电磁屏蔽性结构设计规范

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《电磁屏蔽性结构设计规范》摘录

一.定义:在有屏蔽体时,被屏蔽空间内某点的场强与没有屏蔽体时该点场强的比值。以dB为单位表示屏蔽等级分类:

屏蔽效能规格要求举例:设计规格书列举方式:30~230MHz:30dB;230~1000MHz:20dB;一般低频段比高频段高10~15,也可写成30~1000MHz:20 dB。

二.常用屏蔽材料压缩量:

三.常用屏蔽材料屏蔽效能及设计参数:

四.紧固方式

缝隙搭边深度值超过30mm时,作用不明显;推荐缝隙搭边深度:15~25mm。

五.局部开孔

定义:数量不多的开孔

根据经验:开口最大尺寸小于电磁波波长的1/20时,屏蔽效能20 dB;开口最大尺寸小于电磁波波长的1/50时,屏蔽效能30 dB。

例如:屏蔽效能为20 dB/1GHz时,局部开孔的最大尺寸应小于15mm。

一.提高缝隙的屏蔽效能可采取以下几种措施:增加缝隙深度、减小缝隙的最大长度尺寸、减小缝隙中紧固点的间距、增强基材的刚性和表面光洁度。

二.影响穿孔金属板屏蔽效能的最大因素是开孔的最大尺寸,其次是孔深,影响最小的是孔间距。

三.针对电缆穿透问题,可采取:在电缆出屏蔽体时增加滤波,或采用屏蔽电缆,同时屏蔽电缆屏蔽层与屏蔽体之间要良好电接触。

四.屏蔽方案

1.机柜屏蔽:成本较高,由于缺陷较多,屏蔽效能一般不能做到太高。

2.插箱/子架屏蔽:对于屏蔽电缆的接地和增加滤波都比较方便,适合大量出线的产品。

3.单板/模块屏蔽:结构复杂,成本较高,对散热不利。

4.单板局部屏蔽:在无线产品中较常见,主要通过安装屏蔽盒实现,实现较容易。

原则上,最靠近辐射源的屏蔽措施是最有效和最经济的;一般说,屏蔽需求导致结构件成本增加10%~20%左右。

五.缝隙屏蔽设计

1.紧固点连接缝隙

屏蔽效能最主要的影响因素是缝隙的最大尺寸和缝隙深度,减小紧固点间距、增加连接零件刚性。

2.增加缝隙深度

单排紧固时缝隙深度超过30mm后屏蔽效能差别就不明显,一般推荐值为15~25mm。增加缝隙深度可采取一些迷宫或嵌入式结构,或采用双排紧固点方式(最好将两排紧固点错开分布)。

3.紧固点间距

下表是按照DKBA0.460.0031屏蔽效能测试方法得出的单排紧固点缝隙在不同间距下的屏蔽效能,测试样品T=1.5mm,大小600×600mm。在选择紧固点间距时应该参照该表推荐数据,并根据实际结构形式进行一定的调整5~10mm。

表1 单排紧固点距离推荐值

图:双排紧固六.屏蔽材料的选用

常用屏蔽材料

七.开孔屏蔽设计

1.通风孔屏蔽

穿孔金属板的孔隙率在30%~60%之间,一般可满足绝大多数产品散热需要;屏蔽效能在10~30dB/1GHz之间。

影响穿孔金属板的屏蔽效能最大的因素是开孔最大尺寸。

2.局部开孔屏蔽

局部开孔意指数量不多的开孔,一般指光纤出线孔、指示灯、拨码开关、调测孔和观察孔等,局部开孔的屏蔽效能可根据经验来判断,当开孔的最大尺寸小于电磁波波长的1/20时,屏蔽效能为20dB,当开孔的最大尺寸小于电磁波波长的1/50时,屏蔽效能为30dB。例如:当要求屏蔽效能为20dB/1GHz时,局部开孔的最大尺寸应小于15mm(1GHz时波长为300mm)。

3.塑胶件屏蔽

塑胶件屏蔽设计主要有两种方案:在塑胶件内侧喷涂导电漆或者内衬薄金属片。

喷涂导电漆方案一般用于屏蔽效能不高于15dB/1GHz的场合,推荐选用含Ag/Cu颗粒的导电漆,这种类别的导电漆性价比比较合适。

导电漆固化后表面电阻应小于0.2ohm/inch2 ;对于具体产品,可将指标换算成最大对角线电阻要求。

塑胶盒体中盒体盒盖之间的缝隙是塑胶件屏蔽最大难题。接缝的屏蔽措施一般有三种,如图12所示,分别用于不同的应用场合。

方式一通过两个零件的接缝处相互咬合,利用塑胶件自身的弹性保证缝隙的接触。这种屏蔽方式比较简单,两个零件通过少数的几个螺钉连接即可。但这种缝隙的结合方式很难保证缝隙可靠接触,屏蔽效能不超过10dB/1GHz。

方式二在接缝处增加屏蔽材料,屏蔽材料在两个零件压紧之后提供良好的屏蔽效果。在结构设计允许的情况下,推荐采用这种性价比很好的解决方案。

方式三是在盒体的内侧固定不锈钢片,利用不锈钢片与盒盖(已喷导电漆)的内侧接触。屏蔽效能可达到20dB/1GHz。

4.单板局部屏蔽

(1)盒体式屏蔽盒

盒体式结构屏蔽盒采用0.3~0.5mm厚冷孔板或镀锡钢板冲压、折弯而成,通过盒体管脚与PCB 板经过波峰焊固定,如图13所示。屏蔽效能一般可达20dB/1GHz。盒体的引脚间距应小于12mm,引脚自身宽度一般为0.8mm~0.9mm,引脚长度不大于3mm。盒体对角有一对预紧引脚,安装屏蔽盒时,先将屏蔽盒扣上PCB板,拧转预紧引脚,将屏蔽盒固定在PCB板上,再进行波峰焊。

图13 盒体式屏蔽盒(波峰焊)

如果屏蔽盒需要更高的屏蔽效能,通过引脚焊接的方式屏蔽性能可能不能满足要求,可以采用回

流焊,使屏蔽盒与PCB板连接为一个整体。盒体上面有定位引脚限位,定位引脚一般取2~3个,安装时只需将屏蔽盒扣在PCB板上,再进行回流焊。需要回流焊接的屏蔽盒焊接面平面度不超过

0.15mm。

图14 盒体式屏蔽盒(回流焊)

如果屏蔽盒内部的元器件需调试,则屏蔽盒应设计成图13所示的盒体与盒盖组合的形式,如果不需要则最好设计成一体,以简化结构形式。

(2)围框式屏蔽盒

围框式结构的屏蔽盒主要用于单板工作频率十分高的场合,如在射频模块。屏蔽盒与PCB之间的连接可以是回流焊或者螺钉连接。

围框式屏蔽盒一般采用锌铝合金压铸或者型材拉制而成,加工后进行化学氧化处理,结构形式如图15所示。

不采用螺钉连接时,盒体的中间隔筋一般取3~4mm,如果需要安装螺钉,则在相应位置将筋加厚至5~6mm。周围隔筋由于要安装螺钉,厚度一般取5~6mm。围框式结构盒体与盒盖之间用螺钉连接,螺钉间距30~40mm。如果屏蔽效能要求很高,可以在盒体与盒盖之间或者盒体与PCB之间增加屏蔽材料。最常见的是采取FIP点胶技术,点胶的宽度为1.2mm,高度为0.9~1.0mm。因此隔筋最小宽度可以做到2mm。采用点胶时也应该有一定的紧固螺钉,螺钉间距为100~150mm.为避免过度压缩,屏蔽盒隔筋上应该有螺钉限位凸台,凸台高度0.6~0.7mm。

图15 围框式屏蔽盒

八.电缆屏蔽设计

屏蔽电缆在出屏蔽壳体时,需通过夹线结构或者屏蔽连接器,使得电缆屏蔽层与屏蔽体至少环形180度可靠接地。

非屏蔽电缆进出屏蔽壳体时,需要在屏蔽体上增加滤波措施。

电源线一定通过电源滤波器进出屏蔽壳体。

可参考结构屏蔽设计:

一.迷宫式屏蔽结构

即在盒盖上做成一些U形卡扣,一般有这样的设计准则:当U形迷宫结构的深度大于5~10倍的开口宽度时,可以认为是形成了迷宫结构,可以达到近15dB的屏蔽效能。如图1所示,U形结构深度9mm,迷宫U形槽开口宽度1mm,卡扣的宽度可以是40~50mm。注意U形卡扣之间的距离不能太大,一般不超过15mm。

图1 迷宫式屏蔽结构

二.扣式屏蔽结构

一般用来安装EMIS-H06簧片