专利名称：电磁噪声抑制装置及其相关电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁噪声抑制装置及其相关电子装置，尤其涉及一种可经加强组 件间回流路径的完整性而有效抑制电磁干扰的电磁噪声抑制装置及其相关电子装置。
背景技术：
随着电子科技的快速发展，各种高速信号传输接口不断地被提出，例如数字 视频接口(DVI)、高清晰度多媒体接口(High Definition Multimedia Interface, HDMI)…等。然而，在大量传输信号的同时，将伴随产生高频且高能量的电磁信号。因 此，信号传输时所衍生的电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)及电磁兼容 (ElectromagneticCompatibility, EMC)的防治问题也变得越来越重要。一般来说，在信号传输时，很多情况下会产生噪声干扰；举例来说，传输线路或组 件间的阻抗匹配性不足、组件本体的不连续性，皆有可能会产生噪声而辐射出来。同时，在 组件之间，例如电路板、连接器、集成电路、电路板不同层之间或者电路板之间的连接器… 等相互间的连接处，更是电磁干扰经常发生的地方。常见的电磁干扰防治对策是使用导电 布、环状线圈(Spring)或导电泡棉(Gasket)等来加强结构上的噪声抑制。然而，使用前述 方式来抑制噪声干扰，除了效能十分有限外，还耗费过多的系统空间与制造成本。请参考图1，图1为公知的一主机板10的示意图。主机板10由一多层结构的印 刷电路板实现。藉由将外部的一对接连接器102连结至设于主机板10上的一信号连接器 104，便可与外部装置进行信号传输。如图1所示，信号连接器104包含有一绝缘本体106、 一导电端子槽108、一金属壳体110。绝缘本体106用来接合对接连接器102。导电端子槽 108用来传输信号。金属壳体110通过主机板10上的凸毂(boss)A与B，来实现信号的回 流路径(Return Path)。在电磁干扰防治方面，一般的系统设计通常会在金属壳体110上使用导电布或导 电泡棉，以改善电磁干扰的发生。然而，往往却忽略信号连接器104与主机板10间回流路径 的完整性。信号连接器104通常仅藉由小面积的凸毂A与B来搭接至主机板10的上层电 路板的接地层，再藉由内部路径间接地连结至主机板10最下层的接地层。这种连结方式会 因主机板10存在有各种非理想因素，例如各板层之间阻抗特性的差异、接地层的布局位置 与面积不一以及各板层的厚度不同，导致回流路径的不连续性，使得信号传输并非沿着理 想的最佳路径前进，而是因应传输环境的情况而传递。在此情形下，将会增加电位差效应， 并在增加的回流路径中夹带更多的噪声，而产生电磁干扰。另一方面，上述增加的回流路径 也会形成传输线效应，换言之，在信号传输路径上，任何存在阻抗改变的地方，可能因负载 不匹配而造成信号反射，而反射波加上入射波会在传输线上形成驻波。当驻波比过大时，将 因此产生辐射性(Radiated)与传导性(Conducted)的电磁干扰，导致信号完整性大大的降 低。因此，如何能使多层结构的主机板10中的信号回流路径更趋完整，以有效抑制噪声干 扰，便是所需努力的课题。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种电磁噪声抑制装置及其相关电子装置。本发明公开一种电磁噪声抑制装置，包含有多个信号导引单元，耦接至一电子组 件的一金属壳体，以接收经由该金属壳体传送过来的多个信号，其中该电子组件设置于一 电路板上；多个接地单元，耦接至该电路板上的多个接地基垫，用来将该多个信号传送至该 多个接地基垫；以及一包覆本体，耦接于该多个信号导引单元与该多个接地单元，用来提供 该多个信号传送于该多个信号导引单元以及该多个接地单元之间，以实现回流路径。本发明公开一种电子装置，包含有一电路板，用以设置一电子组件；以及一电磁 噪声抑制装置，其中该电磁噪声抑制装置，包含有多个信号导引单元，耦接至该电子组件 的一金属壳体，以接收经由该金属壳体传送过来的多个信号；多个接地单元，耦接至该电路 板上的多个接地基垫，用来将该多个信号传送至多个接地基垫；以及一包覆本体，耦接于该 多个信号导引单元与该多个接地单元，用来提供该多个信号传送于该多个信号导引单元以 及该多个接地单元之间，以实现回流路径。本发明提供电路板上下层间的接地层的完整连结，使得信号得以最短的理想回流 路径传输，且没有相互间的干扰，而能有效抑制噪声的产生。如此一来，将可减少使用导电 布、环状线圈或导电泡棉等噪声抑制构件，而释放出原先占用的空间，并可减少制造成本的 支出，另一方面，就工厂制造端的观点，使用单一料号的编排也可降低控管成本与错误机 率，进而有效提高产能。更重要的是，通过本发明能有效地抑制噪声，将能大幅地提升电子 装置的可靠性与稳定性。
102对接连接器206电子组件
104信号连接器208包覆本体
106绝缘本体210,212信号导引单元
108导电端子槽214、216、218、220接地单元
110金属壳体222,224搭接部
20电子装置226、228、230、232接地基垫
202电路板
具体实施例方式
请参考图2以及图3，其中图2为本发明实施例的可抑制电磁噪声的一电子装置20的示意图，而图3为本发明实施例的一电磁噪声抑制装置204的一立体图。电子装置20 可以是一笔记本型计算机、一个人数字助理、一智能通信装置、一移动通信装置或一桌上型 计算机，但不以此为限。电子装置20包含有一电路板202及一电磁噪声抑制装置204。电 路板202可为一多层结构的印刷电路板或主机板，且提供各电子电路组件与各组件的支撑 与电路连结。如图2所示，电路板202上设置有一电子组件206。电子组件206可为一高速 信号连接器或其他电子电路组件。电磁噪声抑制装置204主要是用来实现电子组件206的 回流路径完整性，其可适用于各种输入/输出信号线的接头处。电磁噪声抑制装置204包 含有一包覆本体208、信号导引单元210、212及接地单元214、216、218、220。信号导引单元 210,212耦接至电子组件206的一金属壳体，以接收经由该金属壳体传送过来的传输信号 S1^S20在本实施例中，信号导引单元210、212分别耦接至电子组件206的搭接部222、224。 其中，信号Si、S2为经由电路板202上的搭接点A'、B'而传输于电子组件206与电路板 202之间的信号。再者，接地单元214、216、218、220分别耦接至电路板202上的接地基垫 226、228、230、232，用来将信号S” S2传送至接地基垫226、228、230、232。包覆本体208耦 接于信号导引单元210、212与接地单元214、216、218、220，用来提供信号S1A2传送于信号 导引单元210、212以及接地单元214、216、218、220之间，以实现理想回流路径。换句话说， 电子装置20可将信号S1J2经由信号导引单元210、212接收进来，再由接地单元214、216、 218、220传送至接地基垫226、228、230、232，使得信号得以以最短回流路径传输，且没有相 互间的干扰，而可有效抑制噪声的产生。
请参考图3。包覆本体208沿电子组件206的外围包覆形成，用作信号导引单元 或接地基垫之间的信号传递路径，可视为一个较大且较完整的地面积。需注意的是，在本实 施例中使用2个信号导引单元及4个接地单元为例，但不限于此，其应用的数量可视整体设 计而定。举例来说，如图3所示，接地单元的数量与位置的设计以对称形式形成，以对应电 路板202预留的接地基垫的位置与数量。然而，实际上接地单元的数量与位置不拘，只要在 电路板202有其对应的接地基垫可以耦接即可，不以此为限。除此之外，电磁噪声抑制装置 204中的各个组件，不拘于任何空间构造、外观形状与厚度的变化，只要是金属、复合材料或 是任何可导电的材质即可。举例来说，可以一金属薄片、一金属溅镀物、一金属电镀物或其 他可导电物体的形式实现。较佳地，包覆本体208、信号导引单元210、212及接地单元214、 216、218、220为一体成型且为导电材质所构成的结构体。进一步地，以传输线的观点来看，请参考图4A至图5B，图4A及图4B分别为图1中 公知的主机板10的上视及下视简化示意图，而图5A及图5B分别为图2中电路板202的上 视及下视简化示意图。主机板10的最上层与最下层分别为上电路板402与下电路板404 ； 电路板202的最上层与最下层分别为上电路板502与下电路板504。一般来说，当负载与传 输线不匹配，反射波加上入射波会在传输线上形成驻波效应，则传输线上的电压波V(Ztl)振 幅大小将不再是定值。换句话说，沿着传输线看，电压波V(Ztl)的振幅会上下起伏。其中电 压波V (Ztl)的公式如式(1) 式(ι)中1 = -Z0为观测点与负载(Ztl = 0)的位移，F。+为入射电压，反射系数Γ =I Γ eje, I Γ I为反射系数的大小，θ为反射系数的相位角，β为相位常数。因此，在= 1的位置，电压波有最大振幅
在= -ι的位置，电压 波有最小振幅
当反射系数Γ值增加时，电压波的最大及最小振幅Vmax、 Vmin的比值也会增加。因此，可使用驻波比(SWR)指标来描述负载匹配的程度，其驻波比定 义如式⑵
(2)此外，式(3)表示反射系数与阻抗间的关系
(3)其中G+为入射电压，F。—为反射电压，Z0为传输线特性阻抗(即图4Α中的对接连接 器102与图5Α中的一对接连接器506上的接地点阻抗)，&为负载阻抗(即第4Α及5Α图 中信号连接器104与电子组件206上的接地点阻抗)。因此，若因回流路径的不完全以及阻 抗落差而改变反射系数，会造成回流路径参考电位不一致，举例来说，在图4Α及图4Β中，凸 毂A处的电压波最大与最小振幅分别为10伏特与3伏特；凸毂B处的电压波最大与最小振 幅分别为9伏特与2伏特，由式⑵计算出凸毂A及B处的驻波比分别为3. 33与4. 5。由 于阻抗落差以及回流路径的不同，使得参考电位会有差异而产生较高的驻波比，进而产生 电磁干扰的噪声。在图5Α及图5Β中，加装电磁噪声抑制装置204后，搭接点A'处的电压 波最大与最小振幅分别为9伏特与4伏特；搭接点B'处的电压波最大与最小振幅分别为8 伏特与3伏特，由式(2)计算出搭接点A'及B'处的驻波比分别为2. 25与2. 66。由于具 有理想的回流路径，因而，相互之间的参考电位会趋近相同，相对地，驻波比值会较小而有 效降低噪声的产生。值得注意的是，电磁噪声抑制装置204为本发明的一实施例，本领域普通技术人 员应当可据以作不同的修饰。举例来说，包覆本体208的外观，可沿电路板202或电子组件 206的外围包覆形成，但并不此为限，只要得以供信号导引单元或接地基垫之间的传递信号 即可。较佳地，信号导引单元210、212可以直接接触或是焊接方式耦接至搭接部222、224 ； 接地单元214、216、218、220可以直接接触或是焊接方式耦接至接地基垫226、228、230、 232。接地基垫226、228、230、232可以各自分布于电路板202的最上层与最下层。举例来 说，可以分别以相同数量或对称形式分布于电路板202的最上层与最下层。此外，接地基 垫226、228、230、232以裸铜形式实现于电路板202上。搭接点A'、Β'可使用一凸毂或一 贯通孔来实现。此外，电磁噪声抑制装置204还包含一固定单元，用以将电磁噪声抑制装置 204固定至电路板202或电子组件206上。另一方面，如图2所示，由于包覆本体208沿电 子组件206的外围包覆形成，若包覆本体208延伸至足以遮蔽用来连接电子组件206与电 路板202电路板间的接脚234，则进一步可屏蔽信号传输时由接脚234辐射出的噪声。请继续参考第6Α至图7Β，图6Α至图7Β为本发明实验量测结果的示意图。横轴和 纵轴分别代表电磁噪声的频率和功率，而单位分别为Hz和dBuV/m，粗实线为表示电磁兼容 性标准CISPR22规范的限制线。图6A及图6B分别为电路板202的电子组件206上未加装 电磁噪声抑制装置204时，天线在垂直与水平极化方向所量测到的量测结果，图7A及图7B 分别为电路板202的电子组件206上加装电磁噪声抑制装置204后，天线在垂直与水平极化方向所量测到的量测结果。在图6A及图6B中，噪声量测结果显示有许多高能量的弹跳 型噪声干扰存在。反观图7A及图7B，可以明显发现高能量的干扰大幅地变少，意味着应用 本发明电磁噪声抑制装置204明显地具有良好的噪声抑制效果，且能符合电磁兼容性标准 CISPR22的噪声规范。综上所述，本发明提供电路板上下层间的接地层的完整连结，使得信号得以最短 的理想回流路径传输，且没有相互间的干扰，而能有效抑制噪声的产生。如此一来，将可减 少使 用导电布、环状线圈或导电泡棉等噪声抑制构件，而释放出原先占用的空间，并可减少 制造成本的支出，另一方面，就工厂制造端的观点，使用单一料号的编排也可降低控管成本 与错误机率，进而有效提高产能。更重要的是，通过本发明能有效地抑制噪声，将能大幅地 提升电子装置的可靠性与稳定性。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是依本发明权利要求书范围所作的等同变 化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
一种电磁噪声抑制装置，包括多个信号导引单元，耦接至一电子组件的一金属壳体，以接收经由所述金属壳体传送过来的多个信号，其中所述电子组件设置于一电路板上；多个接地单元，耦接至所述电路板上的多个接地基垫，用来将所述多个信号传送至所述多个接地基垫；以及一包覆本体，耦接于所述多个信号导引单元及所述多个接地单元，用来提供所述多个信号传送于所述多个信号导引单元以及所述多个接地单元之间，以实现一回流路径。
2.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述包覆本体沿所述电路板或所述电 子组件的外围包覆形成。
3.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述电子组件通过多个搭接点耦接至 所述电路板上的最上层的一接地层。
4.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述多个接地基垫分布于所述电路板 的最上层与最下层。
5.如权利要求4所述的电磁噪声抑制装置，其中所述多个接地基垫以相同数量分布于 所述电路板的最上层与最下层。
6.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述多个接地单元以一对称形式形成。
7.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述电路板为一多层印刷电路板。
8.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述电子组件为一高速信号连接器。
9.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述包覆本体、所述多个信号导引单 元及所述多个接地单元是一体成型的结构体。
10.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中所述包覆本体、所述多个信号导引单 元及所述多个接地单元由一导电材质所构成。
11.如权利要求1所述的电磁噪声抑制装置，其中还包括一固定单元，用以将所述电磁 噪声抑制装置固定至所述电路板或所述电子组件上。
12.一种电子装置，包括一电路板，用以设置一电子组件；以及一电磁噪声抑制装置，其中所述电磁噪声抑制装置包括多个信号导引单元，耦接至所述电子组件的一金属壳体，以接收经由所述金属壳体传 送过来的多个信号；多个接地单元，耦接至所述电路板上的多个接地基垫，用来将所述多个信号传送至所 述多个接地基垫；以及一包覆本体，耦接于所述多个信号导引单元及所述多个接地单元，用来提供所述多个 信号传送于所述多个信号导引单元以及所述多个接地单元之间，以实现一回流路径。
13.如权利要求12所述的电子装置，其中所述电路板为一多层印刷电路板。
14.如权利要求12所述的电子装置，其中所述电子组件为一高速信号连接器。
15.如权利要求12所述的电子装置，其中所述包覆本体沿所述电路板或所述电子组件 的外围包覆形成。
16.如权利要求12所述的电子装置，其中所述电子组件通过多个搭接点耦接至所述电路板上的最上层的一接地层。
17.如权利要求12所述的电子装置，其中所述多个接地基垫分布于所述电路板的最上层与最下层。
18.如权利要求17所述的电子装置，其中所述多个接地基垫以相同数量分布于所述电 路板的最上层与最下层。
19.如权利要求12所述的电子装置，其中所述多个接地单元以一对称形式形成。
20.如权利要求12所述的电子装置，其中所述包覆本体、所述多个信号导引单元及所 述多个接地单元是一体成型的结构体。
21.如权利要求12所述的电子装置，其中所述包覆本体、所述多个信号导引单元及所 述多个接地单元由一导电材质所构成。
22.如权利要求12所述的电子装置，其中还包括一固定单元，用以将所述电磁噪声抑 制装置固定至所述电路板或所述电子组件上。
全文摘要
本发明涉及电磁噪声抑制装置及其相关电子装置。特别地，本发明公开一种电磁噪声抑制装置，包含有多个信号导引单元，耦接至一电子组件的一金属壳体，以接收经由该金属壳体传送过来的多个信号，其中该电子组件设置于一电路板上；多个接地单元，耦接至该电路板上的多个接地基垫，用来将该多个信号传送至该多个接地基垫；以及一包覆本体，耦接于该多个信号导引单元与该多个接地单元，用来提供该多个信号传送于该多个信号导引单元以及该多个接地单元之间，以实现一回流路径。本发明可减少制造成本的支出，有效提高产能。更重要的是，通过本发明能有效地抑制噪声，将能大幅地提升电子装置的可靠性与稳定性。
文档编号H01R13/648GK101861088SQ20091013119
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月7日 优先权日2009年4月7日
发明者张秋贤, 李桢育, 李虹奎, 段龙辉, 翁启芳 申请人:纬创资通股份有限公司