專利名稱：印刷電路板的emi吸收屏蔽的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2003年6月19日提交的、題為“印刷電路板的電場(chǎng)和H-場(chǎng)屏蔽(E-field and H-field EMI shielding for the printed circuitboard)”、序號(hào)為60/479,460的美國臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先利益，該申請(qǐng)的全部公開被結(jié)合于此作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地涉及EMI屏蔽。更具體地，本發(fā)明涉及包括能夠吸收電磁輻射的吸收材料的EMI屏蔽。
所有電子產(chǎn)品都發(fā)射電磁輻射，一般在50MHz.至1GHz.的范圍之間，但是并不限于這個(gè)范圍，特別是考慮到在高速處理器設(shè)計(jì)中的許多進(jìn)步以及不斷迅速增加的高速連網(wǎng)和交換的能力。電磁輻射的發(fā)射問題對(duì)于電子裝備的設(shè)計(jì)者來說并不陌生；實(shí)際上，作了相當(dāng)大的努力來降低電磁干擾(EMI)和電磁輻射(EMR)，而且事實(shí)上每個(gè)國家都有控制輻射或電子設(shè)備所截取的輻射(也叫做磁化率)沒有通過嚴(yán)格的EMI/EMR規(guī)定的電子裝備的市場(chǎng)交易和銷售的控制機(jī)構(gòu)(例如，美國的FCC)。
今天的解決方案典型地包括使用通過焊接或相似的方法固定到印刷電路板上的導(dǎo)電上漆的塑料罩、導(dǎo)電墊片和/或金屬罐。在幾乎所有的情況下，現(xiàn)有的解決方案都是昂貴的，而且追加了制造諸如手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、膝上型計(jì)算機(jī)、機(jī)頂盒、線纜調(diào)制解調(diào)器、包括開關(guān)、橋以及交叉連接的連網(wǎng)裝備此類的電子裝備的成本。
更近一些，金屬化聚合物襯底的技術(shù)已經(jīng)顯而易見。例如，Koskenmaki(編號(hào)為5,028,490的美國專利)提供了一種聚合物襯底，它是用鋁纖維層鋪的并被燒結(jié)，以形成用來提供EMI控制(也是FCC或其它外國機(jī)構(gòu)的法律規(guī)定，一般稱作電磁兼容或EMC)的具有金屬層的平整的材料。這個(gè)產(chǎn)品由3-M公司制造和銷售。在大約2002年時(shí)，這個(gè)產(chǎn)品從市場(chǎng)上退出。該材料被證明是昂貴、難以使用的，并且易遭受由金屬化的層的破裂而引起差的性能。
Gabower(編號(hào)為5,811,050的美國專利)已提供了一種可供選擇的方法，其中首先形成可熱成型的襯底(許多種類的聚合物)，然后將其金屬化。這個(gè)方法提供了不使金屬化的層遭受在模制過程中造成的應(yīng)力。該產(chǎn)品被證明是非常有效的并且是相對(duì)低成本的。
大部分在襯底上提供導(dǎo)電涂層或?qū)拥姆椒ㄍǔ０?1)選擇性化學(xué)鍍銅/鎳，(2)化學(xué)鍍層，(3)導(dǎo)電漆和墨水，以及(4)真空金屬噴鍍。總起來說，這些在這里相當(dāng)于“金屬化方法”。在這些典型應(yīng)用的每一個(gè)中，由金屬或塑料制成的平的或成形的襯底被“處理”，形成導(dǎo)電屏蔽。每一種方法最后的質(zhì)量、性能以及成本有很大不同，但是最后金屬化的可熱成型的屏蔽都被形成為(1)以某種方式包圍印刷電路板的整體解決方案(也叫做“包圍”級(jí)別的解決方案)，或(2)被形成裝在PCB的防護(hù)線上的間隔化的屏蔽(“板”級(jí)別的解決方案)，或(3)被形成套在個(gè)別使用防護(hù)線的元件上的更小的屏蔽。(“元件”級(jí)別的解決方案)。
當(dāng)?shù)竭_(dá)元件級(jí)別的板上的EMI屏蔽的時(shí)候，今天所使用的特征是(1)直接通過金屬化EMI屏蔽表面并和防護(hù)線接觸地放置它，或(2)通過金屬化“外”表面(從所屏蔽的元件來看)然后使用某一將金屬化的外表面和防護(hù)線連接的聯(lián)接方法，來和防護(hù)線接觸地放置EMI屏蔽的導(dǎo)電表面?；诤附拥慕饘俟薜臍v史用途，防護(hù)線的目的是提供EMI屏蔽和PCB之間的接觸點(diǎn)，其中，PCB會(huì)遭受標(biāo)準(zhǔn)表面組裝技術(shù)(SMT)回流焊加工，該加工最后提供金屬罐屏蔽和PCB之間的堅(jiān)固的結(jié)合。而且，雖然金屬罐和防護(hù)線在至少一點(diǎn)接地到信號(hào)、電源、或地電位面，屏蔽和金屬罐之間的周邊接觸量還主要是為了達(dá)到緊密機(jī)械接縫的目的。
作為結(jié)果而發(fā)生的EMI屏蔽和電子元件的組裝提供了對(duì)于許多應(yīng)用來說都是足夠的屏蔽；但是，隨著芯片的頻率增長和數(shù)據(jù)傳輸速率增長，錯(cuò)誤的輻射(EMI)的產(chǎn)生變得更加容易，并且對(duì)位于附近的電路和元件更加有害。事實(shí)上，隨著芯片密度的增長，(一個(gè)芯片相對(duì)于另一個(gè)芯片的)抗干擾性問題就變得越發(fā)重要。因此，一般而言，傳統(tǒng)EMI解決方案會(huì)逐漸發(fā)現(xiàn)它們自己對(duì)于抗干擾性來說是不夠的，實(shí)際上所輻射的發(fā)射物也成為越來越大的問題。此外，對(duì)于微波設(shè)備來說，特別是那些在大約10GHz.的諧頻工作的，所輻射的發(fā)射物會(huì)是很大的顧慮。
由印刷電路板和EMI屏蔽所限定的內(nèi)部空間的輻射場(chǎng)是由非常復(fù)雜的電場(chǎng)(E-場(chǎng))和磁場(chǎng)(H-場(chǎng))的組合所組成的，這兩個(gè)場(chǎng)正從芯片和屏蔽結(jié)構(gòu)彈回，形成具有許多諧振的復(fù)雜的場(chǎng)。這些諧振在場(chǎng)強(qiáng)方面會(huì)非常強(qiáng)，并且在從EMC的觀點(diǎn)看來麻煩的頻率上會(huì)被容易地觀測(cè)到。一般而言，除了來自地電位面(“圖像”平面)的反射現(xiàn)象之外，沒有任何抑制從芯片底部漏出的輻射的東西，該反射現(xiàn)象在有的情況下能夠改善輻射發(fā)射物問題，但是從設(shè)計(jì)和制造角度而言要實(shí)現(xiàn)它是有問題的。
盡管電磁輻射(EMR)場(chǎng)非常復(fù)雜，EMI屏蔽的性能還是能夠根據(jù)屏蔽效果(SE)的測(cè)量來加以確定。典型地，這是在遠(yuǎn)場(chǎng)中進(jìn)行的，在遠(yuǎn)場(chǎng)中，EMR場(chǎng)形式上明顯是平面波。在近場(chǎng)中，EMR不是被反射就是被吸收，而且對(duì)于多數(shù)部分來說，由于輕量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和屏蔽，反射已經(jīng)是唯一的可行的屏蔽方法。于是控制EMR就是設(shè)計(jì)增加SE的圍繞芯片的實(shí)心或斷續(xù)的屏蔽。
一種可能限制EMI屏蔽結(jié)構(gòu)的效果的現(xiàn)象通常叫做空腔或圍繞諧振——具有反射表面的被圍空間逐漸形成具有各不相同的振幅的駐波的趨勢(shì)。駐波的峰值超過所輻射的發(fā)射物的并不罕見。這些諧振的波長在簡化的意義上是半波長的函數(shù)，結(jié)構(gòu)的外形尺寸和它的配置(方形、矩形、圓形，等等)具有包括整數(shù)個(gè)半波長的約束。在實(shí)際情況中，這些空腔諧振是由于中間或內(nèi)部結(jié)構(gòu)(即芯片和電子元件)的出現(xiàn)而誤調(diào)離理論的。一般而言，只有精密復(fù)雜的數(shù)值分析代碼組才能夠預(yù)測(cè)這些諧振。更重要的是，沒有任何可容易接受的改變諧振頻率或它們的振幅的方法。
這些難以處理的諧振的出現(xiàn)使得EMC設(shè)計(jì)很難。因此，所需要的是能夠吸收EMI屏蔽內(nèi)的諧振的方法和EMI屏蔽。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供EMI屏蔽、屏蔽的電路板、屏蔽的電子設(shè)備以及屏蔽印刷電路板的方法。
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種EMI屏蔽。該EMI屏蔽包括屏蔽體和連接到屏蔽體上EMI吸收材料。該EMI屏蔽提供EMI反射和EMI吸收特性。
屏蔽體可以由諸如可熱成型的樹脂或聚合物襯底此類的絕緣襯底的一個(gè)或更多的層組成。導(dǎo)電層，例如金屬層，可以可選擇地連接到或施加于聚合物襯底。在可供選擇的實(shí)施例中，絕緣襯底可以被浸漬或被處理，使得襯底導(dǎo)電并且不需要附加的導(dǎo)電層。
導(dǎo)電層接地，可以具有足以充分反射EMI的厚度和電阻率。導(dǎo)電層典型地具有1.0微米左右和50.0微米左右之間的平均厚度。在一些配置中，導(dǎo)電層具有0.01歐姆左右每平方面積和3歐姆左右每平方面積之間的表面電阻率。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電層可以具有更高的表面電阻率，如果希望的話。
在一個(gè)實(shí)施例中，屏蔽體包括第一層和連接到第一層的EMI吸收材料。第一層典型地包括聚合物襯底和導(dǎo)電層，但是它可以只包括聚合物襯底(導(dǎo)電或不導(dǎo)電)。在其它實(shí)施例中，屏蔽體包括第一層和第二層，EMI吸收材料安置在第一層和第二層之間。在其它的實(shí)施例中，保護(hù)性聚合物層可以在導(dǎo)電層上施加，物理地分隔導(dǎo)電層和EMI吸收層。在上述實(shí)施例中，導(dǎo)電層和EMI吸收層可以仍電氣連接到彼此，如果希望的話。
EMI吸收材料吸收電磁能量的能力部分地基于在導(dǎo)電層、襯底和EMI吸收材料中使用的材料的介電常數(shù)和滲透率。此外，具有較高電阻率的導(dǎo)電材料，能使電磁能量耗散為熱，被證實(shí)在吸收電磁能量方面很有效。諸如鎳鐵高導(dǎo)磁率合金、不銹鋼、鎳和其它制造出的合金此類的材料具有吸收磁場(chǎng)的能力是眾所周知的。其它材料雖然比較不適合于吸收磁能，可是具有在有限的空間內(nèi)反射和改變能量的物理位置的能力。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的EMI吸收材料能夠吸收100Khz左右和3GHz.左右之間，或以上的電場(chǎng)和磁場(chǎng)。
在一些實(shí)施例中，EMI吸收材料可以采取高電阻率導(dǎo)電層(例如，鋼、鋁、銅，等等)，諸如鎳鐵高導(dǎo)磁率合金、碳?xì)忠约爸辽俨糠謱?dǎo)電或金屬化的網(wǎng)狀泡沫結(jié)構(gòu)，等等此類的高介電常數(shù)和滲透性的材料的形式。
在使用高電阻率導(dǎo)電層來耗散H場(chǎng)的實(shí)施例中，EMI吸收材料會(huì)具有比導(dǎo)電層要高的電阻率。高電阻率導(dǎo)電層的體積電阻率典型地在50歐姆左右和500歐姆左右之間?？商鎿Q地，它可以具有50歐姆左右每平方面積和500左右每平方面積之間的表面電阻率。在其它實(shí)施例中，EMI材料可以具有更高或更低的電阻率。例如，在依賴高介電常數(shù)和滲透性的材料(比導(dǎo)電層高)的實(shí)施例中，這樣的EMI吸收材料不必要求這么高的電阻率水平。
在一個(gè)實(shí)施例中，EMI吸收材料具有至少部分導(dǎo)電的開放室式(open-celled)骨架結(jié)構(gòu)。開放室式骨架結(jié)構(gòu)典型地具有在開放室式骨架結(jié)構(gòu)的至少一部分之上的導(dǎo)電層(例如，金屬層)。可以理解，代替在開放室式骨架結(jié)構(gòu)之上的金屬層，開放室式骨架它本身也可以由導(dǎo)電材料構(gòu)成。EMI吸收材料可以貫穿地導(dǎo)電，僅沿著一些表面導(dǎo)電，或僅沿著材料的一部分導(dǎo)電。
在優(yōu)選實(shí)施例中，EMI吸收材料包含由網(wǎng)狀泡沫組成的開放室式骨架結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀泡沫可以具有多種不同的細(xì)孔數(shù)每英寸，但是典型地是在10個(gè)細(xì)孔左右每英寸和80個(gè)細(xì)孔左右每英寸之間。網(wǎng)狀泡沫可以具有沿著它的長度不同的細(xì)孔數(shù)每英寸，或沿著它的長度相同的細(xì)孔數(shù)每英寸。網(wǎng)狀泡沫微結(jié)構(gòu)它本身可以是導(dǎo)電的(例如，它可以是裝滿碳的)或網(wǎng)狀泡沫可以沿著至少一個(gè)表面加以金屬化。網(wǎng)狀泡沫上的金屬層典型地具有小于1微米左右的平均厚度。具體地，金屬層可以在0.5微米左右和0.8微米左右之間，更優(yōu)選的是在幾埃至不到0.1微米之間。
EMI吸收材料可以只填充由屏蔽體限定的室的一部分，或者它可以完全地填滿該室。在一些實(shí)施例中，EMI吸收材料室與該室中的電子元件接觸，而在其它實(shí)施例中，EMI吸收材料室安置在該室中，留出了電子元件附件的間隔空間。
EMI吸收材料可以多種方式接地。例如，EMI吸收材料可以直接與接地線接觸，與屏蔽體的一個(gè)或更多的接地導(dǎo)電層電接觸，等等。
在另一方面，本發(fā)明提供屏蔽的印刷電路板。該印刷電路板包括包含地電位面的襯底。電子元件連接到襯底。EMI屏蔽安置在電子元件之上的襯底上，并且電氣地連接到地電位面。EMI屏蔽包括屏蔽體和連接到屏蔽體的EMI吸收材料。EMI吸收材料包括EMI反射和EMI吸收特性。
EMI屏蔽典型地通過表面接地線連接到地電位面。印刷電路板還可以包括由通路構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其與EMI屏蔽和地電位面電氣通信。由通路的網(wǎng)絡(luò)提供印刷電路板的EMI屏蔽內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
通過參考說明書的剩余部分以及附圖，對(duì)該發(fā)明的特征和優(yōu)勢(shì)的進(jìn)一步理解會(huì)變得顯而易見。


圖1示出了屏蔽印刷電路板上的電子元件的傳統(tǒng)方法。
圖1A示出了本發(fā)明所包含的一個(gè)示范性EMI屏蔽，包括聚合物襯底和一個(gè)或更多的導(dǎo)電層。
圖1B是具有選擇性彼此格開的孔的EMI屏蔽的凸緣的頂視圖，該孔可以容納導(dǎo)電或不導(dǎo)電的粘合劑。
圖1C和1D分別示出了由粘合劑構(gòu)成的球，和壓扁的由粘合劑球，該球安置在凸緣上，并且穿過本發(fā)明的EMI屏蔽的凸緣中有策略地放置的孔。
圖2示出了印刷電路板和包括完全填滿EMI屏蔽的內(nèi)部空間的EMI吸收材料的EMI屏蔽。
圖3示出了印刷電路板和EMI屏蔽，其中部分EMI吸收材料被導(dǎo)電鍍層，的而部分EMI吸收材料是不導(dǎo)電的。
圖4示出了印刷電路板和EMI屏蔽，其中EMI吸收材料只填充EMI屏蔽的內(nèi)部空間的一部分，并且不接觸電子元件。
圖5示出了印刷電路板和包括安置在第一襯底層和第二襯底層之間的EMI吸收材料的EMI屏蔽的實(shí)施例。
圖5A示出了將EMI吸收材料接地到接地線的EMI屏蔽上的導(dǎo)電填充的孔。
圖5B示出了EMI吸收材料和表面接地線之間的直接接觸。
圖6和7示出了印刷電路板和接觸電子元件的表面的EMI屏蔽的實(shí)施例。
圖8示出了包括在導(dǎo)電層和EMI吸收材料之間的聚合物層的EMI屏蔽。
圖9示出了安置在導(dǎo)電層和EMI吸收材料之間的聚合物襯底。
圖10和圖11示出了簡化的制造各種本發(fā)明的EMI屏蔽的實(shí)施例的方法。
發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明提供印刷電路板和EMI屏蔽，包括屏蔽體(例如，諸如金屬化熱成型的此類的成形樹脂或聚合物襯底)和EMI吸收材料的整合，以提供在反射和吸收從電子元件發(fā)射的電和磁場(chǎng)方面很有效的EMI屏蔽，減輕室諧振(chamber resonance)。
本發(fā)明的EMI屏蔽可以包括EMI吸收材料。EMI吸收材料可以完全填滿由屏蔽體限定的空間，覆蓋屏蔽體的所有內(nèi)和/或外表面，或僅覆蓋屏蔽體的內(nèi)和/或外表面的選定部分。此外，EMI吸收材料可以針對(duì)特定應(yīng)用局部地放置，仍然提供重要的EMI吸收。
EMI吸收材料典型地具有高的介電常數(shù)和滲透性(即，分別是好的存儲(chǔ)電和磁能的能力)和/或高的表面電阻率，以便耗散和吸收EMI屏蔽內(nèi)的磁場(chǎng)。EMI吸收材料包括磁性或?qū)щ姷慕饘?、鎳鐵高導(dǎo)磁率合金、炭氈、至少部分導(dǎo)電或金屬化的網(wǎng)狀泡沫結(jié)構(gòu)，等等，但并不限于此。
眾所周知許多天然金屬(例如，鐵、鎳，等等)具有可使它們吸收磁場(chǎng)形式的能量的特性，并且這些上述材料具有傳導(dǎo)電場(chǎng)的能力。任何材料所提供的反射(在E場(chǎng)管理的意義上)和吸收(在H場(chǎng)或磁場(chǎng)管理的方面)的程度取決于該材料的介電常數(shù)和滲透性。實(shí)際上，通過各種金屬薄膜的適當(dāng)層鋪，構(gòu)造提供好的電和磁的特性平衡的特制層是完全有可能的。許多人造金屬(不銹鋼、鎳鐵高導(dǎo)磁率合金，等等)具有更高的固有滲透性，因此當(dāng)作吸收磁場(chǎng)的薄層很有用。
在一個(gè)配置中，EMI吸收材料是網(wǎng)狀泡沫(reticulated foam)，由具有開放室式骨架結(jié)構(gòu)的輕量聚合材料構(gòu)成。開放室式結(jié)構(gòu)可以包括很多種類的聚合物，并且骨架結(jié)構(gòu)的形狀是受所選擇的特定加工控制的。網(wǎng)狀泡沫可以擁有各種不同的細(xì)孔數(shù)每英寸，但是典型地是在10PPI和80PPI左右之間。
網(wǎng)狀泡沫可以具有或不具有淀積在開放室式骨架結(jié)構(gòu)的至少一部分上的一個(gè)或更多的導(dǎo)電或金屬的層。網(wǎng)狀泡沫可以通過由金屬、導(dǎo)電聚合材料、或聚合復(fù)合材料(其中聚合物裝滿了附加的金屬性的微?；虮∑缣?制成來提供吸收性。在包括網(wǎng)狀泡沫上的導(dǎo)電層的實(shí)施例中，導(dǎo)電層能夠增強(qiáng)下面的泡沫結(jié)構(gòu)的反射、吸收或它們的任何組合，這取決于導(dǎo)電層的厚度和電阻特性。
在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或更多的導(dǎo)電層被施加到網(wǎng)狀泡沫。導(dǎo)電層典型地包括鋁、銅、鎳、銀、錫、鋼、金，等等。在遍及開放室式骨架結(jié)構(gòu)的所希望的部分的結(jié)構(gòu)上，泡沫上的導(dǎo)電層通常具有小于1微米左右的厚度，優(yōu)選的是在0.5微米左右和0.8微米左右之間，更優(yōu)選的是在幾埃至不到0.1微米之間。在一些但不是全部的實(shí)施例中，網(wǎng)狀泡沫上的導(dǎo)電層具有在50歐姆左右和500歐姆左右每平方面積之間的表面電阻。
開放室式骨架結(jié)構(gòu)可以沿著一個(gè)或更多的表面來加以金屬化。例如，開放室式骨架結(jié)構(gòu)可以貫穿該結(jié)構(gòu)地加以金屬化，以便維持通過開放室式骨架結(jié)構(gòu)的電力連續(xù)性。在其它實(shí)施例中，開放室式骨架機(jī)構(gòu)可以沿著除了一個(gè)用來接觸印刷電路板、線、或電子元件的外部表面之外的所有內(nèi)部和外部表面加以金屬化。在一些實(shí)施例中，開放室式骨架結(jié)構(gòu)可以包括導(dǎo)電材料，或聚合物骨架結(jié)構(gòu)可以包括在聚合體的微結(jié)構(gòu)中形成的導(dǎo)電微?；蚶w維，因而不需要金屬層。
網(wǎng)狀泡沫可以容易地切割成各種形狀，以及通過各種類型的模制加工來形成相應(yīng)于電子元件和/或屏蔽體的內(nèi)部形狀。網(wǎng)狀泡沫典型地容易壓縮，所以，一般而言，可以使泡沫超過尺寸然后壓縮它使其適合由屏蔽體和所包圍的元件所限定的內(nèi)部空間。當(dāng)網(wǎng)狀泡沫以某種方式加以金屬化的時(shí)候(例如，真空淀積、涂、化學(xué)鍍層、化學(xué)鍍層或電鍍)，網(wǎng)狀泡沫變成既有反射特性(由于選作鍍層的導(dǎo)電材料)又有吸收特性(由于例如聚合物、導(dǎo)電聚合物或包含微粒(石墨、鎳包著的微粒，等等)的聚合物中的聚合物的性質(zhì))的EMI屏蔽材料。更完整的金屬化網(wǎng)狀泡沫的方法的說明在共同自身擁有的并且共同未決的2002年8月28日提交的，題為“EMI Air Filter”，序號(hào)為10/230,996的美國專利申請(qǐng)中描述了，其全部公開被結(jié)合于此作為參考。
本發(fā)明的EMI吸收材料并不限于網(wǎng)狀泡沫。網(wǎng)狀泡沫可以用任何相似的開放室式結(jié)構(gòu)(在幾何結(jié)構(gòu)和形式上常規(guī)或非常規(guī)的)來代替，并可以由諸如導(dǎo)電聚合物、裝滿導(dǎo)電微粒的聚合物或金屬此類的材料構(gòu)造的組合組成。換句話說，其它有用的用于吸收磁場(chǎng)或“H場(chǎng)”的材料是由炭氈，典型地具有小于1微米左右的厚度的薄的、電阻性金屬層(例如鋁、銅、錫、鎳鐵高導(dǎo)磁率合金，等等)，或任何能夠?qū)⒋艌?chǎng)耗散為熱的諸如導(dǎo)電聚合物(聚苯胺，例如)此類的電阻性、導(dǎo)電的物質(zhì)。
圖1示出了一種屏蔽解決方案，其中描繪了具有諸如半導(dǎo)體芯片此類的發(fā)射電子元件12以及EMI屏蔽14的PCB 10(不是按比例的)。EMI屏蔽14通過焊接或其它接插件放置在PCB的第一表面上的表面接地線16上，這提供電力連續(xù)性和電子元件12的包圍。示為輻射波的輻射18，可以帶來EMI屏蔽內(nèi)的駐波，也可以通過在印刷電路板結(jié)構(gòu)的下面不導(dǎo)電的部件，例如PCB玻璃/聚合物結(jié)構(gòu)，舉例來說，阻燃劑4層板(例如FR4)，“泄漏”出印刷電路板10。在圖1中，輻射18被示為正從內(nèi)部地電位面20彈回，出現(xiàn)在該環(huán)境內(nèi)或接近另一芯片(未示出)。應(yīng)當(dāng)理解該輻射場(chǎng)是由非常復(fù)雜的電和磁場(chǎng)的組合組成的，該電和磁場(chǎng)從電子元件和屏蔽彈回形成具有許多諧振的非常復(fù)雜的場(chǎng)。這些諧振在場(chǎng)強(qiáng)方面會(huì)非常強(qiáng)，從EMC的觀點(diǎn)看來，在令人憂慮的頻率上會(huì)被容易地觀測(cè)到。
圖1A示出了本發(fā)明所包含的EMI屏蔽14的簡化的剖面圖。EMI屏蔽14可以包括一個(gè)或更多的容納并屏蔽電子元件12的隔間。在EMI屏蔽14具有用于多個(gè)電子元件的多個(gè)隔間的實(shí)施例中，每一個(gè)隔間會(huì)有一定大小和形狀以把電子元件彼此隔開。同樣地，EMI屏蔽14可以呈現(xiàn)各種形狀、大小和形式，以便適合所屏蔽的印刷電路板和電子元件的特定形狀和配置。本發(fā)明的EMI屏蔽14典型地包括屏蔽體12。屏蔽體12可以由諸如非導(dǎo)電聚合物膜(例如，包括聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、具有乙二醇的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯/ABS混合物，等等的可熱成型的膜)，已“裝滿”導(dǎo)電微?；駿MI/RFI吸收材料(例如，RAM或雷達(dá)信號(hào)吸收材料，例如隱形飛機(jī)中所使用的)的擠塑薄膜，導(dǎo)電聚合物，金屬膜，等等此類的一個(gè)或更多的層組成。
在優(yōu)選實(shí)施例中，屏蔽體22由聚合物襯底30組成，該襯底可以通過各種塑料加工方法形成為所希望的形狀，部分地或完全地包圍印刷電路板10上的電子元件12。在示范性實(shí)施例中，聚合物襯底30是使用熱成型技術(shù)(例如，真空、壓或機(jī)械力)來成形的可熱成型的聚合物。然而，聚合物襯底30也可以使用任何傳統(tǒng)或?qū)＠姆椒▉沓尚巍?br> EMI屏蔽14的屏蔽體22典型地具有在聚合物襯底30的至少一側(cè)上的至少一個(gè)導(dǎo)電或金屬的層32。金屬層32會(huì)具有一個(gè)或更多的層，并且具有足以阻塞或反射EMI的傳輸?shù)暮穸龋湫偷氖窃?微米左右和50微米左右之間。金屬層可以包括一個(gè)或更多的由鋁、鎳、銅，等等構(gòu)成的層。
在樹脂薄膜層的成形之后，本發(fā)明的金屬層32可以可選地施加于聚合物襯底30。如果金屬層32在聚合物襯底30的成形之前施加，那么成形工序(例如，熱成型)有伸長的趨勢(shì)并且使金屬層30的部分變?nèi)?。這樣的拉伸和變薄被確定削弱而且有時(shí)摧毀金屬層32的EMI屏蔽能力。本發(fā)明的EMI屏蔽一般會(huì)在金屬層中具有基本均勻的厚度，該厚度足以阻塞EMI的通過。一些可以本發(fā)明的方式使用的EMI屏蔽的更詳細(xì)的說明在共同自身擁有的編號(hào)為5,811,050的專利以及共同自身擁有的2001年2月16日提交的、題為“EMI&RFI Shielding forPrinted Circuit Boards”、編號(hào)為09/788,263的美國專利申請(qǐng)，2001年9月4日提交的、題為“Multi-Layered Structures and Methods forManufacturing the Multi-Layered Structures”、編號(hào)為09/947,229的美國專利申請(qǐng)，2000年10月10日提交的、題為“EMI&RFI ContainmentEnclosure for Electronic Devices”、編號(hào)為09/685,969的美國專利申請(qǐng)，以及2000年10月6日提交的、題為“EMI Containment Apparatus”、編號(hào)為00/27610的PCT專利申請(qǐng)中描述了，它們的全部公開被結(jié)合于此作為參考。
典型地，使用真空金屬化將金屬薄膜層32淀積在聚合物襯底30的一個(gè)或更多的表面上。盡管所示實(shí)施例示出了單個(gè)在聚合體襯底30的內(nèi)表面上的金屬層，應(yīng)當(dāng)理解一個(gè)或更多的金屬層也可以施加于聚合物襯底30的內(nèi)表面和外表面中的至少一個(gè)。真空金屬化是一種優(yōu)選的方法，因?yàn)榛揪鶆虻慕饘賹涌梢员皇┘拥匠尚蔚木酆衔镆r底30，建立EMI屏蔽14。但是應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下也可以使用將金屬層32淀積到聚合物襯底30的其它方法。例如，可以使用諸如淀積隨機(jī)的墊子或纖維織物、濺射、涂、電鍍、淀積鍍層、化學(xué)鍍層、層壓導(dǎo)電層，等等此類的其它方法，代替真空金屬化，將金屬層淀積在成形樹脂薄膜層上。金屬層32會(huì)典型地接地到具有表面接地線16和/或附加通路中的至少一些的地電位面20，以便建立環(huán)繞電子元件12的法拉第筒(Faraday cage)。
在圖1A中所示的EMI屏蔽14的簡化實(shí)施例中，EMI屏蔽包括頂面34和多個(gè)與頂面成一定角度延伸的側(cè)壁36，以便限定室或內(nèi)部空間26。凸緣38可以側(cè)向地從多個(gè)側(cè)壁延伸出來，并在與印刷電路板10的第一外部表面28基本平行的平面中延伸。在優(yōu)選實(shí)施例中，頂面、側(cè)壁以及凸緣在至少一個(gè)表面加以金屬化。
金屬罐EMI屏蔽可以使用回流焊加工連接到表面接地線16。但是，由于聚合物襯底30的聚合物熔化溫度常常低于回流溫度，回流工序一般不應(yīng)用于基于樹脂的EMI屏蔽。這樣，所希望的是使用非焊料接插件來將EMI屏蔽14連接到印刷電路板14中的地電位面20。該接插件包括導(dǎo)電粘合劑、可拆卸或固定的機(jī)械接插件、肋條和凹槽，等等，但并不限于此。與本發(fā)明的EMI屏蔽一起使用的適合的接插件的更完整說明在共同自身擁有且未決的2004年2月26日提交的、題為“將EMI屏蔽連接和接地到印刷電路板的方法和器件(Methods andDevices for Connecting and Grounding an EMI Shield to a Printed CircuitBoard)”、序號(hào)為10/789,176的美國專利申請(qǐng)中描述了，其全部公開被結(jié)合于此作為參考。
如圖1B中所示，如果金屬化的熱成型EMI屏蔽14包含凸緣38，可選地選擇性放置開口40在凸緣38上，其中可以將導(dǎo)電或不導(dǎo)電的粘合劑42或相似的導(dǎo)電材料(均勻焊料)放置在開口40之上，以將凸緣38(以及EMI吸收材料)的導(dǎo)電部分連接到表面接地線16和/或通路。這樣的配置在金屬層放置在EMI屏蔽14的外層，以便導(dǎo)電粘合劑建立到EMI屏蔽的外表面上的金屬層的電路徑的時(shí)候特別有益。粘合劑的類型以及它的特性可以選擇，致使要是要求修理在下面的電子電路或元件的話還容許容易的除去。一種適合的粘合劑是3MPSA粘合劑(3M零件號(hào)碼9713和9703)。
盡管沒有示出，但應(yīng)當(dāng)理解，如果希望的話，基本連續(xù)的粘合劑線可以放置在凸緣上(例如，在凸緣和印刷電路板之間，或放置在凸緣的上表面上)，機(jī)械地和/或電氣地將凸緣連接到表面接地線16或其它接地部件(例如，通路)，而不是選擇性地將粘合劑放入開口40。
現(xiàn)在參考圖1C和1D，粘合劑球44可以在EMI屏蔽14放置到印刷電路板10上之前或之后放置。因此，粘合劑球44可以安置在凸緣38的頂上或凸緣38和印刷電路板10之間。由于EMI屏蔽14不必具有整個(gè)連續(xù)的與通路和/或接地線16的周邊電接觸，可以使用導(dǎo)電或不導(dǎo)電的粘合劑。如果希望的話，如圖1D中所示，粘合劑球44可以被弄平以縮減粘合劑球的外形。另外的將EMI屏蔽連接到印刷電路板的方法可以在共同自身擁有并且未決的，2004年2月26日提交的、題為“將EMI屏蔽連接和接地到印刷電路板的方法和器件(Methods andDevices for Connecting and Grounding an EMI Shield to a Printed CircuitBoard)”、序號(hào)為10/789,176，以及2004年4月15日提交的、題為“印刷電路板的電磁干擾屏蔽(Electromagnetic Interference Shieldingfor a Printed Circuit Board)”、序號(hào)為10/825,999的美國專利申請(qǐng)中找到，它們的全部公開被結(jié)合于此作為參考。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例包括真空金屬化的熱成型屏蔽體22，但是本發(fā)明并不限于這樣的EMI屏蔽14。例如，代替金屬化的熱成型，本發(fā)明可以使用金屬罐、具有纖維小墊的基于聚合物的屏蔽、注模塑料罩以及制造的金屬片組件，等等。為了便于參考，圖2-7中所示的EMI屏蔽14會(huì)像屏蔽體22一樣以簡化的形式顯示。應(yīng)當(dāng)理解，屏蔽體22可以包含這里所描述的EMI屏蔽14中的任何一個(gè)，包括包含一個(gè)或更多的金屬層32的真空金屬化的EMI屏蔽體22，如圖1A中所示。
圖2示出了本發(fā)明所包含的EMI屏蔽14和印刷電路板10的實(shí)施例。在所示的實(shí)施例中，EMI屏蔽14包括包含至少一個(gè)金屬層(未示出)的屏蔽體22，以及連接到屏蔽體22的內(nèi)表面25的EMI吸收材料24。屏蔽體22的內(nèi)表面可以是聚合物襯底，或者它可以是一個(gè)或更多的金屬層。在所示的實(shí)施例中EMI吸收材料24可以配置為完全填滿由印刷電路板10、電子元件12和屏蔽體的內(nèi)表面25限定的內(nèi)部空間26。在上述實(shí)施例中，印刷電路板的表面28和放置在空間26內(nèi)的電子元件12會(huì)鍍上絕緣層，以防止短路或干擾任何在印刷電路板的第一表面上露出的引線或?qū)щ姴考?br> 盡管沒有示出，在大部分實(shí)施例中，EMI屏蔽14的金屬層32會(huì)與EMI吸收材料24電接觸。例如，金屬層32可以沿著屏蔽體22的內(nèi)表面布置，并與EMI吸收材料24直接接觸。如圖2中所示，凸緣38上的金屬層(未示出)也會(huì)與表面接地線16接觸，以便EMI吸收材料24可以電氣接地(也參見圖1A)。在其它實(shí)施例中，EMI屏蔽14可以不包括金屬層32，并且EMI吸收材料24可以直接接觸接地部件，例如接地線16(未示出)。盡管圖2示出了一種將EMI吸收材料14接地的方法，各種其它的將屏蔽體22和EMI吸收材料24接地的方法也是可用的，并且在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，包括在選擇的接觸點(diǎn)上的粘合劑、機(jī)械固定以及設(shè)計(jì)來特別容納內(nèi)部吸收材料的作為容納形式的組成部分的專用功能部件的應(yīng)用。
圖3示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中內(nèi)部空間26中的EMI吸收材料24不是貫穿它的厚度地導(dǎo)電的。在所示的實(shí)施例中，EMI吸收材料24的第一部分50是導(dǎo)電的(例如，金屬化的)，而EMI吸收材料24的第二部分52是不導(dǎo)電的。第一導(dǎo)電部分50典型地與EMI屏蔽14的導(dǎo)電表面(例如，金屬層)接觸以便接地。不導(dǎo)電的部分52可以接觸印刷電路板10上的線和電子元件12，而不用擔(dān)心干擾來自電子元件的信號(hào)。
可以理解，第一部分50和第二部分52可以由單塊EMI吸收材料組成，或者它可以由多個(gè)彼此附著的塊組成。在一種配置中，EMI吸收材料24被形成為部分金屬化的網(wǎng)狀泡沫。如果網(wǎng)狀泡沫足夠厚并且具有大數(shù)目的細(xì)孔數(shù)每英寸(PPI)，并且只有泡沫的一側(cè)真空金屬化了，那么該金屬不會(huì)金屬化所有穿過泡沫的路。表I示出了網(wǎng)狀泡沫的厚度與它的細(xì)孔數(shù)每英寸，并且示出了單側(cè)的真空金屬化是否會(huì)導(dǎo)致完全(“穿過(Thru)”)或僅部分地(“部分的(Partial)”)金屬化泡沫。
表I網(wǎng)狀泡沫的厚度與滲透

盡管圖3的實(shí)施例會(huì)典型地落入“部分”金屬化的網(wǎng)狀泡沫的種類，將全部或部分金屬化的或?qū)щ姷木W(wǎng)狀泡沫24連接到未金屬化的網(wǎng)狀泡沫以制造圖3中所示的EMI吸收材料24也是有可能的。在這樣的實(shí)施例中，第一部分50可以具有與第一部分52相同或不同的PPI。第一部分和第二部分可以使用任何傳統(tǒng)方法來連接，例如粘合劑，等等。正如在其它實(shí)施例中得到理解的那樣，網(wǎng)狀泡沫的兩個(gè)或更多的不同部分可以與彼此連接，提供不同PPI部分。吸收結(jié)構(gòu)的密度(在PPI或細(xì)孔數(shù)每英寸中所反映的)對(duì)的反射和吸收相對(duì)量有很強(qiáng)的影響。因此，PPI越高，網(wǎng)狀泡沫就越致密，會(huì)有改善的EMI吸收和反射。相反地，PPI越低，細(xì)孔就越大，允許通過的頻率量就越高，會(huì)有比較低的反射和吸收。
圖4示出了本發(fā)明所包含的EMI屏蔽14的另一實(shí)施例，其中由EMI屏蔽14限定的內(nèi)部空間26沒有用EMI吸收材料填充，并且吸收材料24沒有與印刷電路板或電子元件接觸。在這樣的實(shí)施例中，間隔空間54包圍著電子元件12。EMI吸收材料24典型地與EMI屏蔽14的內(nèi)表面25接觸，并通過EMI屏蔽的導(dǎo)電部分(例如，金屬層)接地連接到接地部件，例如接地線16。
圖5示出了本發(fā)明所包含的另一實(shí)施例，其中EMI屏蔽14的屏蔽體由多個(gè)層58、60組成。EMI吸收材料24可以放置在第一層58和第二層60之間。在第一層和第二層是聚合物樹脂層的實(shí)施例中，第一層58和第二層60可以在它們表面的一面或兩面加以金屬化(未示出)。如果聚合物襯底層58、60中的一個(gè)或兩個(gè)金屬化了，那么第一和第二層58、60上的一個(gè)或更多的金屬層就可以通過與表面接地線16電接觸而電氣連接到地電位平面20。例如，如圖5中所示，第一層58的內(nèi)表面上的金屬層(未示出)可以直接與接地線16接觸。在所示實(shí)施例中，第一層58的金屬層是與EMI吸收材料24電接觸的，這反過來也可以與第二層60的可選的金屬層電接觸。
換句話說，第一和第二層58、60中的一個(gè)或兩個(gè)可以是不導(dǎo)電的(例如，沒有金屬化)。如果第一和第二層沒有金屬化，那么EMI吸收材料24可以通過EMI吸收材料24和接地線16的直接接觸，或通過安置在EMI屏蔽10的凸緣中的孔32，連接到印刷電路板10上的接地線16，其中，通過孔32安置了導(dǎo)電粘合劑或相似的導(dǎo)電連接構(gòu)件(參見例如圖1B至1D)。
例如，在圖5A的實(shí)施例中，第一層58和第二層60二者都可以包括凸緣38，泡沫在第一層58和第二層60的凸緣38之間延伸。第一層58和第二層60可以包括在至少一個(gè)表面上的導(dǎo)電層?？?00可以在通路中建立，導(dǎo)電部件102，例如導(dǎo)電粘合劑或焊接可以填充該通路，建立接地線16和EMI吸收材料(以及第一或第二層58、60上的導(dǎo)電層)之間的導(dǎo)電路徑。
在圖5B中所示的再另一實(shí)施例中，EMI吸收材料可以安置為直接接觸接地線。機(jī)械接插件可以用來連接EMI屏蔽14，以便EMI吸收材料24被安置在接地線16之上。
將EMI屏蔽連接和接地到印刷電路板的有用方法的更完整說明在共同自身擁有的2004年2月24日提交的、題為“將EMI屏蔽連接和接地到印刷電路板的方法和器件(Methods and Devices forConnecting and Grounding an EMI Shield to a Printed Circuit Board)”、序號(hào)為10/789,176的美國專利申請(qǐng)，以及2004年4月15日提交的、題為“印刷電路板的電磁干擾屏蔽(Electromagnetic InterferenceShielding for a Printed Circuit Board)”、序號(hào)為10/825,999的美國專利申請(qǐng)中描述了，它們的全部公開被結(jié)合于此作為參考。
在一些實(shí)施例中，EMI屏蔽14和/或網(wǎng)狀泡沫24可以設(shè)計(jì)成與電子元件12連接，如圖6和7所示。圖6和圖7所示的配置修改并減少了內(nèi)部空間26的幾何結(jié)構(gòu)，改變了諧振，這在某些情況中證明是有用的，特別在諧波是明顯的時(shí)候。這些諧波是難以控制的，除非通過容納腔的幾何構(gòu)造修改，或借助于EMI吸收材料。此外，電子元件12可以可選地修改，以容納內(nèi)部金屬的結(jié)構(gòu)或上升到電子元件的頂面的表面62，在表面62接觸EMI屏蔽14，從而進(jìn)一步增強(qiáng)EMI屏蔽14的總的屏蔽效果。
如圖6和7中所示，EMI屏蔽14的導(dǎo)電表面61可以接觸到電子元件12的導(dǎo)電表面62的上面。如果電子元件12的接觸表面62被連接到地電位面20，那么與EMI屏蔽的導(dǎo)電表面的接觸就提供另一個(gè)EMI屏蔽14的接地點(diǎn)。如果不同地EMI屏蔽的金屬表面61沒有直接連接到地電位面20(例如，通過表面接地線)，那么EMI屏蔽14的導(dǎo)電表面61和電子元件的表面62之間的電接觸為EMI噪音提供返回地電位面20的更直接的路徑。
與圖5中所示的實(shí)施例相似，圖6中的EMI吸收材料安置在EMI屏蔽14的第一層58和第二層60之間。因?yàn)槲詹牧习仓迷诘谝粚?8和第二層60之間，所以任何來自電子元件12進(jìn)入EMI吸收材料的EMI噪音都可以通過EMI吸收材料24在第一層58和第二層60之間再反射。例如，如EMI吸收材料24中的三個(gè)箭頭所示，EMI噪音可以從電子元件12開始通過EMI屏蔽的第二層60，被EMI吸收材料24吸收并返回到地，或被第一層58上形成的金屬層反射并往回反射進(jìn)入EMI吸收材料24，直到EMI被完全耗散和/或返回到地。
在任何情況下都是，一定量的能量被反射，留下剩余能量通過導(dǎo)電層。導(dǎo)電層的滲透性和介電常數(shù)控制反射多少和吸收多少。通過EMI吸收材料24的能量會(huì)易于激勵(lì)EMI吸收材料24，從而通過將它的部分能量轉(zhuǎn)換成熱能或熱而耗散它。到達(dá)金屬導(dǎo)電材料的遠(yuǎn)側(cè)的剩余能量可以出去，雖然是小很多的能量，它還是可以通過EMI吸收材料24反射回從而進(jìn)一步耗散能量。EMI吸收材料24的各不相同的導(dǎo)電性影響材料的吸收性。大部分EMI吸收材料實(shí)際上是半導(dǎo)電的。許多是填滿碳或填滿石墨的，以提升一些橫過材料表面或通過材料的體積的導(dǎo)電性。如果吸收材料太導(dǎo)電，那么它就可以反射比它吸收的更多的EMI噪音，從而通過熱轉(zhuǎn)換取消或最小化EMI吸收。具有最低限度地導(dǎo)電的材料，通過提供改善EMI噪音的熱轉(zhuǎn)換的可電激勵(lì)的粒子，例如石墨或碳粒子，幫助改善材料的EMI吸收能力。相似地，通過輕微金屬化(例如具有.01微米左右和0.5微米左右之間的平均厚度的在開放室式骨架結(jié)構(gòu)之上的金屬層)，泡沫結(jié)構(gòu)實(shí)際上變成半導(dǎo)電的，從而以與保存了碳或石墨的材料相同的方式運(yùn)行。盡管應(yīng)當(dāng)理解確切的導(dǎo)電水平或網(wǎng)狀泡沫材料可以通過我們的金屬化技術(shù)來加以改變，以吸收特定EMI噪音頻率范圍，但是通常的網(wǎng)狀泡沫吸收材料的體積電阻率水平會(huì)在50歐姆和500歐姆之間。
在圖7中所示的本發(fā)明的另一實(shí)施例中，屏蔽體可以僅由單個(gè)層58組成，由襯底58所限定的兩個(gè)或更多的內(nèi)部空間26、26’可能是部分或完全地用EMI吸收材料24填充的。盡管圖7示出了在EMI吸收材料24的下面的間隔空間54，也可以提供圖2和3中的EMI吸收配置中的任何一個(gè)，其中整個(gè)內(nèi)部空間都是填滿的。在這樣的實(shí)施例中，EMI吸收材料24和屏蔽體22是通過電連接到表面接地線16和/或表面62來接地的。在一些含有不導(dǎo)電(塑料或陶瓷)封裝的應(yīng)用中，EMI吸收材料24可以與IC和電路接觸。在其它應(yīng)用中，也許所希望的是EMI屏蔽14由毗鄰電子元件12的不導(dǎo)電的層組成。該發(fā)明的特征是這樣的，可以比較不費(fèi)力地使用導(dǎo)電和不到電的表面的處理。
圖8示出了本發(fā)明所包含的再另一個(gè)實(shí)施例。與在前的實(shí)施例相似，圖8中所示的EMI屏蔽14包括由聚合物襯底30和導(dǎo)電層32組成的屏蔽體22。如圖8中所示，導(dǎo)電層32在聚合物襯底的內(nèi)表面上，并可以直接附著于安置在凸緣38下面的表面接地線16。與前面的實(shí)施例不同的是，聚合物層63可以施加在金屬層上。聚合物層63會(huì)具有小于聚合物襯底的厚度的。典型地，聚合物襯底30和聚合物層63會(huì)由不同的材料構(gòu)成。例如，聚合物襯底30典型地是包括聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、具有乙二醇的聚對(duì)苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯/ABS混合物，等等的熱成型材料，而聚合物層63典型地是噴涂到導(dǎo)電層32上，并且由聚亞安酯、交聯(lián)聚乙烯、交聯(lián)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二酯，等等構(gòu)成。聚合物層應(yīng)當(dāng)具有足夠的厚度來防止可能減小EMI吸收材料24的吸收特性的導(dǎo)電層32和EMI吸收材料24之間的不想要的電連接。
EMI吸收材料24可以連接到聚合物層63的內(nèi)表面，以便將EMI吸收材料安置在由EMI屏蔽14限定的室26內(nèi)。與其它實(shí)施例相似，EMI吸收材料24會(huì)具有比導(dǎo)電層32高的電阻率和高的滲透性和介電常數(shù)中的至少一個(gè)，以便EMI吸收材料24會(huì)具有提供H-場(chǎng)吸收的特性。
考慮到EMI吸收材料24和導(dǎo)電層32之間的電連接，在將聚合物層63施加到導(dǎo)電層32期間，金屬層的一部分可以被掩模，以便提供導(dǎo)電層32和EMI吸收材料之間的電路徑。
在一些例子中，也許所希望的是EMI吸收材料24連接到聚合物襯底30，而不是導(dǎo)電層。因此，盡管沒有示出，圖8中所示的吸收材料24和導(dǎo)電層32的位置可以轉(zhuǎn)換。
圖9示出了本發(fā)明所包含的再另一個(gè)實(shí)施例。在圖9中所示的實(shí)施例中，聚合物襯底可以具有第一、內(nèi)表面65和第二、外表面67。在所示的實(shí)施例中，EMI反射導(dǎo)電層30連接到聚合物襯底30的內(nèi)表面65，EMI吸收材料24連接到聚合物襯底的外表面67。在其它實(shí)施例中(未示出)，EMI吸收材料連接到內(nèi)表面65，而EMI反射導(dǎo)電表面32連接到外表面67。
與本發(fā)明的其它實(shí)施例相似，EMI吸收材料會(huì)具有比導(dǎo)電層32高的電阻率和高的滲透性和介電常數(shù)中的至少一個(gè)，以便EMI吸收材料24會(huì)吸收H-場(chǎng)。
考慮到EMI吸收層和導(dǎo)電層32的接地，可以使用多種接插件構(gòu)件。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，開口(圖1B)可以穿過EMI屏蔽14的凸緣38地建立，并且導(dǎo)電部件42可以用來將EMI吸收材料24機(jī)械地和電氣地連接到表面接地線16。
圖10和11示出了簡化的制造本發(fā)明的各種實(shí)施例的方法。
再次參考圖2-9，為了改善印刷電路板10的襯底內(nèi)的電屏蔽，多個(gè)導(dǎo)電部件，典型地以導(dǎo)電地鍍層或填滿的通路64的形式，可以可選地在印刷電路板10的層中選擇性地形成，以便通路64中的至少一些從諸如地電位面20此類的接地層延伸到印刷電路板10的第一表面28。此外，通路64中的一些可以用來將一個(gè)接地層互連到另一個(gè)接地層，例如地電位面20。
典型地，通路64與印刷電路板10的表面28的平面基本垂直地延伸到地電位面20，并且是用傳統(tǒng)方法形成的。通路64可以在印刷電路板10的層中建立，以便通路的一個(gè)末端延伸到外表面28，提供最上面的表面，對(duì)于該最上面的表面來說電連接到EMI屏蔽14是可能的。導(dǎo)電通路64的至少一部分可以與地電位面20接觸。因此，當(dāng)EMI屏蔽與第一外表面28上的通路64導(dǎo)電接觸的時(shí)候，EMI屏蔽14接地。
通路64的網(wǎng)絡(luò)通常提供少到四個(gè)左右的通路和多到幾百個(gè)的通路之間的通路，這些通路從表面28向下延伸到每一個(gè)電子元件附近的地電位面20。典型地，通路64會(huì)以對(duì)應(yīng)于屏蔽14的凸緣38或側(cè)壁36的周邊的形狀形成，以便提供沿著EMI屏蔽14的周邊的通路-屏蔽接觸。因此，通路64的網(wǎng)絡(luò)和地電位面的形狀會(huì)取決于對(duì)應(yīng)的EMI屏蔽的形狀(例如，如果屏蔽周邊是圓的，通路就會(huì)安置在圍繞電子元件的圓上；如果屏蔽周邊是矩形，那么通路64就會(huì)安置在圍繞電子元件的獨(dú)立的矩形上)。
所用通路64的數(shù)目可以通過電子元件的工作頻率或它的任何諧頻來確定。在比較高的工作頻率的情況下，太少的通路會(huì)可能允許輻射在通路64之間漏過去。在比較高的頻率，輻射的波長比較短，能夠在比較小的空間中間泄漏。因此，如果存在的通路64太少，那么通路就會(huì)更遠(yuǎn)離彼此地隔開，會(huì)允許更多輻射漏過去。
可以根據(jù)被屏蔽的電子設(shè)備內(nèi)的電子元件的工作頻率來部署通路64的數(shù)目和位置。優(yōu)選地，通路64放置離開另一個(gè)通路的距離約等于最高頻率的波長或它的諧波的？左右和？左右之間，以建立有效屏蔽，防止輻射從通路64中間漏出。例如，鄰近的通路64可以彼此隔開1mm左右和200mm左右之間，這取決于最高頻率的波長。
典型地，通路64是用銅、鎳、金、銀、錫或焊料(典型的是錫/鉛組合)等等來鍍層的。通路64一般通過化學(xué)鍍層或電鍍加工來鍍層。鍍層可以穿過通路64延伸，并在印刷電路板的平整表面上露出，該平整表面會(huì)允許通路64的導(dǎo)電表面的小圈露出來，并被允許與EMI屏蔽或接地線接觸。
通路64的直徑在一些情況下可以介于.015”和.040”的范圍之間。通路64的直徑越小，典型地制造印刷電路板就越昂貴。此外，如果通路64的直徑太小，就難以導(dǎo)電地對(duì)通路的整個(gè)深度進(jìn)行鍍層。另一方面，如果通路64的直徑太大，當(dāng)焊料施加于印刷電路板的時(shí)候，它就可能上涌，在板上造成焊料隆起，這會(huì)是所不希望的。同樣，如果通路直徑太大，當(dāng)施加不導(dǎo)電的焊料掩模的時(shí)候，它會(huì)覆蓋進(jìn)入通路64，從而在印刷電路板上造成下陷，這也是所不希望的。
沿著EMI屏蔽的每一側(cè)安置的通路64的數(shù)目會(huì)取決于正被屏蔽的元件的工作頻率。該頻率越高，通路64就會(huì)放置在一起更近，因此更多的通路會(huì)沿著屏蔽的每一側(cè)放置。通路64的高度取決于印刷電路板上的層數(shù)，以及該通路會(huì)需要經(jīng)過多少層才到達(dá)地電位面。例如，4層的印刷電路板典型地是總計(jì).064”厚(～.016”每層)。通路64可以在1層之間或全部的4層之間通過。同樣的會(huì)適用于具有更高層數(shù)的印刷電路板。
如圖2-7中所示，多個(gè)通路64形成具有彼此格開的導(dǎo)電部件的互連網(wǎng)絡(luò)，其貫穿印刷電路板10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地延伸，形成電子元件12的開放的、像網(wǎng)的EMI屏蔽。當(dāng)與外部EMI屏蔽14連接的時(shí)候，該組合提供基本徹底包圍電子元件下面的印刷電路板的體積，減少了電磁輻射發(fā)射到周圍的電子元件。在兩個(gè)實(shí)施例中，EMI屏蔽的頂基本是實(shí)心的(雖然EMI屏蔽14可以包含通風(fēng)孔)。盡管底部(例如，導(dǎo)電通路和接地層)不是“實(shí)心的”，但是網(wǎng)孔或方格以及通路之間的間隔中較多的是足夠小的，充分減少了會(huì)漏出的電磁干擾量。通路的更完整的說明可以在共同自身擁有的2004年4月15日提交的，題為“Electromagnetic Interference Shielding for a Printed Circuit Board”，序號(hào)為10/825,999的美國專利申請(qǐng)中找到，其全部公開被結(jié)合于此作為參考。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下使用各種各樣的修改、替換和相等物。
權(quán)利要求
1.一種EMI屏蔽，包括包括連接到聚合物襯底的導(dǎo)電層的屏蔽體；連接到導(dǎo)電層的聚合物層；以及連接到聚合物層的EMI吸收材料。
2.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中EMI吸收材料電連接到所述導(dǎo)電層。
3.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中EMI吸收材料包括開放室式骨架結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的EMI屏蔽，其中所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)是導(dǎo)電的。
5.如權(quán)利要求3所述的EMI屏蔽，其中所述導(dǎo)電的開放室式骨架結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)狀泡沫，該網(wǎng)狀泡沫包含在開放室式骨架結(jié)構(gòu)的至少一部分上的金屬層。
6.如權(quán)利要求5所述的EMI屏蔽，其中網(wǎng)狀泡沫包括在除了配置來與印刷電路板、電子元件和印刷電路板上的線中的至少一個(gè)接觸的底面外所有內(nèi)部表面和所有外部表面上的金屬層。
7.如權(quán)利要求5所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括貫穿所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)以便維持貫穿所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)的電力連續(xù)性的金屬層。
8.如權(quán)利要求5所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括在每英寸10個(gè)左右的細(xì)孔和每英寸80個(gè)左右的細(xì)孔之間。
9.如權(quán)利要求5所述的EMI屏蔽，其中所述金屬層包括在所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)上小于1.0微米左右的平均厚度。
10.如權(quán)利要求9所述的EMI屏蔽，其中所述金屬層包括在50歐姆左右和500歐姆左右之間的體積電阻率。
11.如權(quán)利要求10所述的EMI屏蔽，其中所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)上的金屬層包括比所述導(dǎo)電層更高的電阻率。
12.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括比所述導(dǎo)電層更高的介電常數(shù)和更高的滲透性。
13.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括鎳鐵高磁導(dǎo)率合金。
14.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括碳?xì)帧?br> 15.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中所述聚合物層包括聚亞安酯、交聯(lián)聚乙烯、交聯(lián)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚碳酸酯或聚對(duì)苯二甲酸丁二酯。
16.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中所述聚合物層比所述聚合物襯底薄。
17.如權(quán)利要求1所述的EMI屏蔽，其中所述屏蔽體包括頂表面和多個(gè)與側(cè)壁成一個(gè)角度延伸的側(cè)壁，以限定容納電子元件的室。
18.如權(quán)利要求17所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料僅部分地填充由屏蔽體所限定的室。
19.如權(quán)利要求17所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料基本完全添滿由屏蔽體所限定的室。
20.一種EMI屏蔽，包括包括第一表面和第二表面的聚合物襯底；連接到聚合物襯底的第一表面的導(dǎo)電層，其中該導(dǎo)電層具有足夠高的厚度和足夠的電阻率來反射EMI；以及連接到聚合物襯底的第二表面的EMI吸收材料，其中該EMI吸收材料包括高的介電常數(shù)和滲透性，以便吸收EMI。
21.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述導(dǎo)電層包括在0.01歐姆左右每平方面積和3歐姆左右每平方面積之間的電阻率，并且所述EMI吸收材料包括在50歐姆左右每平方面積和500歐姆左右每平方面積之間的表面電阻率。
22.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料通過聚合物襯底中的開口與所述導(dǎo)電層電氣通信。
23.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括導(dǎo)電的開放室式骨架結(jié)構(gòu)。
24.如權(quán)利要求23所述的EMI屏蔽，其中所述導(dǎo)電的開放室式骨架結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)狀泡沫，該網(wǎng)狀泡沫包含在開放室式骨架結(jié)構(gòu)上的金屬層。
25.如權(quán)利要求24所述的EMI屏蔽，其中所述金屬層包括在所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)上的0.01微米左右和0.1微米左右之間的平均厚度。
26.如權(quán)利要求25所述的EMI屏蔽，其中所述導(dǎo)電層包括在1.0微米和50.0微米左右之間的平均厚度。
27.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括比導(dǎo)電層更高的介電常數(shù)和更高的滲透性。
28.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述導(dǎo)電層包括由鋁、銅、鎳、銀、錫、鋼或金制成的至少一個(gè)薄膜。
29.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括鎳鐵高磁導(dǎo)率合金。
30.如權(quán)利要求20所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括碳?xì)帧?br> 31.一種EMI屏蔽，包括包括連接到聚合物襯底的EMI反射導(dǎo)電層的屏蔽體；以及連接到所述屏蔽體的導(dǎo)電層的EMI吸收材料，該EMI吸收材料包括具有比所述導(dǎo)電層高的表面電阻率的表面電阻率導(dǎo)電層。
32.如權(quán)利要求31所述的EMI屏蔽，其中所述高表面電阻率的導(dǎo)電層包括在50歐姆左右和500歐姆左右每平方面積之間的表面電阻率，而所述導(dǎo)電層具有在0.01歐姆左右每平方面積和3歐姆左右每平方面積之間的表面電阻率。
33.如權(quán)利要求31所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括具有1微米左右和50微米左右之間的厚度的金屬層，其中所述導(dǎo)電層具有0.01微米左右和0.1微米左右之間的厚度。
34.如權(quán)利要求31所述的EMI屏蔽，其中所述金屬層被布置在開放室式骨架結(jié)構(gòu)上。
35.如權(quán)利要求31所述的EMI屏蔽，其中導(dǎo)電的開放室式骨架結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)狀泡沫或裝滿碳的網(wǎng)狀泡沫。
36.一種EMI屏蔽，包括連接到第一聚合物襯底的第一導(dǎo)電層；連接到第二聚合物襯底的第二導(dǎo)電層；以及安置在第一聚合物襯底和第二聚合物襯底之間并電連接到第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層的EMI吸收材料。
37.如權(quán)利要求36所述的EMI屏蔽，其中第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層中的至少一個(gè)具有足以反射EMI的厚度。
38.如權(quán)利要求36所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括導(dǎo)電的開放室式骨架結(jié)構(gòu)。
39.如權(quán)利要求38所述的EMI屏蔽，其中所述導(dǎo)電的開放室式骨架結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)狀泡沫，該網(wǎng)狀泡沫包含在開放室式骨架結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)部分之上的金屬層。
40.如權(quán)利要求39所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括貫穿開放室式骨架結(jié)構(gòu)，以便維持貫穿開放室式骨架結(jié)構(gòu)的電力連續(xù)性的金屬層。
41.如權(quán)利要求39所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括在每英寸10個(gè)左右的細(xì)孔和每英寸80個(gè)左右的細(xì)孔之間。
42.如權(quán)利要求39所述的EMI屏蔽，其中所述金屬層包括在所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)之上的0.01微米左右和0.1微米左右之間的平均厚度。
43.如權(quán)利要求42所述的EMI屏蔽，其中所述金屬層包括50歐姆左右每平方面積和500歐姆左右每平方面積之間的表面電阻率。
44.如權(quán)利要求43所述的EMI屏蔽，其中所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)上的金屬層包括比第一和第二導(dǎo)電層高的電阻率。
45.如權(quán)利要求36所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括比第一和第二導(dǎo)電層更高的介電常數(shù)和更高的滲透性。
46.如權(quán)利要求36所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括鎳鐵高磁導(dǎo)率合金。
47.如權(quán)利要求36所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括碳?xì)帧?br> 48.一種EMI屏蔽，包括包括連接到聚合物襯底的導(dǎo)電層的屏蔽體，其中該導(dǎo)電層具有足以反射EMI的厚度；以及電連接到所述導(dǎo)電層的EMI吸收材料，其中該EMI吸收材料包括比所述導(dǎo)電層更高的滲透性和介電常數(shù)。
49.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料包括具有開放室式骨架結(jié)構(gòu)的襯底和淀積在所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)的至少一部分之上的導(dǎo)電金屬層。
50.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中網(wǎng)狀泡沫包括在除了配置來與印刷電路板、電子元件和印刷電路板上的線中的至少一個(gè)接觸的底面外的所有內(nèi)部表面和所有外部表面上的金屬層。
51.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括貫穿開放室式骨架結(jié)構(gòu)，以便維持貫穿襯底的電力連續(xù)性的金屬層。
52.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述屏蔽體包括頂表面和多個(gè)與側(cè)壁成一定角度延伸的側(cè)壁，以便限定容納電子元件的室。
53.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫僅部分地填充由屏蔽體限定的室。
54.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述網(wǎng)狀泡沫基本完全填滿了由屏蔽體限定的室。
55.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述屏蔽體包括內(nèi)層和外層，其中所述EMI吸收材料安置在該內(nèi)層和該外層之間。
56.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料是鎳鐵高磁導(dǎo)率合金。
57.如權(quán)利要求48所述的EMI屏蔽，其中所述EMI吸收材料是碳?xì)帧?br> 58.一種印刷電路板，包括包括地電位面的襯底；連接到所述襯底的電子元件；安置在所述電子元件之上的襯底上并電連接到所述地電位面的EMI屏蔽，其中所述EMI屏蔽包括屏蔽體；以及連接到所述屏蔽體的EMI吸收材料，其中所述EMI吸收材料包括EMI反射和EMI吸收特性。
59.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述襯底包括在表面上與地電位面電通信的接地線，其中所述EMI屏蔽與所述接地線電接觸。
60.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述屏蔽體和EMI吸收材料中至少一個(gè)的導(dǎo)電層用接插件電連接到所述接地線。
61.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述EMI吸收材料包括具有開放室式骨架結(jié)構(gòu)的襯底和淀積在所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)的至少一部分上的導(dǎo)電金屬層。
62.如權(quán)利要求61所述的印刷電路板，其中所述開放室式骨架結(jié)構(gòu)包括網(wǎng)狀泡沫。
63.如權(quán)利要求62所述的印刷電路板，其中所述網(wǎng)狀泡沫具有在每英寸10個(gè)左右細(xì)孔和每英寸80個(gè)左右細(xì)孔之間的孔隙率。
64.如權(quán)利要求62所述的印刷電路板，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括在除了配置來與印刷電路板、電子元件印刷電路板上的線中的至少一個(gè)接觸的底面外的所有內(nèi)部表面和所有外部表面上的金屬層。
65.如權(quán)利要求62所述的印刷電路板，其中所述網(wǎng)狀泡沫包括貫穿開放室式骨架結(jié)構(gòu)，以便維持貫穿襯底的電力連續(xù)性的金屬層。
66.如權(quán)利要求62所述的印刷電路板，其中所述屏蔽體包括頂表面和多個(gè)與側(cè)壁成一定角度延伸的側(cè)壁，以便限定容納電子元件的室。
67.如權(quán)利要求66所述的印刷電路板，其中所述網(wǎng)狀泡沫僅部分地填充由屏蔽體限定的室。
68.如權(quán)利要求66所述的印刷電路板，其中所述網(wǎng)狀泡沫基本完全填滿了由屏蔽體限定的室，并且與印刷電路板上的電子元件接觸。
69.如權(quán)利要求66所述的印刷電路板，其中接觸所述電子元件的部分是導(dǎo)電的。
70.如權(quán)利要求66所述的印刷電路板，其中接觸所述電子元件的部分不是導(dǎo)電的。
71.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述屏蔽體的頂表面的至少一部分被配置成接觸電子元件露出的表面。
72.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述屏蔽體頂部上的導(dǎo)電層接觸所述電子元件的導(dǎo)電部分。
73.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述屏蔽體包括內(nèi)層和外層，其中所述EMI吸收材料安置在該內(nèi)層和該外層之間。
74.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述屏蔽體包括連接到絕緣襯底的導(dǎo)電層。
75.如權(quán)利要求74所述的印刷電路板，其中所述導(dǎo)電層接觸EMI吸收材料。
76.如權(quán)利要求74所述的印刷電路板，其中所述絕緣襯底安置在所述導(dǎo)電層和EMI吸收材料之間。
77.如權(quán)利要求58所述的印刷電路板，其中所述印刷電路板包括多個(gè)從印刷電路板的表面延伸到地電位面以便將EMI屏蔽電連接到地電位面的導(dǎo)電通路，其中相鄰導(dǎo)電通路之間的間隔足夠小，減少了來自所述電子元件的電磁輻射的通過。
全文摘要
本發(fā)明提供印刷電路板、EMI屏蔽以及提供EMI吸收材料和EMI反射材料的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，EMI屏蔽包括屏蔽體和連接到屏蔽體的EMI吸收材料。
文檔編號(hào)H05K5/02GK1810068SQ200480017188
公開日2006年7月26日 申請(qǐng)日期2004年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月19日
發(fā)明者羅基·R·阿諾德 申請(qǐng)人:波零公司