专利名称：导电泡沫电磁干扰防护罩的制作方法
导电泡沬电磁干扰防护罩
背景技术：
本发明总体上涉及电磁干扰(EMI)防护罩，例如箱，壳体，或者它们的一部分，例如盖子，或者板层级防护罩，例如用于手机，也就是移动电话，远程通讯基站，或者其它电子设备的单独的或者多个腔室的盖子，或者“罐子”，特别涉及具有腔室的防护罩，该腔室用于覆盖或者以其他方式接收需要屏蔽的设备的电路，该腔室由压缩模制或者以其他方式形成导电泡沫材料的层提供。电子设备例如电视机，无线电设备，电脑，医疗器械，商用机器，通讯设备，或者其它类似物的操作伴随着设备的电子电路内电磁辐射的产生。这样的辐射经常发展为电磁波谱的射频波段内的电场或者瞬变传递，也就是在大约10 KHz到10 GHz范围内，叫做“电磁干扰”或者“EMI”，并且人们熟知其会对附近其它的电子设备的操作造成干扰。为了削弱EMI影响，人们使用能够吸收和/或反射EMI能量的防护罩来将EMI能量限制在源设备内，并且同时将该设备或者其它“目标”设备与其它的源设备隔离。这样的防护罩作为屏障，设置在源和其它的设备之间，典型地配置为封闭设备的导电的和接地的壳体，或者是作为“罐子”覆盖设备的分离的部件或者部件部分。壳体或者罐子可由金属制成，例如钢，铝，或者镁，或者替代性地，由被填充使其导电的塑料或者其它聚合材料形成， 或者提供为带有通常使用的横跨壳体的内表面的导电涂层。涂层可以是导电涂料，导电填充的，模制的弹性层，金属箔层压或者传送，或者火焰喷涂的或者其它沉积金属层。使用导电衬垫提供应用于各种配合的壳体部分的涂层之间的电连续性。这样的壳体，罐子，以及方法进一步地描述于共同转让的美国专利7，326，862; 7, 005, 573; 6, 965, 071; 6, 809, 254; 6，763，576; 6, 521, 828; 6，348，654；和 5，566，055中。根据上文，可以预测在EMI防护罩的生产中，可以使用多种不同类型的材料和构造。如预料的那样，这些材料和构造中的每一种都展现出特定的固有的优点和缺点。由于电子设备持续地增加，相信用于这些设备的更多的EMI防护替代物和选择将会受到电子工业的欢迎。
发明内容
本发明总体上涉及电磁干扰(EMI)防护罩，例如用于手机，即移动电话，手持电话， 远程通讯基站，或者其它电子设备的箱，壳体，或者它们的一部分如盖子，或者板层级防护罩例如多腔室的或者单一腔室的盖子或者“罐子”。特别地，本发明涉及用于覆盖或者以其他方式接收所要屏蔽的设备的电路的具有至少一个腔室的防护罩。腔室由热压的或者以其他方式压缩模制的或者热成形的导电泡沫材料的层来提供。在一个说明性的实施例中，防护罩配置成用于电子设备的板层级的盖子或者罐子，并且具有至少一个用于屏蔽该设备的电路的腔室。泡沫层设置成具有第一表面和第二表面以及被周围部分包围的内部部分，在第一表面和第二表面之间限定厚度尺度。层的内部部分是在其整个厚度尺度的热压的或者压缩模制的，从而形成具有压缩厚度的防护罩的顶壁部分。在层的周围部分保持为未被压缩的情况下，其厚度尺度从而从顶壁部分向下延伸，形成防护罩的侧壁部分，其与顶壁部分一起限定腔室的至少一部分。防护罩的顶壁的底侧与微处理器或者其它集成电路(IC)芯片，或者安装在设备的电路的印刷电路板(PCB)上的其它部件的顶侧表面粘结或者以其他方式附接，例如使用压力敏感粘合剂层等，使得防护罩的侧壁部分被压缩使其端部表面设置在该板上。因此该发明包括构造，元件的组合，和/或在下文中详细描述作为示例的部分和步骤的布置。有利地，与金属冲压相比，本发明的防护罩允许更加经济的构造，同时向设计者提供加工具有各种深度和配置的防护罩的能力。更多的优点包括防护罩具有轻的重量， 并允许很方便地使用撕下-粘贴的布置。根据本文包含的内容，这些以及其它的优点对于本领域技术人员很容易理解的。
为了更深入地理解本发明的本质和目的，应该将附图与下文中的详细描述结合作为参考，其中
图1是根据本发明的典型的EMI防护罩的底侧透视图2是图1中的防护罩沿着图1中的线2-2的截面透视图，其视角旋转180° ；以及图3是在典型的EMI防护组件内附接到电子部件的表面的图1和图2的防护罩的截面图。将进一步结合下文的具体实施方式
对附图进行描述。
具体实施例方式下面的描述中会使用特定的术语，只是为了方便而不具有任何限定的目的。例如， 术语“向前的”和“向后的”，“前面”和“后面”，“右”和“左”，“上部的”和“下部的”，“顶”和 “底”，以及“右”和“左”在附图中指明方向，以它们进行参考，术语“向内的”，或者“内部”， “内部的”，或者“在内的”和“向外的”，“外部”，“外部的”，或者“在外的”分别指示朝向或者远离参考元件的中心，术语“径向的”或者“竖直的”以及“轴向的”或者“水平的”分别指示垂直于或者平行于参考元件的纵向中心轴线的方向或者平面。除了上文中特别提及的类似词语以外，具有类似含义的术语被认为是为了方便的目的而使用，而不具备任何限制的含义。附图中，具有文字数字标记的元件可在此全部或者替代性地作为参考，这从上下文只通过标记的数字部分就可以很清楚。而且，附图中的不同元件的组成部分可使用独立的附图标记进行标记，应当理解，这些附图标记用于指代元件的所述组成部分而不是元件整体。总体的标记，以及空间、表面、尺度、和广度的标记，可使用箭头或者下划线来标记。为了对下文的发明进行说明，结合具有单一腔室泡沫盖子或者“罐子”的构造对本发明的方案进行描述，所述盖子或者“罐子”安装在电子部件的上面或上方，例如微处理器或者其它的IC芯片，用于在PCB上提供板层级的屏蔽，其中PCB本身可被接收在电子设备的壳体，盒子，或者其它的外壳中，所述电子设备例如是手机，即移动电话，手持电话，或者其它的电子设备例如个人通讯服务(PCS)手机，PCMCIA卡，全球定位系统(GPS)，无线电接收机，个人数字助理(PDA)，笔记本电脑，或者台式个人电脑(PC)，无绳手持电话，网络路由器或者服务器，医疗电子设备，调制解调器，无线通讯基站，遥感设备，信息通讯部件或者系统等。这里使用的，术语“EMI防护罩”应当理解为包括以及与如下物件可交换地使用电磁适应性(EMC)的，表面接地的，冠状的防护罩，射频干扰(RFI)防护罩，以及抗静电的，即静电放电(ESD)的保护物。然而应当理解，防护罩可替代性地配置成多腔室的罐子，或者作为设备的另外一个盖子或者壳体，或者配置为用于安装到或者接触设备的另外一部分，该部分可能是另外的防护罩、盖子或者壳体部分，或者隔板垫圈或者其它的结构。本发明的方面还可以发现在其它的EMI屏蔽应用中是有用的，例如室内的或者室外设备舱室。在这一类的其它应用中的使用，或者是这一类的其它的配置因此应当都认为是在本发明的范围内。下面参照附图，其中在全部若干附图中，相应的附图标记用于标记相应的元件，其中相同的部件从开始标记，或者连续地使用文字数字标记，根据本发明的示例性的EMI防护罩总体以10示出在图1的透视图中，图2中的截面图具有一个或者更多的腔室，其中的一个标记为12，用于封闭电子设备的电路，例如通过将设备的分离的部件，电路，或者电路的部分(area)封闭，用于将它们与来自于其它这样的部件，电路，或者电路部分的电磁隔离。在示出的基本构造中，防护罩10的腔室12是由导电泡沫的层14形成的。在防护罩10的制造中，这样的泡沫层14设置成具有第一表面，在图1中以虚线标记为16，以及第二表面18，二者一起限定它们之间的厚度尺度，标记为1\。由于尺寸设计成形成防护罩10，层14进一步具有内部部分，即以虚线划定出的区域20，其被标记为22的周围部分围绕。由于层14是这样提供的其中的内部部分20可以是在整个厚度尺度T1上热挤压，或者使用加热的工具，或者是以其他方式压缩模制或者热成形，来形成具有标记为T2 的压缩厚度的防护罩10的顶壁部分30。由于层14的周围部分22保持为未压缩的，因此其厚度尺度T1从顶壁部分30向下延伸，形成防护罩10的侧壁部分32，其与顶壁部分30 —起将腔室14限定为具有标记为“d”的深度。如图所示，侧壁部分32从顶壁部分30延伸到端部表面34，该端部表面，例如可用于与PCB的地面轨迹接触。应当理解，层14可替代性地形成为具有内壁，在图1中以虚线标记为40a_b，用于限定多个腔室14a_d，以及可形成为具有不同深度的腔室14。可在顶壁部分30的底侧52提供压力敏感粘合剂(PSA)的双面的胶带，或者其它的层50，或者其它的粘合剂，用于将防护罩10附接到电子部件。这样的PSA或者其它的粘合剂层可使用可移除的释放衬垫覆盖，在图2中标记为54，以允许实现防护罩10的方便的撕下-拿起的布置。用于层14的导电泡沫可包括泡沫状的聚合材料以及导电成分。化学方法的，物理方法的，以及其它的泡沫状的聚合材料可以是具有打开的或者关闭的孔的弹性热塑性的泡沫或者“海绵”，其可以是聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯-EPDM混合物，丁二烯，苯乙烯-丁二烯， 腈，氯磺酸(chlorosulfonate)，氯丁橡胶，尿烷，硅树脂，或者聚烯烃树脂/单烯烃共聚物混合物，或者共聚物，混合物，或者它们的其它组合。尤其可根据操作温度，压缩形变，受力屈服(force defection)，易燃性，压缩形变，或者其它的化学的或者物理的特性中的一个或者多个来选择这一类的材料。这里使用的术语“弹性的”用于表示其常规的含义，即显示出可塑性，弹性或者压缩变形，低的压缩形变，柔性，以及变形后恢复能力的特性。
通过与导电的填充物，辐板(web)，或者其它成分的结合，聚合泡沫材料可呈现出导电性。用于导电成分的合适的材料包括贵金属或者非贵金属例如镍，铜，锡，铝和镍；贵金属镀膜的贵金属或者非贵金属例如镀银的铜，镍，铝，锡，或者金，非贵金属镀膜的贵金属或者非贵金属例如镀镍的铜或者银，以及贵金属或者非贵金属镀膜的非金属例如镀银或者镀镍的石墨，玻璃，陶瓷，塑料，弹性材料或者云母，以及它们的混合物。该成分以“颗粒”的形式与泡沫结合，虽然对本发明来说不认为这种形式的特定的形状是决定性的，还可包括这里提及的类型的导电材料的制造或者形成中常规涉及的任何的形状，包括中空的或者实心的微球，弹性的气球，薄片，小片，纤维，棒，不规则形状的颗粒，或者它们的混合物。类似地，填充物的颗粒大小也不认为是决定性的，可以是在窄的或者宽的分布或者范围，但是通常在大约0. 250到250 μ m之间。替代性地，导电成分以辐板的形式结合到泡沫材料中，如美国专利No. 7，022，405 中描述的那种方式一样。这样的辐板可以是定向的或者随机的，可由一种或者多种导电 (conductiv)纤维形成，使辐板呈现导电性，以及一种或者多种聚酯，聚烯烃，聚酰胺，或者其它的热塑性的聚合物或者共聚物的纤维，其可被软化或者熔化，热固着到辐板上。使用 “导电的”，它的意思是辐板呈现出导电性，例如，表面电阻为大约0. 1 Ω/sq，或者更小，由于它是由导电的线，单丝，纱或者其它的纤维构造的，或者替代性地，由于对非导电纤维使用例如电镀或者溅射的处理，来在其上提供导电层。优选的导电纤维包括蒙乃尔铜镍合金，镀银的铜，包覆镍的铜，Ferrex 镀锡的包覆铜的钢，铝，包覆锡的铜，磷青铜，碳，石墨，以及导电聚合物。优选的非导电纤维包括棉， 毛，丝，纤维素，聚酯，聚酰胺，尼龙，以及聚酰亚胺单丝，或者纱，它们具有铜，镍，银，镀镍的银，铝，锡，或者它们的组合和合金的金属镀膜后会呈现出导电性。如人们熟知的，可在单独的纤维束上进行金属镀膜，或者在经过编织，针织，或者其它的加工后在织品的表面进行金属镀膜。为了提供Z轴的导电性，辐板可被缝制，如以美国专利No. 7，022，405中描述的方式，在泡沫材料的厚度尺度范围内对纤维的线打孔。随后，材料被加热使热塑性纤维软化或者熔化，从而将辐板熔合为加固的结构。这样形成后，可观察到泡沫展现出多平面的导电性，也就是在X，y和ζ轴方向上的导电性。导电成分可按照足以提供应用中需要的导电能力和EMI屏蔽效果的比例结合到聚合物泡沫材料中。对于大多数的应用，在从大约10 MHz到10 GHz的频率范围上，至少为10 dB，通常至少为20 dB，优选至少为大约60 dB或者更高的EMI的屏蔽效果，被认为是可接受的。这样的效果转化为填充物的比例，基于全部的体积或者重量，通常为体积的大约10-80%，或者是重量的50-90%，根据成分的具体情况，块或者体积电阻不能大于大约 1 Ω -cm,尽管已知通过使用EMI吸收或者“损耗”填充物，例如铁酸盐，或者涂镍的石墨，在较低的导电水平下，也能够实现可比较的EMI屏蔽效果。在泡沫的根据预想的特殊应用的需要，泡沫或者其中的聚合物泡沫材料的配方中可包括其它的填充物或者添加剂。这样的填充物或者添加剂，其可以是功能化的或者惰性的，可包括湿润剂或者表面活性剂，色素，分散剂，染料，或者其它着色剂，乳浊剂，起泡剂或者防泡剂，抗静电剂，联结剂例如钛酸盐，长链的油，增粘剂，流动改性剂，色素，润滑剂例如二硫化钼(MO&)，硅烷，过氧化物，薄膜增强聚合物和其它作用剂，稳定剂，乳化剂，抗氧化剂，增稠剂，和/或阻燃剂以及其它填充物例如氢氧化铝，三氧化锑，金属氧化物和盐，夹层的石墨颗粒，磷酸酯，十溴二苯醚，硼酸盐，磷酸盐，商代化合物，玻璃，硅石，其可以是熏过的或者晶体的，硅酸盐，云母，陶瓷，以及玻璃或者聚合物的微球。现在转向图3，结合本发明的防护罩10的组件总体标记为70。为了说明的目的， 组件70示出为包括PCB 72，其可以是电子设备的部件或者模块。电子部件74例如通过一个或者多个焊球76a-f，插脚(pin)，或者其它附接装置安装在PCB 72上。部件74具有顶侧表面78，与PCB 72相对。通过使用粘合剂层50，防护罩10可附接到部件74的顶侧表面78上。因为被如此附接，部件74接收到防护罩10的腔室12内，侧壁部分32的端部表面34接触地面轨迹(未示出)或者在在PCB 72上施加压力，来封闭部件74。根据腔室12的深度d (图1)，侧壁部分32可轻微地压缩，可改善防护罩10和PCB 72之间的电接触。防护罩10还可以是镀膜的，包覆的，或者以其他方式设置金属箔或者其它的导电涂层来进一步改善这样的接触。因此，描述了独特的EMI防护罩，比如用于安装到电子部件的表面，特别是需要特别关心重量考虑，成本，以及性能的应用中。如预期的那样，可以对本发明进行一定的改变而不会背离其方案，上文中包含的所有的特征都是作为说明性的解释而没有限定的含义。包括本文所引用的任何优先权文件的所有参考文献都作为参考文件清楚地结合到文中。
权利要求
1.一种通过将电路封闭在具有至少一个腔室的EMI防护罩内而对电子设备的电子电路进行EMI屏蔽的方法，所述方法包括如下步骤(a)提供由可热成形的导电泡沫形成的弹性层，所述层具有第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面之间限定厚度尺度，并且所述层具有被周围部分围绕的内部部分；(b)在所述层的整个厚度尺度上压缩所述层的内部部分以形成所述防护罩的顶壁部分，所述周围部分的厚度尺度从所述顶壁部分向下延伸以形成所述防护罩的侧壁部分，所述侧壁部分与所述顶壁部分一起限定所述腔室的至少一部分；并且(c)接收所述防护罩的所述腔室在所述设备的电路上。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述泡沫包括泡沫状的聚合材料和导电成分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述导电成分包括导电纤维。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述导电纤维是具有导电涂层的非导电纤维，金属线，碳纤维，石墨纤维，固有导电的聚合物纤维，或者它们的组合。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述非导电纤维是棉，毛，丝，纤维素，聚酯，聚酰胺，尼龙，聚酰亚胺，或者它们的组合， 并且所述导电涂层是铜，镍，银，铝，锡，碳，石墨，或者它们的合金或组合；并且所述金属线是铜，镍，银，铝，青铜，钢，锡，或者它们的合金或组合，或者使用铜，镍，银， 铝，青铜，钢，锡，或者它们的合金或组合中的一种或者多种涂敷的铜，镍，银，铝，青铜，钢， 锡，或者它们的合金或组合中的一种或者多种。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述泡沫状的聚合材料选自由以下组成的组聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯-EPDM混合物，丁二烯，苯乙烯-丁二烯，腈，氯磺酸，氯丁橡胶，尿烷， 硅树脂，聚烯烃树脂/单烯烃共聚物的混合物，以及它们的共聚物，混合物或者组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述防护罩大致在大约10MHz到大约10 GHz的频率范围内展现出至少大约60 dB的屏蔽效果。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述电路包括板和至少一个安装在所述板上的部件，所述部件具有与所述板相对的顶侧表面；并且所述防护罩的所述顶壁在步骤(c)中粘结到所述部件的所述顶侧表面。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述防护罩的顶壁通过粘合剂材料的层粘结到所述部件的所述顶侧表面。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述防护罩的侧壁部分从所述顶壁部分延伸到端部表面，所述端部表面在步骤(c )中设置在压缩所述侧壁部分的所述板上。
11.一种用于封闭电子设备的电路的具有至少一个腔室的EMI防护罩，所述防护罩包括可热成形的导电泡沫的弹性层，所述层具有第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面之间限定厚度尺度，所述层具有被周围部分围绕的内部部分，所述层的内部部分在其整个厚度尺度上被压缩以形成所述防护罩的顶壁部分，所述周围部分的厚度尺度从所述顶壁部分向下延伸以形成所述防护罩的侧壁部分，所述侧壁部分与所述顶壁部分一起限定所述腔室的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的防护罩，其中，所述泡沫包括泡沫状的聚合材料和导电成分。
13.根据权利要求12所述的防护罩，其中，所述导电成分包括导电纤维。
14.根据权利要求13所述的防护罩，其中，所述导电纤维是具有导电涂层的非导电纤维，金属线，碳纤维，石墨纤维，固有导电的聚合物纤维，或者它们的组合。
15.根据权利要求14所述的防护罩，其中所述非导电纤维是棉，毛，丝，纤维素，聚酯，聚酰胺，尼龙，聚酰亚胺，或者它们的组合， 并且所述导电涂层是铜，镍，银，铝，锡，碳，石墨，或者它们的合金或组合；并且所述金属线是铜，镍，银，铝，青铜，钢，锡，或者它们的合金或组合，或者使用铜，镍，银， 铝，青铜，钢，锡，或者它们的合金或组合中的一种或者多种涂敷的铜，镍，银，铝，青铜，钢， 锡，或者它们的合金或组合中的一种或者多种。
16.根据权利要求12所述的防护罩，其中，所述泡沫状的聚合材料选自由以下组成的组聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯-EPDM混合物，丁二烯，苯乙烯-丁二烯，腈，氯磺酸，氯丁橡胶， 尿烷，硅树脂，聚烯烃树脂/单烯烃共聚物的混合物，以及它们的共聚物，混合物或者组合。
17.根据权利要求11所述的防护罩，其中，所述防护罩大致在大约10MHz到大约10 GHz的频率范围内展现出至少大约60 dB的防护效果。
18.一种用于对电子设备的电路进行EMI屏蔽的组件，所述组件包括具有至少一个腔室的EMI防护罩，所述防护罩包括可热成形的导电泡沫的弹性层，所述层具有第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面之间限定厚度尺度，并且所述层具有被周围部分围绕的内部部分，所述层的内部部分在其整个厚度尺度范围内被压缩以形成所述防护罩的顶壁部分，所述周围部分的厚度尺度从所述顶壁部分向下延伸以形成所述防护罩的侧壁部分，所述侧壁部分与所述顶壁部分一起限定所述腔室的至少一部分，所述腔室被接收在所述设备的电路上。
19.根据权利要求18所述的组件，其中，所述泡沫包括泡沫状的聚合材料和导电成分。
20.根据权利要求19所述的组件，其中，所述导电成分包括导电纤维。
21.根据权利要求19所述的组件，其中，所述导电纤维是具有导电涂层的非导电纤维， 金属线，碳纤维，石墨纤维，固有导电的聚合物纤维，或者它们的组合。
22.根据权利要求21所述的组件，其中所述非导电纤维是棉，毛，丝，纤维素，聚酯，聚酰胺，尼龙，聚酰亚胺，或者它们的组合， 并且所述导电涂层是铜，镍，银，铝，锡，碳，石墨，或者它们的合金或组合；并且所述金属线是铜，镍，银，铝，青铜，钢，锡，或者它们的合金或组合，或者使用铜，镍，银， 铝，青铜，钢，锡，或者它们的合金或组合中的一种或者多种涂敷的铜，镍，银，铝，青铜，钢， 锡，或者它们的合金或组合中的一种或者多种。
23.根据权利要求19所述的组件，其中，所述泡沫的聚合材料选自由以下组成的组聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯-EPDM混合物，丁二烯，苯乙烯-丁二烯，腈，次氯酸钠，氯丁橡胶，聚氨酯，硅树脂，聚烯烃树脂/单烯烃共聚物的混合物，以及它们的共聚物，混合物或者组合。
24.根据权利要求18所述的组件，其中，所述防护罩大致在大约10MHz到大约10 GHz 的频率范围内展现出至少大约60 dB的屏蔽效果。
25.25.根据权利要求18所述的组件，其中所述电路包括板和至少一个安装在所述板上的部件，所述部件具有与所述板相对的顶侧表面；并且所述防护罩的所述顶壁粘结到所述部件的顶侧表面。
26.根据权利要求25所述的组件，其中，所述防护罩的顶壁通过粘结剂材料的层粘结到所述部件的所述顶侧表面。
27.根据权利要求25所述的组件，其中，所述防护罩的侧壁部分从所述顶壁部分延伸到端部表面，所述端部表面设置在压缩所述侧壁部分的所述板上。
全文摘要
一种用于封闭电子设备的电路的具有至少一个腔室的EMI防护罩。防护罩包括可热成形的导电泡沫的弹性层，所述层具有第一表面和第二表面，在所述第一表面和第二表面之间限定厚度尺度，并且所述层具有被周围部分围绕的内部部分。所述层的内部部分在其整个厚度尺度内被压缩以形成防护罩的顶壁部分，所述周围部分的厚度尺度从顶壁部分向下延伸以形成防护罩的侧壁部分，所述侧壁部分与顶壁部分一起限定所述腔室的至少一部分。
文档编号H05K9/00GK102165857SQ200980137748
公开日2011年8月24日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月26日
发明者G·R·沃奇科, M·H·班彦, W·G·莱昂内塔 申请人:帕克-汉尼芬公司