用于印刷电路板的电磁干扰屏蔽的制作方法

专利名称：用于印刷电路板的电磁干扰屏蔽的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及屏蔽的电子装置和印刷电路板。更加具体地，本发明提供结合到印刷电路板的表面的EMI屏蔽和在印刷电路板之内形成的EMI屏蔽。
背景技术：
电子产品发射电磁辐射，通常是在50MHz到3GHz的范围内，但是并不限于这个范围，尤其是考虑到高速微处理器设计的许多进展和高速联网与交换的快速增加的容量。发射电磁辐射的问题对于电子设备的设计者而言并非新问题。实际上，采取了重大的努力以减少电磁干扰(EMI)，并且事实上每个国家都有协调机构(例如在美国是FCC)，协调未通过EMI严格要件的电子设备的行销和销售，不管辐射是由电子设备发射还是拦截(也称作敏感度)。
传统的EMI屏蔽解决方案包括使用通过焊接或类似的方法附着到印刷电路板的导电涂敷塑料外壳、导电衬垫和金属壳。事实上在所有情况下，现有解决方案都很昂贵，并且增加了制造电子设备的成本，所述电子设备例如蜂窝电话、个人数字助理、膝上型计算机、置顶盒、电缆调制解调器、包括转换器、网桥和交叉连接的联网设备。
近来，尝试了金属化聚合物基片的技术。例如，Koskenmaki(美国专利号5,028,490)提供了一种聚合物基片，其用铝纤维分层，并烧结以形成具有金属涂层的平坦材料，所述金属涂层用来提供有效的EMI控制(也是FCC和其他外国实体的法律要件，并且通常被称作电磁兼容性或EMC)。遗憾的是，该材料证明是昂贵的，难以使用的，并且经受由铝纤维层的破裂引起的低性能。Koskenmaki铝纤维金属层由于热成型模中使用的典型的缩紧半径，在经受热成型过程的能力方面具有限制。
给予Gabower的美国专利5,811,050，其完整披露在此并入作为参考，提供了一种可选择的方法，其中，可热成型的基片(任何数目的不同种类的聚合物)首先被成型，然后被金属化。这种方法提供了不使金属化层经受成型期间产生的应力的优点。产品已显示高度有效并具有相对的低成本。
在基片上提供导电涂层或层的主要方法包括(1)选择性的无电铜/镍镀；(2)无电镀；(3)导电漆和墨；以及(4)真空金属化。全体这些在此被称作“金属化方法”。在这些应用中的每一个中，金属或塑料的平坦的或成型的基片被“处理”以形成导电屏蔽。每种方法的最终质量、性能和成本变化很大，但是最终金属化的可热成型的屏蔽形成为(1)以某种方式包围印刷电路板的整体解决方案(例如“封装”级解决方案)；(2)在PCB的表面接地迹线上安装的间隔化屏蔽(例如“板”级方案)；或者(3)再次使用表面接地迹线在单个元件之上安装的较小的屏蔽(例如“元件”级方案)。
当涉及元件级的印刷电路板的EMI屏蔽时，传统的解决方案是，(1)直接通过金属化屏蔽表面并放置其与接地迹线接触；或者(2)通过金属化“外”表面(从被屏蔽的元件的观点)、然后使用将接地迹线和金属化的外表面连接的某种附着方法，来放置EMI屏蔽的导电表面和表面接地迹线接触。基于焊接的金属壳的历史使用，表面接地迹线的目的是，在金属壳和印刷电路板之间提供接触点，所述印刷电路板能够经受最终在金属壳屏蔽和印刷电路板之间提供固态永久连接的标准表面安装技术(SMT)回流焊过程。虽然金属壳和表面接地迹线在至少一个点处变得接地到接地平面，但是屏蔽和金属壳之间的大量外围接触在很大程度上是为了实现紧密机械接缝。
作为结果的将屏蔽装配到PCB上，为电子元件提供了足够的屏蔽，所述电子元件例如大量应用中的集成电路、振荡时钟芯片和类似的装置。然而，随着芯片频率增加(例如大于1GHz)和数据传输率增加，不定的EMI辐射的产生变得容易得多，并且对位于附近的电路和元件更加有害。实际上，随着芯片密度增加，(一个芯片关于另一个的)抗扰度问题变得更加重要。这样一来，一般而言，传统的解决方案将日益发现它们自己对于抗扰度目的的不足，并且实际上，辐射发射同样可以成为增加的问题。此外，对于微波装置，尤其是那些具有在大约10GHz之上的谐波频率的运行的微波装置，辐射发射将成为重要关注。
改善金属化的热成型的EMI性能需要检查屏蔽/板界面的结构。图1显示了传统的屏蔽解决方案，在图中图示了(未按比例)具有例如半导体芯片的发射电子元件12的PCB 10和EMI屏蔽14。通过提供电连续性的低温焊接，在PCB表面上的表面接地迹线16上放置EMI屏蔽14。来自芯片的辐射18能够通过PCB基片(玻璃/聚合物结构，例如阻燃剂4层板——例如FR4)而显现。在图1中，辐射18被显示为从接接地平面20弹回并显现到环境中或另一个芯片(未显示)附近。应当意识到，辐射场由电磁场的非常复杂的组合组成，所述电磁场从芯片与屏蔽结构弹回，形成了具有许多共振的非常复杂的场。这些共振根据场强能够非常强，并且在从EMC的观点来看很麻烦的频率处能够容易地观察到。
一般而言，如在图1中能够看到的那样，在传统的屏蔽解决方案中没有什么容纳从芯片12的底部和通过PCB 10逃逸的辐射，除了从接地平面20(有时在此称作“象”平面)的局部反射的现象之外，其中，所述接地平面20在某个位置能够改善辐射发射问题，但是从实现的设计和制造的观点来看是有问题的。
因此，需要的是改进的方法和EMI屏蔽，用于防止辐射从芯片的底部并通过PCB逃逸。

发明内容
本发明通常涉及改进的印刷电路板上的电子元件的屏蔽。
在一个方面，本发明提供了一种屏蔽的印刷电路板(PCB)。该屏蔽的印刷电路板包含PCB，其包含第一表面和第二表面。金属化的聚合物屏蔽结合到PCB的第一表面。接地层结合到PCB的第二表面。多个导电通道从第一表面向接地层延伸，以便使金属化的聚合物屏蔽电结合到接地层。
可以通过印刷电路板以某种模式策略性地形成所述多个导电通道，以便减少能够穿过印刷电路板的电磁干扰的数量。优选地，通道相互仅仅间隔印刷电路板上的电子元件的电磁干扰的最高频率或谐波频率的波长的大约1/2到大约1/4。像这样，取决于电子元件，通道相互可能间隔在大约1mm和200mm之间。
接地层和通道网的组合产生了在电子元件的下面和周围的印刷电路板的体积之内形成的三维EMI屏蔽。当金属化的聚合物屏蔽结合到印刷电路板的第一表面并和通道接触时，电子元件可以由接地的EMI屏蔽完全包围。
本发明的金属化聚合物屏蔽可以采取多种形式。典型地，金属化聚合物屏蔽在一个或多个表面上包含一个或多个金属层。在一个实施例中，金属化聚合物屏蔽包含成型的聚合物基片，其规定了被订好尺寸并成型以接收电子元件的空腔。所述成型的聚合物基片典型地包含顶面和从顶面以某个角度延伸的多个侧壁。凸缘可以结合到侧壁，并且将在基本上平行于印刷电路板的第一表面的方向上延伸。凸缘、顶面和侧壁将沿着至少一个表面被金属化。凸缘可以随意地包含多个开口，以便接收用于将凸缘结合到印刷电路板的导电或非导电元件。
金属化聚合物屏蔽可以永久地或可拆卸地附着于印刷电路板的第一表面。在一些实施例中，印刷电路板将具有用于附着金属化聚合物屏蔽的表面接地迹线。在其他实施例中，金属化聚合物屏蔽可以直接接触多个通道。
金属化聚合物屏蔽可以用导电元件或非导电元件结合到印刷电路板。例如，机械式连接器、导电或非导电粘合剂可以用于将金属化聚合物屏蔽粘附到印刷电路板的第一表面。在任何实施例中，金属化聚合物屏蔽的导电表面将具有到通道的电连接。
印刷电路板中的接地层可以是接地平面，或者可以是电结合到接地平面的平面。可以在印刷电路板的两层之间布置接地层，或者可以在印刷电路板的外表面上布置接地层。
在另一个方面，本发明提供了一种印刷电路板。该印刷电路板包含多层基片，其包含第一外表面和第二外表面，其中，第一外表面的部分用于接收电子元件。在多层基片的相邻层之间布置一个或多个内部接地层。导电元件网通过至少部分的多层基片延伸。导电元件从内部接地平面中的至少一个向第一外表面延伸。屏蔽结合到第一表面并结合到导电元件中的至少一些，以在屏蔽和一个或多个内部接地平面之间提供电接地连接。
在一个实施例中，导电元件网包含多个导电涂敷的或填充的通道。相邻通道之间的间隔包含足够小到充分减少来自电子元件的电磁辐射的发射的最大尺寸。优选地，最大尺寸仅仅是印刷电路板上的电子元件的电磁干扰的最高频率或谐波频率的波长的大约1/2到大约1/4。像这样，取决于电子元件，通道相互可能间隔在大约1mm和200mm之间。
印刷电路板可以包含用于将导电元件结合到屏蔽的表面接地迹线。机械式连接器可以用于将屏蔽机械和/或电结合到接地迹线和/或导电元件。机械式连接器可以是导电粘合剂、非导电粘合剂、印刷电路板的表面中的凹槽等等。
屏蔽可以采取多种形式。在一个实施例中，屏蔽包含金属壳。在其他实施例中，屏蔽包含成型的金属化聚合物屏蔽。
在进一步的方面，本发明提供了一种屏蔽印刷电路板(PCB)上的电子元件的方法。该方法包含提供PCB，所述PCB包含电子元件，其在PCB的第一表面上；一个或多个接地层；以及多个导电通道，其从第一表面向接地层中的至少一个延伸。金属化聚合物屏蔽结合到PCB的第一表面并包围电子元件，以产生到导电通道和接地层的电连接。接地层、通道和金属化聚合物屏蔽之间的电连接形成了基本上包围电子元件的接地EMI屏蔽。
屏蔽可以可拆卸地结合到PCB的第一表面。屏蔽可以直接接触导电通道，或者可以接触PCB的第一表面上的接地迹线。
诸如导电或非导电粘合剂之类的连接器可以用于将屏蔽结合到通道。在屏蔽具有凸缘的实施例中，在凸缘中可以产生对应于通道位置的开口。在这之后，可以在开口之上放置导电元件，以在金属化聚合物屏蔽上的金属层和通道之间产生导电通路。
本发明进一步提供电子装置，其包含在此说明的改进的印刷电路板。
参考说明书的剩余部分以及附图，本发明的特性和优点的进一步理解将会变得明显。


图1是示意性显示电磁辐射可以通过印刷电路板逃逸的一种传统EMI屏蔽解决方案的剖视图；图2是示意性显示减少了通过印刷电路板逃逸的电磁辐射的数量的本发明包含的一种EMI屏蔽解决方案的剖视图；图2A示意性显示了印刷电路板之内的多个策略性间隔的通道和接地层之间的电连接；图3是显示和表面接地迹线接触以及和PCB中的多个内部通道电接触的EMI屏蔽的凸缘的前视图；图4示意性显示了印刷电路板不具有表面接地迹线的本发明包含的另一个EMI屏蔽解决方案；图5是本发明包含的一个EMI屏蔽的剖视图；图6是具有可以接收导电或非导电粘合剂的选择性间隔孔的EMI屏蔽的凸缘的顶视图；图7和8分别显示了粘合剂球和粘合剂扁平球，其安置在凸缘上，并通过本发明的EMI屏蔽的凸缘中的策略性放置的孔；图9是具有凹特征的印刷电路板和具有用于将EMI屏蔽连接到印刷电路板的相应的凸特征的EMI屏蔽的剖视图；图10是显示印刷电路板上的表面接地迹线中的多个凹特征的顶视图；图10A显示了将导电材料应用于电子元件的下面和周围的印刷电路板表面的屏蔽印刷电路板的另一种方法；
图11是用粘合剂粘附于印刷电路板的EMI屏蔽的简化剖视分解图；图11A显示了在EMI屏蔽的凸缘和内壁上具有多个离散的粘合点的EMI屏蔽的下面；图11B是具有用于接收粘合剂的凹槽的印刷电路板的剖视图；图11C是接地迹线和多个离散粘合剂的顶视图；图12是通过使用多个机械式连接器在印刷电路板上的接地迹线上定位并保持在适当位置的EMI屏蔽的分解透视图；图12A显示了本发明包含的图12的机械式连接器的一个实施例；图13是通过使用多个弯曲柔性连接器在印刷电路板上定位并保持在适当位置的EMI屏蔽的分解透视图；图14显示了将弯曲柔性连接器附着到EMI屏蔽和印刷电路板的方法；图15是图13和14的弯曲柔性连接器的末端的特写，及其与印刷电路板中孔的相互作用；图16显示了沿着其主体包含多个接触点的连接器的可选择的实施例；图17是可拆卸地将EMI屏蔽结合到印刷电路板上的接地迹线的附着于印刷电路板的机械式夹具的分解透视图；图18是将EMI屏蔽结合到接地迹线的图17的夹具的局部侧面前视图；图19显示了可拆卸地将EMI屏蔽结合到接地迹线的机械式夹具的另一个实施例；图20和21显示了通过EMI屏蔽上的部件和电子装置的外壳的内表面之间的相互作用在印刷电路板上保持在适当位置的EMI屏蔽；图22显示了多间隔EMI屏蔽，其具有用于接收外壳的肋的空腔，以及改善印刷电路板上的EMI屏蔽的压力的沿着EMI屏蔽的顶面的半圆形部件；图23显示了EMI屏蔽中的凸部件，其与印刷电路板上的相应的凹部件(例如凹槽)相互作用以在印刷电路板上保持并定位EMI屏蔽；
图24显示了将EMI屏蔽附着到印刷电路板的一个特殊的舌突和凹槽实施例；图25是由印刷电路板中的凹槽夹紧的舌突部件的底视图；图26是用配合凹凸连接器结合到印刷电路板的相对侧面的第一EMI屏蔽和第二EMI屏蔽的局部视图；图27显示了在EMI屏蔽和外壳的肋之间安置的衬垫；图28显示了包含和EMI屏蔽上的凹定位器相互作用的凸定位器的外壳；图29显示了本发明包含的工具箱。
具体实施例方式
本发明提供了改进的印刷电路板、电子装置和EMI屏蔽，以及制造改进的印刷电路板、电子装置和EMI屏蔽的方法。
2和3显示了本发明包含的印刷电路板10。印刷电路板10包含在一个或两个表面(未显示)上叠加或印刷的导电迹线，并且还可以包含内部信号层(未显示)、电源层(未显示)和一个或多个接地平面20。印刷电路板10包含一层或多层绝缘有机或无机材料，其包含导电迹线的构图。当电子元件12附着到印刷电路板的表面中的一个，并且来自电子元件的导线和导电迹线接触时，印刷电路板10变成电路。
尽管印刷电路板10可以由单个环氧薄片构成，但是本发明的大多数印刷电路板由两个或更多环氧树脂层构成，并且典型地在两层和16层之间，或更多。如能够意识到的那样，如果希望的话，本发明的印刷电路板10可以包含成百的层或更多。
印刷电路板10的基片典型地包含绝缘并基本上非柔性的基片。可以从最初覆盖印刷电路板10的表面的铜箔的部分形成薄导电迹线或布线，所述薄导电迹线或布线布置在印刷电路板10的基片层中的至少一些的表面上。可以部分地蚀刻掉铜箔，并且剩余的铜形成了薄布线网，其形成了导电迹线并在印刷电路板10的表面上安装的不同电子元件12之间提供电连接。如能够意识到的那样，可以使用任何公认的方法在基片的表面上形成导电迹线。
一些印刷电路板10具有仅仅在印刷电路板10的第一表面上安装的电子元件12和第二表面上的导电迹线。双面印刷电路板10在印刷电路板10的第一和第二表面上具有导电迹线。如果在印刷电路板10的两个表面上都存在导电迹线，则在两个表面之间可能需要电桥。这样的电桥可以包含通道。通道是印刷电路板10中的孔，其用金属或其他导电材料填充或导电镀，并通过印刷电路板10的至少一个层延伸。尽管在图1到3中未显示，但是当存在多层导电迹线时，印刷电路板10可以包含埋入通道入通道或盲盲通道，其通过小于印刷电路板的所有层延伸。
为了增加印刷电路板10上的导电迹线的数目，可以在层之间用绝缘层将两个或更多双面层结合在一起。为了更加清楚地显示本发明的新颖方面，附图仅仅显示了单面板，但是应当意识到，本发明同样适用于双面印刷电路板。
在多层印刷电路板10中，一层或多层可以专用于接地平面20和电源层(未显示)。在一些实施例中，可以存在多于一个的电源层和/或接地平面20。此外，在印刷电路板之内常常存在接地层，其电结合到接地平面20。
印刷电路板10的制造从玻璃环氧或类似的基片材料的板开始。在层的一个或两个表面上形成导电迹线之后，如果印刷电路板10是具有埋入通道或盲通道的多层板，则可以钻孔并镀(或填充)每个通道。在印刷电路板中钻出通道之后，可以镀或填充通道的里面(有时称作镀过的通过孔或PTH)。通道内壁的金属化产生了通过板并且到达接触通道的内部层中的所有导电迹线的电连接。
单个层可以层压在一起以形成多层印刷电路板。层压包括在印刷电路板的相邻层之间用绝缘膜将层粘合在一起。对于通过印刷电路板的所有层延伸的通道，可以重复钻孔和镀。一旦印刷电路板的多层被层压在一起，就可以将电子元件12安装到印刷电路板10的表面，以产生电子电路。
本发明提供了和改进的印刷电路板10组合在一起的EMI屏蔽14，诸如金属化热成型EMI屏蔽之类。具体地，本发明将EMI屏蔽14通过部分的策略性安置的通道54结合到接地层，并且结合到内部接地迹线，以形成延伸到电子元件12的下面和周围的印刷电路板10的体积中的非紧密EMI“篱笆”。
尽管剩下的讨论集中在金属化热成型屏蔽14上，但是应当意识到，本发明并不限于这样的EMI屏蔽。例如，可以将其他类型的EMI屏蔽结合到通道和/或表面接地迹线。其他屏蔽包括但不限于金属壳、Koskenmaki(美国专利号5,028,490)所述的EMI屏蔽、Reis(美国专利号6,377,475B1)所述的EMI屏蔽等等。
图2和3显示了本发明包含的屏蔽的印刷电路板10的结构。印刷电路板10可以由具有一个或多个基片层的基片40构成。在显示的实施例中，存在4个基片层42、44、46、48，但是如上所述，基片40可以包含更多或更少基片层。印刷电路板10规定了第一外表面50和第二外表面52。至少部分的第一外表面50用于接收电子元件12。对于由多个基片层组成的印刷电路板10，例如图2的实施例，印刷电路板10规定了相邻基片层之间的界面。界面可以包含导线、电源层、接地平面、接地层、内部接地迹线等等。大多数多层板在不同层上具有由通道连接的一个或多个接地平面。结果，多层印刷电路板可能总的厚度增加，这会允许EMI辐射逃逸出印刷电路板的边缘。接地平面和印刷电路板的表面之间的通道的适当间隔，阻碍了辐射逃逸出印刷电路板的边缘的能力，而不管多层印刷电路板的总的厚度的增加。
现在参考图2、2A和3，多个导电元件，典型地以导电涂敷或填充的通道54的形式，可以在印刷电路板10的层40中选择性形成，以便通道54中的至少一些从接地层56向印刷电路板10的第一外表面50延伸。如能够意识到的那样，不是所有的印刷电路板10中的通道54都需要延伸到第一外表面50。此外，一些通道54可以用于将一个接地层56相互连接到另一个接地层，例如接地平面20。在图2的实施例中，接地层56是印刷电路板的接地平面20。在图2A的实施例中，接地层56通过通道54电结合到接地平面20。
取决于印刷电路板的构造，多个通道54可以电结合到不同的接地层。如能够意识到的那样，通道54和将印刷电路板的一个表面上的导线连接到印刷电路板的相对表面上的导线的通道不同。通道54不是和任何导电迹线接触，而是在内部接地层56和EMI屏蔽14之间提供电连接。
典型地，通道54基本上正交地从印刷电路板10的第一表面50的平面向接地层56延伸，并且使用传统的方法形成。可以在印刷电路板10的层中产生通道54，以便通道的一个末端延伸到第一外表面50，以提供可以电连接到EMI屏蔽14的顶侧表面。至少部分的导电通道54可以和接地层56接触。因此，当EMI屏蔽和第一外表面50上的通道54导电接触时，EMI屏蔽14将被接地。
优选地以某种模式在印刷电路板10的层42-48中产生通道54，以便减少通过通道网逃逸的电磁辐射的数量。通道54的网络通常提供少至大约4个、多达数百之间的通道，其围绕每个电子元件从第一表面50向下往接地层延伸。典型地，通道54将以下述形状形成，所述形状对应于屏蔽周围的形状，以便沿着EMI屏蔽14的周围提供通道屏蔽接地接触。这样一来，通道54的网络和接地平面的形状将取决于相应的EMI屏蔽的形状(例如，如果屏蔽周围是圆的，则在围绕电子元件的圆中安置通道；如果屏蔽周围是矩形的，则在围绕电子元件的独立的矩形中安置通道54)。
利用的通道的数目可以由电子元件的运行频率或其任何谐波频率确定。在较高运行频率的情况下，太少的通道会潜在地允许辐射通过通道54之间泄漏。在较高的频率下，辐射的波长较短，并且能够在较小的间隔之间泄漏出。因此，如果存在太少的通道54，则通道相互间会间隔更远，并会允许更多的辐射泄漏。
通道54固有地是电容性的，并且可以改变它们遇到的导电迹线的预期阻抗。太多的通道54能够使穿过迹线传播的数据或传输失真，或者可能影响上升时间(脉冲从低压电平向高压电平改变所需的时间)。然而，一些试验显示，添加的第一个通道54的效果很大，但是随着添加更多的通道，随后的通道54的影响趋于减少。
通道54的数目和位置可以基于根据被屏蔽的电子装置之内的电子元件的运行频率。优选地，将通道54放置在相互离开这样的距离，所述距离大约等于最高频率或其谐波的波长的大约1/2和大约1/4之间，以产生有效的屏蔽并防止辐射从通道54之间泄漏出。例如，取决于最高频率的波长，相邻通道54可以间隔在大约1mm和大约200mm之间。
典型地，用铜、镍、金、银、锡或焊料(典型地为锡/铅组合)等等镀通道54。通常通过无电镀或电解镀工艺镀通道54。被覆金属能够通过通道54延伸，并且在印刷电路板的平坦表面上暴露，这会允许暴露通道54的导电表面的小环，并允许其和EMI屏蔽或接地迹线接触。
在某些情况下，通道54的直径能够介于.015”和.040”的范围之间。通道54的直径越小，典型地制造印刷电路板就越昂贵。另外，如果通道54直径太小，则会难以导电地镀通道的整个深度。另一方面，如果通道54的直径太大，则当焊料应用于印刷电路板时可能涌出并在板上产生焊料凸起，这不是所希望的。同样，如果通道直径太大，则当应用非导电焊接掩模时，它会下垂到通道54中，从而在印刷电路板中产生凹陷，这同样不是所希望的。
沿着EMI屏蔽的每个边安置的通道54的数目取决于被屏蔽的元件的运行频率。频率越高，通道54放置在一起越近，并因此沿着屏蔽的每个边放置通道越多。通道54的高度取决于印刷电路板上的层的数目，以及通道会穿过多少层以到达接地层56(例如接地平面20)。例如，4层印刷电路板典型地总共为.064”厚(～.016”每层)。通道54会穿过1层之间或所有4层之间。这对具有更多层的印刷电路板同样有效。图2A示意性显示了通过整个印刷电路板10延伸的通道54以及仅仅通过部分印刷电路板延伸的通道54。通道54电连接到接地层20和可能结合到EMI屏蔽(未显示)的导电粘合剂凸起53。
通道54可以电结合到一个或多个表面接地迹线16和/或内部接地层56。接地层56可以是印刷电路板的接地平面20，或者可以是电结合到接地平面20的内层、迹线或层的部分。如能够意识到的那样，印刷电路板10可以包含一个或多个接地平面20。接地层可以通过任何传统的或专利的方法接地(例如用埋入通道或盲通道结合到接地平面)。例如，在接地平面结合到底部基片层48(或其他基片层)的实施例中，印刷电路板10可以包含中间接地层56，其中，一些或全部通道54结合到接地层56。在这之后，一个或多个通道54可以将中间接地层56电结合到接地平面20。
如图2和3所示，多个通道54形成了间隔的导电元件的相互连接网，所述间隔的导电元件贯穿印刷电路板10的内部结构延伸，以形成用于电子元件12的开放的网孔状EMI屏蔽。当和外部EMI屏蔽14连接时，该组合提供了一种EMI屏蔽，其基本上完整地包围了电子元件12下面的印刷电路板的体积，并且减少了包围电子元件的电磁辐射的发射。在两个实施例中，EMI屏蔽的顶部基本上是紧密的(尽管EMI屏蔽14可以包含通风孔)。虽然底部部分(例如导电通道和接地层)不“紧密”，但更多的是网孔或笼子，并且通道之间的间隔足够小，以充分减少逃逸的电磁干扰的数量。
可选地，印刷电路板10可以包含表面接地迹线16，其安置在印刷电路板10的第一表面50上，以便基本上包围电子元件12。EMI屏蔽14可以结合到表面接地迹线16，以便将EMI屏蔽14电结合到接地层56。连接器可以用于将EMI屏蔽固定地或可松开地结合到接地迹线16。2004年2月26日提出的名称为“用于将EMI屏蔽接地到印刷电路板的方法”的共同未决和共同拥有的美国专利申请序列号10/789,176，所述申请的完整披露在此并入作为参考，描述了一些可以用于将EMI屏蔽14结合到接地迹线的连接器。
对于许多较小的电子装置(蜂窝电话、PDA等等)，表面接地迹线16通常在1mm和2mm宽之间(～0.040”到0.080”)。然而，在一些较大电子装置的情况下，接地迹线能够是4mm(0.160”)宽或更大。通道54能够沿着接地迹线16的宽度在任何位置安置，尽管它们通常沿着宽度居中。
然而，如图4所示，本发明同样包含一种印刷电路板10，其中，表面接地迹线被去除，并且EMI屏蔽14直接和通道54的上端部接触。这样的实施例的好处是利用了通常由表面接地迹线占据的区域。通过去除能够在0.040”-0.080”宽之间的表面接地迹线并且使EMI屏蔽14直接接触通道(其具有～0.028”的直径)，沿着EMI屏蔽14的所有边缘节约了印刷电路板区域的大约0.012”到0.52”，这能够用于元件放置或减少印刷电路板的总尺寸。
在这个特定实施例中，EMI屏蔽14的金属化表面会直接接触通道54的金属化表面，所述通道54通常具有延伸到印刷电路板的平坦表面50上的部分的镀金属涂层。为了增强金属化凸缘68和通道54之间的电连接，可以使小的凹痕或凹陷形成到凸缘中，对齐并和通道位置配合。凹痕可以选择性地延伸到通道的内径中。
使EMI屏蔽14附着并接地到通道54的可选择的方法是，使用导电材料或粘合剂以适当的取向和位置粘附EMI屏蔽14，以获得到通道的适当电连接。这会允许在通道54的位置上使用粘合剂的小滴，并且将EMI屏蔽14放置到小滴上，从而在EMI屏蔽14和通道54之间获得电连接。
可选择地，可以以对应于通道的模式在EMI屏蔽14上放置粘合剂的小滴，然后将涂有粘合剂的EMI屏蔽14放置到印刷电路板上。尽管不是必须的，但是EMI屏蔽14电接触尽可能多的屏蔽所需区域中的暴露通道54，以使EMI屏蔽和接地层之间的电接触之间的距离最小化，还是有好处的。如上所述，电连接之间的大间隙能够允许EMI辐射穿过EMI屏蔽14。
虽然电磁辐射场非常复杂，但是从屏蔽效应(SE)的测量结果中能够确定EMI屏蔽的性状。从开槽天线理论(用于辐射)和空腔理论(用于屏蔽)可知，电磁辐射可以由周围的屏蔽结构的尺寸性质控制。如图1所示，可以观察到EMI屏蔽14的底侧(在电子元件12的下面)包含基本上开放的拓扑。这样的EMI屏蔽14大致相当于具有L长度的开槽天线，其中L是EMI屏蔽14的长度。简化地，这种类型的结构的SE如下SE(dB)＝100-20Log[d·F]+20Log[1+Ln(d/h)]
d是空腔长度(单位为毫米——其延伸到页面中)，F是发射的电磁辐射的频率(单位为MHz)，以及h是空腔高度(单位为毫米)。对于图1的情况，d＝L，并且d/h非常大。
这样一来，SE1a(dB)＝100-20Log[L·F]+20Log[1+Ln(L/h)]。
对于图2的情况，d＝L/n，其中，n是沿着EMI屏蔽14的外围布置的断续的通道54的数目。
这样一来，SE1b(dB)＝100-20Log[(L/n)·F]+20Log[1+Ln((L/n)/h)]。
显然，图2设计的SE比图1设计的SE大。作为例子，对于L＝25.4mm(1英寸)，h＝0.8mm(0.031英寸)，n＝4，以及F＝500MHz，得到以下SE图1＝30.9dB和SE图2＝39.7dB。这样一来，用简单的理论，提议的图2设计提供了8.8dB的SE改进(大约63％的改进)。
图5显示了本发明包含的EMI屏蔽14的简化剖视图。EMI屏蔽14可以包含一个或多个接收并屏蔽电子元件的隔间。在EMI屏蔽具有用于多个电子元件的多个隔间的实施例中，隔间中的每一个都会被订好尺寸并成型，以将电子元件相互隔开。像这样，EMI屏蔽14可以呈现多种形状、大小和形式，以便符合印刷电路板和被屏蔽的电子元件的特定形状和构造。本发明的EMI屏蔽14典型地包括聚合物或树脂膜层60，其能够由多种塑料加工方法成型为预期形状，以局部地或完全地封装印刷电路板10上的电子元件20。
在示范性实施例中，树脂膜层60是可热成型的塑料，其使用热成型技术(例如真空、压力或机械力)成型。然而，应当意识到，可以使用任何传统的或专利的方法成型树脂膜层60。EMI屏蔽14的树脂膜层60典型地在树脂膜层的至少一侧具有至少一个金属层62。金属层62将具有足够阻挡EMI的传输的厚度，典型地在大约1微米和大约50微米之间。
本发明的金属层62典型地在成型树脂膜层之后应用于树脂膜层60。如果先于成型树脂膜层60应用金属层62，则成型过程(例如热成型)趋于拉伸并削弱部分的金属层。已发现如此的拉伸和变薄会削弱并且有时会破坏金属层62的EMI屏蔽能力。本发明的EMI屏蔽14在金属层中通常具有足以阻挡EMI穿过的基本上一致的厚度。在共同拥有的美国专利号5,811,050和2001年2月16日提出的共同拥有的美国专利申请号09/788,263、2001年9月4日提出的美国专利申请号09/947,229、2000年10月10日提出的美国专利申请号09/685,969以及2000年10月6日提出的PCT专利申请号00/27610中，描述了可以以本发明的方式使用的EMI屏蔽的一些实施例的更加详细的说明，所述专利或申请的完整披露在此并入作为参考。
典型地，使用真空金属化将金属膜层62沉积到树脂膜层60的一个或多个表面上。虽然显示的实施例显示了在树脂膜层60的内表面上的单个金属层，但是应当意识到，一个或多个金属层可以应用于树脂膜层60的内表面和外表面中的至少一个。因为能够应用于成型的树脂膜层60以产生EMI屏蔽14的基本上一致的金属层，所以真空金属化是一种优选的方法。然而，应当意识到，能够使用将金属层沉积到基片的其他方法而不背离本发明的范围。例如，代替真空金属化，其他方法，例如沉积随机的垫子或纤维编织、溅射、涂漆、电镀、沉积涂层、无电镀、层压导电层等等，可以用于将金属层沉积到成型的树脂膜层上。金属层62典型地用表面接地迹线16和/或通道54中的至少一些来接地到接地平面20，以便产生围绕电子元件12的法拉第笼。
在显示的EMI屏蔽14的实施例中，EMI屏蔽包含顶面64和多个侧壁66。凸缘68可以从多个侧壁横向延伸，并且在基本上平行于印刷电路板10的第一外表面50的平面内延伸。在优选实施例中，在至少一个表面上金属化顶面、侧壁和凸缘。
金属壳EMI屏蔽可以使用回流焊过程结合到表面接地迹线16。然而，由于树脂膜层60的聚合物熔化温度通常低于回流温度，所以回流过程通常并不适用于基于树脂的EMI屏蔽。图6到29显示了将聚合物EMI屏蔽14和通道54与接地层56机械结合与接地的多个非限制的方法。
如图6所示，如果金属化热成型EMI屏蔽14包含凸缘68，则可以随意地在凸缘68上选择性放置孔70，其中，能够在孔70之上放置导电或非导电粘合剂72或类似的导电材料(甚至焊料)，以将凸缘68结合到表面接地迹线16和/或通道。这样的构造当在EMI屏蔽14的外表面放置金属层62时尤其有益，以便导电粘合剂产生到EMI屏蔽的外表面上的金属层的导电通路。可以在已经导电地电镀或填充的通道54之上放置凸缘孔70或凹槽，以实现和通道的电连接。如果需要修理下面的电子电路或元件，则可以选择粘合剂的类型及其性质，以同样允许容易拆卸。一种适当的粘合剂是3MPSA粘合剂(3M件号9713和9703)。
尽管未显示，但是应当意识到，代替将粘合剂选择性地放置到孔70中，如果希望的话，可以将基本上连续的粘合剂线放置到凸缘上(例如在凸缘和印刷电路板之间或到凸缘的上表面上)，以将凸缘机械和/或电结合到表面接地迹线16和/或通道54。
现在参考图7和8，在将EMI屏蔽14放置到印刷电路板10上之前或之后，可以放置粘合剂球74。这样一来，粘合剂球74可以被安置在凸缘68的顶部或凸缘68和印刷电路板10之间。由于EMI屏蔽14不必具有和通道和/或接地迹线16的总的连续外围电接触，所以可以使用导电或非导电粘合剂。如果希望的话，如图8所示，可以扁平化粘合剂球74以减少粘合剂球的轮廓。
如图9和10所示，在另一个实施例中，印刷电路板10可以被加工以具有选择性的凹特征或凹进区域76，例如一个或多个孔或凹槽。可以使用诸如铣钻(routing drilling)或蚀刻之类的传统方法产生凹进区域。凹特征76可以被随意地被镀以便导电。
然后金属化热成型EMI屏蔽14可以被成型以具有相应的凸特征或凸起78，其延伸到印刷电路板的凹进区域76中，以提供和EMI屏蔽14的凸起78的紧密机械配合。这些特征允许接地迹线、通道和EMI屏蔽之间的改进连接。如图9所示，凸起78到凹进区域76的机械咬合，可以沿着印刷电路板的第一外表面提供EMI屏蔽的金属层62和围绕电子元件的表面接地迹线16之间的面对面接触。图10显示了能够在围绕电子元件的外围的表面接地迹线16上怎么安置机械特征76、78。然而，在其他实施例中，这样的构造可以在导电通道和EMI屏蔽(未显示)之间提供电接触。
可以沿着凸缘68以任何希望的间隔放置凸起78。在一些实施例中，以足以阻挡所关心的频率的距离安置凸起，或者可以间隔凸起78以阻挡选择的频率。基于将要被屏蔽的电子元件的频率来选择存在的凸起的数目(类似于通道，频率越高，更多的凸起会被放置在一起更近)。同样，如果凸起既提供电接触又用于机械连接以将屏蔽保持在适当位置，那么将根据既提供足够的接地接触又提供足够的机械保持力，来订好尺寸并放置若干凸起和相应的机械特征76。
图10A显示了本发明包含的另一个屏蔽解决方案。可以除了通道网之外又使用图10A中显示的屏蔽解决方案，或者作为通道网的替代。如图10A所示，用诸如铝、铜、银、金、镍、锡等等之类的导电材料80镀电子元件12的下面和周围的印刷电路板的部分表面。优选地，导电材料80可以是和接地迹线16相同的材料。如能够看到的那样，单独的引线焊盘82可以安置在印刷电路板10的表面上并由非导电表面84(例如印刷电路板的表面或另一种绝缘材料)包围。像这样，电子元件12的引线框架86可以仍然接触印刷电路板10上的引线焊盘82，并且导电材料80将不会干扰信号通路或信号质量。尽管未显示，但是导电材料80可以和通道或允许导电材料接地到接地层的其他导电元件电接触。
如果希望的话，EMI屏蔽(未清楚显示)可以直接结合到导电材料80以接地EMI屏蔽。在这样的实施例中，将不需要接地迹线16。然而，在其他实施例中，EMI屏蔽可以接地到接地迹线16，并且可以或不可以和导电材料80接触。在EMI屏蔽不接触导电材料80的实施例中，将用绝缘间隔88将导电材料80从接地迹线16隔开。
图11到29显示了可以用于将EMI屏蔽14连接到表面接地迹线16和/或通道54的多种其他连接器。在本发明的许多实施例中，连接器允许EMI屏蔽的凸缘和接地部分(例如印刷电路板上的接地迹线16或通道54)的可拆卸附着。如能够意识到的那样，虽然附图显示了围绕电子元件的周围延伸的接地迹线或多个通道之间的电与机械连接，但是本发明并不限于这样的接地构造。例如，本发明的EMI屏蔽可以接地到不围绕电子元件的整个周围延伸的接地迹线16，或者接地到用于将印刷电路板向下连接到封装盒或支撑框架的螺杆的印刷电路板上的接地孔眼，或者接地到其他传统的接地位置。
现在参考图11，使用呈压敏粘合剂形式的连接器，所述压敏粘合剂安置在EMI屏蔽14的预期部分上，可以将EMI屏蔽14粘附到印刷电路板(PCB)10上的通道54和/或表面接地迹线16。粘合剂116可以是导电或非导电的。粘合剂116保持EMI屏蔽14对表面接地迹线16或通道54的预期定位和位置。在显示的构造中，粘合剂116是“双面”胶带，并粘附到围绕EMI屏蔽14的外围延伸的横向凸缘68。
可以选择粘合剂116的粘性，以具有足以在印刷电路板上维持EMI屏蔽的位置的粘性，而且还允许手工拆卸并将替换的EMI屏蔽放回到印刷电路板上。在其他实施例中，粘合剂116可以具有基本上永久地将EMI屏蔽粘附到接地迹线16上的粘性。
在优选实施例中，双面粘合剂116是固有导电的，以便机械保持EMI屏蔽14的定位，并且同样提供到接地迹线16或通道54的电结合，从而改善EMI屏蔽性能。如能够意识到的那样，可以以这样的方式形成EMI屏蔽的形状和大小，所述方式为围绕周围的凸缘68、EMI屏蔽的任何内壁以及导电粘合剂116的形状，配合暴露的印刷电路板接地迹线16的设计，以易于对齐和放置屏蔽并改善接地和屏蔽性能。
双面粘合剂可以呈预先切好的粘合带形式，或者，可以使用丝印或压印工艺将双面粘合剂分配到接地迹线或EMI屏蔽上。可以用多种不同方法应用双面粘合剂116。例如，在一种方法中，可以将双面粘合剂应用于凸缘(以及EMI屏蔽的其他部分)，并且在这之后，可以将EMI屏蔽自动地或人工地放置到接地迹线上。可选择地，可以将双面粘合剂应用于接地迹线，并且在这之后，可以将EMI屏蔽自动地或人工地放置到双面粘合剂上。
现在参考图11A到11C，可以在多种不同位置中安置粘合剂116，以将EMI屏蔽14结合到印刷电路板10的第一外表面50上的接地迹线16或通道54。例如，在图11A中，粘合剂采取粘合剂116离散存放的形式，所述粘合剂116可以使用任何希望的方法以任何预期间隔构造放置在EMI屏蔽14的凸缘68的下面。可以在预期的定位和频率下以连续的液珠或以小滴的方式通过注射器人工地或自动地分配粘合剂。可选择地，能够将粘合剂丝印到屏蔽的凸缘上。
如果如图6和11A所示以小滴的方式放置粘合剂，则粘合剂小滴之间的间隔可以取决于电子装置的应用、屏蔽设计和运行频率而改变。典型地，粘合剂间隔对应于通道的间隔。粘合剂间隔同样使用最小量的粘合剂在屏蔽和印刷电路板之间提供足够的机械连接，同时仍然提供足够的电连接。如果粘合剂间隔得太远，则尤其在较高频率下，更多令人不愉快的EMI噪声会从EMI屏蔽下面泄漏出。较高的频率具有能够从较小的开口泄漏的较小的波长。因此，对于较高的频率，粘合剂小滴被放置在一起更近。
尽管未显示，但是在一些实施例中，在屏蔽14的凸缘68中形成凹痕，以便用作使任何多出的粘合剂流入并汇集的凹陷或储液器。平坦的凸缘可以不经意地迫使粘合剂从屏蔽离开，并将粘合剂散播到其他部件中。使用导电粘合剂，这会在印刷电路板上造成短路。因此，对于每个单独的设计，都需要考虑到小滴和凹痕的间隔以及凸缘的设计。
可选择地，如图11B所示，印刷电路板10可以被蚀刻、钻孔或机械加工成印刷电路板。可以用厚的焊接掩模产生凹槽，以在印刷电路板10中产生多个离散凹槽117。凹槽117被订好尺寸并成型以接收足够数量的粘合剂116，以便能够将EMI屏蔽14的凸缘68上的金属层62可靠地结合到接地迹线16。对于较小的印刷电路板，1mm-2mm宽的凹槽通常就够了。由于印刷电路板通常只有1到2mm厚，所以凹槽的深度不能太深。凹槽的深度应当尽可能地深，以提供使粘合剂流入、保持其定位以及指引任何粘合剂流动的“井”。在示范性实施例中，这些凹槽的深度在大约0.25mm和大约0.5mm之间，但是能够更大或更小，这取决于印刷电路板的尺寸。通过使用人工或自动注射器分配，或者通过在应用EMI屏蔽之前选择性地将粘合剂丝印到印刷电路板上，可以完成用粘合剂116填充凹槽。
凹槽117可以和接地迹线相邻(并且非重叠)安置。可选择地，为了减少EMI屏蔽14的占用面积，可以安置凹槽117，以便和至少部分的接地迹线16或通道54部分“重叠”。例如，如图11C所示，凹槽117可以是圆形的并且被安置，以便凹槽117的直径D基本上和宽度W重叠。如能够意识到的那样，凹槽117的形状和粘合剂存放的大小可以是任何形状，并且可以重叠接地迹线16任何希望的量。在显示的实施例中，粘合剂是非导电的，所以粘合剂116仅仅获得了到凸缘68的机械连接。这样的机械连接产生了凸缘68和接地迹线16之间的机械与电接触。
尽管未显示，但是可以在通道54之上直接安置凹槽117，以便可以将粘合剂小滴直接应用到通道上，以将EMI屏蔽结合到通道。在这样的实施例中，接地迹线16可以存在，也可以不存在。
现在参考图12和12A，可选择地，或者除了粘合剂116之外，一个或多个机械式连接器120可以用于促进将EMI屏蔽14接地并附着到印刷电路板10的地面迹线16或通道54。机械式连接器可以由非导电材料(例如塑料)或导电材料(例如金属)制成。
如果接地迹线16不存在，并且机械式连接器120将和通道54相互作用，如果通道54大得足以容纳机械式连接器120，那么能够将机械式连接器120直接插入到通道54中。如果使用导电的机械式连接器120，则通过插入到导电的镀的通道54中，它们除了提供机械连接之外还能提供电连接。如果使用非导电的机械式连接器120，并且连接器仅仅用于机械连接以保持屏蔽的定位，那么EMI屏蔽14的金属化凸缘和通道的暴露的导电区域之间的界面会提供必要的屏蔽效应。较早说明的凸起或凹痕特征同样能够被并入以增强附加的接地定位。
这些机械式连接器120可以穿过EMI屏蔽14中的不同孔122并进入到印刷电路板10中，以便促进EMI屏蔽14的内金属层和接地迹线16和/或通道54之间的物理与电连接。这些机械式连接器120可以类似由金属、塑料或其他材料制成的螺杆、销钉、卡钉、铆钉、支架或多个其他类似的机械装置。连接120能够被设计成将EMI屏蔽永久地附着到印刷电路板，或者被设计用于EMI屏蔽的重复拆卸和插入。后者的设计特征可能是所希望的，以便能够重复应用和拆卸EMI屏蔽14，以便不必使用特殊的工具访问EMI屏蔽封装的印刷电路板上的电子元件。如能够意识到的那样，可能需要不时地保养或修理印刷电路板上的电子元件，因此，附着和拆卸EMI屏蔽14的可重复非破坏性方法是所希望的。可以通过屏蔽中的孔122和印刷电路板中的孔124人工地或自动地插入机械式连接器120。可以进行另外的步骤以确保连接器的保持力和EMI屏蔽与印刷电路板之间的电接地连接。这些另外的步骤可以包括但不应当限于低温焊接、超声波焊接、烧结、激光熔化等等。
图12A显示了本发明包含的一个示范性的机械式连接器120。连接器120包括结合到第二臂128的第一臂126。臂126和128基本上相互垂直。每个臂126、128都包含指状物或弯曲的突出130，其末端被订好尺寸并成型，用于通过孔122、124插入。在使用时，将机械式连接器和孔122、124对齐，并且将突出130插入到孔中，直到相对于接地迹线16稳固地安置EMI屏蔽14为止。应当注意的是，图12和12A中显示的连接器120用于插入到基本上是矩形的EMI屏蔽14的拐角中。如能够意识到的那样，机械式连接器可以被成型以插入到EMI屏蔽的其他部分上，并且被安置在其他的策略性位置。
使连接器120和孔122结合的一些优选的方法是通过压配合(机械干涉)、拉配合、或拉搭扣配合。对于拉配合应用，弯曲的突出130通过EMI屏蔽中的孔122和印刷电路板中的相应孔124延伸。突出130可以适合于向内伸缩，以便等于或小于连接器或印刷电路板中的相应的孔的直径。一旦通过印刷电路板10的厚度，突出130就能够向外弯曲返回，并且不允许连接器突出130穿过印刷电路板孔124返回，而不必使突出向内伸缩返回。
图13到15显示了本发明包含的机械式连接器的另一个实施例。在显示的实施例中，一个或多个弯曲的连接器140用于将EMI屏蔽14结合到地面迹线16和/或通道54。如图14所示，弯曲的柔性连接器140包含伸长的主体142，其具有离开印刷电路板表面的轻微向上的弯曲。伸长的主体的末端144、146被订好尺寸并成型，以在印刷电路板10之内的孔124之内配合。弯曲的柔性连接器140可以由铝、钢、铜等等制成。可选择地，弯曲的柔性连接器可以由注模塑料或挤压塑料构成。塑料材料可以是尼龙、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS、聚苯乙烯、PET或类似的聚合物。
由于连接器140的弯曲，连接器的末端144、146向下弯曲(垂直于印刷电路板10的顶面)，并且不十分对齐印刷电路板中的孔124(见图14和15)。为了使弯曲的支架的末端144、146和印刷电路板中的孔124对齐，必须通过向下按压连接器的中心148或其附近，来迫使柔性连接器140的末端向外，以便压直整个连接器(如通过图14中的虚线所显示的那样)。
如图15所示，一旦连接器140基本上压直，末端144、146就会对齐孔124，并且作为连接器140弯曲的结果，自然的弹力将在连接器的末端144、146和印刷电路板的孔124之间产生拉力和摩擦力。拉力和摩擦力可以使柔性连接器140保持直线，并且可以维持跨越EMI屏蔽14的整个凸缘68的压力，并且还可以将连接器140固定在适当的位置。为了拆卸连接器并从印刷电路板拆卸EMI屏蔽14，用户只需在连接器140上施加向上的力(例如拉起)并使连接器退缩到其弯曲的构造，这会释放末端144、146和孔124之间的拉力和摩擦力。
图16显示了本发明的连接器140的另一个实施例。类似于图13-15的实施例，图16中显示的连接器140具有轻微的弯曲，以便一旦将末端144、146插入到印刷电路板中的孔124中，摩擦力和拉力就会将EMI屏蔽14维持在接地迹线16上。另外，图16中的柔性连接140在伸长的主体的长度之上具有多个接触点150。这样一来，当压直柔性连接器140时，接触点150会接触凸缘68，并且在EMI屏蔽的凸缘68的长度之上将基本上一致的压力向下施加到印刷电路板中。可以将接触点150添加到伸长的主体，或者伸长的主体可以被成型以具有接触点。例如，弯曲的连接器140可以呈蛇形的形状，并且底部顶点将用作接触点150。
现在参考图17和18，本发明的连接器可以具有多个夹具部件160，其附着到接地迹线16或直接在一些(典型地为全部)通道54之上，典型地带有粘合剂或焊料(未显示)。夹具部件160可以由金属制成，并且以预期的策略性定位被焊接到印刷电路板上。夹具部件160可以被设计用来接收EMI屏蔽14的侧壁，并且以像纸夹那样的类似方式进行。EMI屏蔽的侧壁66的部分由夹具部件的相对臂上的特征162、164有效“夹紧”，以将EMI屏蔽14保持在接地迹线16(或通道54)上，并且还获得接地迹线16或通道54和EMI屏蔽的金属化侧壁66之间的电接地连接。这样的构造允许EMI屏蔽14在需要保养或电路修理时被重复地安装和拆卸，而不会破坏EMI屏蔽或印刷电路板。随意地，EMI屏蔽能够具有凹进或孔(未显示)，用于接收夹具部件的特征162、164。
图19显示了本发明包含的机械式连接器161的另一个实施例。在这个构造中，机械式连接器161可以呈夹具的形式，被安置并构造以机械接触EMI屏蔽14上的凸缘68。夹具161可以具有不同的尺寸和形状，并且由多种材料制成，但通常是导电的并由金属构成。如能够意识到的那样，可以预期使夹具161由金属化塑料形成。夹具161可以包含基本上U或C型的主体，其包含第一和第二相对的臂163、165，用于接收部分的EMI屏蔽14。夹具161通常直接附着到接地迹线16或通道54，但是可以相邻接地迹线安置夹具161，以便将凸缘68上的金属层直接接触并接地接地迹线16或通道54。
夹具161可以用于将EMI屏蔽14的导电表面按压到印刷电路板的暴露的接地迹线上。如果连接器是导电的，并且允许电结合到印刷电路板的接地平面，则通过能够更加直接地将EMI屏蔽14的外表面上的第二金属化层(例如不面对印刷电路板的一侧)连接到印刷电路板的电接地，夹具改善了屏蔽效应。在显示的构造中，导电连接器的臂163接触EMI屏蔽14的凸缘68的第二的上表面，并且连接器的相对臂165电接触接地迹线(未显示)。这样的构造提供了第二金属化表面的更好接地，所述第二金属化表面通常仅仅通过由EMI屏蔽的金属化边缘电连接到金属化第二表面的第一金属化表面的连续性来接地到印刷电路板。
可以通过类似于印刷电路板10上的其他电子元件的手工放置或自动放置，来将夹具161放置到印刷电路板10上。在一个实施例中，夹具161可以通过粘合剂(未显示)附着到接地迹线(或印刷电路板10)。可选择地，夹具161可以手工焊接，或者被传送通过通用的表面安装技术(SMT)生产线，类似于印刷电路板上的其他电子元件。在SMT生产线上，印刷电路板和放置的电子元件被传送通过回流炉，其中，在所述回流炉中，元件被焊接到适当的位置。如本领域已知的那样，将元件放置到印刷电路板10上并且放置到焊膏上，以使元件保持在适当的位置。焊膏包含焊料167和助熔剂。一旦焊料167和元件被传送通过回流炉，助熔剂就蒸发，焊料就熔化，然后印刷电路板退出炉子，其中，在所述炉子中，焊料凝固，并且产生了到印刷电路板10的机械/电结合。
一旦夹具被焊接到适当的位置，就可以将金属化热成型EMI屏蔽14滑进到夹具中，其中，在所述夹具中，在臂163、165之间夹紧EMI屏蔽14的凸缘68，以使EMI屏蔽14保持在适当的位置并通过夹具161获得到接地的电接触。如能够意识到的那样，使用这样的构造，EMI屏蔽经由夹具可拆卸地附着到接地迹线，并且在需要时可以容易地附着和拆卸EMI屏蔽14，以便访问在EMI屏蔽14之内安置的电路和元件。
图11到19中显示的连接器允许EMI屏蔽14从印刷电路板10的连接和拆卸，而与电子装置的外部封装盒的位置无关。这样一来，可以从印刷电路板拆卸/分离电子装置的外部封装盒，而不会影响EMI屏蔽提供的屏蔽。
图20和21显示了用于将EMI屏蔽14接地并保持到印刷电路板10的两个另外的实施例。这样的实施例利用了不同的设计特征170，其能够在成型过程期间被并入到EMI屏蔽的顶面64中。设计特征170的形状和定位常常取决于印刷电路板的设计和电子装置176的外部封装盒174的设计。设计特征170常常具有下述细部，所述细部是凸起的，并且朝着电子装置176的封装盒174的内表面178和离开印刷电路板10的方向突出。特征170造成EMI屏蔽14在尺寸上高于封装盒的内部和印刷电路板的表面之间所允许的可用空间。结果，当关闭封装盒时，封装盒的内表面178向下按压在EMI屏蔽14的凸起特征170上，并且将屏蔽压向印刷电路板10的接地迹线16和/或通道54，从而将其位置和定位保持在印刷电路板上。添加的压力同样改善了EMI屏蔽14的导电表面(例如凸缘68)和印刷电路板上的任何暴露的接地迹线16或通道54之间的电接触压力，从而改善了屏蔽的接地连接和屏蔽性能。
顶面64可以仅仅沿着选择的部分具有特征170(例如在垂直的侧壁66附近和上方，以便向侧壁66朝下施加更多的压力，并且改善凸缘68和接地迹线16或接地通道54之间的接触压力)(图21)，或者可以在基本上整个顶面64之上一致地隔开特征(图20)。如果希望的话，可以将粘合剂应用于凸缘68，以便将EMI屏蔽14安置在接地迹线16或通道54上。
图22显示了多隔间EMI屏蔽14，其沿着外部的顶面64包含结构细部170，所述结构细部170改善了EMI屏蔽14和电子装置(例如蜂窝电话)的外壳之间的相互作用造成的压力。在显示的构造中，结构细部170呈半圆形特征的形式。结构细部170还可以包括空腔179，其被构造用于接收附着到电子装置的外壳的肋(见图27)。如能够意识到的那样，当在EMI屏蔽14之上放置外壳时，肋延伸到空腔179中，以便半圆形特征170接触外壳的内表面。当围绕印刷电路板(未显示)放置外壳时，肋和半圆形特征170产生作用，将EMI屏蔽14的凸缘68压向印刷电路板上的接地迹线。如能够意识到的那样，在一些实施例中，半圆形特征170足以将EMI屏蔽14压向印刷电路板，而肋将不是必要的。
如图23所示，类似于本发明的其他实施例，本发明同样可以包括将凸特征180并入到EMI屏蔽中，所述凸特征180接触印刷电路板10上的相应的凹特征182，以促进EMI屏蔽14和电子装置176中的印刷电路板10的定位与保持力。
特征180可以呈凸起、隆起、突出等等的形式，并且典型地在成型过程(例如热成型过程)期间和屏蔽上的凸缘68整体地形成。在显示的实施例中，特征180用聚合物材料呈现出附加的弯曲的形式，所述聚合物材料产生围绕EMI屏蔽14的整个周围延伸的突出背脊。如能够意识到的那样，代替连续的突出，EMI屏蔽可以包括一个或多个离散的特征，并且可以沿着整个凸缘68安置特征180，或者，可以仅仅在凸缘68的选择部分之上策略性地放置特征180。通常会在对应于凸特征的位置安置相应的凹特征182。凹特征可以是凹槽、沟槽、孔、狭槽等等。凹特征182可以在印刷电路板制造过程期间由刨槽机或类似的机械装置产生。
在使用时，印刷电路板中的凹特征182可以用作插座并接收EMI屏蔽的凸特征180，并且将帮助在印刷电路板上定位EMI屏蔽。随意地，特征180可以用于在凹槽中锁定EMI屏蔽。如果希望的话，凹特征182可以包含底切或楔形榫头形状，以便夹紧特征180并改善将EMI屏蔽保持在适当位置的能力。
随意地，凸缘68可以包括粘合剂(未显示)(例如导电的双面粘合剂116)，以便将EMI屏蔽附着到接地迹线16或通道54。另外，或者可选择地，EMI屏蔽14可以沿着顶面64包括特征170，其用于和外部封装盒174相互作用，以将EMI屏蔽推向接地迹线16，如关于图20到22在上面说明的那样。在其他实施例中，本发明的其他连接器，诸如夹具等等之类，可以用于将EMI屏蔽的位置维持在接地迹线16或通道54上。
类似于图9和10的实施例的另一个实施例，在凸缘68上包含特征，并且在图24和25中显示，其中，凸和凹特征180、182类似舌突和凹槽。凹槽182呈沟槽的形式，所述沟槽被制作到印刷电路板10的表面中。EMI屏蔽14的凸缘68可以和一个或多个突出的“舌突”或隆起特征180整体地形成，所述特征180被设计用来和印刷电路板10中制作的凹槽182配合。利用制成屏蔽的塑料材料(聚合物)的固有的柔性和可压缩性，舌突特征180可以自然地变形以配合凹槽182的轮廓和形状。这样一来，如果凹槽182的形状和大小被设计成小于特征180，则特征的变形应当导致屏蔽的特征和印刷电路板的相应特征之间的足够的摩擦接触，以保持屏蔽的定位和位置。尽管舌突和凹槽例子是特定的设计特征，但是应当意识到，为本领域技术人员所共用的其他设计特征能够被努力地并入到印刷电路板、屏蔽或两者的设计中，以达到同样的定位与保持力结果。
此外，代替在EMI屏蔽上具有凸特征，EMI屏蔽可以被制造以具有凹特征，并且可以将凸特征添加到印刷电路板上。在这样的实施例中，印刷电路板中的凹槽类似于通过印刷电路板中的孔被镀，其中，螺杆穿过所述孔并固定和接地印刷电路板。这些镀的孔是通孔，其用相同的接地迹线材料电涂敷，并且电连接到印刷电路板的接地平面。对于我们的凹槽，凹槽能够通过印刷电路板的特定深度，或者在断续的位置处一路穿过印刷电路板，以便提供足够的孔，以允许我们的屏蔽的舌突和凹槽的镀的表面电接触。细部会很小，但是我们同样能够将小的细部形成到我们的屏蔽中。
图26显示了本发明包含的又一实施例。在这个构造中，印刷电路板10将被夹在两片或活动铰链蛤壳屏蔽之间。在显示的实施例中，凸咬合特征183或隆起可以整体地形成或附着到第一屏蔽185的凸缘184，并且凹咬合特征186将整体地形成或附着到第二屏蔽188的凸缘187。凸咬合特征可以被向上按压，通过印刷电路板10中的孔189，并且会穿过突出到印刷电路板10的另一侧。当使屏蔽的另一半朝向印刷电路板10降低时，凸咬合特征183的突出将同时啮合凹咬合特征186。
凸和凹咬合特征183、186可以通过机械干涉配合将两个半个屏蔽185、188保持在一起。通过咬合特征的设计能够改变干涉配合的严格性。如果希望更多或更少的干涉，则能够相应地增加或减少凸(或凹)咬合特征的直径。
如能够意识到的那样，在可选择的实施例中，两部分屏蔽可以被订好尺寸并成型，以便EMI屏蔽延伸超过印刷电路板的边缘，以便凸和凹咬合特征183、186被构造用来在印刷电路板的周围的外侧咬合在一起，以便将印刷电路板有效地夹在两个半个屏蔽之间。
在其他实施例中，第一屏蔽185和第二屏蔽188两者都具有凸咬合特征(未显示)，其被构造用来和印刷电路板中的不同孔对齐。可选择地，第一屏蔽185和第二屏蔽188两者可以都具有凹咬合特征，其与从印刷电路板的表面延伸的不同凸突出或支座对齐。
随意地，印刷电路板中的孔189的内径可以被镀，或者用别的方式被做成导电的，并连接到印刷电路板上的接地平面。在这样的实施例中，凸咬合特征同样可以提供到印刷电路板的接地平面的电连接，这对于有效的EMI屏蔽是所希望的。此外，第一屏蔽185和第二屏蔽188的咬合可以带来部分的屏蔽和表面接地迹线或通道(未显示)的接触。
尽管显示的实施例只显示了单个的一对凸和凹咬合特征183、186，但是如能够意识到的那样，屏蔽可以包括跟预期一样多的咬合特征。例如，可以只在印刷电路板的拐角处安置咬合特征。可选择地，可以沿着周围的选择的部分(或者沿着印刷电路板的表面的任何地方)布置咬合特征。
现在参考图27，在具有空腔以接收来自电子装置的外部封装盒174的肋198的EMI屏蔽14的实施例中，可以在肋198和EMI屏蔽14之间的空腔194中放置衬垫196。衬垫196增加了EMI屏蔽14和印刷电路板10上的接地迹线16或通道54造成的接触压力。如能够意识到的那样，较高的接触压力施加了电连接。在2000年10月10日提出的共同拥有的美国专利申请序列号09/685,969(现已放弃)中可以发现适当的衬垫和其他EMI屏蔽的更加完整的说明，所述申请的完整披露在此并入作为参考。
图28显示了外部封装盒174包括定位器200的实施例。定位器200被构造用来和EMI屏蔽的部分202相互作用，以便维持外部封装盒174和EMI屏蔽14之间的相对位置。定位器200可以是和EMI屏蔽的相应部分202配合的突出、凹进或其他特征。在显示的实施例中，EMI屏蔽包含随意的支撑肋204，其提供对EMI屏蔽14的结构支撑。可选择地，支撑肋204可以对应于图27中显示的空腔194，以便接收来自外部封装盒174的肋(未显示)。
定位器200和部分202可以具有摩擦或干涉配合，以将EMI屏蔽14相对于封装盒174保持在适当的位置。这样的相互作用允许EMI屏蔽的容易拆卸，并且这样一来就改善了最终用途产品的可回收性。可选择地，在将EMI屏蔽14附着到封装盒174之前，能够在屏蔽定位器202中放置粘合剂的小滴。在这样的实施例中，因为粘合剂会将屏蔽保持在适当位置，所以定位器200不需要摩擦配合。如能够意识到的那样，可以和本发明包含的任何其他实施例一起使用定位器200。
图29显示了本发明包含的工具箱。工具箱210包括EMI屏蔽212和一个或多个连接器214。EMI屏蔽212可以是任何在此说明的EMI屏蔽，或者可以是本领域中已知的任何传统的EMI屏蔽。EMI屏蔽212将被构造用来和连接器一起使用，以便允许附着到印刷电路板。连接器214可以是任何在此说明的连接器。连接器214可以在EMI屏蔽中整体地形成、可拆卸地附着到EMI屏蔽和/或固定地附着到印刷电路板上的接地迹线。
工具箱210还可以包括详述任何在此说明的方法的使用说明书216。可以在封装218中保持使用说明书、EMI屏蔽212和连接器214。封装218可以是任何传统的封装，包括袋子、盘子、盒子、管子等等。使用说明书216通常会被印刷在单独的一张纸上，但是同样可以被全部或部分地印刷在封装218的部分上。
尽管已显示并说明了本发明的特定形式，但是将会很明显，能够进行不同的修改而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种屏蔽的印刷电路板(PCB)，包括PCB，其包含第一表面和第二表面；金属化聚合物屏蔽，其结合到所述PCB的所述第一表面；接地层，其结合到所述PCB的所述第二表面；以及多个导电通道，其从所述第一表面向所述接地层延伸，以便将所述金属化聚合物屏蔽电结合到所述接地层。
2.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其包含安装到所述PCB的所述第一表面的电子元件，其中，在所述PCB之内间隔相邻的导电通道下述距离，所述距离足够小，以减少来自所述电子元件的电磁辐射通过所述相邻的导电通道之间的所述间隔的通过。
3.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其包含安装到所述PCB的所述第一表面的电子元件，其中，所述多个导电通道、接地层和金属化聚合物屏蔽形成了基本上包围所述电子元件的三维接地EMI屏蔽。
4.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述金属化聚合物屏蔽可拆卸地结合到所述PCB的所述第一表面。
5.如权利要求4所述的屏蔽的PCB，其中，所述金属化聚合物屏蔽通过导电元件结合到所述通道。
6.如权利要求5所述的屏蔽的PCB，其中，所述导电元件包含导电粘合剂。
7.如权利要求4所述的屏蔽的PCB，其中，所述金属化聚合物屏蔽通过机械式连接器结合到所述通道。
8.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述PCB包含两个或多个层，其中所述第二表面在所述PCB的两个相邻层之间。
9.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述第二表面是所述PCB的外部的底面。
10.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述接地层包含接地平面。
11.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述接地层电结合到接地平面。
12.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述金属化聚合物屏蔽包含成型的聚合物基片，其提供空腔，所述空腔被订好尺寸并成型，以接收电子元件，其中，所述成型的聚合物基片包含凸缘，其在基本上平行于所述PCB的所述第一表面的方向上围绕至少部分的所述空腔的周围延伸；以及金属层，其在所述成型的聚合物基片的至少一个表面之上布置。
13.如权利要求1所述的屏蔽的PCB，其中，所述金属化聚合物屏蔽的所述凸缘包含多个开口。
14.一种电子装置，包括如权利要求1所述的PCB。
15.一种印刷电路板，包括多层基片，其包含第一外表面和第二外表面，其中，所述第一外表面的部分被构造用来接收电子元件；一个或多个内部接地层，其布置在所述多层基片的相邻层之间；导电元件网络，其延伸通过至少部分的所述多层基片，其中，所述导电元件从所述内部接地平面中的至少一个向所述第一外表面延伸；以及屏蔽，其结合到所述第一表面，所述屏蔽电结合到所述导电元件中的至少一些，以在所述屏蔽和所述一个或多个内部接地平面之间提供电接地连接。
16.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述导电元件的网络包含多个导电涂敷或填充的通道。
17.如权利要求15所述的印刷电路板，其在所述第一外表面上进一步包含接地迹线，所述接地迹线基本上包围被构造用来接收电子元件的所述第一外表面的所述部分。
18.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，相邻导电元件之间的间隔包含最大尺寸，所述最大尺寸足够小，以充分减少来自所述电子元件的电磁辐射的发射。
19.如权利要求18所述的印刷电路板，其中，所述最大尺寸小于来自所述电子元件的EMI发射的波长的一半。
20.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述第一表面包含至少一个机械式连接器，其将所述屏蔽的导电部分结合到所述导电元件的网络。
21.如权利要求20所述的印刷电路板，其中，所述机械式连接器包含导电或非导电粘合剂。
22.如权利要求20所述的印刷电路板，其中，所述机械式连接器在所述第一表面中包含凹槽，其中所述凹槽被订好尺寸以接收EMI屏蔽的部分。
23.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述屏蔽包含金属壳。
24.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述屏蔽包含成型的聚合物层和金属层。
25.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述屏蔽结合到所述第一外表面上安置的接地迹线，其中所述接地迹线和所述导电元件中的至少一些电通信。
26.如权利要求15所述的印刷电路板，其中，所述导电元件直接和所述屏蔽的凸缘接触。
27.如权利要求26所述的印刷电路板，其中，在所述导电元件的部分上布置导电元件，以产生到所述第一外表面上安置的所述屏蔽的电连接。
28.如权利要求26所述的印刷电路板，其中，所述导电元件包含导电粘合剂。
29.一种电子装置，包含如权利要求15所述的PCB。
30.一种屏蔽印刷电路板(PCB)上的电子元件的方法，所述方法包含提供PCB，所述PCB包含电子元件，其在所述PCB的第一表面上；一个或多个接地层；以及多个导电通道，其从所述第一表面向所述接地层中的至少一个延伸；以及将金属化聚合物屏蔽结合到所述PCB的所述第一表面并且包围所述电子元件，以产生到所述导电通道和所述接地层的电连接，其中，所述接地层、通道和所述金属化聚合物屏蔽之间的所述电连接，形成了基本上包围所述电子元件的接地EMI屏蔽。
31.如权利要求30所述的方法，其包含将所述PCB放置在电子装置的外壳中。
32.如权利要求30所述的方法，其中，所述金属化聚合物屏蔽可拆卸地结合到所述PCB的所述第一表面。
33.如权利要求30所述的方法，其中，所述金属化聚合物屏蔽通过所述PCB的所述第一表面上的接地迹线结合到所述导电通道。
34.如权利要求30所述的方法，其包含在所述金属化聚合物屏蔽结合到所述PCB的所述第一表面之前，在所述金属化聚合物屏蔽和所述第一表面之间安置导电粘合剂。
35.如权利要求30所述的方法，其进一步包含在所述金属化聚合物屏蔽的凸缘中产生开口，所述开口对应于所述PCB上的所述通道的所述位置；以及在所述开口之上放置导电元件，以在所述金属化聚合物屏蔽上的金属层和所述通道之间产生导电通路。
36.如权利要求30所述的方法，其中，提供PCB包含在所述PCB中形成所述通道，其中，所述通道被导电涂敷或填充，并且呈间隔的构造，其在相邻的通道之间具有最大的距离，所述最大的距离小于从所述电子元件发射的所述电磁辐射的波长的一半。
37.如权利要求30所述的方法，其中，所述接地层中的至少一个包含接地平面。
38.如权利要求30所述的方法，其中，提供PCB包含在所述PCB的所述第一表面中形成凹槽。
全文摘要
本发明提供了屏蔽的印刷电路板(10)和电子装置(12)。印刷电路板(10)可以包含接地的导电元件的内部网络(16)，所述导电元件可结合到印刷电路板(10)上安装的EMI屏蔽(14)。接地的导电元件的网络(16)可结合到接地层和EMI屏蔽(14)，并且通过印刷电路板(10)上安装的电子元件(12)下面的印刷电路板(10)的体积提供了改善的EMI屏蔽。
文档编号H01L23/49GK1774959SQ200480010206
公开日2006年5月17日 申请日期2004年4月15日 优先权日2003年4月15日
发明者罗基·R·阿诺德, 约翰·C·扎尔加尼斯, 法布里齐奥·蒙陶蒂 申请人:波零公司