通风屏蔽罩的制作方法

通风屏蔽罩
1.背景
2.随着移动电子设备大小的不断减小，发热组件被放置得更邻近。一些设备可包括一个或多个风扇以在设备外壳内，诸如贯穿设备外壳的盖子与安装到设备外壳内的印刷电路板的各种组件之间形成的间隙，循环空气。然而，该间隙的大小因消费者对更薄的移动电子产品的需求而变得勉强。减小设备厚度的持续努力给小型移动电子产品内的散热和阻抗缓解带来了挑战。
3.附图简述
4.图1解说了包括将一个或多个电组件包装在设备外壳内的通风屏蔽罩(ventilated shield can)的示例电子设备。
5.图2解说了另一示例通风屏蔽罩。
6.图3解说了另一示例通风屏蔽罩的放大视图。
7.图4解说了具有包括通风屏蔽罩的主动冷却系统的示例设备壳体。
8.概述
9.设备冷却系统包括附连至印刷电路板组装件(pcba)的通风屏蔽罩。pcba被定向在基本上垂直于重力方向的平面内，并且通风屏蔽罩包括输入孔和输出孔，这些输入孔和输出孔被定位成促成气流在基本上平行于pcba的方向上通过屏蔽罩，同时以目标屏蔽频率屏蔽至少一个内部电组件免受辐射。
10.提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。这些以及各种其他特征和优点将通过阅读以下详细描述而变得显而易见。
11.详细描述
12.在移动设备外壳内，敏感电路组件可被包装在提供免受电磁干扰(emi)和射频干扰(rfi)的保护的金属屏蔽件或“罩”中。例如，屏蔽罩可被用来倚靠设备的印刷电路板(pcb)对各个个体组件进行包装，例如对rf发射组件以及可能受到emi或rfi影响的敏感电组件进行包装。尽管屏蔽罩传统上具有相对于它们被放置于其中的外壳的厚度而言的低轮廓，但是消费者对更薄设备的需求对可被包括以在此类组件与设备外壳之间提供气流的间隙的大小施加了压力。
13.本文公开的技术包括通风屏蔽罩设计，该通风屏蔽罩设计可被放置在冷却系统气流路径内而不会阻碍或偏转气流，同时还以目标屏蔽频率提供em和rf屏蔽。根据一种实施方式，该设计包括通风孔，通风孔的大小被设定成防止rf泄漏，同时仍使进出通风屏蔽罩的空气的吞吐量最大化。还有些其他实施方式提供具有结构周界特征的通风屏蔽罩，该结构周界特征提供对变形的稳健抵抗，以补偿原本可能由于在屏蔽罩周界引入开放空间以促成气流进出屏蔽罩而导致的结构脆弱性。
14.图1解说了包括将一个或多个电组件(未示出)包装在设备外壳104内的通风屏蔽罩102的示例电子设备100。通风屏蔽罩102附连至电子设备100的印刷电路板组装件(pcba)
108并且包装至少一次rf源组件或rf易感电组件。在以下描述中，术语“rf源组件”是指生成电磁辐射的组件，该电磁辐射若不加以控制则可能会干扰其他电子组件的功能性。例如，通风屏蔽罩102可用于将微处理器与其周围环境隔离。相比而言，“rf易感元件”是可能会受到emi或rfi的影响的非发射电组件，诸如电路输入、放大器级、对串扰敏感的电缆和导线等。在不同的实施方式中，可以按不同的方式使用通风屏蔽罩102。
15.在一种实施方式中，通风屏蔽罩102包装电子设备100的处理器，诸如以包围片上系统(soc)，同时将soc与pcba 108上的其他电路系统隔离。在其他实施方式中，通风屏蔽罩102可包装一个或多个rf易感组件，诸如靠近rf发射组件(包括例如存储器(例如，一个或多个ddr)、电压调节器、电感器等)的导线或电缆。
16.在一种实施方式中，通风屏蔽罩102是由阻挡外来电磁和射频发射的传输的导电或磁性材料形成的中空或基本上中空的外壳。尽管通风屏蔽罩102可以由各种磁性和/或导电材料形成，但在一种实施方式中，通风屏蔽罩402是导热材料(诸如铜)。因此，通风屏蔽罩102可以充当散热器，从而被动地传播热以进行冷却。
17.通风屏蔽罩102包括在至少两个不同侧表面上的通风孔(例如，输入孔106和输出孔110)。根据一种实施方式，输入孔106和输出孔110被形成在限定通风屏蔽罩102的最薄尺寸的表面上(例如，平行于图1的z轴的表面)。附加地，通风屏蔽罩102可被集成在电子设备100内，使得通风屏蔽罩102的最薄尺寸基本上平行于电子设备100的最薄尺寸。
18.根据一种实施方式，电子设备100包括主动冷却系统，该主动冷却系统包括位于设备外壳104内在通风屏蔽罩102外部的位置处的风扇112。风扇112被安装在设备外壳104内(例如，安装到设备外壳104的壁或pcba 108)并且沿着路径114循环空气，该路径114在基本上平行于pcba 108且垂直于重力方向的方向上延伸穿过设备外壳104。在不同的实施方式中，风扇112和通风屏蔽罩102的定位可以在设备外壳104内跨一系列位置变化，包括直接位于设备键盘下方(沿z轴)的位置以及位于键盘下面的触摸板区域下方的位置(例如，如参考图1大体示出的)。
19.在图1中，通风屏蔽罩102与路径114中的输入孔106和输出孔110一起被定位，这样空气可以流入和流出通风屏蔽罩102而不会偏离空气在通风屏蔽罩102被排除在设备设计之外的情况下将遵循的自然路径。如本文所使用的，术语“基本上垂直”和“基本上平行”通常是指在实际垂直和平行的5％以内的方向。
20.在不同的实施方式中，输入孔106和输出孔110可采取各种不同的形状、大小和彼此间的间距；然而，输入孔106和输出孔110可操作来以目标屏蔽频率防止通过通风屏蔽罩102的rf泄漏。例如，目标屏蔽频率可对应于由被通风屏蔽罩102包装的组件生成的发射频率，或者替代地对应于设备外壳内在通风屏蔽罩102外部的组件的发射频率。根据一种实施方式，输入孔106和输出孔110各自具有小于2.5mm的最大直径来以2.4ghz提供rf屏蔽。
21.尽管输入孔106和输出孔110足够得小以使得能够以目标屏蔽频率防止rf泄漏，但在一些实施方式中，此类孔的数目和间距可被选择为使通风屏蔽罩102的相应侧的开放空间量最大化或接近最大化，其可在不损害前述屏蔽能力的情况下被达成。例如，通风屏蔽罩102可被设计成以便提供沿路径114的最大空气吞吐量，同时仍以目标屏蔽频率防止通过通风孔的rf泄漏。
22.在还有些其他实施方式中，输入孔106和输出孔110的大小和间距被设定成防止rf
泄漏并使沿路径114的空气吞吐量最大化，同时输入孔106和输出孔110的大小和位置还被设定成使得通风屏蔽罩102的侧表面可充分支持通风屏蔽罩102的重量并承受在电子设备100的使用期间由于施加到其上的力而产生的变形。例如，通风屏蔽罩102可被设计为在结构上是稳健的且承受预定量值的z方向力，以便确保当用户诸如因跌落设备而使电子设备100经受冲击或震动时，通风屏蔽罩102的形状和功能性不会受到损害。可被结合以增加通风屏蔽罩102的机械刚度的示例性特征参照图2
‑
3更详细地描述。
23.与实现阻碍和重定向气流的传统屏蔽罩的设备相比，上面描述的设计减小了设备外壳104内的阻抗并增加了散热。
24.尽管电子设备100被示为包括单个通风屏蔽罩102，但是所公开技术的其他实施方式可以包括多个不同的通风屏蔽罩，它们各自的输入和输出孔与设备外壳104内部的经定义的气流路径相一致地定位。例如，经定义的气流路径可以是归因于电子设备内包括多个风扇而形成的路径。
25.图2解说了另一示例通风屏蔽罩。通风屏蔽罩200具有适配成平行于pcba(未示出)倚靠的最长尺寸(l)。在一种实施方式中，通风屏蔽罩200被集成在电子设备内，使得通风屏蔽罩200的最长尺寸(l)水平倚靠在电子设备内并垂直于重力方向。通风屏蔽罩200包括沿第一侧表面206的输入孔202和沿第二侧表面210的输出孔204。根据一种实施方式，第一侧表面206和第二侧表面208限定了通风屏蔽罩200的基本上在重力方向上对齐的最薄尺寸(例如，尺寸h)，使得输入孔202和输出孔204促进气流沿着大致垂直于重力拉力的平面通过设备外壳。
26.在图2中，包括输入孔202的第一侧表面206与包括输出孔204的第二侧表面210毗邻(与包括输出孔204的第二侧表面210形成拐角)。这促使气流沿着基本上弯曲的路径(例如，通过第一侧表面206进入并通过第二侧表面210离开)。然而，在其他实施方式中，输入孔202和输出孔204在通风屏蔽罩200的相对侧上。例如，空气可通过第一侧上的输入孔202进入通风屏蔽罩200并且通过第二相对侧上的输出孔离开。
27.在一种实施方式中，通风屏蔽罩200被设计成使输入孔202和输出孔204沿着设备外壳内的目标空气流动路径对齐，诸如以参考图1所示出和描述的方式。尽管输入孔202和输出孔204可采取各种形状、大小和彼此间的间距，但是图2的输入孔202和输出孔204基本上是矩形的并且间隔开以使得沿侧表面206和210的开放空间量超过非开放空间量。根据一种实施方式，第一侧表面和第二侧表面上的表面积的50％至60％之间是由开放空间组成的，空气可通过该开放空间容易地循环进出通风屏蔽罩200。在一些实施方式中，该开放空间百分比可以更高或更低，这取决于通风屏蔽罩200的所需结构强度(例如，稳健性和抗变形)。在一种实施方式中，输入孔202和输出孔204被局限在通风屏蔽罩200的与经定义的气流路径相交的一部分。例如，通风屏蔽罩200的侧表面上的开口可包括大于被标识为与经定义的气流路径相交的表面积的50％的表面积。
28.尽管第一侧面206和第二侧面210上的总开放空间量可能超过该表面上的非开放空间量，但输入孔202和输出孔204中的每个单独孔仍可符合适用的rf屏蔽要求并以目标屏蔽频率提供rf屏蔽。例如，当以2.4ghz的目标屏蔽频率进行屏蔽时，输入孔202和输出孔204中的每个单独孔可具有小于2.5mm的最大直径。
29.根据一种实施方式，输入孔202和输出孔204中的每一者具有符合(例如，小于或等
于)经定义的“最大工作屏蔽直径”的最大直径，该“最大工作屏蔽直径”表示在仍能保证以目标屏蔽频率阻挡rf波的情况下单独孔可采取的最大直径。在一个这样的实施方式中，每个单独孔的大小被最大化或接近最大化，同时仍符合针对目标屏蔽频率的最大工作屏蔽直径。例如，输入孔202和输出孔204各自具有在给定制造容差下的最大工作屏蔽直径的约90％至100％之间的最大直径。在其中目标屏蔽频率为2.4ghz且最大工作屏蔽直径为2.5mm的一个示例实施方式中，假设归因于构建阶段期间产品与产品的不一致性的附加的0.2mm容差，输入孔202和输出孔204被设计为直径为2.3mm。在另一实施方式中，该容差范围为目标孔大小的正负约5
‑
10％。
30.在没有图2所示和下面讨论的附加结构特征的情况下，在通风屏蔽罩200的侧边缘中引入输入孔202和输出孔204可具有减少沿着通风屏蔽罩200的侧边缘的可用于将通风屏蔽罩200在设备外壳内接地的表面积量的效果。附加地，当经受z方向力时，屏蔽材料沿第一侧表面206和第二侧表面210的表面积的这种减小可能具有削弱结构抗变形的效果。
31.在所解说的实施方式中，通过在第一侧表面206和第二侧表面210中的每一者中结合台阶特征216来解决这些挑战(例如，减少的接地接触面积和对结构变形的易感性)。分解视图224更详细地示出了台阶特征216。尽管分解视图224示出了如显现在侧表面206上的台阶特征216，但是台阶特征216可沿着侧表面210具有相同或类似特征。
32.台阶特征216将第一侧表面206划分成顶部218、底部220和中央部222。顶部218从底部220沿y轴偏移一定距离。中心部222用于将顶部218与底部220邻接并且在可垂直于顶部218和底部220的方向上延伸。在一种实施方式中，通风屏蔽罩200附连至设备外壳内的pcba，使得顶部218和底部220中的每一者基本上垂直于pcba并且中央部222基本上平行于pcba。
33.包括台阶特征216提供了若干优点。首先，台阶特征216有效地增加了可用于与接地子结构(未示出)建立接触的表面积量。这种增加的接触面积(例如，在中央部222与底层的子结构之间)提供了对通风屏蔽罩200的更好接地。附加地，台阶特征216增加了通风屏蔽罩沿z轴的强度，有效地减轻了结构在经受z方向力(诸如冲击或震动)时可能变形的可能性。
34.通风屏蔽罩200的尺寸可从一种实施方式到另一种实施方式显著地变化；然而，高度尺寸(h)可被制造得足够大，使得穿过屏蔽罩200的内部尺寸(h)大于通风屏蔽罩200的顶部与设备外壳的盖子之间的间隙的对应高度。在一个示例实施方式中，屏蔽罩200具有3.55mm的高度(h)，而通风屏蔽罩200的顶部与外壳盖子之间的对应间隙为0.3mm。
35.图3解说了包括主体312和围栏部314的又一示例性通风屏蔽罩300。在一种实施方式中，通风屏蔽罩300与图2所示的通风屏蔽罩200相同。主体312包括被设计成可移除地耦合到围栏部314的盖子和四个侧表面(例如，所解说的侧表面306和308)。在一种实施方式中，围栏部314安装到电子设备的pcba并且主体312包括允许用户将主体312锁定在抵靠围栏部314的适当位置的附连机构。例如，通风屏蔽罩300的主体312可具有周界，该周界的大小被设定成卡入到位并将结构固定到围栏部314，诸如通过致使在主体312上的一个或多个突片(tab)中形成用以锁定到被形成在围栏部314上的对应闩锁(latch)中的凹坑(dimple)。
36.通风屏蔽罩300包括沿主体312的第一侧表面306的输入孔302和沿主体312的第二
侧表面306的输出孔304。在一种实施方式中，通风屏蔽罩300被设计成使输入孔302和输出孔304沿着设备外壳内的目标空气流动路径对齐，诸如以参考图1所示出和描述的方式。尽管输入孔302和输出孔304可采取各种形状、大小和彼此间的间距，但是输入孔的大小和间距可被设定成使得沿侧表面306和308与气流路径相交的开放空间量超过非开放空间量。附加地，每个单独孔的大小被设定成足够小以便符合适用的rf屏蔽要求，从而以目标屏蔽频率提供rf屏蔽。
37.如在分解视图324中可见的，通风屏蔽罩300包括在主体312的侧表面306中的台阶特征316。台阶特征316包括顶部318和底部320，它们各自平行于z轴延伸并且当主体312耦合到围栏部314时与围栏部314的侧面相接触地搁置。台阶特征316的中央部322在x
‑
y平面中平放(例如，平行于设备pcba，未示出)并且当主体312耦合到围栏部314时接触围栏部314的顶部边缘。
38.由于围栏部314可通过pcba(未示出)接地，台阶特征316的中央部322与围栏部314之间的接触区域确保主体312保持接地，同时还使结构更加稳健并提高其抵抗归因于冲击、振动和其他震动事件产生的力所致的变形的能力。
39.归因于通风屏蔽罩300的预期用途，主体312和围栏部314的具体特征在各种实施方式中可能不同。例如，通风屏蔽罩300中的主体312被示为包括被设计成匹配底层组件(未示出)的轮廓(诸如与主体312接触并倚靠该组件将主体312接地)的突片(弹簧指)328和330。上面没有具体描述的通风屏蔽罩300的其他方面可以与参考图1和图2描述的通风屏蔽罩相同或类似。
40.图4解说了具有主动冷却系统的示例设备壳体400。主动冷却系统包括风扇404和通风屏蔽罩402以促进由风扇404移动的空气沿着路径(由图4中的箭头标记)贯穿设备壳体的循环。通风屏蔽罩402包括在一个或多个侧表面上的输入孔(例如，在侧表面406和410上形成的输入孔)和在一个或多个侧表面上形成的输出孔(例如，在侧表面414上形成的输出孔)。
41.通风屏蔽罩402中的通风孔的数目、放置和大小可基于设备壳体400和主动冷却系统内的元件的布置而从一种实施方式到另一种实施方式变化。然而，在一种实施方式中，通风屏蔽罩402被设计成容适沿着通过设备壳体400的预先标识的气流路径(例如，在平行于pcba 408的方向上)的气流。预先标识的气流路径(在本文中也称为“自然气流路径”)可以例如是由于风扇的放置和取向(例如，风扇的进气口与出风口位置的放置和取向)以及设备壳体400内可用间隙的大小和位置而将存在于设备壳体400内的气流路径，假设通风屏蔽罩402没有阻碍或偏转气流的能力。
42.通风屏蔽罩402被定位在设备壳体400内，使得输入孔(例如，沿侧表面406和410的孔)和输出孔(例如，沿侧表面414的孔)与预先标识的气流路径相一致，以便促进气流沿着预先标识的气流路径而没有偏离。在所解说的实施方式中，空气通过通风口418进入设备壳体400；通过形成在侧表面406和410中的输入孔进入通风屏蔽罩402；通过沿侧表面414的出口孔离开通风屏蔽罩402；进入风扇进气口420；并且最终由风扇404通过设备壳体400中的出口422被推出设备壳体400。
43.根据一种实施方式，输入孔和输出孔中的每一者根据rf屏蔽要求被精确地限定并且具有等于或小于足以阻挡目标屏蔽频率的rf波的传输的最小直径的最大直径。例如，如
果rf屏蔽要求强制要求孔大小为2.5mm或更小以便以2.4ghz的目标屏蔽频率阻挡rf波，则输入孔和输出孔中的每一者单独地受到该最大直径的约束。根据一种实施方式，通风屏蔽罩402被设计成以被通风屏蔽罩402包装的至少一个rf发射组件的发射频率进行屏蔽。没有参考图4具体描述的通风屏蔽罩402的其他特征可以与参考图1
‑
3描述的那些特征相同或类似。
44.本文公开的一种示例系统包括在基本上垂直于重力方向的平面内延伸的印刷电路板组装件(pcba)；以及附连至pcba的屏蔽罩。屏蔽罩被适配成以目标屏蔽频率屏蔽至少一个内部电组件免受辐射，并且包括被定位成促成气流在基本上平行于pcba的方向上通过屏蔽罩的输入孔和输出孔。
45.在根据任一前述系统的另一示例系统中，输入孔被形成在屏蔽罩的第一侧表面中并且输出孔被形成在屏蔽罩的第二侧表面中。第一侧表面和第二侧表面限定屏蔽罩的最薄尺寸。
46.在根据任一前述系统的又一示例系统中，该系统包括包围pcba和屏蔽罩的外壳。该系统还包括在外壳内和屏蔽罩外部的风扇，该风扇被适配成沿着穿过屏蔽罩的输入孔和输出孔的经定义的气流路径使空气移动贯穿外壳。
47.在任一前述系统的又一示例系统中，输入孔和输出孔具有等于或小于足以阻挡目标屏蔽频率的rf波的传输的最小直径的最大直径。
48.在任一前述系统的仍又一示例系统中，由第一侧表面上的输入孔形成的开口的表面积超过由第一侧表面的非开口区域形成的表面积。
49.在任一前述系统的另一示例系统中，屏蔽罩包括安装到pcba的主体部以及包括输入孔和输出孔的围栏部。围栏部被配置成用于附连至主体部。
50.在任一前述系统的仍又一示例系统中，屏蔽罩的围栏部可包括沿着包括输入孔的第一侧表面和包括输出孔的第二侧表面中的至少一者形成的台阶，该台阶包括基本上平行于pcba的第一部分和基本上垂直于pcba的第二部分。
51.在任一前述系统的另一示例系统中，输入孔和输出孔中的至少一者是沿着基本上垂直于pcba的台阶的第一部分被形成的。
52.本文公开的示例方法包括：确定跨在基本上平行于重力方向的平面内延伸的pcba的气流路径；以及在气流路径内放置屏蔽罩，该屏蔽罩具有在屏蔽罩的不同侧表面上与气流路径相一致的输入孔和输出孔。
53.在根据任一前述方法的另一示例方法中，输入孔被形成在屏蔽罩的第一侧表面中并且输出孔被形成在屏蔽罩的第二侧表面中。第一侧表面和第二侧表面限定屏蔽罩的最薄尺寸。
54.在任一前述方法的又一示例方法中，pcba和屏蔽罩在外壳内并且气流路径由屏蔽罩外部的风扇创建。
55.在任一前述方法的仍又一示例方法中，输入孔和输出孔具有等于或小于足以阻挡目标屏蔽频率的rf波的传输的最小直径的最大直径。
56.在任一前述方法的另一示例方法中，由第一侧表面上的输入孔形成的开口的表面积超过由第一侧表面的非开口区域形成的表面积。
57.在任一前述方法的仍又一示例方法中，屏蔽罩可包括安装到pcba的主体部以及包
括输入孔和输出孔的围栏部。围栏部被配置成用于附连至主体部。
58.在任一前述方法的又一示例方法中，屏蔽罩的围栏部可包括沿着包括输入孔的第一侧表面和包括输出孔的第二侧表面中的至少一者形成的台阶，该台阶包括基本上平行于pcba的第一部分和基本上垂直于pcba的第二部分。
59.在任一前述方法的又一示例方法中，输入孔和输出孔中的至少一者是沿着基本上垂直于pcba的台阶的第一部分被形成的。
60.本文描述的一种示例主动冷却系统包括安装在设备外壳内的屏蔽罩，该屏蔽罩被适配成以目标屏蔽频率屏蔽至少一个内部电组件免受rf辐射。屏蔽罩可包括位于不同侧表面上的用于提供穿过屏蔽罩的进气口和出风口的输入孔和输出孔。主动冷却系统进一步包括位于设备外壳内和屏蔽罩外部的风扇，该风扇被适配成在贯穿设备外壳循环的同时沿着贯穿屏蔽罩的输入孔和输出孔两者的目标路径循环空气。
61.在根据任一前述主动冷却系统的另一示例冷却系统中，输入孔被形成在屏蔽罩的第一侧表面中并且输出孔被形成在屏蔽罩的第二侧表面中。屏蔽罩的第一侧表面和第二侧表面可限定屏蔽罩的最薄尺寸。
62.在任一前述主动冷却系统的又一示例冷却系统中，由第一侧表面上的输入孔形成的开口的表面积超过由第一侧表面的非开口区域形成的表面积。
63.在任一前述主动冷却系统的仍又一示例冷却系统中，屏蔽罩进一步包括安装到设备外壳内的pcba的主体部以及包括输入孔和输出孔的围栏部。围栏部被配置成用于附连至主体部。
64.本文公开的示例系统包括：用于确定跨在基本上平行于重力方向的平面内延伸的pcba的气流路径的装置；以及用于在气流通路内放置屏蔽罩的装置，该屏蔽罩具有在屏蔽罩的不同侧表面上与气流路径相一致的输入孔和输出孔。
65.本文中所描述的各实现可被实现为一个或多个计算机系统中的逻辑步骤。逻辑操作可被实现为：(1)在一个或多个计算机系统中执行的处理器实现的步骤的序列；以及(2)一个或多个计算机系统内的互连机器或电路模块。该实现是取决于被利用的计算机系统的性能要求的选择问题。相应地，组成本文中所描述的各实现的逻辑操作另外还可被称为操作、步骤、对象、或模块。此外，还应该理解，逻辑操作可以以任何顺序来执行，除非明确地声明，或者权利要求语言固有地要求某特定顺序。以上说明、示例和数据连同附图提供了对示例性实现的结构和用途的全面描述。