało bez poluzowania lub odskoczenia. Pożądane jest również, by połączenie takie wytrzymywało wiele otworzeń i zamknięć tak, że ekran 20 może być wielokrotnie używany. Istnieją również wymagania elektryczne, że ponownie przeprowadzane badania przyspieszonego starzenia ekranu 20 również dadzą wynik pozytywny. Główne wymaganie polega na tym, że połączenie elektryczne i mechaniczne pomiędzy obszarem stykowym 24 ekranu 20 a elektrycznie przewodzącym zespołem 14 powinno być możliwie niezawodne, a rezystancja połączenia powinna być możliwie mała. Różne zastosowania będą miały różne wymagania w odniesieniu do wartości rezystancji i odstępu pomiędzy połączeniami zależnie od potrzeb ekranowanego układu. Fachowcy zauważą że w ramach wynalazku odpowiednie będzie wiele różnych konstrukcji obszaru stykowego 24.

Alternatywny przykład wykonania kształtu stykowego obszaru 24 pokazano na fig. 11 i 12. Stykowy obszar 24a jest po prostu obwodem otworu 23a w kołnierzu 22. Zależnie od tego, jak ekran 20 i stykowy obszar 24 są zamontowane na elektrycznie przewodzącym zespole 14, stykowy obszar 24 odgina się, tworząc konfigurację rowkową jak pokazano na fig. 12. W takim przypadku pożądane jest, aby przynajmniej zewnętrzna powierzchnia 25 ekranu 20 była metalizowana lub miała warstwę metalu, aby utrzymywać przewodność elektryczną z elektrycznie przewodzącym zespołem 14.

Dalszy alternatywny przykład wykonania obszaru stykowego 24 pokazano na fig. 13 i 14. W tym przykładzie wykonania wewnętrzna powierzchnia 30 ekranu 20 jest metalizowana lub ma warstwę metalu, ponieważ jest wewnętrzną powierzchnią 30, która styka się z elektrycznie przewodzącym zespołem mocującym 14, jak pokazano na fig. 14.

Nie jest konieczne, by otwory 23 w kołnierzu 22 były kołowe. W innym alternatywnym przykładzie wykonania otwory 23 w kołnierzu 22 mają kształt litery X lub kształt listka koniczyny, jak pokazano na fig. 15A i 15B albo też inny kształt umożliwiający łatwe wygięcie.

Inny alternatywny przykład wykonania pokazano na fig. 15C, gdzie otwór 23 jest szczeliną. W tym przypadku otwory 23 w kołnierzu 22 są reprezentowane przez dwa przecinające się otwory 31 i 32, przy czym główny otwór 31 jest wystarczająco duży, by elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 mógł przejść przez niego bez odginania. Po bocznym przesunięciu ekranu elektrycznie przewodzący zespół mocujący 14 wchodzi w pomocniczy otwór 32 i obszar stykowy 24 ugina się w stopniu koniecznym do sprzężenia i przytrzymywania elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego 14.

W innym alternatywnym przykładzie wykonania otwory 23 w kołnierzu 22 są półkołowe, jak pokazano na fig. 16. Zakres niniejszego wynalazku obejmuje również rozmieszczenie otworów 23 na całym kołnierzu 22 i po prostu wykorzystywanie samej krawędzi kołnierza 22 do sprzęgania i przytrzymywania elektrycznie przewodzącego zespołu mocującego 14. W tych dwóch przykładach wykonania kołnierz 22 wzdłuż zewnętrznej ściany 91 komory ekranu 20 jest odginany w celu dopasowania i przytrzymywania przez elektrycznie przewodzące zespoły mocujące 14 na płytce 10 z obwodem drukowanym. Wewnętrzne ściany 90 komory mogą być obrobione sposobami omówionymi powyżej, albo też wielokomorowy ekran może być przedzielony na oddzielne ekrany jednokomorowe.

Chociaż przedstawiono tu i opisano konkretne przykłady realizacji przedmiotowego wynalazku, nie powinien być on ograniczony przez te ilustracje i opisy. Powinno być oczywiste, że zmiany i modyfikacje mogą być wprowadzane jako część wynalazku w zakresie objętym następującymi zastrzeżeniami patentowymi.

Claims

1. Usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych posiadający podłoże z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym oraz ekran zakłóceń elektromagnetycznych zawierający warstwę materiału dielektrycznego posiadającą powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną oraz elektrycznie przewodzącą warstwę na tej wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni, znamienny tym, że:

(a) wiele dyskretnych, elektrycznie przewodzących zespołów mocujących umieszczonych jest w pewnym układzie na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego;

PL 204 563 B1 (b) wiele otworów wykonanych jest w tym ekranie zakłóceń elektromagnetycznych tak, że otwory te odpowiadają wymienionemu układowi elektrycznie przewodzących zespołów mocujących;

(c) przy czym co najmniej jeden z tych otworów ma obszar stykowy, a zarówno warstwa materiału dielektrycznego jak i warstwa przewodząca elektrycznie ekranu zakłóceń elektromagnetycznych przy obszarze stykowym wymienionego otworu mają zdolność odkształcenia w stopniu koniecznym do umożliwienia, by spowodować sprzężenie z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących i przytrzymywanie go;

(d) a ponadto elektrycznie przewodzą ca warstwa tego ekranu zakł óceń elektromagnetycznych w obszarze stykowym jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących.

2. Ekran według zastrz. 1, znamienny tym, że jeden z wymienionych elektrycznie przewodzących zespołów mocujących jest kulką stopu lutowniczego.

3. Ekran według zastrz. 2, znamienny tym, ż e podłoże ma na sobie umieszczoną ścieżk ę masy, a co najmniej jedna kulka stopu lutowniczego jest przylutowana do tej ścieżki masy na podłożu.

4. Ekran wedł ug zastrz. 3, znamienny tym, ż e co najmniej jedna kulka stopu lutowniczego jest zetknięta na wcisk z obszarem stykowym ekranu zakłóceń elektromagnetycznych.

5. Ekran według zastrz. 1, znamienny tym, ż e przewodząca elektrycznie warstwa jest umieszczona na zewnętrznej powierzchni warstwy materiału dielektrycznego.

6. Ekran według zastrz. 5, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest wybrana z grupy złożonej z aluminium, cyny, złota, niklu, srebra, miedzi i ich połączeń lub stopów.

7. Ekran według zastrz. 1, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest folią.

8. Ekran według zastrz. 1, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest utworzona w procesie wybranym z grupy obejmującej napylanie katodowe, osadzanie próżniowe, naparowywanie, powlekanie bezprądowe i powlekanie galwaniczne.

9. Ekran wedł ug zastrz. 1, znamienny tym, ż e podł o ż e ma wiele przewodzących elektrycznie elementów, a ekran zakłóceń elektromagnetycznych zawiera wiele komór przeznaczonych do przykrywania wielu elementów elektrycznych.

10. Ekran według zastrz. 1, znamienny tym, że otwór jest wykonywany, gdy przewodzący elektrycznie zespół mocujący przechodzi przez ekran zakłóceń elektromagnetycznych.

11. Usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych do podłoża z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym, zawierający warstwę materiału dielektrycznego, posiadającą powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną oraz elektrycznie przewodzącą warstwę na tej wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni, znamienny tym, że zawiera (a) wiele otworów wykonanych w tym ekranie tak, że otwory te odpowiadają układowi wielu dyskretnych, elektrycznie przewodzących zespołów mocujących umieszczonych w pewnym układzie na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego:

(b) przy czym co najmniej jeden z tych otworów ma obszar stykowy, a zarówno warstwa materiału dielektrycznego jak i warstwa przewodząca elektrycznie ekranu zakłóceń elektromagnetycznych przy obszarze stykowym wymienionego otworu mają zdolność odkształcenia w stopniu koniecznym do umożliwienia, by spowodować sprzężenie z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących i przytrzymywanie go;

(c) a ponadto elektrycznie przewodząca warstwa tego ekranu zakłóceń elektromagnetycznych w obszarze stykowym jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących.

12. Ekran według zastrz. 11, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest umieszczona na zewnętrznej powierzchni warstwy materiału dielektrycznego.

13. Ekran według zastrz. 12, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest wybrana z grupy złożonej z aluminium, cyny, złota, niklu, srebra, miedzi oraz ich połączeń i stopów.

14. Ekran według zastrz. 11, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest folią.

15. Ekran według zastrz. 11, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest wykonana w procesie wybranym z grupy obejmującej napylanie katodowe, osadzanie próżniowe lub naparowywanie, powlekanie bezprądowe i powlekanie galwaniczne.

16. Ekran według zastrz. 11, znamienny tym, że podłoże ma wiele elementów elektrycznych, a ekran zawiera ponadto wiele komór przeznaczonych do przykrywania tych wielu elementów elektrycznych.

PL 204 563 B1

17. Ekran według zastrz. 11, znamienny tym, że co najmniej jeden z wymienionych otworów jest wykonywany, gdy co najmniej jeden z wymienionych elektrycznie przewodzących zespołów mocujących przechodzi przez ekran zakłóceń elektromagnetycznych.

18. Usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych posiadające podłoże z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym oraz ekran zakłóceń elektromagnetycznych, wykonany zasadniczo z materiału przewodzącego elektrycznie, znamienny tym, że zawiera:

(a) wiele otworów wykonanych w tym ekranie zakłóceń elektromagnetycznych tak, że otwory te odpowiadają układowi elektrycznie przewodzących zespołów mocujących umieszczonych w pewnym układzie na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego;

(b) przy czym co najmniej jeden z tych otworów ma obszar stykowy, przy czym elektrycznie przewodzący materiał ekranu zakłóceń elektromagnetycznych przy wymienionym obszarze stykowym ma zdolność odkształcenia w stopniu koniecznym do umożliwienia, by spowodować sprzężenie obszaru stykowego z co najmniej jednym z elektrycznie przewodzących zespołów mocujących i przytrzymywanie go;

19. Ekran według zastrz. 18, znamienny tym, że jeden z wymienionych elektrycznie przewodzących zespołów mocujących jest kulką stopu lutowniczego.

20. Ekran według zastrz. 19, znamienny tym, że podłoże umieszczoną na sobie ma ścieżkę masy, a co najmniej jedna kulka stopu lutowniczego jest przylutowana do tej ścieżki masy na podłożu.

21. Ekran według zastrz. 20, znamienny tym, że co najmniej jedna kulka stopu lutowniczego jest zetknięta na wcisk z obszarem stykowym ekranu zakłóceń elektromagnetycznych.

22. Ekran według zastrz. 18, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest wybrana z grupy złożonej z aluminium, cyny, złota, niklu, srebra, miedzi i ich połączeń lub stopów.

23. Ekran według zastrz. 18, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest folią.

24. Ekran według zastrz. 18, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa jest utworzona w procesie wybranym z grupy obejmującej napylanie katodowe, osadzanie próżniowe, naparowywanie, powlekanie bezprądowe i powlekanie galwaniczne.

25. Urządzenie według zastrz. 18, znamienne tym, że podłoże ma wiele przewodzących elektrycznie elementów, a ekran zakłóceń elektromagnetycznych zawiera wiele komór przeznaczonych do przykrywania wielu elementów elektrycznych.

26. Ekran według zastrz. 18, znamienny tym, że co najmniej jeden z otworów jest wykonywany, gdy co najmniej jeden z przewodzących elektrycznie zespołów mocujących przechodzi przez ekran zakłóceń elektromagnetycznych.

27. Ekran według zastrz. 18, znamienny tym, że elektrycznie przewodzący materiał jest materiałem dielektrycznym zawierającym przewodzące cząstki.

28. Usuwalny ekran zakłóceń elektromagnetycznych zawierający podłoże z umieszczonym na nim co najmniej jednym elementem elektrycznym, wiele kulek stopu lutowniczego umieszczonych na tym podłożu wokół tego co najmniej jednego elementu elektrycznego oraz ekran zakłóceń elektromagnetycznych, zawierający co najmniej jedną komorę do przykrywania co najmniej jednego elementu elektrycznego, przy czym ekran ten zawiera ponadto warstwę materiału dielektrycznego posiadającą powierzchnię wewnętrzną i powierzchnię zewnętrzną oraz elektrycznie przewodzącą warstwę na wewnętrznej i/lub zewnętrznej powierzchni, znamienny tym, że elektrycznie przewodząca warstwa ekranu zakłóceń elektromagnetycznych jest w usuwalnym kontakcie elektrycznym z co najmniej jedną z wymienionych kulek stopu lutowniczego, a ekran ten i kulki stopu lutowniczego łączą się w celu tł umienia przechodzenia promieniowania elektromagnetycznego do wewnątrz i na zewnątrz wymienionej co najmniej jednej komory.