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干货 | PCB屏蔽罩上的那些事儿!
发布时间:2020-12-12   点击次数:75次

做项目时,在屏蔽罩上吃过亏,总结了一些经验科普一下。 

我们经常在很多PCB上看到屏蔽罩,尤其是手机等消费类电子大阳城娱乐网站里面。

 

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    屏蔽罩多见于手机PCB,主要是因为手机上有GPS,BT,Wifi,2G/3G/4G/5G等多种无线通信电路,有的如敏感的模拟电路,DC-DC开关电源电路,一般都需要用屏蔽罩隔离,一方面是为了不影响其他电路,另一方面是防止其他电路影响自己

    这是其中一个作用,防止电磁干扰;屏蔽罩另外一个作用是防止撞件,PCB SMT后会进行分板,一般相邻板子之间需要隔开,防止离得太近,在后续的测试或者其他运输过程中导致撞件。

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    屏蔽罩的的原材料一般有洋白铜、不锈钢、马口铁等,目前大多数的屏蔽罩用的都是洋白铜。

    洋白铜的特点是屏蔽效果稍差,较软,价格比不锈钢贵,易上锡;不锈钢的屏蔽效果好,强度高,价格适中;但上锡困难(在没做表面处理时几乎不能上锡,镀镍后有改善,但还是不利于贴片);马口铁屏蔽效果最差,但上锡好,价格便宜。

    屏蔽罩可以分为固定式和可拆卸式。

 

单件式屏蔽罩

    固定式一般也叫单件式,直接SMT贴在PCB上,英文一般称Shielding Frame

 

设计注意事项:

    1,单件式屏蔽罩因为是直接SMT贴在PCB上,建议材料选择洋白铜Cu-7521(R-1/2H or R-OH),焊接性能好。

    2,屏蔽罩注意开孔。

    3,屏蔽罩的高度建议是0.25mm+内部器件最大高度。

 

屏蔽罩开孔的作用:

    1,一方面是为了工作时内部器件的散热,开孔自然会牺牲一部分的屏蔽效果。

    2,另一方面在回流焊时,以降低屏蔽罩内外的温差,保证焊接的可靠性,可以试想一下,在回流焊的高温下,如果屏蔽罩密封效果好且未开孔,很有可能出现内爆(屏蔽罩炸裂,内部器件损坏),这个是有实际案例的。

    PS:在MTK的一些文档中,有屏蔽罩开孔和未开孔的焊接性能比较,开孔明显优于未开孔。

 

如下是几种常见单件式屏蔽罩的处理方式:

    1,某些发热量大的IC如BB、PA、电源芯片PMU等,可以直接将对应部分挖空以充分散热,或者方便添加散热材料。

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    2,屏蔽罩内部个别器件很高时,为了不整体提高屏蔽罩高度,可以将对应部分挖空处理,以减少占用PCB的空间;某些挖空是为了后期的方便调试,方便示波器万用表等的测量。

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双件式屏蔽罩

    可拆卸式一般也叫双件式,双件式屏蔽罩可以直接打开,不用借助热风枪工具。

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    价格比单件式贵,底下的SMT焊接在PCB上,称为Shielding Frame,上面的称为Shielding Cover,直接扣在Shielding Frame上,方便拆卸,一般把下面的Frame称为屏蔽框,上面的Cover称为屏蔽罩。

    Frame建议采用洋白铜,上锡好;Cover可以采用马口铁,主要是便宜。

    双件式可以在项目初期采用,方便调试,等待硬件调试稳定之后,再考虑采用单件式以降低成本。

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双件式需要注意Frame和Cover的接触可靠性

    1,Frame和Cover接触要可靠,否则跌落测试不容易过,在某些场合Shielding Cover发生掉落后,容易产生隐患。

    2,另一方面,结合不紧密会引起一些RF问题,如辐射传导问题,其实本质就是接地不良好,Frame是直接焊接在PCB上的,属性为GND,Frame和Cover接触不良,即是接地不良。

 

PA的Tx会耦合到上方的屏蔽罩,即屏蔽罩上会有残留的Tx信号,若Frame和Cover接触良好,即屏蔽罩是接地良好的,残留的Tx信号会流通到GND。反之,Frame和Cover接触不良,且概率性接触不良,残留的Tx信号会产生谐波,谐波透过屏蔽罩的共振腔结构,辐射到天线,再透过天线辐射出去,那么辐射杂散就会变大。

 

    PS:上面的这部分文字摘录至网上一个实际案例,说的是双件式屏蔽罩接触不良导致的RF问题。

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屏蔽罩夹子

    不管是单件式屏蔽罩还是双件式屏蔽罩,都需要进行开模,有一些聪明的厂家推出了屏蔽罩夹子,英文称为Shielding Clip,用来替代屏蔽框。

 

Shielding Clip的优点是:

    1,可以直接SMT,体积小不易变形,维修方便一些。

    2,某些场合可以直接取代屏蔽框,节省一个屏蔽框开模的费用。

    3,当夹子被焊接在电路板之后,再直接把屏蔽罩安装在这些夹子中间夹住就可以了,焊接平整度相对于屏蔽框会好一些。

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    一般1个屏蔽框需要用4~8个屏蔽夹子代替,需要注意的是,采用屏蔽夹子的抗干扰效果肯定没有屏蔽框好,而且比较占用PCB板的空间大,目前在手机未见有使用屏蔽罩夹子的情况,对集成度和空间要求不高的应用可以采用屏蔽罩夹子来降低成本

 

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