Utilizzo di contenitori metallici per la schermatura EMI sulla tua PCB

Hai mai giocato a Operazione? Il gioco in cui dovevi pescare piccoli pezzi da un corpo dall'aspetto strano senza toccare i bordi della fessura. Quando toccavi un bordo, il tuo fallimento veniva annunciato a tutti con un orribile suono di buzzer.

Da allora, in ogni lavoro di ingegneria e IT che ho avuto, sono stato il "chirurgo" designato nell'"Operazione PCB" (Operazione per gli ingegneri elettrici). Tuttavia, in questo gioco, non c'è un buzzer, solo componenti danneggiati se vengono rimossi in modo errato da un modulo, una scheda o da custodie strette.

Essere in grado di recuperare i nostri componenti caduti è stata un'abilità particolarmente preziosa per un prototipo di prodotto. Perdevamo circa un terzo delle nostre schede nelle installazioni sul campo quando un componente particolarmente sensibile alle scariche elettrostatiche (ESD) veniva toccato accidentalmente. Con dita piccole, si poteva far scivolare la scheda stampata nel contenitore tenendo solo i bordi, ma le mani di dimensioni normali erano senza speranza e finivano sempre per schiacciare i componenti. Stavamo lavorando per ridurre l'EMI (interferenza elettromagnetica) nella versione successiva e abbiamo messo una copertura su questi componenti. Questo ha anche avuto l'effetto di proteggere la scheda da dita inavvertite.

Le schermature ESD non sono la stessa cosa delle schermature PCB EMI, quindi siamo stati molto fortunati a colpire due piccioni con una fava quando abbiamo aggiunto una schermatura protettiva alla nostra scheda. Per proteggere le tue schede stampate, è importante capire come una schermatura elettronica possa funzionare quando stai pianificando la schermatura a livello di scheda e i test di certificazione.

Cos'è una copertura?

Le schermature EMI, o altre schermature EMI, possono anche essere chiamate coperture, gabbie, coperchi o cappucci, a seconda di dove cerchi i componenti. Sono sostanzialmente scatole metalliche che si attaccano alla tua scheda a circuito stampato per racchiudere parte del circuito sulla superficie.

Il metallo utilizzato dipende dalla tua applicazione e dal prezzo che sei disposto a pagare. Ti consiglio di parlare direttamente con un produttore per essere sicuro di ottenere il materiale giusto per il tuo prodotto. Le opzioni usuali sono:

• Acciaio: Acciaio placcato in stagno o zinco, acciaio inossidabile
• Alluminio: Solitamente alluminio placcato in stagno
• Ottone
• Leghe di rame: Il berillio di rame è particolarmente
• Nichel
• Argento
• Plastica placcata in stagno

L'involucro metallico della scatola mantiene l'Interferenza Elettromagnetica e la radiazione EMI fuori o dentro la regione coperta. Molte schermature hanno una griglia di fori nel metallo che aiuta nella gestione termica, pur fornendo l'effetto di schermatura di un coperchio conduttivo sui tuoi componenti.

Una schermatura ideale incapsulerebbe completamente i tuoi componenti. Sfortunatamente, ciò non lascia opzioni per ingressi e uscite o per alimentazione e messa a terra, quindi una scatola avrà comunque delle perdite elettromagnetiche. Se necessario, puoi integrare la scatola con ulteriori schermature, come guarnizioni EMI, maglie e pellicole.

Quando dovrei usare la Schermatura EMI?

Quando si progetta un PCB, si dovrebbe prima progettare la scheda per minimizzare le emissioni come la radiazione EMI con buone pratiche di progettazione come tracce corte, messaggio a terra adeguato e posizionamento dei componenti. L'uso di schermature non dovrebbe mai avere la precedenza su una buona progettazione della scheda per la gestione dell'EMI, ma rappresentano un ottimo passo successivo.

La schermatura EMI è particolarmente appropriata quando è necessario isolare i componenti dalla radiazione EMI che potrebbe verificarsi altrove sul PCB. Sono più spesso utilizzati sopra le uscite RF, gli ingressi e le fasi di amplificazione, poiché queste sono le sezioni di un circuito più suscettibili di essere influenzate/cause di Interferenza Elettromagnetica.

I componenti sensibili alla compatibilità elettromagnetica possono anche avere una schermatura elettromagnetica per prevenire interferenze. Infine, potresti voler schermare componenti ad alta velocità come gli oscillatori per impedire loro di creare interferenze in tutta la scheda.

Come lo incorporo nel mio design?

Quando hai identificato i componenti o i sottosistemi che possono trarre maggior beneficio dalla schermatura EMI, puoi calcolare la dimensione dello schermo di cui hai bisogno. Questo può essere complicato perché la maggior parte dei produttori fornisce le dimensioni esterne, anche se è necessario conoscere lo spazio interno libero per adattarlo intorno ai tuoi componenti. Parlo per esperienza quando dico che l'altezza è particolarmente critica e facilmente trascurata.

Per fissare la schermatura alla scheda, aggiungi delle piazzole di saldatura intorno ai componenti necessari sulla tua Scheda a Circuito Stampato e collegale a terra in modo appropriato. Ci sono anche clip o cornici che tengono la schermatura sulla Scheda a Circuito Stampato. Se ti trovi in una versione preliminare del design, ti consiglio un'opzione rimovibile. Rende il lavoro di riparazione sotto la schermatura molto più facile. La schermatura o le clip possono essere attaccate durante i processi di fabbricazione automatizzati saldando la schermatura ai pad per montaggio superficiale.

È possibile far realizzare scudi personalizzati, se necessario. È più costoso, ma se si dispone di un'area non standard che si deve proteggere e non si vuole sprecare spazio sulla scheda, ne vale la pena. Inoltre, è importante fare attenzione se ci sono tracce sulla superficie della scheda che il contenitore potrebbe toccare. Si dovrebbero avere incavi tagliati sul bordo del contenitore per prevenire cortocircuiti sulla scheda. Conosco qualcuno che ha risolto questo problema utilizzando sempre delle clip, ma mi preoccupava che delle dita grandi e pesanti potessero comunque spingere il bordo del contenitore a contatto con la traccia.

Sebbene non si possa proteggere le proprie Schede Stampate da ogni incidente che possa verificarsi, si può certamente proteggere le schede da se stesse (e, si spera, da alcune dita curiose). Mi piace molto avere design RF modulari che puoi riutilizzare in prodotti futuri, e minimizzare il tuo sforzo di progettazione non ricorrente. Altium Designer^® è uno strumento che rende tutto ciò molto più semplice. Può anche salvarti dai miei errori di dimensionamento utilizzando il controllo della distanza in 3D integrato per assicurarsi che i contenitori abbiano l'altezza giusta per i tuoi componenti. Per iniziare a proteggere le tue Schede a Circuito Stampato, contatta oggi stesso uno specialista di Altium Designer!