PCB에서 EMI 차폐를 위해 캔 사용하기

당신은 '오퍼레이션' 게임을 해본 적이 있나요? 어색하게 생긴 몸체에서 작은 조각들을 슬롯의 가장자리를 건드리지 않고 꺼내야 하는 게임입니다. 가장자리를 건드리면, 끔찍한 부저 소리와 함께 모두에게 실패가 방송되었습니다.

그 이후로, 저는 맡았던 모든 엔지니어링 및 IT 직무에서 "PCB 오퍼레이션"(전기 엔지니어를 위한 오퍼레이션)에서 "외과 의사"로 지정되었습니다. 하지만, 이 게임에서는 부저가 없고, 모듈, 보드 또는 좁은 케이싱에서 부적절하게 제거된 경우 단순히 고장난 구성 요소만 있습니다.

우리가 떨어뜨린 부품을 건져낼 수 있는 능력은 특히 하나의 프로토타입 제품에 있어 매우 소중했습니다. 우리는 특히 ESD(정전기 방전)에 민감한 부품을 실수로 만졌을 때 현장 설치 중 약 3분의 1의 보드를 잃고 있었습니다. 작은 손가락으로는 인쇄 회로 기판을 가장자리만 잡고 케이싱 안으로 밀어 넣을 수 있었지만, 정상 크기의 손은 항상 부품들을 눌러 부셨습니다. 우리는 다음 버전에서 EMI(전자기 간섭)를 줄이기 위해 작업하고 있었고, 이러한 부품 위에 캔을 덮었습니다. 이것은 또한 의도치 않은 손가락으로부터 보드를 보호하는 효과도 있었습니다.

ESD 차폐는 PCB EMI 차폐와 같지 않으므로, 보호 차폐를 보드에 추가할 때 한 번에 두 마리 토끼를 잡게 되어 매우 운이 좋았습니다. 인쇄 회로 기판을 보호하기 위해서는 보드 레벨 차폐와 인증 테스트를 계획할 때 캔 전자 차폐가 어떻게 작동하는지 이해하는 것이 중요합니다.

캔이란 무엇인가?

EMI 캔 차폐 또는 다른 EMI 차폐는 부품을 찾는 위치에 따라 캔, 케이지, 커버, 뚜껑 등으로 불릴 수 있습니다. 기본적으로 금속 상자로서 인쇄 회로 기판에 부착되어 표면의 회로 일부를 둘러싸게 됩니다.

사용하는 금속은 응용 프로그램과 지불할 의향이 있는 가격에 따라 다릅니다. 제품에 적합한 재료를 확실히 얻을 수 있도록 제조업체와 직접 상의하는 것이 좋습니다. 일반적인 옵션은 다음과 같습니다:

• 강철: 주석 또는 아연 도금 강철, 스테인리스 강철
• 알루미늄: 보통 주석 도금 알루미늄
• 황동
• 구리 합금: 특히 구리 베릴륨
• 니켈
• 은
• 주석 도금 플라스틱

캔의 금속 덮개는 전자기 간섭과 EMI 방사선이 덮인 지역으로 들어오거나 나가는 것을 막습니다. 많은 캔 쉴드는 금속에 구멍의 그리드를 가지고 있어 열 관리에 도움을 주면서도 구성 요소 위에 전도성 덮개의 차폐 효과를 제공합니다.

이상적인 쉴드는 구성 요소를 완전히 둘러싸야 합니다. 불행히도, 그것은 입력과 출력 또는 전원과 접지에 대한 옵션이 없다는 것을 의미하므로, 캔은 여전히 일부 전자기 누출을 가질 것입니다. 필요한 경우, EMI 가스켓, 메쉬, 필름과 같은 추가 차폐로 캔을 보완할 수 있습니다.

EMI 차폐를 언제 사용해야 하나요?

PCB를 설계할 때, 짧은 트레이스, 적절한 접지, 부품 배치와 같은 좋은 설계 관행을 사용하여 EMI 방사와 같은 방출을 최소화하도록 보드를 먼저 설계해야 합니다. EMI 관리를 위한 좋은 보드 설계보다 차폐를 우선시해서는 안 되지만, 차폐는 훌륭한 다음 단계입니다.

EMI 차폐는 PCB의 다른 곳에서 발생할 수 있는 EMI 방사로부터 구성 요소를 격리해야 할 때 특히 적합합니다. RF 출력, 입력 및 증폭기 단계 위에 가장 자주 사용되는데, 이는 전자기 간섭에 의해 영향을 받거나 발생할 가능성이 가장 높은 섹션들입니다.

전자기 호환성에 민감한 구성 요소는 간섭을 방지하기 위해 전자기 차폐를 가질 수도 있습니다. 마지막으로, 오실레이터와 같은 고속 구성 요소를 차폐하여 보드 전체에 간섭을 생성하지 않도록 할 수 있습니다.

내 설계에 어떻게 통합할까요?

EMI 차폐가 필요한 구성 요소나 하위 조립품을 식별했다면 필요한 차폐 크기를 계산할 수 있습니다. 이는 대부분의 제조업체가 외부 치수를 제공하지만, 구성 요소를 둘러싸기 위해 내부 여유 공간을 알아야 하기 때문에 까다로울 수 있습니다. 경험에서 말씀드리자면, 특히 높이는 매우 중요하며 쉽게 간과됩니다.

캔을 보드에 부착하려면 인쇄 회로 기판에 필요한 구성 요소 주변에 납땜 패드를 추가하고 적절하게 접지합니다. 또한 회로 기판에 캔을 고정하는 클립이나 프레임도 있습니다. 디자인의 초기 버전에 있다면, 제거 가능한 옵션을 추천합니다. 캔 아래에서의 재작업이 훨씬 쉬워집니다. 차폐나 클립은 표면 실장 패드에 납땜하여 자동화된 제작 과정 중에 부착될 수 있습니다.

필요한 경우 맞춤형 쉴드를 제작할 수 있습니다. 비용이 더 들지만, 표준이 아닌 영역을 차폐해야 하고 보드 공간을 낭비하고 싶지 않다면 그만한 가치가 있습니다. 또한 보드 표면에 캔이 접촉할 수 있는 트레이스가 있는지 주의해야 합니다. 보드에서 단락을 방지하기 위해 캔의 가장자리에 홈을 내야 합니다. 클립을 항상 사용함으로써 이 문제를 해결한 사람을 알고 있지만, 큰 손가락이 캔의 가장자리를 어쨌든 트레이스와 접촉하게 밀어넣을까 봐 걱정했습니다.

모든 사고로부터 인쇄 회로 기판을 보호할 수는 없지만, 자체적으로 (그리고 바라건대 일부 탐색하는 손가락으로부터도) 보드를 보호할 수는 있습니다. 미래 제품에 재사용할 수 있는 모듈러 RF 디자인을 정말 좋아합니다. 그리고 반복되는 디자인 노력을 최소화합니다. Altium Designer^®는 이를 훨씬 쉽게 만드는 도구입니다. 내 크기 결정 실수로부터 당신을 구할 수도 있으며, 내장된 3D 클리어런스 체크를 사용하여 캔이 구성 요소에 맞는 높이인지 확인할 수 있습니다. 인쇄 회로 기판을 보호하기 시작하려면 오늘 Altium Designer 전문가에게 연락하세요!