(57)【要約】ＥＭＩ転送を抑制するために、損失材料が用いられ得る。損失材料をＥＭＩシールドエンクロージャに付け加え、ＥＭＩシールド効果およびそのように作成されたＥＭＩシールドエンクロージャを改良するための方法が開示される。いくつかの実施形態において、ＥＭＩシールドエンクロージャは、デバイスにマウント可能なプリント回路基板を含む。ある実施形態において、損失材料は、接着を用いるＥＭＩシールドエンクロージャの内部に付け加えられ得る。別の実施形態において、損失材料は、ＥＭＩエンクロージャの外部に付け加えられ、ＥＭＩシールドエンクロージャ上のＥＭＩの入射を抑制し得、それにより、ＥＭＩシールドエンクロージャ内に含まれる電気分極率を減少する。さらに別の実施形態において、損失材料は、ＥＭＩエンクロージャの内外部の両方に付け加えられ得る。
2006506802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波数の電磁干渉からのシールドを提供する装置であって、該装置は、
デバイスの少なくとも一部分を覆うことに適応する導電性シールドと、
該導電性シールドの第１の側面に位置する電磁吸収材料であって、該結合された導電性シールドおよび電磁吸収材料は、該デバイスに対する電磁エネルギーの伝達を減衰する、電磁吸収材料と
を備える、装置。
【請求項２】
前記装置は、デバイスをハウジングすることに適応するキャビティを規定する筐体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ハウジングは、実質的に全ての側面で該デバイスを囲むことに適応する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、ボードがマウントされたデバイスを覆うことに適応する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記電磁吸収材料は、内部表面の少なくとも一部分に付加される、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、回路基板に取り付けられることに適応する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記ハウジングは、取り外し可能なように取り付けられた少なくとも一部分を備える、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記導電性シールドは、ファイバー光送信機およびファイバー光受信機の少なくとも一方をハウジングすることに適応する、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記導電性シールドは、ギガビット干渉変換機（ＧＢＩＣ）をハウジングすることに適応する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記導電性シールドは、ｓｍａｌｌ−ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ−ｐｌｕｇｇａｂｌｅ規格に実質的に互換性のあるフォームファクタを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記導電性シールドは、アルミニウム、銅、ニッケル、錫、銀、禁、ベリリウム、リン、銅、スチール、ステンレススチール、およびその組み合わせからなる軍から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記導電性シールドは、シート金属を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記エネルギー吸収材料は、導電性金属、カルボニル鉄粉、センダスト、フェライト、鉄シリサイド、磁性合金、磁性フレーク、およびその組み合わせからなる郡から選択される、請求項１記載の装置。
【請求項１４】
前記エネルギー吸収材料は、マトリクス状に浮遊する電気的吸収粒子を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記エネルギー吸収材料は、導電性材料と、炭素と、カルボニル鉄粉と、センダストと、フェライトと、鉄シリサイドと、磁性合金と、磁性フレークと、スチールウールと、炭素含浸ゴムと、プラスチックストランドキャリアのフェライトと、金属ホイルと、鉄、ニッケル、および鉄／ニッケル合成物を含有する金属被覆材料と、鉄、ニッケル、エポキシ銅、ラッカー結合剤、およびその組み合わせからなる群から選択されるペースト合成物と、その組み合わせとからなる群から選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記エネルギー吸収材料は、圧力感知接着剤を用いて取り付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
デバイスについて高周波数の電磁エネルギーの伝達を減衰する方法であって、該方法は、
デバイスの少なくとも１部分を覆うことに適応する導電性シールドで、電磁エネルギーを反射させるステップと、
該導電性シールドに関連する電磁共振を変化せるステップと、
該導電性シールドに近接する電磁エネルギーの一部分を吸収し、それにより、該デバイスについて電磁エネルギーの伝達を低減するステップと
を包含する、方法。
【請求項１８】
前記電磁共振を変化させるステップは、該電磁共振のピーク振幅を低減するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
デバイスについて高周波数の電磁エネルギーの伝達を減衰する方法であって、該方法は、
デバイスの少なくとも１部分を覆うことに適応する導電性シールドを提供するステップと、
所定の波長範囲を有する電磁エネルギーの少なくとも１部分を吸収することに適応する電磁吸収材料を提供するステップと、
電磁吸収材料で該導電性シールドの少なくとも１部分を処理するステップと、
該デバイスに近接する該処理された導電性シールドを配置するステップであって、該処理された導電性シールドは、該デバイスについて電磁エネルギーの伝達を低減する、ステップと
を包含する、方法。
【請求項２０】
処理するステップは、該導電性シールドの第１の側面に前記電磁吸収材料を付加するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
処理するステップは、ペインティング、ディッピング、スプレー、蒸着、シルクスクリーニング、機械的締結、化学的結合、およびその組み合わせからなる群から選択される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
処理するステップは、モールディング、フォーミング、および、前記導電性シールド上の前記電磁吸収材料を定位置に形成するステップを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
電磁吸収材料を提供するステップは、
所定の厚みを有する吸収材料のシートを形成するステップと、
前記導電性シールドの第１の側面に付加するように、吸収材料の該シートを適応させるステップと
を含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記導電性シールドの第１の側面に付加するように、吸収材料の該シートを適応させるステップは、吸収材料の該シートの少なくとも１つの側面に化学的ファスナーを付加するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記導電性シールドの第１の側面に付加するように、吸収材料の該シートを適応させるステップは、吸収材料の該シートの少なくとも１つの側面に圧力感知接着剤を付加するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
デバイスについて高周波数の電磁エネルギーの伝達を減衰する装置であって、該装置は、
該デバイスの少なくとも１部分を覆うことに適応する電磁エネルギーを反射させる手段と、
電磁エネルギーを反射させる該手段に関連する電磁共振応答を変化させる手段と、
電磁エネルギーを反射させる該手段に近接する電磁エネルギーの少なくとも１部分を吸収し、それにより、該デバイスについての電磁エネルギーの伝達を低減する手段と
を備える、装置。
【請求項２７】
電磁エネルギーを反射させる該手段は、導電性シールドを備える、請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
電磁共振を変化させる前記手段は、電磁吸収材料を備える、請求項２６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して電子コンポーネントパッケージングに関し、特に電磁干渉（ＥＭＩ）に対する保護のためにシールドされている電子コンポーネントパッケージングに関する。
【背景技術】
【０００２】
（関連技術）
本出願は、２００１年１２月１４日に出願された米国仮出願シリアルナンバー第６０／３４０，３４３号に基づく優先権を主張する。上記仮出願はその全体を参考のためここに援用する。
【０００３】
（背景技術）
本明細書において、用語「ＥＭＩ」は、概して電磁干渉および無線周波数干渉（ＲＦＩ）エミッションの両方を意味すると考えるべきであり、用語「電磁」は、概して電磁および無線周波数を意味すると考えるべきである。
【０００４】
電子装置は通常の動作において、典型的には、放射および導電によるＥＭＩエミッションのために、近傍に位置する電子装置の動作と干渉し得る望ましくない電磁エネルギーを生成する。電磁エネルギーは広範囲の波長および周波数を有し得る。ＥＭＩに関連する問題を最小にするために、望ましくない電磁エネルギー源をシールドし電気的に接地し得る。これに代えて、またはこれに加えて、ＥＭＩの影響を受けるものを同様にシールドし電気的に接地し得る。シールドは、電子装置が設けられているハウジングまたは他の囲いに対する電磁エネルギーの出入り両方を妨げるように設計されている。このような囲いは隣接するアクセスパネル間およびドア周りに隙間または継ぎ目を含むことが多いため、有効なシールドを達成することは困難である。なぜなら、囲い内の隙間が、ＥＭＩが囲いの内外を移動することを可能にするからである。さらに導電性金属囲いの場合、これらの隙間はファラデーケージエフェクトの恩恵を阻止し得る。これは、囲いの導電性が不連続性になり、それにより、囲いを通過するグラウンド導電路の効率が損なわれることにより起こる。さらに、一般的な囲いの導電レベルとは大幅に異なる導電レベルを隙間に提供することにより、隙間はスロットアンテナとして作用し得、その結果、囲い自体がＥＭＩの２次源となる。
【０００５】
シールドは概して特定の波長または波長範囲においてＥＭＩを低減するように構成されている。ＥＭＩシールドは典型的には、導電性の高い材料により構成されており、ＥＭＩの放射コンポーネントを反射しかつＥＭＩの導電コンポーネントの電気的接地を排出するように作用する。たとえば、ＥＭＩシールドは典型的には、銅、アルミニウム、金、スズ、鋼鉄、ステンレス鋼、シートメタルおよびニッケルなどの金属により構成されている。ＥＭＩシールドはさらに、異なる金属の組み合わせ、たとえば、ニッケルコートされた銅によって形成されていてもよいし、導電材料と電気的絶縁体との組み合わせ、たとえば、金属めっきされたプラスチックによって形成されていてもよい。抽象的には、理想的なＥＭＩシールドは、無限に導電性の材料により構成された、孔、継ぎ目、隙間、割れ目のない完全に包囲されたハウジングからなる。しかし現実的には、有限の導電性を有する材料から構成され、いつくかの孔を有する囲いということになる。概して、いずれかの孔の最大寸法（単に全面積ではない）を減少させ、かつ、孔の総数を減少させることにより、囲いの対ＥＭＩ保護またはシールドの効果が向上する傾向がある。孔は、冷却用の空気流を可能にするための孔のような意図的なものでもあり得るし、構築方法によって付随的に形成された意図しないもの（たとえば、継ぎ目）でもあり得る。シールド有効性を高めるために、継ぎ目を溶接または半田づけする、またはキャビティを圧延するなどの特別な製造方法が採用され得る。孔を有するＥＭＩ囲いのシールド有効性は、ＥＭＩ波長の関数である。概して、孔の最大寸法が波長に比べて小さいとき（すなわち、波長の１／２未満であるとき）、シールド有効性は向上する。しかし動作周波数が増加すると、引き起こされるＥＭＩに関連する波長は減少し、シールド有効性が低下して非理想的なＥＭＩ囲いが形成される。
【０００６】
ＥＭＩシールドされた囲いは典型的には、キャビティ内で電磁エネルギーの共振を引き起こす導電材料から構成されている。たとえば、キャビティの境界での電磁界の反射は、ある一定の条件下においてキャビティ内での持続的波長を生成し得る。このような共振は、複数の反射の付加的影響により電磁エネルギーのピーク振幅を増大させる傾向にある。これらの共振の影響は、囲い内でのピークエネルギレベルを上昇させることにより、共振周波数における見かけのシールド有効性を減少し得る。なぜなら、同一の囲いがＥＭＩのより大きな源、すなわち電磁エネルギーの共振ピークをシールドしているからである。
【０００７】
対ＥＭＩ保護は、高周波数で動作する小型で高密度にパッケージングされた高感度の電子アプリケーションにとって特に重要である。あるアプリケーションでは、ギガビットインターフェース変換器（ＧＢＩＣ）などの通信トランシーバが電流を変換して光ファイバケーブル上の送信に適した光信号にし、光信号を電流に変換する。ＧＢＩＣは典型的には、光ファイバテレコミュニケーションおよびネットワーキングシステムにおいて、高速ネットワーキング用インターフェースとして用いられている。その名が示すように、送信のデータレートは毎秒１ギガビット（Ｇｂｐｓ）よりも高い。いくつかのアプリケーションでは、ＧＢＩＣモジュールがＥＭＩ囲い内にインストールされている。図１Ａおよび図１Ｂに示すＥＭＩケージ５０またはハウジングの特定のフォームファクタは、関連業界のいくつかの協力的メンバーによって準備された多源アグリーメント（ＭＳＡ）に記載されている。図１に示すように、ハウジング５０の一端５５は開状態になっており、ＧＢＩＣトランシーバの挿入および抽出が可能になっている。（ＧＢＩＣトランシーバとはすなわち、２０００年９月１４日付けの「Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ａｇｒｅｅｍｅｎｔ  ｆｏｒ  Ｓｍａｌｌ−Ｆｏｒｍ−Ｆａｃｔｏｒ−Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｓ」に記載された小型フォームファクタプラグ可能仕様に準拠したフォームファクタを有するトランシーバであり、上記アグリーメントはその全体を参考のためここに援用する。）ＭＳＡにより推薦されたＥＭＩケージ５０は、１ＧｂｐｓでのＧＢＩＣ動作に対するシールド有効性設計レベルを提供する。しかし動作周波数が上昇すると、推薦されたＥＭＩケージのシールド有効性は、修正しないと不適なものとなる。たとえば、同期光ネットワーク（ＳＯＮＥＴ）仕様に記載された光キャリアプロトコルを用いた、最近増えつつあるアプリケーションは、１Ｇｂｐｓより高いレートで動作し得る（たとえば、ＯＣ−４８プロトコルは２．５Ｇｂｐｓまでのデータレートをサポートし、ＯＣ−１９２プロトコルは１０Ｇｂｐｓまでのデータレートをサポートしている）。
【０００８】
電子コンポーネントに対するＥＭＩシールドを提供する、いくつかの方法が存在する。たとえば、Ｈｉｇｇｉｎｓらに付与された米国特許第５，６３９，９８９号があり、その全体を参考のためここに援用する。Ｈｉｇｇｉｎｓは、全内部表面が、ポリマー含有充填剤粒子からなる第１のＥＭＩ材料により共形的にコーティングされたハウジングの使用を開示している。Ｈｉｇｇｉｎｓに開示された方法は、第１のＥＭＩ材料を共形コーティングとして適用している。開示された方法はさらに、充填剤粒子用の異なる材料の選択の結果、特定の周波数範囲内の電磁エネルギーが減衰することを示している。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一般に、本発明は、ＥＭＩシールド（高伝導性材料エンクロージャまたはケージなど）に関する。このＥＭＩシールドは、電気吸収性または損失性材料を含み、ＥＭＩの一部を吸収する。これにより、動作周波数範囲においてＥＭＩシールドの性能が向上する。吸収性材料は、抵抗損のプロセスにより環境からＥＭＩの一部を除去し得る（ＥＭＩの一部を発熱の形態で散逸させる）。吸収性材料はまた、伝導性キャビティに設置されると、キャビティの共鳴特性を変化させ、キャビティ内の電磁界の共鳴「ピーク」を低減し、および／または周波数において共鳴ピークまたはカットオフを平行移動させ得る。
【００１０】
１局面において、本発明は、高周波数、電磁干渉からのシールドを提供するためのシールドシステムに関する。シールドシステムは、デバイスの少なくとも一部を覆うために改造された電気伝導性シールドを含む。シールドシステムはまた、電気導電性シールドの第１面上に配置された電磁吸収材料を含む。組み合わされた電気伝導性シールドおよび電磁吸収性材料は、シールドされたデバイスに対して電磁エネルギーの伝達を減衰する。
【００１１】
１実施形態において、シールドシステムは、基板を搭載したデバイスなどのデバイスを収容するのに適したキャビティを規定するエンクロージャである。別の実施形態において、ハウジングは、実質的にすべての面においてデバイスを封入するように改造される。さらに別の実施形態において、電磁吸収性材料は、内部表面の少なくとも一部に適用される。
【００１２】
１実施形態において、ハウジングは、回路基板に取り付けられるように改造される。別の実施形態において、ハウジングは、取り外し可能に取り付けられた一部分を含み。別の実施形態において、電気伝導性シールドは、光ファイバ送信器および光ファイバ受信器のうちの少なくとも１つを収容するように改造される。別の実施形態において、電気伝導性シールドは、ギガビットインタフェースコンバータ（ＣＲＢＩＣ）を収容するように改造される。さらに別の実施形態において、電気伝導性シールドは、スモールフォームファクタプラグ（ｓｍａｌｌ−ｆｏｒｍ−ｆａｃｔｏｒ−ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）規格に実質的に準拠するフォームファクタを含む。
【００１３】
１実施形態において、電気伝導性シールドは、アルミニウム、銅、ニッケル、スズ、銀、金、ベリリウム、リン青銅、鋼、ステンレス鋼、およびそれらの組合せからなる群から選択される。別の実施形態において、電気伝導性シールドはシート金属を含む。
【００１４】
１実施形態において、エネルギー吸収性材料は、電気伝導性材料、カルボニル鉄粉、センダスト、フェライト、鉄シリサイド、磁性合金、磁気フレーク、およびそれらの組合せからなる群から選択される。別の実施形態において、エネルギー吸収性材料は、基材中に懸濁された電気吸収性粒子を含む。別の実施形態において、エネルギー吸収性材料は、電気伝導性材料、炭素、カルボニル鉄粉、センダスト、フェライト、鉄シリサイド、磁性合金、磁気フレーク、スチールウール、炭素含浸ゴム、プラスチックストランドキャリア（ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｔｒａｎｄｅｄ  ｃａｒｒｉｅｒ）中のフェライト、金属箔、金属被覆材料（鉄、ニッケル、および鉄／ニッケル組成物を含む）、エポキシ、ラッカー結着剤と鉄、ニッケル、銅、およびその組合せからなる群から選択されるペースト複合体、ならびにその組合せ。さらに別の実施形態において、エネルギー吸収性材料は、感圧性接着剤を使用して取り付ける。
【００１５】
別の局面において、本発明は、デバイスに対して高周波電磁エネルギーの伝達を減衰するためのプロセスに関する。プロセスは、デバイスの少なくとも一部を覆うように改造された電気伝導性シールドにおいて電磁エネルギーを反射するステップと、電気伝導性シールドに関連する電磁共鳴を変化させるステップと、電気伝導性シールドに近い電磁エネルギーの一部を吸収するステップとを含む。これにより、シールドは、シールドされたデバイスに対して電磁エネルギーの伝達を低減する。１実施形態において、電磁共鳴を変化させるステップは、電磁共鳴のピーク振幅を低減するステップを含む。
【００１６】
別の局面において、本発明は、デバイスに対して高周波電磁エネルギーの伝達を減衰するためのプロセスに関する。プロセスは、デバイスの少なくとも一部を覆うように改造された電気伝導性シールドを提供するステップと、所定範囲の波長内で電磁エネルギーの少なくとも一部を吸収するように改造された電磁吸収性材料を提供するステップとを含む。プロセスはまた、電気伝導性シールドの少なくとも一部を電磁吸収性材料を用いて処理するステップ、および処理された電気伝導性シールドをデバイスの直近傍に設置するステップとを含む。電気伝導性シールドは、デバイスに対して電磁エネルギーの伝達を低減する。
【００１７】
１実施形態において、処理ステップは、電磁吸収性材料を電気伝導性シールドの第１面に適用するステップを含む。別の実施形態において、処理ステップは、塗る、浸ける、噴霧する、蒸着する、シルクスクリーンする、機械的に固着する、化学的に結合する、およびその組合せからなる群から選択される。別の実施形態において、処理ステップは、電磁吸収性材料を電気伝導性シールド上に成形するステップ、形成するステップ、および所定位置に形成するステップの少なくとも１つを含む。
【００１８】
１実施形態において、電磁吸収性材料を提供するステップは、所定の厚さを有する吸収性材料のシートを形成するステップと、吸収性材料シートを電気伝導性シールドの第１面に適用するように改造するステップとを含む。別の実施形態において、改造ステップは、化学的固着剤を吸収性材料シートの少なくとも１つの面に適用するステップを含む。さらに別の実施形態において、改造するステップは、感圧性接着剤を吸収性材料シートの少なくとも１つの面に適用するステップを含む。
【００１９】
さらに別の局面において、本発明は、デバイスに対して高周波電磁エネルギーの伝達を低減するためのシールドに関する。シールドは、デバイスの一部を覆うように改造された電磁エネルギーを反射するための手段と、電磁エネルギーを反射するための手段に関連する電磁共鳴応答を変化させる手段と、電磁エネルギーを反射するための手段に近い電磁エネルギーの一部を吸収する手段とを含む。これにより、シールドは、デバイスに対して電磁エネルギーの伝達を低減する。１実施形態において、電磁エネルギーを反射するための手段は電気伝導性シールドを含む。別の実施形態において、電磁エネルギーを反射するための手段は、電磁吸収性材料を含む。
【００２０】
本発明は、特に、添付の請求項において示される。本発明の有利な点は、添付の図面と共に以下の記載を参照することによってより良好に理解され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（発明の詳細な説明）
例えば、電磁エネルギーを熱エネルギー等の別の形態のエネルギーに変換することによってＥＭＩの伝送を抑制するために、損失材料が用いられる。電磁界は、電流を誘導して有限導電性を有する損失材料内に流し、抵抗損をもたらし得る。ある実施形態において、損失材料は、エラストマーに混合された合成樹脂バインダ等のフェライトのような材料で構成され得る。他の実施形態において、損失材料は、連続気泡網状フォームに混合された炭素粉末等の損失フィラー材料で構成され得る。損失材料は、基板をコーティングするためにシートの形態か、または液体の形態で構成され得る。損失材料のいくつかの例は、導電性材料、炭素、鉄、カルボニル鉄粉、センダスト、フェライト、鉄シリサイド、磁気合金、磁気フレーク、スチールウール、およびこれらの組み合わせである。損失材料の他の例は、炭素入りゴム、プラスチックストランディドキャリア（ｐｌａｓｔｉｃ  ｓｔｒａｎｄｅｄ  ｃａｒｒｉｅｒ）、金属ホイル、鉄、ニッケル、および鉄／ニッケル組成を含む金属クラッド材料、エポキシラッカーバインダと鉄、ニッケル、銅のそれぞれとの結合、ならびにこれらの組み合わせからなる群より選択されたペースト複合材料、ならびに、上述の例示的損失材料との組み合わせである。電磁効果を達成するために、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、サファイア、シリカ（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、およびこれらの組み合わせを含む他の材料が用いられる。
【００２２】
いくつかの実施形態において、損失材料は、所望の効果を達成するために他の材料と組み合わされ得る。例えば、損失材料は、厳密な耐燃性標準規格を満たすために難燃剤と組み合わされ得る。このような耐燃性標準規格の１つは、「Ｔｅｓｔｓ  ｆｏｒ  Ｆｌａｍｍａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｆｏｒ  Ｐａｒｔｓ  ｉｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ」（第５版、１９９６年）と称されるＵｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｓｔａｎｄａｒｄ９４に記載されるＵＩ９４Ｖ０垂直燃焼試験であり、この開示は、参考のため、その全体が本明細書中に援用される。ある実施形態において、難燃性添加剤は、粒子の形態で調製され、かつ、カルボニル鉄粉等の損失材料と組み合わされ、これにより、各添加剤は、エラストマーまたはレジンバインダ等のマトリクス中に懸濁する。
【００２３】
種々の米国特許が損失材料およびそれらの使用を記載する。例えば、Ａｄｋｉｎｓによる米国特許第４，４０８，２５５号、Ｍｏｏｒｅらによる米国特許第５，６８９，２７５号、Ｋｉｍらによる米国特許第５，６１７，０９５号、およびＢｒｏｗｎらによる米国特許第５，４２８，５０６号を参照されたい。これらの開示は、参考のため、その全体が本明細書中に援用される。係属中の米国仮特許出願シリアルナンバー６０／４１９，８７３号（２００２年１０月２１日出願）も損失材料を記載する（この開示は、参考のため、その全体が本明細書中に援用される）。損失材料のいくつかの製造業者は、ＣＡ、Ｓａｎ  ＭａｒｃｏｓのＲ＆Ｆ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ；ＣＡ、Ｓａｎ  ＪｏｓｅのＡＲＣ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｉｎｃ．；ＣＡ、Ｕｎｉｏｎ  ＣｉｔｙのＴｏｋｉｎ  Ａｍｅｒｉｃａ  Ｉｎｃ；ＮＹ、Ｌｏｎｇ  ＩｓｌａｎｄのＩｎｔｅｒｍａｒｋ−ＵＳＡ，Ｉｎｃ．；ＩＬ、Ｍｏｕｎｔ  ＰｒｏｓｐｅｃｔのＴＤＫ；ＭＡ、ＣａｎｔｏｎのＥｍｅｒｓｏｎ  ＆  Ｃｕｒｎｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｏｓｉｔｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．；ＭＡ、ＡｖｏｎのＣｕｒｎｉｎｇ  Ｃｏｒｐ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ；およびＮＹ、ＩｎｗｏｏｄのＣａｐｃｏｎである。
【００２４】
本発明によると、ＥＭＩシールドは、第１の高周波吸収ＥＭＩ材料を第２の反射ＥＭＩ材料に付与することによって、新規に製造されたか、または既存の電子部品用パッケージあるいはハウジングに追加され得る。高周波吸収材料は、損失材料を含む。いくつかの実施形態において、損失材料は、広範囲の周波数にわたってＥＭＩエネルギーを吸収する広帯域の性質を帯びる。反射ＥＭＩ材料は、現在、当業者によって用いられるシートメタルを含む金属等の任意のＥＭＩシールド材料であり得る。
【００２５】
ある実施形態において、損失材料はシートで製造され、金属ＥＭＩシールド等の導電性ＥＭＩシールドの少なくとも一部分に付与され得る。あるいは、損失材料は、製造工程中にシートまたはコーティングとして付与され得る。損失材料は、ＥＭＩシールドの内面および外面、またはこれらの両方に付加され得る。
【００２６】
図２Ａは、反射材料１００に付与される吸収材料１０２を含むＥＭＩエンクロージャとして構成されるＥＭＩシールドの一実施形態を示す図である。この実施形態において、吸収、または損失材料１０２は、接着剤１０４を用いて反射材料１００の少なくとも一部に付与される。この接着剤は、硬化可能な接着剤、例えば、エポキシであってもよいし、硬化不可能な接着剤、例えば、感圧性接着剤であってもよい。接着剤は、導電性接着剤であってもよいし、非導電性接着剤であってもよい。
【００２７】
ＥＭＩエンクロージャ９９は、高導電性反射材料１００、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、錫、銀、金、ベリリウム、鋼、ステンレススチール、異なる導電性材料の化合物または組合せ、例えば、ニッケルメッキ銅、燐青銅、錫メッキスチールなどを含む、シート金属を含み得る。ＥＭＩエンクロージャ９９はまた、絶縁材料、例えば、導電性、または金属層で適切にコーティングされたプラスチックなどを含み得る。このような金属コーティングされたプラスチックの適用は、小さい、軽量の電子デバイスのパッケージングにおいて一般的である。
【００２８】
ＥＭＩエンクロージャ９９は、実質的に閉じられた容器、例えば、ボックスであってもよいし、部分的に開けられた容器、例えば、６面よりも少ない面を有するボックスまたはケージであってもよい。例えば、ＥＭＩエンクロージャ９９が他の表面、例えば、回路基板、基板、または導電性エンクロージャに取り付けられる場合、ＥＭＩエンクロージャ９９は５つしか面を含まなくてもよい。いくつかの用途において、ＥＭＩエンクロージャ９９は、電子デバイスに取りつけられるように適合されたプレートのような平面であってもよい。アパーチャは、例えば、任意の電子部品、および／またはその中に配置されたデバイスへの相互接続を提供するために有用であり得る。さらに、アパーチャは、冷却のために有用になり得るし、閉じられた表面が不要な用途においては、コストおよび／または重量を節約するためにも有用になり得る。
【００２９】
損失材料１０２は、ＥＭＩエンクロージャ９９の内面および／または外面全体に、選択的に付与され得る。あるいは、損失材料１０２は、内面および／または外面の一部に選択的に付与され得る。例えば、電磁エネルギーが好ましい極性を有する用途において、または、ＥＭＩエンクロージャ９９の一部のみがＥＭＩエネルギーに曝される用途において、損失材料１０２は、表面のうち最も脆弱な面（すなわち、曝された面）を覆うような限定された様態で付与され得る。
【００３０】
損失材料１０２は製造プロセスの間に付与されてもよいし、または、損失材料１０２は製造後に付与されてもよい。非導電性の感圧性接着剤１０４は、製造プロセス後の損失材料１０２の付与を容易にする。例えば、損失材料１０２は、基板レベルの組み立ての間、等角コーティングの付与の前または後のいずれかで、付与されてもよいし、システムレベルの組み立ての間に付与されてもよいし、インストール後の任意の時に付与されてもよい。このようにして、損失材料は、任意の時に、任意のＥＭＩエンクロージャに付与され得る。例えば、ＥＭＩに起因する干渉は、機器のインストールまたはアップグレードの間、または直後に、最初に発生するか、または最初に明らかになる。電磁環境は、この時期に、予測できないような様態で頻繁に変化することが一般的である。従って、インストール後のシナリオの間、特に損失材料の付与を必要に応じて調節することによって、ＥＭＩを軽減することが有益である。
【００３１】
図２Ｂを参照すると、損失材料１０２が接着剤１０４を用いてＥＭＩエンクロージャ９９の外面に付与される、ＥＭＩエンクロージャ９９の他の実施形態が示されている。外側への付与は、他の外部システムおよびデバイスから入射する任意のＥＭＩを減衰させる。さらに、損失材料１０２の外部付与は、エンクロージャ９９上にある表面電流、および、任意の近傍の近距離場を減衰させる。
【００３２】
図２Ｃは、ＥＭＩエンクロージャ９９の両側でＥＭＩを減衰させるために、接着剤１０４を用いて、導電性ハウジング１００の内面および外面の両方に付与された損失材料１０２を有するＥＭＩエンクロージャ９９を示す図である。
【００３３】
図３は、吸収材料１０２が図１Ａおよび１ＢのＥＭＩケージ５０に付与される、実施形態の上面、側面、および底面の直交的な斜視図を示す。吸収材料１０２は、ＥＭＩケージ５０の内側上面に沿って適合するようにサイズ調整された矩形シートにおいて、準備される。ある実施形態において、ＥＭＩ材料１０２のシートは、約０．０３インチの厚さを有するように形成される。吸収シート１０２は、接着剤を用いて、内側上面に固定され得る。他の実施形態において、吸収シート１０２は、適切にサイズ調節されたコンポーネントの中に挿入された場合に、そのコンポーネントによって提供される機械的圧力に依存する、ＥＭＩケージ１０５の内側上面に取り外し可能に固定され得る。
【００３４】
図４Ａは、導電性材料１００の外面に付与される外部損失材料層２００を有するＥＭＩエンクロージャ９９の断面図を示す。この実施形態において、損失材料２００は、接着剤を用いずに付与される。導電性材料１００に損失材料２００を付与する別のプロセスは、任意の各種のコーティングプロセス、例えば、ペインティング、浸漬、スプレー、墨入れ、シルクスクリーン、および当業者にとって公知の他のプロセスを含み得る。
【００３５】
図４Ｂは、導電性材料１００の内面に同様に付与される、内部損失材料層２０２を有するＥＭＩエンクロージャ９９の断面図を示す。図４Ｃは、ＥＭＩエンクロージャ９９の外面および内面にそれぞれ付与される、外部損失材料層２００および内部損失材料層２０２の両方を有するＥＭＩエンクロージャ９９の断面図である。
【００３６】
図５は、ＥＭＩエンクロージャ９９が電子コンポーネントまたはデバイス４００に直接付与される、他の実施形態を示す図である。例えば、ＥＭＩエンクロージャ９９は、集積回路またはデバイスケースの少なくとも１つの表面に選択的に付与され得る。ある実施形態において、ＥＭＩエンクロージャ９９は、高導電性層１００、オプショナルの接着剤層１０４、損失材料層１０２、および第２の接着剤層１０４を含むＥＭＩシールドを形成する。他の実施形態において、ＥＭＩエンクロージャ９９は、別の固定手段、例えば、ネジ、クリップ、または摩擦性クランプを用いて、接着剤層１０４なしにデバイス４００に固定され得る。
【００３７】
図６は、実質的に、ＥＭＩシールド１０５の外面全体が、損失材料１０２の層で保護されるＥＭＩエンクロージャ９９のある実施形態の分解図である。損失材料１０２は、上述したように、ＥＭＩシールド１０５の意図的に設けたアパーチャを収容するように、接着剤１０４およびアパーチャが損失材料１０２に設けられる状態で付与される。この技術は、ＥＭＩシールド１０５の外面のいずれか、または全てをコーティングするように用いられ得る。損失材料１０２は、ＥＭＩシールドに付与される前に所定の寸法に従って、予め切られるか、または予め形成され得る。あるいは、損失材料１０２は、損失材料１０２がＥＭＩエンクロージャの少なくとも一部の周りに形成され（例えば、折り畳まれ）得るように、適合した実施形態で製造され得る。適合した実施形態の例は、可撓性のある吸収材料、例えば、ゴム引きされた吸収材（例えば、ポリマー、または、吸収粒子を含むゴムマトリクス）を含む。この場合も、アパーチャ１０６が、必要に応じて、相互接続に適応させること、空気流を冷却することなどのために設けられ得る。
【００３８】
損失材料１０２層をＥＭＩエンクロージャ９９に追加することは、１ＧＨｚを超える周波数でシールド効果を向上させるために、特に有用である。例えば、図３に示すＥＭＩエンクロージャの上部にカルボニル−鉄粉末（ＣＩＰ）を載せたシリコーンエラストマーからなる損失材料の付与は、図１に示す従来技術によるデバイス５０と比較して、シールド効果を向上させる。特に、損失材料層１０２の追加は、図１に示す従来技術によるデバイス５０において問題があることが分かった周波数で、シールド効果を向上させる。ある実施形態において、損失材料１０２は、例えば、約０．０２インチの厚さを有するシートに形成され得る。損失材料１０２のシートは、従来技術によるデバイス５０のように、非導電性の感圧性接着剤１０４を用いて、打ち抜かれて形作られ得、シールドされたケージの上部内面に付与され得る。特定の用途、動作条件、損失材料１０２、および、どこにどのように付与されるかに依存して、約１０ｄＢ以上のシールド効果における向上が達成できると考えられる。
【００３９】
次に、図７を参照すると、テスト結果が、図１に示すデバイス５０に類似するＥＭＩエンクロージャの放出された放射性能と、吸収材または損失材料を有する同じＥＭＩエンクロージャの放出された放射性能と比較するグラフで提供されている。具体的には、テストされた吸収材１０２は、０．０２インチの厚さの、カルボニル鉄粉末が載せられたシリコーンエラストマーとして製造された。載せられたエラストマーは、打ち抜かれ、ＥＭＩエンクロージャの内面上部に付与された。グラフの垂直軸は、それぞれのエンクロージャによって提供された減衰、または損失（デシベル「ｄＢ」で計測）を表し、水平軸は、対応する周波数（メガヘルツ「ＭＨｚ」で計測）を表す。結果は、吸収材で処理されたシールドは、処理されていないシールドと比べて、測定された全ての周波数において、より大きな減衰を提供することを示す。例えば、約２，０００ＭＨｚで、吸収材で処理されたシールドは、向上、すなわち、減衰の差（すなわち、「Δ」）、すなわち、少なくとも約８ｄＢの向上を提供する。
【００４０】
図８を参照すると、電子構成品をシールドするための工程が、高導電性ＥＭＩ材料などのＥＭＩシールドを提供するステップ（ステップ５００）を含む。一般的に、高導電性材料、またはＥＭＩシールドが、１つ以上の電子構成品を内包するために形成される。ＥＭＩシールドが、放射される電磁エネルギーを反射するために動作し、シールドの１つの側に発生する電磁エネルギーをその発生する側に維持することになる。しかし、シールドに開口があるところでは、ＥＭＩのいくつかはもう一方の側に透過する。ＥＭＩシールドはまた、伝導されるＥＭＩを集めそれを電気的グランドに向けるように動作する。（例えばＥＭＩシールドは表面マウントのハンダを介して、プリント回路基板などの基板に電気的に接地され得る。ＥＭＩシールドはまた、１つ以上のアース線、または接合ストラップを介して、または、電気的グランドと相互に連結するために設計される１つ以上の取付けピンを介して接地され得る。ＥＭＩシールドは、包含される電子構成物によって生成されるＥＭＩの一部分を、その内包される空胴内に含むが、それと同時に、包含される構成物を外部の電磁エネルギーの磁化率から守る。
【００４１】
次に、吸収材料が提供される（ステップ５１０）。吸収材料または損失物質が、ＥＭＩエネルギーを熱エネルギーなどの別のエネルギーの形式に転換し、したがって、ＥＭＩの転換された部分を外界から除去する。吸収材料は、内部表面、外部表面、またはその両方の表面に、部分的に、または全体に、適応され得る。損失材料が、空胴を形成するＥＭＩシールドの内部部分に適応される用途では、ＥＭＩの一部分を吸収するのに加え、損失材料が、空胴によって形成される共鳴のＱ（ｑｕａｌｉｔｙ  ｆａｃｔｏｒ）を変化させる。損失材料が周波数の広範囲に渡って動作する用途では、広域帯の特徴が、広い周波数範囲に渡る共鳴を除去するように動作する。最後に、第２のＥＭＩ材料（すなわち損失材料）が第１のＥＭＩ材料（すなわちＥＭＩシールド）に、結合されるか、固定されるか、そうでなければ適用される（ステップ５２０）。
【００４２】
いくつかの実施形態では、工程が、選択的に、吸収ＥＭＩシールドを、回路基板などの基板に固定する追加のステップ（仮図で示す）を含む（ステップ５２５）。したがって、いくつかの用途では、ＥＭＩ保護を、デバイスにおいて、または、構成品レベルにおいてさえ、提供することが有利である。そのような目標を定めたシールドは、コストの節約、複雑さの減少、および性能の向上でさえ、もたらし得る。プリント回路基板などの回路基板上に実装される電子デバイスのハウジングのために適応される製品シールド（「基板レベルシールド」）は市販されている。基板レベルのＥＭＩシールドの供給先の１つは、Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ，ＩＬのＢＭＩ，Ｉｎｃ．である。例示的な基板レベルの導電性ＥＭＩシールドは、ＢＭＩの部品番号ＢＭＩ−Ｓ−１０１からＢＭＩ−Ｓ−１０７、およびＢＭＩ−Ｓ−２０１からＢＭＩ−Ｓ−２０７を含む。
【００４３】
基板レベルＥＭＩシールドは導電性であり、一般的に５つの側面を有するボックス型を形成し、ボックスの底側は開口している。したがって、この開口ボックスは、基板上に実装される電子デバイスの上に設置され得る。図９Ａは、基板レベルシールド６００の、１つの実施形態の、上面、正面、および側面の図である。図示するように、基板レベルシールド６００は、選択的に、導電性表面の上面６０４の上に、１つ以上の開口６０２を含み得る。今度もまた、開口６０２は、空気の流れを冷却する余裕を取るだけでなく、シールドされるデバイスへの、およびデバイスからの、相互連結を提供し得る。基板レベルシールド６００の導電性表面の側面６０５ａはまた、基板へのマウントのために適応され得る。例えば、側面６０５ａは、表面マウントの用途のために、マウンティングピン６１０または、マウンティングパッドを含み、それらは、基板レベルシールド６００をハンダによって回路基板に固定するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ピン６１０が、側面の取り付け端６１５が回路基板と接触するように、回路基板の中へ、および／または回路基板を貫通して延びる。一般的に、そこからＥＭＩが広がる可能性のある、所望外の開口を減らすために、シールド６００の側面と回路基板との密接な接触が好ましい。先に説明したように、電磁吸収体６１８が、その後、基板レベルシールド６００の１つ以上の導電性側面６０４、６０５ａ、および６０５ｂに適用され得る。図示するように、吸収体６１８がシートとして構成され、シールドの内部の上面表面６０４に実装される。いくつかの実施形態では、吸収体６１８が、追加として、または代わりに、側面６０５ａ、６０５ｂ、および／またはシールド６００の任意の外部表面に実装され得る。
【００４４】
図９Ｂに、基板レベル吸収ＥＭＩシールド６００の、１つのパッケージの実施形態を示す。いくつかの基板レベルシールド６００は、リール上に巻かれ得るテープ６２０の上にパッケージされ得る。そのようなテープおよびリールのパッケージの実施形態は、高容量、高スループットの用途において、プリント回路基板に取り付けるために使用される自動デバイスに、うまく適用される。説明は、プリント回路基板用途に向けられるが、本発明は拡大縮小し得、かつ半導体基板などの他の表面に実装するために適応され得る。
【００４５】
図１０Ａから１０Ｄは、２ピースの基板レベル吸収ＥＭＩシールドを含む、別の実施形態を示す。図示するように、導電性フレーム７００が、先に説明した１ピースの基板レベルシールド６００と同様に構成されるが、違うのは、少なくとも表面の１つが取り外し可能なことである。例えば、フレーム７００が、１つ以上の開口７０５を含み得、その開口は、１つの表面が実質的に開いており、そのことによって、そこに収容される任意の構成物および／またはデバイスにアクセス可能となる。選択的に、構造的な支持のために、および／または、自動デバイスによってフレーム７００の処理を容易にするために、支持部材７１０が提供され得る。上面またはカバー７４０などの別個の表面が、その後、提供され得、それによって、上面がフレーム７００に固定され得る。いくつかの実施形態では、カバー７４０が、例えば、摩擦フィット、または張力フィット（例えばバネフィンガー）を提供する、機械的固定手段を用いて、取り外し可能に固定され得る。別の実施形態では、カバー７４０が、導電性接着剤またはハンダなどの化学ファスナーを使用して取り外し可能に固定され得る。この場合も、カバー７４０などの、少なくとも１つの側面が吸収体７４４、および、選択的に、相互連結および／または冷却のための開口７４２を含み得る。図１０Ｃ及び１０Ｄに示すように、２ピースのＥＭＩシールドがまた、高容量の大量生産を助けるために、テープおよびリールの構成でパッケージされ得る。図１０Ｃに示す１つの実施形態では、フレーム７００が第１のテープ７５０ａ上に実装される。同様に、図１０Ｄに示すように、カバー７４０が、第２のテープ７５０ｂに実装される。別の実施形態では、フレーム７１０およびカバー７４０を組み合わせたものが、１つのテープ上に、事前に組み立てられ得、かつパッケージされ得る。
【００４６】
本明細書で説明されるものの、変更、改変およびその他の実行を、権利主張する本発明の意図および範囲から逸脱することなく当業者は思いつく。示される種々の特徴および構成、およびそれらと同等のものが、種々の組み合わせおよび変更の中で使用され得る。したがって、本発明は、これまでの説明によって規定されるのではなく、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１Ａ】図１Ａは、デバイスの導電性ＥＭＩケージの上面、側面、および端面の外観の垂直面を示す模式図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの導電性ＥＭＩケージの底面の外観を示す模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ＥＭＩ筐体の１部分の内側に損失材料が適用された本発明のある実施形態の模式図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、ＥＭＩ筐体の１部分の外側に損失材料が適用された本発明の代替的実施形態の模式図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、ＥＭＩ筐体の１部分の内側および外側の両方に損失材料が適用された本発明の別の代替的実施形態の模式図である。
【図３】図３は、図２Ａに示される本発明の実施形態を示すより詳細な図面である。
【図４Ａ】図４Ａは、ＥＭＩ筐体の外側部分に損失材料が適用された本発明の別の代替的実施形態の模式図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、ＥＭＩ筐体の内側部分に損失材料が適用された本発明のさらに別の代替的実施形態の模式図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、ＥＭＩ筐体の内側および外側の両方に損失材料が適用された本発明のさらに別の代替的実施形態の模式図である。
【図５】図５は、損失材料が電子部品に直接適用された本発明の実施形態の模式図である。
【図６】図６は、ＥＭＩ筐体の第１の面に損失材料が適用された本発明のある実施形態を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明のある実施形態の放射エミッション性能を従来技術のシールドと比較した試験結果を表すグラフである。
【図８】図８は、図２Ａに示される本発明の実施形態のステップを示すフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の回路基板がマウント可能な実施形態の模式図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示される実施形態のテープおよびリールパッケージングの模式図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、２個の回路基板がマウント可能な本発明の実施形態の模式図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、２個の回路基板がマウント可能な本発明の実施形態の模式図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、図１０Ａに示される実施形態のテープおよびリールパッケージング構成の模式図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、図１０Ｂに示される実施形態のテープおよびリールパッケージング構成の模式図である。
【図１Ａ】
2006506802.tif 000003
【図１Ｂ】
2006506802.tif 000004
【図２Ａ】
2006506802.tif 000005
【図２Ｂ】
2006506802.tif 000006
【図２Ｃ】
2006506802.tif 000007
【図３】
2006506802.tif 000008
【図４Ａ】
2006506802.tif 000009
【図４Ｂ】
2006506802.tif 000010
【図４Ｃ】
2006506802.tif 000011
【図５】
2006506802.tif 000012
【図６】
2006506802.tif 000013
【図７】
2006506802.tif 000014
【図８】
2006506802.tif 000015
2006506802.tif 000016
2006506802.tif 000017
【国際調査報告】
2006506802.tif 000018
2006506802.tif 000019
2006506802.tif 000020