JP2616239B2 - 集積ｅｍｉフィルタおよびヒート・シンク - Google Patents
集積ｅｍｉフィルタおよびヒート・シンクInfo
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- JP2616239B2 JP2616239B2 JP3511719A JP51171991A JP2616239B2 JP 2616239 B2 JP2616239 B2 JP 2616239B2 JP 3511719 A JP3511719 A JP 3511719A JP 51171991 A JP51171991 A JP 51171991A JP 2616239 B2 JP2616239 B2 JP 2616239B2
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- Japan
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- emi
- heat sink
- frequency
- sealed cavity
- cutoff frequency
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0007—Casings
- H05K9/0041—Ventilation panels having provisions for screening
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、一般に電磁干渉（EMI）遮蔽方法に関す
る。さらに詳しくは、本発明は、ヒート・シンクを兼用
するEMIフィルタに関する。
る。さらに詳しくは、本発明は、ヒート・シンクを兼用
するEMIフィルタに関する。
発明の背景 EMIは電子装置からの意図しない放射であり、無線装
置,TVまたはコンピュータ装置などの外部機器に対して
干渉することがある。さらに、EMI放射は、EMIを発生し
ている装置内の内部回路に対しても干渉することがあ
る。近年、EMIを発生する、あるいはEMIの影響を受けや
すい電子部品の普及や高密度化に伴い、EMIの重要性が
増してきている。デジタル技術を用いるコンピュータや
関連分野では、デジタル回路動作の高速化のため、EMI
は極めて微妙な問題となっている。現代のデジタル回路
は、２ナノ秒という高速立ち上がり時間で信号を発生
し、処理することができる。残念ながら、これらの信号
は動作速度の大幅な向上を表しているが、これらは広ス
ペクトル干渉源でもある。従って、最も深刻なEMI問題
点の一つは、これらの極めて高速なデジタル回路が近傍
に配置された他のデジタル回路の動作に対して干渉する
ことをいかにして防ぐかということである。
置,TVまたはコンピュータ装置などの外部機器に対して
干渉することがある。さらに、EMI放射は、EMIを発生し
ている装置内の内部回路に対しても干渉することがあ
る。近年、EMIを発生する、あるいはEMIの影響を受けや
すい電子部品の普及や高密度化に伴い、EMIの重要性が
増してきている。デジタル技術を用いるコンピュータや
関連分野では、デジタル回路動作の高速化のため、EMI
は極めて微妙な問題となっている。現代のデジタル回路
は、２ナノ秒という高速立ち上がり時間で信号を発生
し、処理することができる。残念ながら、これらの信号
は動作速度の大幅な向上を表しているが、これらは広ス
ペクトル干渉源でもある。従って、最も深刻なEMI問題
点の一つは、これらの極めて高速なデジタル回路が近傍
に配置された他のデジタル回路の動作に対して干渉する
ことをいかにして防ぐかということである。
EMIを遮蔽する従来の方法は、干渉発生源装置を取り
巻く封止体内に遮蔽スクリーンを配置することに実質的
に限られていた。別の方法は、干渉発生源装置を遮蔽さ
れた室内に配置することであった。一般に用いられる遮
蔽タイプを第１図に示す。この種の遮蔽は、アルミニウ
ムなどの導電材料でできているのが一般的であり、EMI
は遮蔽中の開口部を通過しないという基本原理に基づい
て動作する。この現象に関する詳細な説明については、
White,Donald R.J.,Mardiguian,M.“Electromagnetic S
hielding,"Vol.3,Chapter 7,Interference Control Tec
hnologies Inc.,Gainsville,Virginia.,1988を参照され
たい。
巻く封止体内に遮蔽スクリーンを配置することに実質的
に限られていた。別の方法は、干渉発生源装置を遮蔽さ
れた室内に配置することであった。一般に用いられる遮
蔽タイプを第１図に示す。この種の遮蔽は、アルミニウ
ムなどの導電材料でできているのが一般的であり、EMI
は遮蔽中の開口部を通過しないという基本原理に基づい
て動作する。この現象に関する詳細な説明については、
White,Donald R.J.,Mardiguian,M.“Electromagnetic S
hielding,"Vol.3,Chapter 7,Interference Control Tec
hnologies Inc.,Gainsville,Virginia.,1988を参照され
たい。
遮蔽スクリーンの有効性は別にして、遮蔽スクリーン
を用いるといくつかの欠点が生じる。例えば、設置は多
大な労力を要し、これが遮蔽封止体の開発における大幅
なコストを占めている。不適切に設置されたスクリーン
は、封止体に過度のレベルのEMIリークが生じるが、さ
らに問題なのは通常の使用および摩損におけるスクリー
ン・シールの劣化の影響である。時間が立つにつれて、
遮蔽スクリーンを封止体内で固定しているスクリーン・
シールが劣化する。結局は、EMIリークのため封止体全
体を再設置することが必要になる。これらの各作業に伴
うコストのため、次世代の遮蔽封止体では遮蔽スクリー
ンの利用を避けることが望まれている。
を用いるといくつかの欠点が生じる。例えば、設置は多
大な労力を要し、これが遮蔽封止体の開発における大幅
なコストを占めている。不適切に設置されたスクリーン
は、封止体に過度のレベルのEMIリークが生じるが、さ
らに問題なのは通常の使用および摩損におけるスクリー
ン・シールの劣化の影響である。時間が立つにつれて、
遮蔽スクリーンを封止体内で固定しているスクリーン・
シールが劣化する。結局は、EMIリークのため封止体全
体を再設置することが必要になる。これらの各作業に伴
うコストのため、次世代の遮蔽封止体では遮蔽スクリー
ンの利用を避けることが望まれている。
発明の概要 従って、本発明の一般的な目的は、EMI放射を発生す
るあるいはその影響を受ける電子機器を収容することの
できる装置を提供することである。
るあるいはその影響を受ける電子機器を収容することの
できる装置を提供することである。
本発明の別の目的は、EMI放射を濾波することのでき
る装置を提供することである。
る装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、遮蔽スクリーンを用いず
に、不要なEMIを濾波する装置を提供することである。
に、不要なEMIを濾波する装置を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、本発明の装置から熱を逃
がす経済的な手段を提供することである。
がす経済的な手段を提供することである。
これらおよびその他の目的は、電子装置を電磁放射か
ら遮蔽する装置である本発明によって実現される。本装
置は、実質的に封止された空洞部を有する。この空洞部
には、EMIの影響を受けやすいあるいは不要なEMIの発生
源である電子機器が配置される。各装置内には、空冷開
口部が設けられる。開口部内には、EMIフィルタが設け
られる。このフィルタは、２つの機能を有する。第１
に、このフィルタは電子装置の動作に対して破壊的な周
波数範囲のEMI放射を濾波し、減衰するように寸法決定
されている。第２に、EMIシールドは装置から熱を逃が
すように設計されたヒート・シンクでもある。このよう
に、本発明の装置は、ヒート・シンクを兼用するEMIフ
ィルタを提供することに成功している。
ら遮蔽する装置である本発明によって実現される。本装
置は、実質的に封止された空洞部を有する。この空洞部
には、EMIの影響を受けやすいあるいは不要なEMIの発生
源である電子機器が配置される。各装置内には、空冷開
口部が設けられる。開口部内には、EMIフィルタが設け
られる。このフィルタは、２つの機能を有する。第１
に、このフィルタは電子装置の動作に対して破壊的な周
波数範囲のEMI放射を濾波し、減衰するように寸法決定
されている。第２に、EMIシールドは装置から熱を逃が
すように設計されたヒート・シンクでもある。このよう
に、本発明の装置は、ヒート・シンクを兼用するEMIフ
ィルタを提供することに成功している。
図面の簡単な説明 第１図は、従来技術で一般に用いられる遮蔽スクリー
ンの一例である。
ンの一例である。
第２図は、本発明による装置の分解図である。
第３図は、本発明に従って寸法決定されたヒート・シ
ンク・フィンの斜視図である。
ンク・フィンの斜視図である。
好適な実施例の詳細な説明 本発明の主要用途は、デジタル回路技術を用いる電気
機器を中心とした電気機器（例えば、プリント回路板）
を遮蔽することである。第２図は、本発明による装置の
分解図である。第２図では、この装置は概して参照番号
10として示されている。この装置は中心に配置された空
洞部12を有し、この空洞部12はEMI放射の影響を受けや
すいあるいは不要なEMI放射の発生源である電子装置を
収容する。第２図において、装置の対向する両端には開
口部16が設けられている。開口部内には、ヒート・シン
ク・フィン18が設けられている。導電ガスケット20がヒ
ート・シンク・フィン18の上面に係止するように取付け
られると、ガスケットとヒート・シンク・フィンとは導
波管アレイを形成する。そして、カバー22が取付けら
れ、装置に固定される。
機器を中心とした電気機器（例えば、プリント回路板）
を遮蔽することである。第２図は、本発明による装置の
分解図である。第２図では、この装置は概して参照番号
10として示されている。この装置は中心に配置された空
洞部12を有し、この空洞部12はEMI放射の影響を受けや
すいあるいは不要なEMI放射の発生源である電子装置を
収容する。第２図において、装置の対向する両端には開
口部16が設けられている。開口部内には、ヒート・シン
ク・フィン18が設けられている。導電ガスケット20がヒ
ート・シンク・フィン18の上面に係止するように取付け
られると、ガスケットとヒート・シンク・フィンとは導
波管アレイを形成する。そして、カバー22が取付けら
れ、装置に固定される。
上記のガスケット／ヒート・シンクの組み合わせは、
ヒート・シンク・フィン18の間の空気通路を規定し、こ
れにより強制冷却空気がヒート・シンク・フィン間を流
れ、そして装置の空洞部12内に流れ込む。このように、
冷却空気はヒート・シンク・フィンによって吸収された
熱を除去し、空洞部12内に配置された電子機器14からも
熱を除去する。
ヒート・シンク・フィン18の間の空気通路を規定し、こ
れにより強制冷却空気がヒート・シンク・フィン間を流
れ、そして装置の空洞部12内に流れ込む。このように、
冷却空気はヒート・シンク・フィンによって吸収された
熱を除去し、空洞部12内に配置された電子機器14からも
熱を除去する。
第３図は、本発明に従って寸法決定されたヒート・シ
ンク・フィンの斜視図である。ヒート・シンク・フィン
の寸法決定により、長方形の空気通路24は、所定の範囲
のEMI放射を濾波し、減衰する電磁導波管アレイのよう
に動作する。本発明を司る理論的原理は、（１）式ない
し（10）式によってもっとも良く表され、これらの式は
導波管寸法を算出する方法を記述し、これによりEMIカ
ットオフ周波数およびEMI減衰／吸収損レベルを求める
ことができる。
ンク・フィンの斜視図である。ヒート・シンク・フィン
の寸法決定により、長方形の空気通路24は、所定の範囲
のEMI放射を濾波し、減衰する電磁導波管アレイのよう
に動作する。本発明を司る理論的原理は、（１）式ない
し（10）式によってもっとも良く表され、これらの式は
導波管寸法を算出する方法を記述し、これによりEMIカ
ットオフ周波数およびEMI減衰／吸収損レベルを求める
ことができる。
既知のEMI放射周波数範囲と所望のEMIカットオフ周波
数とを仮定すると、以下の説明に従って適切なヒート・
シンク・フィンの寸法を算出することができる。
数とを仮定すると、以下の説明に従って適切なヒート・
シンク・フィンの寸法を算出することができる。
まず、最大予想EMI周波数のEMI波長を求める。EMI波
長は； ただし、ｃは近似的な光の速度であり、ｆは最大予想EM
I周波数である。
長は； ただし、ｃは近似的な光の速度であり、ｆは最大予想EM
I周波数である。
特定の導波管のEMIカットオフ周波数は導波管の最長
断面によって決まるので、その断面の寸法を求める。カ
ットオフ周波数は； ただし、μ0＝自由空間の透磁率＝4II×10-7H/M ε0＝自由空間の誘電率＝8.85×10-12F/Mおよ
び ａ ＝メートルで計測した最長寸法。
断面によって決まるので、その断面の寸法を求める。カ
ットオフ周波数は； ただし、μ0＝自由空間の透磁率＝4II×10-7H/M ε0＝自由空間の誘電率＝8.85×10-12F/Mおよ
び ａ ＝メートルで計測した最長寸法。
（２）式は次のように整理される： ただし、fcは所望のEMIカットオフ周波数であり、ａは
インチで計測したヒート・シンク・フィンの最長断面寸
法である。
インチで計測したヒート・シンク・フィンの最長断面寸
法である。
次に、所望のEMIカットオフ周波数のカットオフ周波
数波長を求める。カットオフ周波数波長は； ただし、ｃは光の速度であり、fcは所望のEMIカットオ
フ周波数である。
数波長を求める。カットオフ周波数波長は； ただし、ｃは光の速度であり、fcは所望のEMIカットオ
フ周波数である。
最後に、特定の導波管のEMI減衰は導波管の深さの関
数であるので、適切な深さを算出する。深い穴の減衰は
次式によって与えられる。dB単位の減衰／吸収損は； ただし、AdBはデシベルで計測した減衰損であり、ｄは
センチメートル単位の穴深さであり、ｆはメガヘルツで
計測したEMI周波数であり、fcはメガヘルツで計測した
カットオフ周波数である。（６）式は次のように表すこ
とができる： ただし、AdBはデシベルで計測した減衰損であり、λcは
カットオフ周波数波長であり、λaはEMI波長であり、ｄ
はインチで計測した導波管深さである。理論上、（６）
式は次のように整理される。
数であるので、適切な深さを算出する。深い穴の減衰は
次式によって与えられる。dB単位の減衰／吸収損は； ただし、AdBはデシベルで計測した減衰損であり、ｄは
センチメートル単位の穴深さであり、ｆはメガヘルツで
計測したEMI周波数であり、fcはメガヘルツで計測した
カットオフ周波数である。（６）式は次のように表すこ
とができる： ただし、AdBはデシベルで計測した減衰損であり、λcは
カットオフ周波数波長であり、λaはEMI波長であり、ｄ
はインチで計測した導波管深さである。理論上、（６）
式は次のように整理される。
AdB＝27.3d/g正方形または長方形の穴の場合 （９） AdB＝32d/g円形穴の場合 （10） ただし、ｄ＝センチ単位の穴深さ,g＝センチ単位の穴の
最大横寸法およびfc/f＞３（５％エラーに対応）であ
る。
最大横寸法およびfc/f＞３（５％エラーに対応）であ
る。
最大EMI周波数が1GHzであり、EMIカットオフ周波数が
2.95GHzであると仮定すると、適切なヒート・シンク・
フィンの寸法およびEMI減衰は、上記の式を用いて算出
することができる。
2.95GHzであると仮定すると、適切なヒート・シンク・
フィンの寸法およびEMI減衰は、上記の式を用いて算出
することができる。
EMI波長は； 故に、ｆ＝1GHzの場合、λa＝11.8インチ カットオフ周波数は； 故に、fc＝2.95GHzの場合、ａ＝２インチ カットオフ周波数波長は； 故に、fc＝2.95GHzの場合、λc＝４インチ dB単位の減衰／吸収損は； 故に、ｄ＝４インチの場合、AdB＝51dB 深さｄ＝４インチとすると、EMI放射のさまざまな最大
レベルの推定吸収損は次のようになる。1GHzで、AdB＝5
1dB;2GHzで、AdB＝40dB;3GHzで、AdB＝10dBである。特
定の用途についてこれらの減衰レベルが不十分であると
仮定すると、深さｄを変えることにより導波管アレイに
よって与えられる減衰が変化する。深さｄが大きくなる
につれて、得られる減衰は大きくなる。
レベルの推定吸収損は次のようになる。1GHzで、AdB＝5
1dB;2GHzで、AdB＝40dB;3GHzで、AdB＝10dBである。特
定の用途についてこれらの減衰レベルが不十分であると
仮定すると、深さｄを変えることにより導波管アレイに
よって与えられる減衰が変化する。深さｄが大きくなる
につれて、得られる減衰は大きくなる。
本発明の特定の実施例について説明してきたが、さら
なる修正も本発明の精神から逸脱せずに可能であること
は明らかである
なる修正も本発明の精神から逸脱せずに可能であること
は明らかである
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−35597（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−103965（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−36090（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−101600（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−75796（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭62−34160（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】電磁放射を遮蔽する装置であって： 少なくとも一つの開口部を有する実質的に封止された空
洞部； 実質的に封止された空洞部内に配置された雑音源；およ
び 前記少なくとも一つの開口部の近傍に配置され、電磁放
射を周波数選択的に遮蔽する、ヒート・シンク・フイン
から形成される導波管アレイ； によって構成されることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記導波管アレイはカットオフ周波数を設
定し、かつ電磁減衰レベルを決定するように寸法決定さ
れている、ことを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項３】電磁波を遮蔽する装置であって： 開口部を有する実質的に封止された空洞部； 実質的に封止された空洞部内に配置された雑音の影響を
受けやすい装置；および 前記開口部の近傍に配置され、電磁波を周波数選択的に
遮蔽する導波管アレイは、前記封止された空洞部から熱
を放散するためのヒート・シンクから形成される導波管
アレイ； によって構成されることを特徴とする装置。 - 【請求項４】前記ヒート・シンクは、カットオフ周波数
を設定し、かつ電磁減衰レベルを決定するように寸法決
定されていることを特徴とする請求項３記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US520,302 | 1990-05-07 | ||
| US07/520,302 US5030793A (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Integrated EMI filter and thermal heat sink |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05501639A JPH05501639A (ja) | 1993-03-25 |
| JP2616239B2 true JP2616239B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=24072016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3511719A Expired - Fee Related JP2616239B2 (ja) | 1990-05-07 | 1991-04-11 | 集積ｅｍｉフィルタおよびヒート・シンク |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5030793A (ja) |
| EP (1) | EP0480025B1 (ja) |
| JP (1) | JP2616239B2 (ja) |
| KR (1) | KR950003246B1 (ja) |
| AU (1) | AU641796B2 (ja) |
| DE (1) | DE69104316T2 (ja) |
| WO (1) | WO1991017645A1 (ja) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2668971A1 (fr) * | 1990-11-14 | 1992-05-15 | Merlin Gerin | Boitier de protection d'un automate industriel. |
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| US6065530A (en) * | 1997-05-30 | 2000-05-23 | Alcatel Usa Sourcing, L.P. | Weatherproof design for remote transceiver |
| US6122167A (en) * | 1998-06-02 | 2000-09-19 | Dell Usa, L.P. | Integrated hybrid cooling with EMI shielding for a portable computer |
| US6347035B1 (en) | 1998-10-30 | 2002-02-12 | Fujitsu Limited | Low profile EMI shield with heat spreading plate |
| US6252161B1 (en) * | 1999-11-22 | 2001-06-26 | Dell Usa, L.P. | EMI shielding ventilation structure |
| US6747870B2 (en) | 2002-04-25 | 2004-06-08 | Gateway, Inc. | Electromagnetic interference reduction air duct |
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| US6707675B1 (en) | 2002-12-18 | 2004-03-16 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | EMI containment device and method |
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| US11150700B2 (en) * | 2018-11-02 | 2021-10-19 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Radio frequency filter fin pack design in consumer electronics |
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| US4616101A (en) * | 1984-07-13 | 1986-10-07 | U.S. Philips Corporation | Ventilation panel for electromagnetic shielding |
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-
1990
- 1990-05-07 US US07/520,302 patent/US5030793A/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
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