專利名稱：表面貼裝彈簧墊圈和電磁干擾外殼的制作方法
1．發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及電磁屏蔽領(lǐng)域，具體涉及有助于要連接到一起的元件之間的電連接的表面貼裝彈簧墊圈，以提供電磁屏蔽。
背景技術(shù)：
說明電磁干擾(EMI)是電子設(shè)備工作中所面臨的普遍問題。EMI是進入電子設(shè)備的特定部分的不希望有的在此引起干擾的電磁能，或由電子設(shè)備的特定部分發(fā)射的不希望有的在此引起干擾的電磁能EMI會使電子設(shè)備的部件或電子設(shè)備的功能不正常或完全失效。
通常，為了減少EMI問題，把電子設(shè)備裝入金屬機殼內(nèi)。為了降低成本機重量，一些外殼用例如不導(dǎo)電的塑料制成，以滿足更小的EMI外殼的需要。此外，為了屏蔽安裝在印刷電路板(PCB)上的電氣元件不受也安裝在PCB上的其它電氣元件所產(chǎn)生的EMI的影響。有時，還需要小的EMI外殼，這已是公知的。用于PCB的EMI外殼通常包括有頂?shù)钠桨褰饘贅?gòu)件和至少四個面向下的安裝在PCB上的壁，以便把要求EMI屏蔽的電子元件裝在內(nèi)。但是，構(gòu)成EMI外殼的這些平板金屬件的制造、安裝和連接，以及EMI外殼與PCB的直接所需的各種勞動都是很重要的，而這些勞動使電子設(shè)備的EMI屏蔽部分所需的費用很高。例如，已知的由美國1995年5月23日出版的美國專利5418685號公開的外殼由兩個半邊件構(gòu)成，即上半件和下半件，每個構(gòu)件設(shè)計成位于PCB的相對邊上，并使兩半邊構(gòu)件連接在一起，構(gòu)成包括內(nèi)壁的用于PCB不同部分的EMI外殼。但是，如果外殼的兩半邊構(gòu)件不是制造得極精確，那么，在它們與PCB連接的殼壁部分有平整度誤差，這使其電接觸不充分，因而不能完全滿足EMI屏蔽的要求。盡管已知在PCB接觸區(qū)(例如接地的平面導(dǎo)體路徑)與EMI殼的兩個半邊件的面向下的殼壁之間設(shè)置各種類型的墊圈作為“填充件”，但是，當(dāng)前的墊圈有些不適用。不適用的原因是，外殼半邊件包括的幾個內(nèi)壁要與PCB構(gòu)成良好接觸。殼壁有間隙，在這些間隙中有許多導(dǎo)體和導(dǎo)線進入PCB或從PCB伸出。由于一些壁段的長度只有0.3英寸和PCB上的接地平面導(dǎo)體的寬度通常只有0.1英寸，因此，這些間隙和內(nèi)壁對尋找合適的墊圈實質(zhì)上增大了難度。使用市售的墊圈，例如，廣泛使用的叫作“指形托盤(finger stock)”的金屬彈簧是不合適的，因為與尺寸小的導(dǎo)體和這么小尺寸的殼壁相比，金屬彈簧的尺寸較大。把這些墊圈切割、安裝和插入到這么小尺寸的導(dǎo)體和殼壁上需要大量的勞動作業(yè)。而且需用各種導(dǎo)電彈性元件。加入導(dǎo)電彈性元件再次明顯增大了產(chǎn)品成本。另外的要求是，要對PCB經(jīng)常維修，因此墊圈要能重復(fù)使用。
綜上所述，要提供一種特別適用于有小殼壁和/或帶小開口的殼壁的EMI外殼與PCB連接用的彈簧墊圈。而且，新的彈簧墊圈要能重復(fù)使用和更便宜。
發(fā)明概述本發(fā)明提供一種適合于用拾取和放置機構(gòu)在PCB和EMI基準(zhǔn)導(dǎo)體上淀積成表面貼裝器件的基本上為平面型的彈簧條。彈簧條基本上是平面型，并包括至少一個由彈簧平面伸出的嚙合部分，由于EMI外殼連接到PCB上，因此，嚙合部分與EMI外殼構(gòu)成電接觸。
附圖的簡要說明

圖1是安裝在PCB上的EMI外殼的截面圖；圖2是圖1中PCB的頂視圖；圖3是用于圖1所示的EMI外殼與PCB電連接的按本發(fā)明原理構(gòu)成的表面貼裝彈簧墊圈的等角投影圖；和圖4a、4b和4c分別是圖3所示彈簧墊圈的頂視圖、側(cè)視圖和端視圖。
優(yōu)選實施例說明圖1是通過EMI外殼2和PCB4的截面圖。外殼2包括頂部6，外壁部分8和內(nèi)壁部分10。PCB4包括安裝其上的多個電子元件12、包括為防止EMI而要隔開的某些元件組12。更具體地說，當(dāng)外殼2固定到PCB4上時，殼壁8和10共同構(gòu)成內(nèi)部EMI外殼14，16和18/20。用各種常規(guī)方法中的任何一種，例如，用螺絲22，可以實現(xiàn)這種固定。外殼2可用平板金屬件構(gòu)成，用常規(guī)方法相互連接，構(gòu)成EMI外殼2。而且，外殼2可包括例如鋁的導(dǎo)電材料的單一鑄件。在一些應(yīng)用中，鑄件可能是構(gòu)成外殼2優(yōu)選的低成本方法，由于在鑄造工藝中外殼2中有整體構(gòu)成的導(dǎo)熱支柱24，在外殼2安裝到PCB4上時，導(dǎo)熱支柱與所選擇的元件12構(gòu)成熱接觸，因此，鑄件對所選擇的元件12也有散熱作用。注意，為了使承載信號的連接件和導(dǎo)體能沿PCB4的表面通道進入和伸出EMI外殼14，16和18/20，通常要求外殼2的內(nèi)壁8和外壁10偶爾有間隙。如圖示的壁8中的間隙25。
圖2示出用常規(guī)方法在PCB4上形成的接地平面導(dǎo)體線路26，它與外殼2的殼壁對準(zhǔn)，并用于與外殼2構(gòu)成電接觸并形成EMI外殼14，16和18/20。盡管線路26叫做“接地平面”線路，應(yīng)知道，該術(shù)語是指覆蓋不必是地電位的位置處的線路26，而且，為實現(xiàn)發(fā)明目的，從外殼2至能足以建立EMI保護的PCB4上的任何基準(zhǔn)電位路線26的電連接是可以接受的。注意，線路26偶爾也包括與外殼2中形成的間隙25對準(zhǔn)的間隙28，以使信號線路的原封不動的通道(沒具體畫出)容易地進入或穿出EMI外殼14，16和18/20。
本發(fā)明還給外殼2與PCB4的導(dǎo)體線路26之間提供有效地電接觸。注意，導(dǎo)體線路26較小，例如只有0.1英寸寬，而外殼2的殼壁8和10的厚度約為0.08英寸。
而且，為使所述的連接件和信號線路能進入和穿出EMI外殼14、16和18/20，在導(dǎo)體線路26中設(shè)置間隙28。而且，注意，當(dāng)用較便宜的零件作流行的外殼2時，與PCB的導(dǎo)體線路26接口部分的較嚴(yán)格的平整性技術(shù)指標(biāo)(為與導(dǎo)體線路26構(gòu)成良好接觸所要求的)使外殼2的成本明顯增大?？紤]到導(dǎo)體線路26的寬度極窄，有轉(zhuǎn)彎和間隙，常規(guī)的叫做“指形托盤”的金屬彈簧通常是不適用的。為了確保導(dǎo)體線路26與外殼2之間的緊密裝配，通常也不允許沿導(dǎo)體線路26用導(dǎo)電元件和/或彈性元件，因為這些導(dǎo)電元件和彈性元件的插入工藝的花費很貴和/或要更多的勞力。
按本發(fā)明原理，提供圖3和圖4所示的表面貼裝彈簧墊圈30。彈簧墊圈30包括例如是鍍金的鈹青銅的導(dǎo)電材料的平面矩形件，該矩形件的尺寸要適于用常規(guī)的拾取和放置的表面貼裝裝置沿導(dǎo)體路線26進行表面貼裝。圖2展示出拾取和放置表面貼裝裝置32的功能，在對應(yīng)表面貼裝焊盤對31處的線路26上的放置彈簧30是可以表面貼裝的常規(guī)裝置。拾取和放置裝置32包括真空操作的噴嘴34，正如本行業(yè)技術(shù)人員所公知的，按設(shè)計者規(guī)定的預(yù)定的放置方式，依次連續(xù)拾取墊圈30并把它們放在沿導(dǎo)電路線26的預(yù)定焊盤位置，以確保每個外殼14，16和18/20達(dá)到EMI技術(shù)指標(biāo)。例如，彈簧30按3/4英寸一個速度沿導(dǎo)體線路26放置，或者，對EMI的位置要求更嚴(yán)格，使它們的放置位置很精確。
如圖3所示，彈簧30至少包括一個，在優(yōu)選實施例中是兩個，由彈簧30的平面凸起的薄片或扁尾(tang)36它使彈簧30產(chǎn)生“彈簧”功能?？梢詮椈审w30“切去”而構(gòu)成扁尾36，如圖3和圖4所示，或者，在另一實施例中只包括在彈簧30的相對端升起的彎頭。使用中，當(dāng)外殼裝在PCB4上時，扁尾36首先嚙合，事實上是“埋入”外殼2面向下的末端。該埋入彈簧作用有助于接地線26和它的接觸位置至EMI外殼2之間的良好電連接。優(yōu)選實施例中，彈簧30實際上是對稱構(gòu)成的。這種對稱使彈簧30在其中間交叉點達(dá)到平衡。因此，用拾取和放置裝置32用真空吸嘴34在其中心點35能可靠地提升和放置。而且，注意，扁尾36中包括斜帶38，在其制造過程中用另外的步驟構(gòu)成該斜帶，以在每個扁尾36的頂上構(gòu)成向上升起點40，以確保在外殼2的良好電接觸。
關(guān)于彈簧30的應(yīng)用，正如本行業(yè)技術(shù)人員所公知的，用絲網(wǎng)印刷工藝形成導(dǎo)體線路26，以在彈簧30要順序定位的所有位置形成焊料表面貼裝足跡。之后，拾取和放置裝置32把裝置30與要表面貼裝的那些電氣元件12一起自動定位到PCB4上。之后，用例如常規(guī)的回流焊設(shè)備把電氣元件和彈簧30固定到位置中。此后，外殼2的殼壁與導(dǎo)體線路26對準(zhǔn)，并用常規(guī)方法，例如用螺絲22固定到PCB上。
圖4a，4b和4c示出了常用的彈簧30的詳細(xì)尺寸。
按本發(fā)明，避免了用昂貴的手工操作沿導(dǎo)體線路26的可能是彎曲的路線放置彈性中，導(dǎo)電元件和其它類型的機械彈簧，由此，大大降低了EMI外殼與PCB之間設(shè)置EMI墊圈的費用。本發(fā)明不僅給EMI彈簧提供自動的精確定位，還提供了能重復(fù)使用的EMI彈簧，因此，當(dāng)要維修或其它原因時可以卸下EMI外殼，之后，再安裝到PCB上。
圖示的優(yōu)選實施例中，用價格低廉的鑄造技術(shù)構(gòu)成鋁EMI外殼2。制成的鑄件在要與導(dǎo)體線路26匹配的壁端是平整的，其誤差范圍是±0.01英寸，導(dǎo)體線路26的平整性誤差也約為±0.05英寸，它與外殼誤差的附加組合，使總平整性誤差為±0.015。如圖3和4所示，彈簧30的扁尾36具有0.047英寸的最大彈性限度，因此，足以允許使用有較大平整性誤差范圍的價格更低的EMI外殼。
因此，已展示出用作PCB與EMI外殼之間的精密而價廉的墊圈的新穎的彈簧。本行業(yè)的技術(shù)人員在閱讀了所述的說明之后還會做出許多改變和改進。但應(yīng)知道，圖示實施例只是作為說明例，它不能限制以下所要求的保護范圍。例如，盡管彈簧30最好是用波峰焊固定到線路26上，但其它導(dǎo)電連接方法，例如環(huán)氧粘接，也可以用。此外，彈簧30和扁尾36可以有圖示矩形以外的其它形狀。而且，可由圖示的實施例出現(xiàn)各種變化，例如，扁尾36從彈簧平面凸起，和在每個彈簧中構(gòu)成多個扁尾等方式。最后，盡管圖示的彈簧設(shè)計成對稱的，在某些應(yīng)用中，也許不要求對稱。所有這些變化均包括在權(quán)利要求保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．PCB上的接地導(dǎo)體與適合于與其電連接的EMI外殼之間確定導(dǎo)電線路的方法，包括沿PCB上接地導(dǎo)體按預(yù)定間隔位置設(shè)置表面貼裝器件放置區(qū)；用拾取和放置裝置把多個導(dǎo)電彈簧自動定位在各個表面貼裝器件的放置區(qū)，每個彈簧中形成有的向上的嚙合部分；和所述的導(dǎo)電彈簧固定到所述表面貼裝器件放置區(qū)上。
2．按權(quán)利要求1的方法，其中，所述固定步驟包括用回流焊法把所述導(dǎo)電彈簧條焊到所述表面貼裝器件放置區(qū)上。
3．按權(quán)利要求1的方法，還包括把有多個面向下的殼壁部分的EMI外殼固定到所述PCB上，使所述殼壁部分與PCB上的接地導(dǎo)體對準(zhǔn)，所述導(dǎo)電彈簧條的所述面向上的嚙合部分與EMI外殼的所述殼壁部分嚙合，由此在EMI外殼與PCB的接地導(dǎo)體之間形成導(dǎo)電線路。
4．在PCB上的接地導(dǎo)體與要與其電連接的EMI外殼之間建立接地導(dǎo)電線路的裝置，包括基本上是平面的彈簧導(dǎo)電材料的細(xì)長條，以適合于用標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝技術(shù)電連接到接地導(dǎo)體，所述彈簧條包括至少一個從所述PCB的相對方向伸出的嚙合部分，在EMI外殼固定到PCB的過程中，所述嚙合部分適合于嚙合到EMI外殼的相鄰部分。
5．按權(quán)利要求4的裝置，其中，所述PCB上的所述接地導(dǎo)體具有給定寬度，基本上為矩形的彈簧條的寬度少于所述接地導(dǎo)體的給定寬度
6．按權(quán)利要求4的裝置，其中，所述彈簧條是對稱構(gòu)成的，以使其有中心負(fù)荷平衡點。
7．按權(quán)利要求4的裝置，其中，所述嚙合部分包括基本上是矩形的從所述彈簧條的平面切割出并升高的薄片。
8．按權(quán)利要求4的裝置，其中，所述嚙合部分包括從所述彈簧條的平面升高的所述彈簧條的彎頭部分。
9．按權(quán)利要求7的裝置，其中，所述矩形薄片包括其中的斜帶，因此，其末端中的彎頭面向上，以在外殼固定到PCB的過程中嚙合EM2外殼的相對殼壁部分。
全文摘要
在印刷電路板(PCB)上的接地導(dǎo)體與電磁干擾(EMI)外殼的面向下的殼壁之間確定導(dǎo)電線路的方法和裝置,用能表面貼裝的彈簧條。沿PCB上的接地導(dǎo)體按預(yù)定的間隔位置設(shè)置多個表面貼裝器件的放置區(qū),并用拾取和放置裝置把多個導(dǎo)電彈簧條自動定位在各個表面貼裝器件放置區(qū),每個彈簧有至少一個面向上的嚙合部分。此后,用例如波峰焊方法把導(dǎo)電彈簧條固定在PCB上。EMI外殼固定到PCB的過程中,嚙合部分要適合于與EMI外殼的鄰近部分嚙合并構(gòu)成導(dǎo)電接觸。
文檔編號H05K9/00GK1282504SQ98812376
公開日2001年1月31日 申請日期1998年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月19日
發(fā)明者C·克利 申請人:西門子醫(yī)療系統(tǒng)公司