PCB板上的屏蔽罩孔和厚度設計多大才能封住干擾信號?


PCB板上的屏蔽罩孔和厚度設計多大才能封住干擾信號?

在通信電子產品中,如果有多種信號混合在一起,比如高頻電路,射頻電路,高壓與低壓電路等等,這些電路彼此之間是會有干擾的,特別是DCDC倍頻,DDR 4層板的時候走線在Top層,晶振的時鐘信號倍頻等等,如果不做任何措施直接放在一起,各個模塊可能會運行不正常,對射頻性能和天線Tis都會有很大影響,也可能會造成主板死機。

​這樣,我們就有一個屏蔽罩來解決他們之間互相干擾。屏蔽的概念:屏蔽其實相當於是一個濾波器,放在電磁波的傳播路徑上,對一部分的頻段形成高阻抗,阻抗越大,屏蔽性能越好。

​說到屏蔽罩就要講講兩個知識:

1,趨膚效應


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k:材料電導率(或電阻率)溫度係數;

u:導線材料的磁導率(銅=4π×10-7 H/m);

r:材料的電導率(銅=5.8×107 S/m)

​這個就能看出越膚深度與信號頻率有關,信號頻率越高,越在導體表面流通,也就是從表面下去越淺。這樣導致實際的阻抗比原先本來的阻抗增大,導體利用率下降。這個對於信號傳輸來說,是不利的。

​但是對於屏蔽罩來說,我們就要利用這個高頻信號的趨膚效應做些文章,能讓屏蔽有效果。趨膚效應一定程序上是阻止信號的傳輸,那我們是不是可以依信號的頻率算出這個趨膚深度,我們只要大於這個深度,不就可以阻止信號傳輸了嗎?

​對於低頻,因為趨膚深度很厚,所以很難屏蔽!50hz的趨膚深度是5-15mm,誰家會去做這麼厚的屏蔽罩,你以為是鋼板!

屏蔽罩材料選擇:

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單片式屏蔽罩或可分拆式框體一般選擇洋白銅材料(C7521等牌號),上蓋可選擇不鏽鋼(SUS301-1/2H)材料.原因:洋白銅在焊接.散熱等方面優良.但原材料成本較高.

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不鏽鋼:屏蔽效果好,強度高,價格適中;但上錫困難(在沒做表面處理時幾乎不能上錫, 鍍鎳後有改善,但還是不利於貼片)

白銅:屏蔽效果稍差,較軟,易變形,價格一般比不鏽鋼貴30%左右,易上錫,目前TC3000及TC3600的下屏蔽片均採用白銅。

黃銅:屏蔽效果稍差,上錫情況待查

馬口鐵:屏蔽效果稍差,但上錫好,價格便宜。

PCB板上的屏蔽罩孔和厚度設計多大才能封住干擾信號?

不同的金屬材料,會有不同的屏蔽效果。對於一般金屬,0.5mm厚度就能對1MHZ的電磁波有較好的屏蔽效果了,100M的就可以更薄!需要根據性能,價格,質量,交期等綜合因素來判斷選用。

​ 在同樣材料厚度和加工工藝下,開孔和不開孔的應力差別很大,如果只考慮干擾信號,那麼選擇拉伸模無孔屏蔽罩是最好不過了,可以把信號封死在金屬框內,但是現在項目整體的成功,需要同時考慮到散熱、重量、價格等因素,開孔是綜合性權衡的結果,畢竟,屏蔽本身在特定的頻譜範圍內達到一定衰減程度就可以了。

2,講講多大的孔能封死多高頻率的電磁波。

​這裡就有個屏蔽效能。公式如下

PCB板上的屏蔽罩孔和厚度設計多大才能封住干擾信號?


d是代表孔直徑

這個屏蔽效能越大,屏蔽效果就越好。這裡有個等級

3,​屏蔽效能等級的劃分

一般結構件的屏蔽效能分為以下六個等級,各級屏蔽效能指標規定如下:E級:30-230 MHz 20 dB;230-1000 MHz 10 dBD級:30-230 MHz 30 dB;230-1000 MHz 20 dB

C級:30-230 MHz 40 dB;230-1000 MHz 30 dB

B級 :30-230 MHz 50 dB;230-1000 MHz 40 dB

A級:30-230 MHz 60 dB;230-1000 MHz 50 dB

T級:比A級高10dB或者以上,和/或對低頻磁場、1GHz以上平面波屏蔽效能有特殊需求

屏蔽效能等級由高至低分別為:T級 A級 B級 C級 D級 E級。一般統稱T級和A級為高等級屏蔽效能,B級和C級為中等級屏蔽效能,D級和E級為低等級屏蔽效能。

一般結構件只需要註明需要達到哪一級即可,但是選用T級時需要註明具體的指標要求和其他特殊要求。

PCB板上的屏蔽罩孔和厚度設計多大才能封住干擾信號?

最後說一句,如果屏蔽罩封不住干擾信號,那我就把它送到暗室裡關個十年八年,哈哈,開個玩笑,如果真的封不住干擾信號,那麼要從基帶射頻電路去系統分析,比如DCDC輸出串位加磁珠,並位加不同等級的電容濾波等等,時間關係,且聽下回分解。


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