Uso de latas para proteger su PCB de EMI

¿Alguna vez jugó al juego Operando? Aquel en el que tenía que pescar piezas pequeñas de un cuerpo de aspecto extraño sin tocar los bordes de la ranura. Cuando lo hacía, su fracaso se transmitía a todos mientras sonaba un horrible timbre. Obviamente, era uno de mis favoritos. Desde entonces, en todos los trabajos de ingeniería y TI que he desempeñado, he sido designado como el "cirujano" en "Operando PCBs" (operando para ingenieros eléctricos adultos). Sin embargo, en este juego no hay ningún timbre, solo componentes muertos si se retiran incorrectamente de un módulo, tarjeta o de carcasas ajustadas. Este parece ser uno de los efectos secundarios de tener dedos delicados (algunos dirían menudos) en un campo atendido principalmente por hombres de mayor edad.

^{Pescar PCBs fuera de una carcasa extraña es como jugar con Operando, excepto que sus componentes pueden morir realmente si reciben un choque. Crédito editorial: digitalreflections / Shutterstock.com}

La posibilidad de pescar nuestros componentes caídos fue una habilidad particularmente valiosa para un producto prototipo. Estábamos perdiendo cerca de un tercio de nuestras tarjetas en las instalaciones de campo cuando un componente especialmente sensible a la ESD (descarga electrostática) se tocó accidentalmente. Con dedos diminutos, se podía deslizar la PCB en la carcasa mientras se sostenían los bordes, pero las manos de tamaño normal no tenían remedio y siempre aplastaban los componentes. Estábamos trabajando para reducir la EMI (interferencia electromagnética) en la próxima versión, y pusimos una lata sobre estos componentes. Esto también fue para proteger la tarjeta de los dedos inadvertidos.

Los blindajes de ESD no son los mismos que los blindajes de EMI, así que tuvimos la suerte de matar dos pájaros de un tiro cuando añadimos un blindaje a nuestra tarjeta. Para proteger sus PCBs, es importante entender cómo funciona el blindaje de latas cuando usted está planificando pruebas de blindaje y certificación a nivel de la tarjeta.

¿Qué es una lata?

Los blindajes de latas contra EMI también pueden llamarse latas, jaulas, cubiertas o tapas, según donde usted busque las partes. Son básicamente cajas de metal que se adhieren a su PCB para encerrar parte de los circuitos en la superficie.

^{Los protectores de latas RF pueden ser carcasas metálicas que ayudan a proporcionar un blindaje a nivel de la tarjeta después de sus procedimientos de diseño iniciales para optimizar cualquier EMI y emisiones.}

El metal utilizado depende de su aplicación y del precio que esté dispuesto a pagar. Recomiendo hablar directamente con un fabricante para estar seguro de que obtendrá el material adecuado para su producto. Las opciones comunes son:

• Acero: acero enchapado con estaño o zinc, acero inoxidable

• Aluminio: normalmente aluminio estañado

• Latón

• Aleaciones de cobre: el berilio de cobre es particularmente común

• Níquel

• Plata

• Plástico estañado

La carcasa metálica de la lata impide que la EMI entre o salga de la región cubierta. Muchos blindajes de latas tienen una rejilla de orificios en el metal que ayuda con la gestión térmica, al mismo tiempo que proporciona el efecto de protección de una cubierta conductora en sus componentes.

Un blindaje ideal encapsularía completamente sus componentes. Desafortunadamente, eso no deja ninguna opción para las entradas y salidas, o alimentación y puesta a tierra, así que una lata todavía puede tener alguna fuga. Si es necesario, puede complementar la lata con una protección adicional, como juntas, mallas y láminas.

¿Cuándo debo usar una lata?

Cuando usted está diseñando una PCB, primero debe diseñar su tarjeta para minimizar las emisiones con buenas prácticas de diseño como pistas cortas, conexión a tierra adecuada y colocación de componentes para minimizar las emisiones. El uso de blindajes nunca debe tener prioridad sobre un buen diseño de tarjeta para la gestión de la EMI, pero es un gran próximo paso.

Los blindajes son particularmente adecuados cuando es necesario aislar componentes de la EMI que podrían aparecer en otras partes de la PCB. Se utilizan con mayor frecuencia en la salida de RF, o en las entradas y etapas del amplificador, ya que son las secciones de un circuito que más probablemente se verán afectadas o que causarán una EMI. En nuestro diseño, el protector cubrió tanto el módulo RF como el amplificador para aislarlos de otros ruidos en el circuito.

Los componentes sensibles de EMC también pueden protegerse para evitar interferencias. Por último, es posible que desee proteger componentes de alta velocidad, como osciladores, para evitar que generen interferencias en toda la tarjeta.

¿Cómo lo incorporo en mi diseño?

Cuando haya identificado los componentes o subconjuntos que pueden beneficiarse más del blindaje de latas, puede calcular el tamaño de protector que necesita. Esto puede ser difícil ya que la mayoría de los fabricantes le proporcionan dimensiones externas, a pesar de que necesita conocer el espacio libre interno para ajustar los componentes. Hablo desde la experiencia cuando digo que la altura es muy importante y algo fácil de olvidar.

^{Asegúrese de que su lata tenga suficiente espacio libre para los componentes que está protegiendo.}

Para fijar la lata a la tarjeta, se añaden terminales de soldadura alrededor de los componentes necesarios en la PCB y se conectan a tierra adecuadamente. También hay clips o marcos que sujetan la lata a la PCB. Si usted está en una versión temprana del diseño, recomiendo una opción extraíble. Facilita mucho la reelaboración debajo de la lata. El blindaje o los clips se pueden fijar durante los procesos de fabricación automatizados soldando el blindaje a los terminales de montaje en la superficie.

Si es necesario, puede pedir que le confeccionen los blindajes personalizados. Es más costoso, pero si usted tiene un área no estándar que necesita proteger, y no quiere desperdiciar el espacio de la tarjeta, vale la pena. Además, tenga en cuenta si tiene pistas en la superficie de la tarjeta con las que la lata podría entrar en contacto. Debe tener recortes en el borde de la lata para evitar cortocircuitos en la tarjeta. Conozco a alguien que siempre usaba clips para evitarlo, pero me preocupaba que los grandes dedos pudieran hacer que el borde de la lata entrara en contacto con la pista.

Si bien no puede proteger sus PCBs de cada accidente que se produce, sin duda puede proteger sus tarjetas de sí mismas (y espero que de algunos dedos exploradores). Realmente me gusta tener diseños de RF modulares que se pueden reutilizar en futuros productos y minimizar el esfuerzo de diseño no recurrente. Altium Designer es una herramienta que lo hace mucho más fácil. También puede salvarlo de errores de tamaño usando la verificación de tolerancia 3D integrada para asegurarse de que las latas tienen la altura correcta para sus componentes. Con el fin de empezar a proteger sus PCBs, comuníquese hoy mismo con un especialista de Altium.