做項(xiàng)目時(shí),在屏蔽罩上吃過虧,今天的文章簡(jiǎn)單科普一下。
我們經(jīng)常在很多PCB上看到屏蔽罩,尤其是手機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品里面。
屏蔽罩多見于手機(jī)PCB,主要是因?yàn)槭謾C(jī)上有GPS,BT,Wifi,2G/3G/4G/5G等多種無線通信電路,有的如敏感的模擬電路,DC-DC開關(guān)電源電路,一般都需要用屏蔽罩隔離,一方面是為了不影響其他電路,另一方面是防止其他電路影響自己。
這是其中一個(gè)作用,防止電磁干擾;屏蔽罩另外一個(gè)作用是防止撞件,PCB SMT后會(huì)進(jìn)行分板,一般相鄰板子之間需要隔開,防止離得太近,在后續(xù)的測(cè)試或者其他運(yùn)輸過程中導(dǎo)致撞件。
屏蔽罩的的原材料一般有洋白銅、不銹鋼、馬口鐵等,目前大多數(shù)的屏蔽罩用的都是洋白銅。
洋白銅的特點(diǎn)是屏蔽效果稍差,較軟,價(jià)格比不銹鋼貴,易上錫; 不銹鋼的屏蔽效果好,強(qiáng)度高,價(jià)格適中;但上錫困難(在沒做表面處理時(shí)幾乎不能上錫,鍍鎳后有改善,但還是不利于貼片);馬口鐵屏蔽效果最差,但上錫好,價(jià)格便宜。
屏蔽罩可以分為固定式和可拆卸式。
單件式屏蔽罩
固定式一般也叫單件式,直接SMT貼在PCB上,英文一般稱 Shielding Frame。
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng):
1, 單件式屏蔽罩因?yàn)槭侵苯覵MT貼在PCB上,建議材料選擇洋白銅 Cu-7521(R-1/2H or R-OH) ,焊接性能好。
2,屏蔽罩注意開孔。
3, 屏蔽罩的高度建議是0.25mm+內(nèi)部器件最大高度。
屏蔽罩開孔的作用:
1, 一方面是為了工作時(shí)內(nèi)部器件的散熱,開孔自然會(huì)犧牲一部分的屏蔽效果。
2, 另一方面在回流焊時(shí),以降低屏蔽罩內(nèi)外的溫差,保證焊接的可靠性,可以試想一下,在回流焊的高溫下,如果屏蔽罩密封效果好且未開孔,很有可能出現(xiàn)內(nèi)爆(屏蔽罩炸裂,內(nèi)部器件損壞),這個(gè)是有實(shí)際案例的。
PS:在MTK的一些文檔中,有屏蔽罩開孔和未開孔的焊接性能比較,開孔明顯優(yōu)于未開孔。
如下是幾種常見單件式屏蔽罩的處理方式:
1, 某些發(fā)熱量大的IC如BB、PA、電源芯片PMU等,可以直接將對(duì)應(yīng)部分挖空以充分散熱,或者方便添加散熱材料。
2, 屏蔽罩內(nèi)部個(gè)別器件很高時(shí),為了不整體提高屏蔽罩高度,可以將對(duì)應(yīng)部分挖空處理,以減少占用PCB的空間;某些挖空是為了后期的方便調(diào)試,方便示波器萬用表等的測(cè)量。
雙件式 屏蔽罩
可拆卸式一般也叫雙件式,雙件式屏蔽罩可以直接打開,不用借助熱風(fēng)槍工具。
價(jià)格比單件式貴,底下的SMT焊接在PCB上,稱為Shielding Frame,上面的稱為Shielding Cover,直接扣在Shielding Frame上,方便拆卸,一般把下面的Frame稱為屏蔽框,上面的Cover稱為屏蔽罩。
Frame建議采用洋白銅,上錫好;Cover可以采用馬口鐵,主要是便宜。
雙件式可以在項(xiàng)目初期采用,方便調(diào)試,等待硬件調(diào)試穩(wěn)定之后,再考慮采用單件式以降低成本。
shielding Frame和shielding Cover的結(jié)合緊密依靠四周突起的小孔
雙件式需要注意Frame和Cover的接觸可靠性
1,F(xiàn)rame和Cover接觸要可靠 ,否則跌落測(cè)試不容易過,在某些場(chǎng)合Shielding Cover發(fā)生掉落后,容易產(chǎn)生隱患。
2,另一方面,結(jié)合不緊密會(huì)引起一些RF問題 ,如輻射傳導(dǎo)問題,其實(shí)本質(zhì)就是接地不良好,F(xiàn)rame是直接焊接在PCB上的,屬性為GND,F(xiàn)rame和Cover接觸不良,即是接地不良。
PA的Tx會(huì)耦合到上方的屏蔽罩,即屏蔽罩上會(huì)有殘留的Tx信號(hào),若Frame和Cover接觸良好,即屏蔽罩是接地良好的,殘留的Tx信號(hào)會(huì)流通到GND。反之,F(xiàn)rame和Cover接觸不良,且概率性接觸不良,殘留的Tx信號(hào)會(huì)產(chǎn)生諧波,諧波透過屏蔽罩的共振腔結(jié)構(gòu),輻射到天線,再透過天線輻射出去,那么輻射雜散就會(huì)變大。
屏蔽罩夾子
不管是單件式屏蔽罩還是雙件式屏蔽罩,都需要進(jìn)行開模,有一些聰明的廠家推出了屏蔽罩夾子 ,英文稱為Shielding Clip,用來替代屏蔽框。
Shielding Clip的優(yōu)點(diǎn)是:
1, 可以直接SMT,體積小不易變形,維修方便一些。
2, 某些場(chǎng)合可以直接取代屏蔽框,節(jié)省一個(gè)屏蔽框開模的費(fèi)用。
3, 當(dāng)夾子被焊接在電路板之后,再直接把屏蔽罩安裝在這些夾子中間夾住就可以了,焊接平整度相對(duì)于屏蔽框會(huì)好一些。
屏蔽罩夾子示意圖
一般1個(gè)屏蔽框需要用4~8個(gè)屏蔽夾子代替,需要注意的是,采用屏蔽夾子的抗干擾效果肯定沒有屏蔽框好,而且比較占用PCB板的空間大,目前在手機(jī)未見有使用屏蔽罩夾子的情況,對(duì)集成度和空間要求不高的應(yīng)用可以采用屏蔽罩夾子來降低成本。
責(zé)任編輯:haq
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