Wykorzystanie puszek do ekranowania EMI na Twojej płytce PCB

Czy kiedykolwiek grałeś w Operację? W grę, w której trzeba było wyciągać małe elementy z dziwnie wyglądającego ciała, nie dotykając krawędzi otworu. Kiedy dotknąłeś krawędzi, twoja porażka była ogłaszana wszystkim przez okropny dźwięk brzęczyka.

Od tego czasu, na każdym stanowisku inżynierskim i IT, które zajmowałem, byłem wyznaczonym „chirurgiem” w „Operacji PCB” (Operacja dla inżynierów elektryków). Jednak w tej grze nie ma brzęczyka, tylko martwe komponenty, jeśli są nieprawidłowo usuwane z modułu, płyty lub z ciasnych obudów.

Możliwość wyławiania upadłych komponentów była szczególnie cenna dla jednego z prototypowych produktów. Traciliśmy około jednej trzeciej naszych płyt w instalacjach terenowych, gdy przypadkowo dotykano szczególnie wrażliwego na ESD (elektrostatyczne wyładowanie) komponentu. Dzięki małym palcom można było wsunąć Drukowaną Płytę do obudowy, trzymając się tylko krawędzi, ale normalne dłonie były bez szans i zawsze naciskały na komponenty. Pracowaliśmy nad zmniejszeniem EMI (elektromagnetyczne zakłócenia) w następnej wersji i umieściliśmy nad tymi komponentami osłonę. To również przypadkowo chroniło płytę przed niezamierzonymi dotknięciami.

Osłony ESD nie są tym samym co osłony PCB EMI, więc mieliśmy dużo szczęścia, że udało nam się zabić dwie pieczenie na jednym ogniu, dodając osłonę ochronną do naszej płyty. Aby chronić swoje Drukowane Płyty, ważne jest, aby rozumieć, jak osłona elektroniczna może działać, gdy planujesz osłonę na poziomie płyty i certyfikację testową.

Co to jest osłona?

Osłony EMI mogą być również nazywane puszkami, klatkami, pokrywami lub wieczkami, w zależności od miejsca, w którym szukasz części. Są to zasadniczo metalowe pudełka, które mocuje się do Twojej Drukowanej Płyty Obwodowej, aby zamknąć część układów na powierzchni.

Metal użyty zależy od twojej aplikacji i ceny, jaką jesteś gotów zapłacić. Polecam bezpośredni kontakt z producentem, aby mieć pewność, że otrzymasz odpowiedni materiał dla twojego produktu. Do typowych opcji należą:

• Stal: Stal ocynkowana cyną lub cynkiem, stal nierdzewna
• Aluminium: Zazwyczaj aluminium pokryte cyną
• Brąz
• Stopy miedzi: Szczególnie miedź berylowa
• Nikiel
• Srebro
• Plastik pokryty cyną

Metalowa obudowa puszki zapobiega przedostawaniu się zakłóceń elektromagnetycznych i promieniowania EMI do wnętrza lub na zewnątrz pokrytego obszaru. Wiele osłon typu can ma siatkę otworów w metalu, która pomaga w zarządzaniu ciepłem, jednocześnie zapewniając efekt osłony przewodzącej nad twoimi komponentami.

Idealna osłona całkowicie otoczyłaby twoje komponenty. Niestety, pozostawia to bez opcji dla wejść i wyjść lub zasilania i uziemienia, więc puszka nadal będzie miała pewne wycieki elektromagnetyczne. W razie potrzeby możesz uzupełnić puszkę dodatkową osłoną, taką jak uszczelki EMI, siatki i folie.

Kiedy powinienem użyć osłony EMI?

Gdy projektujesz PCB, powinieneś najpierw zaprojektować swoją płytę tak, aby zminimalizować emisje, takie jak promieniowanie EMI, stosując dobre praktyki projektowe, takie jak krótkie ścieżki, odpowiednie uziemienie oraz umiejscowienie komponentów. Używanie osłon nigdy nie powinno mieć pierwszeństwa przed dobrym projektem płyty do zarządzania EMI, ale stanowią one świetny kolejny krok.

Osłony EMI są szczególnie odpowiednie, gdy potrzebujesz izolować komponenty od promieniowania EMI, które może wystąpić w innym miejscu na PCB. Najczęściej stosuje się je nad wyjściami, wejściami i stopniami wzmacniacza RF, ponieważ to właśnie te sekcje są najbardziej narażone na wpływ/zapoczątkowanie zakłóceń elektromagnetycznych.

Komponenty wrażliwe na kompatybilność elektromagnetyczną mogą również posiadać osłony elektromagnetyczne, aby zapobiec zakłóceniom. Wreszcie, możesz chcieć osłonić komponenty szybkiego działania, takie jak oscylatory, aby zapobiec tworzeniu przez nie zakłóceń na całej płycie.

Jak mogę to włączyć do mojego projektu?

Gdy zidentyfikujesz komponenty lub podzespoły, które najbardziej skorzystają na zastosowaniu ekranowania EMI, możesz obliczyć potrzebny rozmiar ekranu. Może to być trudne, ponieważ większość producentów podaje wymiary zewnętrzne, mimo że potrzebujesz znać wewnętrzny luz, aby pasował dookoła twoich komponentów. Mówię z doświadczenia, kiedy twierdzę, że wysokość jest szczególnie krytyczna i łatwo przeoczona.

Aby przymocować osłonę do płyty, dodajesz pady lutownicze dookoła niezbędnych komponentów na twojej Drukowanej Płycie Obwodowej i odpowiednio je uziemiasz. Istnieją również klipsy lub ramki, które trzymają osłonę na Płycie Obwodowej. Jeśli jesteś na wczesnym etapie projektowania, polecam opcję zdejmowaną. Ułatwia to prace naprawcze pod osłoną. Osłonę lub klipsy można przymocować podczas automatycznych procesów fabrykacyjnych, lutowaniem osłony do padów montażu powierzchniowego.

Możesz mieć wykonane niestandardowe osłony, jeśli jest to konieczne. Jest to droższe, ale jeśli masz nietypowy obszar, który musi być osłonięty i nie chcesz marnować miejsca na płytce, warto to rozważyć. Pamiętaj także, jeśli masz ścieżki na powierzchni płytki, z którymi może się zetknąć puszka. Powinieneś mieć wykonane wgłębienia na krawędzi puszki, aby zapobiec zwarcia na płytce. Znam kogoś, kto poradził sobie z tym, zawsze używając klipsów, ale obawiałem się, że duże naciskające palce mogą i tak przycisnąć krawędź puszki do ścieżki.

Chociaż nie możesz uchronić swoich Drukowanych Płyt przed każdym wypadkiem, który się przytrafi, z pewnością możesz osłonić swoje płytki przed samymi sobą (i miejmy nadzieję, przed niektórymi badającymi palcami). Bardzo podoba mi się posiadanie modularnych projektów RF, które możesz wykorzystać w przyszłych produktach i zminimalizować jednorazowy wysiłek projektowy. Altium Designer^® to narzędzie, które znacznie to ułatwia. Może również uchronić cię przed moimi błędami rozmiarowymi, używając wbudowanego sprawdzania odstępów 3D, aby upewnić się, że puszki mają odpowiednią wysokość dla twoich komponentów. Aby zacząć chronić swoje Drukowane Płytki Obwodów, skontaktuj się już dziś ze specjalistą Altium Designer!