尺寸受限的设备法拉第笼的制作方法

尺寸受限的设备法拉第笼


背景技术：

1.该描述涉及具有发热组件的尺寸受限的设备，并且涉及在提供电磁屏蔽(例如，rf屏蔽)时冷却发热组件。
附图说明
2.各附图解说了本文中所传达的诸概念的实现。所解说的实现的特征可通过参考以下结合附图的描述来更容易地理解。在可行的情况下，各附图中相同的附图标记被用来指代相同的元件。此外，每个附图标记的最左边的数字传达其中首次引入该附图标记的附图及相关联的讨论。
3.图1是可包括根据本发明概念的本尺寸受限屏蔽电路板组件实现的示例设备的部分剖切透视图。
4.图2a-2d是图1的示例尺寸受限屏蔽电路板组件的各部分的分解透视图。
5.图2e是图1的示例尺寸受限屏蔽电路板组件的一部分的透视图。
6.图2f和2g是如图2e中指示的示例尺寸受限屏蔽电路板组件的一部分的截面图。
7.图3和4是根据本发明概念的一些实现的替换尺寸受限屏蔽电路板组件示例的截面图。
8.图5是根据本发明概念的一些实现的替换尺寸受限屏蔽电路板组件示例的分解透视图。
9.描述
10.本发明概念涉及设备，诸如计算设备。对于很多形状因子(诸如平板、笔记本、和/或可穿戴设备)而言，消费者偏好倾向于更小形状因子，特别是更薄(例如，z尺寸限制)和/或更轻的形状因子。同时，消费者想要来自计算资源(例如，发热组件)(诸如处理资源、存储器资源、电池资源等)的高性能。高性能往往导致来自发热组件的不想要的热量产生。该热量可以经由可定位在发热组件附近的热模块来分散。发热组件也被屏蔽以免受可能使其性能降级的环境射频能量(rf屏蔽)的影响。此外，来自发热组件的rf发射(例如，rf噪声)可以被阻挡，以使得它们不干扰其他设备组件(诸如各种天线)。换言之，本发明概念可以涉及在两个方向(例如，来自和朝向发热组件的方向)上的rf屏蔽。
11.本发明概念可以采用设备中既对定位热模块和发热组件作出贡献又对发热组件的rf屏蔽作出贡献的各组件。这些组件可以在z尺寸上节省薄形状因子设备中的空间，以及其他优点。这些组件还可以通过去除对z高度作出贡献的其他组件来提供减小的z尺寸。传统上，盖子被放置在热模块之上以偏置抵靠发热组件的该热模块。本发明实现可以去除盖子，并且由此减少厚度、成本和/或复杂性。在一些情形中，组件还对设备的可修复性(例如，更容易组装和拆卸)作出贡献。以下描述了这些和其他方面。
12.图1示出了表现为平板类型计算设备的示例设备100的局部剖视图。在该表现中，设备100可包括尺寸受限的经屏蔽和冷却的电路板组件102(以下称为“电路板组件”)，在该示例中，该电路板组件被包含在壳体104和显示器106内。电路板组件102可以在其他设备场
景中被采用。
13.图2a-2g共同示出了电路板组装件102的特征。图2a-2d示出了电路板组装件102的分解视图。图2e示出了电路板组件102的部分组装图。图2f和2g是电路板组件102的一部分的视图。
14.电路板组件102可包括电路板202、发热组件204、热模块206、框架208、围栏210和垫圈212。电路板202可以表现为印刷电路板(pcb)或柔性印刷电路(fpc)等。发热组件204可以定位在电路板202上。发热组件可以表现为处理器214，诸如中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)和存储/存储器、电池和/或转换器等。如以下将更详细解释的，电路板202、热模块206、框架208、围栏210和/或垫圈212可以形成围绕发热组件204的法拉第笼216(例如，rf屏蔽)。
15.电路板202可包括向上朝向热模块206延伸的围栏210。从一个角度来看，围栏210可以限定第一周界218，并且发热组件204可以位于第一周界218内。
16.热模块206可以表现为蒸汽室、热管、散热器、热沉和/或导电材料(诸如铜或石墨)片，以及其他配置。热模块206可包括向下朝向电路板202延伸的框架208。框架208可以是热模块的集成部分。例如，具有框架208的热模块206可以由增材制造工艺(诸如3d打印)形成，或者可以由减材工艺(诸如机械加工)形成。替换地，框架208可以是固定到热模块206的单独组件。例如，框架可以焊合、焊接和/或以其他方式熔合(例如，固定)到热模块。
17.从一个角度来看，框架208可以限定第二周界220。第一周界218和第二周界220可以不同，以使得框架208可被包含在围栏210内，或反之亦然(例如，它们彼此绕过而不是彼此邻接)。换言之，第一和第二周界(218和220)可以彼此偏移，并且框架208和围栏210可以在z维度上部分交叠。
18.注意到，该实现包括穿过框架208的端口221(图2a)、垫圈212和围栏210，以允许第二热模块206(1)(图2a)热耦合到热模块206。热模块206(1)可被用于将热能耗散到设备中未被热模块206覆盖的区域。图5示出了不包括端口221的另一实现。
19.框架208可以向热模块206提供结构完整性。例如，热模块206可以在xy维度上具有一般相对的主要平面表面222(图2a)和224(图2c)。框架208可以提供对热模块206保持主要平面表面222和224的平面性作出贡献的结构完整性。这可以允许采用(在z参考方向上)更薄的热模块而它们不经受组装期间的变形和/或组装时的变形。例如，紧固件226可被用于偏置抵靠发热组件的热模块206，而不使热模块206的平面性质变形。因此，框架208可对在z维度上整体更薄的设备作出贡献。
20.此外，本发明实现比传统设计更实用。在传统设计中，如果设备被拆卸，则热模块往往被损坏。在所解说的配置中，在未被损坏的情况下，紧固件226可以被移除并且热模块206可以被移除，这部分归功于由框架208提供的结构支撑。很可能不会损坏任何部件并且可以进行维修，并且电路板组件102可被重新组装。在不太可能的情况下发生损坏，这往往发生在垫圈212上。垫圈212是一种相对简单且便宜的元件，其成本往往比热模块低至少一个数量级。替换垫圈212可被安装在围栏210上，并且可以完成电路板组件102的重新组装。
21.在此类配置中，热模块206可以抵靠发热组件204定位(直接接触或经由居间热界面材料)。热模块206也可以接近围栏210。在该实现中，垫圈212可以定位在围栏210与热模块206之间。然而，该实现不依赖于垫圈212在围栏210与热模块206之间进行密封(例如，完
成法拉第笼216)。替代地，垫圈212可以密封框架208与围栏210之间的法拉第笼216(例如，消除rf泄漏)。例如，垫圈212可以使框架208和围栏210在x和y维度上彼此远离地偏置。例如，垫圈212可以在x和y维度上在框架208与围栏210之间被压缩，并且在x和y维度上抵靠框架和围栏施加偏置。换言之，由垫圈212产生的偏置可以平行于主要平面表面222和224。由垫圈212创建的与框架208和围栏210的偏置可以确保充分接触以避免垫圈212与框架208之间和/或垫圈212与围栏210之间的rf泄漏。
22.因为法拉第笼216的密封是由抵靠框架208和围栏210的垫圈212创建的，z维度上的尺寸变化可被容适。例如，紧固件226可被拧紧，直到热模块206接触发热组件204。回想一下，围栏210和框架208彼此绕过，以使得来自发热组件204和热模块206的指定尺寸的变化(例如，设计公差)可被容适。这种容适可被实现，因为本发明概念不依赖于框架208、围栏210与垫圈212之间的z维度接触来密封法拉第笼216。替代地，框架208、垫圈212与围栏210之间的xy维度接触独立于z维度变化而密封法拉第笼216。
23.在一些实现中，垫圈212可包括创建框架208与围栏210之间的偏置的偏置特征228。在该情形中，偏置特征228表现为成角度的齿230(图2a)。毗邻齿230之间的间隙232(图2a)影响rf信号的哪些波长被法拉第笼216阻挡。偏置特征可包括其他配置。例如，偏置特征可以是正弦形状(例如，针对放大部分在y参考方向上延伸并且在 x和-x参考方向上交替)。在一些配置中，垫圈212可包括对齐特征234，其促成在组装期间相对于围栏210和/或框架208保持垫圈212。
24.发热组件204可位于限定在第一和第二周界218和220内以及在电路板202与热模块206之间的体积235(图2b和2g)内。通过采用本发明概念提供的体积235针对给定的z维度高度可以大于传统设计的体积。例如，框架208和围栏210可以被视为具有“画框”配置(例如，没有中心的边界或周界)。画框配置可以允许发热组件204针对由框架208和/或围栏210的向内的绝大部分所定义的宽度w(图2g)定义的体积235的大部分以高度h(图2g)从电路板202延伸到热模块206。增大的体积235可以允许更多和/或更大的发热组件204被定位成与法拉第笼216内的热模块206接触，但通过去除传统设计中采用的盖子以迫使热模块抵靠发热组件提供了z维度上减小的总体尺寸。
25.在该情形中，如以上所提及的，发热组件204表现为处理器214，诸如中央处理单元(cpu)和/或图形处理单元(gpu)。替换地或附加地，发热组件可包括各种通信电路系统，诸如usb电路系统、蓝牙电路系统、wi-fi电路系统、4g电路系统、5g电路系统、各种电子电路系统、存储和/或电池等。一些实现可以利用围栏、框架和垫圈来将个体发热组件彼此隔离以及与外部rf能量隔离。以下关于图5描述了一个此类示例。
26.图2d和2e示出了电路板组装件102的各部分。图2d是分解透视图，而图2e是移除了热模块206的类似透视图。图2e示出了垫圈的对齐特征234(2)与围栏210相互作用。该相互作用可以保持垫圈212与围栏210对齐，和/或可以保持垫圈与围栏组装在一起(例如，防止垫圈在组装过程期间从围栏弹出)。图2f和2g是如图2e中所指示的电路板组件102的截面图。图2g类似于图2f，但示出了电路板组件的一部分的放大视图。
27.如以上所提及的，电路板202可对法拉第笼216(例如，法拉第笼216的底部)作出贡献。这方面在图2f和2g中可见。在该情形中，电路板202可包括导电结构236。导电结构236可以定位在发热组件204之下。在该示例中，导电结构236在电路板202的底面上(例如，与热模
块206的相对侧)。导电结构236可以通过穿过电路板202的一个或多个导体238电耦合到围栏210。导电结构236也可以电连接到设备接地240(图2f)。因此，导电结构236和导体238作为电路板202的一部分对法拉第笼216作出贡献。在该情形中，导电结构236是电路板202底面上的附加层。在其他情形中，导电结构可被纳入电路板内，诸如导电颗粒层被混合到电路板材料层中。
28.相对于图2a-2g解说的实现在z维度上可以比现有设计更薄，可以采用更少的组件，允许针对法拉第笼内的发热组件的在x和/或y维度上的更多横向空间，和/或可以容易地组装和拆卸。
29.图3和4分别示出了替换电路板组件102a和102b。(后缀
‘
a’和
‘
b’指示这些电路板组件的一些方面不同于以上所描述的电路板组件102的那些方面和/或彼此不同。以上关于图2a-2g介绍的各元件在此为简洁起见而不再重新介绍)。
30.图3示出了电路板组件102a，其中垫圈212可以摩擦适配到围栏210上。框架208(先前固定到热模块206)可以被强加在垫圈和围栏之上以“加载”垫圈212。例如，垫圈212可由弹性或弹振材料(诸如弹簧钢或其他导电材料)形成。将框架强加在垫圈之上可以在该视图中在x维度上压缩垫圈(并且在y维度上类似)。垫圈212的弹性随后可以在x维度上产生抵靠框架208和围栏210的向外偏置。这种偏置可以确保垫圈212、框架208与围栏210之间的一致接触以密封法拉第笼216。
31.图4示出了另一示例电路板组件102b。在该实现中，垫圈212摩擦适配到框架208的垂直部分402上。垫圈212不延伸越过围栏210(例如，在z参考维度上在围栏与框架之间)。换言之，垫圈212不沿着框架208的水平部分404延伸。
32.在该情形中，垫圈212可以表现为对开管(在该截面图中沿y参考方向延伸进出附图页)或其他形状因子。框架208和/或垫圈212可包括对齐特征以促成保持垫圈在框架上的预期位置。在该情形中，框架208包括对开管可定位在其中的浅凹形式的对齐特征406。对开管可以由弹性材料形成，以使得定位在围栏210与框架208之间的管的(圆形)部分用作偏置特征228。偏置特征228可以在x和y维度上产生抵靠围栏210和框架208的力，这可以确保围栏与框架之间的一致接触以及因此确保rf密封，而垫圈不会占用z维度上(诸如围栏210与框架208之间或围栏210与热模块206之间)的空间。
33.图5示出了替换电路板组件102c。(后缀
‘
c’指示该电路板组件的一些方面不同于以上所描述的电路板组件102、102a和/或102b的那些方面。以上关于图2a-2g、3和/或4介绍的各元件在此为简洁起见而不再重新介绍)。
34.电路板组件102c能够屏蔽多个发热组件204，使其免受外部rf能量和彼此之间的rf能量两者的影响。在该情形中，由围栏210形成的第一周界218可包括多个第一周界(218(1)、218(2)和218(3))：一个围绕发热组件204(1)；一个围绕发热组件204(2)，以及一个围绕发热组件204(3)。类似地，由框架208形成的第二周界220包括多个第二周界(220(1)、220(2)和220(3))：一个围绕发热组件204(1)；一个围绕发热组件204(2)，以及一个围绕发热组件204(3)。多个第一和第二周界(218和220)对围绕个体发热组件204(1)-204(3)中的每一者的法拉第笼216作出贡献。
35.个体法拉第笼216(1)-216(3)用于向个体发热组件204(1)-204(3)提供rf屏蔽，以使其免受彼此之间的rf能量以及(诸如可以是由未经屏蔽的发热组件204(4)产生的)外部
rf能量的影响。这种rf屏蔽可被视为双向的(例如，保护法拉第笼内的发热组件免受外部rf能量的影响，并且保护其他发热组件和/或其他外部组件免受由法拉第笼内的发热组件所产生的rf能量的影响)。这种rf屏蔽可以在保持以上关于图2a-4所描述的减小的z尺寸和/或增加的内部体积(例如，经屏蔽体积)的同时被实现。
36.在所描述的实现中，框架208、围栏210和/或垫圈212可以表现为导电材料，诸如复合材料或各种金属(例如，铜或不锈钢)。在一些情形中，垫圈可具有弹性性质，诸如可以由弹簧钢和其他材料提供。
37.本尺寸受限屏蔽的电路板组件概念可被用于各种类型的设备，例如计算设备，可包括但不限于笔记本计算机、平板型计算机、智能电话、可穿戴智能设备、游戏设备、娱乐控制台，和/或其他正在开发或待开发类型的设备。如本文所使用，计算设备可以是具有某种处理量和/或存储能力和/或其他发热组件的任何类型的设备。移动计算设备可以是旨在由用户方便地携带的任何计算设备。
38.在上文中描述了各个示例。附加的示例在下文中描述。一个示例包括一种设备，该设备包括：电路板，该电路板包括限定第一周界的向上延伸的围栏；定位在该第一周界内的发热组件；定位在该发热组件之上的热模块，该热模块包括限定与第一周界不同的第二周界的向下延伸的框架；以及垫圈，该垫圈在该围栏与该框架之间产生偏置，该偏置对阻挡该围栏与该框架之间的射频能量以完成围绕该发热组件的法拉第笼作出贡献。
39.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中电路板进一步包括定位在第一周界之下并且电耦合到该围栏的导电结构。
40.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中导电结构被纳入到电路板中或其中导电结构在电路板外部。
41.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中导电结构、围栏、框架、垫圈和热模块形成围绕发热组件的法拉第笼。
42.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中发热组件包括处理器和/或存储器。
43.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中热模块包括蒸汽室、热管、散热器或热沉。
44.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中热模块包括平坦表面，并且其中偏置一般平行于平坦表面(例如，与平坦表面成 /-30度)。
45.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中垫圈在围栏与热模块之间延伸，或者其中垫圈不在围栏与热模块之间延伸。
46.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中垫圈至少部分地由金属制成。
47.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中垫圈由弹簧钢制成。
48.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中发热组件包括多个发热组件，并且其中由围栏限定的第一周界包括多个第一周界，并且其中个体发热组件定位在个体第一周界中。
49.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中框架限定多个第二周界，并且其中该多个第一周界、该多个第二周界和垫圈形成围绕该多个发热组件的多个法拉第
笼，以使得个体发热组件彼此屏蔽。
50.另一示例包括一种设备，该设备包括电路板，该电路板包括向上延伸的围栏；定位在该围栏内的发热组件；定位在该发热组件之上的限定主要平面表面的热模块，该热模块包括与该围栏交叠的向下延伸的框架；以及在与该主要平面表面平行的方向上压缩在该围栏与该框架之间的垫圈。
51.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中电路板、热模块、围栏、框架和垫圈形成围绕发热组件的法拉第笼。
52.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中垫圈在框架与围栏之间呈正弦形状，或者其中垫圈包括在框架与围栏之间延伸的多个齿。
53.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中垫圈在围栏与热模块之间延伸，或者其中围栏接触热模块。
54.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中垫圈包括对齐特征以保持该垫圈与围栏对齐，和/或其中垫圈包括对齐特征以保持该垫圈与围栏和框架对齐。
55.另一示例可包括以上和/或以下示例中的任一者，其中框架向热模块提供结构完整性以保持主要平面表面的平面性。
56.另一示例包括一种设备，该设备包括电路板，该电路板包括向上延伸的围栏；定位在该围栏内的发热组件；定位在该发热组件之上的热模块，该热模块包括与该围栏偏离的向下延伸的框架；以及在围栏与框架之间延伸但不在发热组件之上的垫圈。
57.结语
58.尽管已用对结构特征和/或方法动作专用的语言描述了涉及尺寸受限屏蔽电路板组件的技术、方法、设备、系统等，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于所述具体特征或动作。相反，这些具体特征和动作是作为实现所要求保护的方法、设备、系统等的示例形式而公开的。