柔性PCB電磁干擾屏蔽要求及方法

許多使用柔性印刷電路板的電子組件對(duì)吸收或發(fā)射電磁干擾（EMI）都很敏感。如果電磁干擾不受控制，可能會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，并且在極端情況下會(huì)完全阻止其運(yùn)行。

解決這種干擾的方法是“屏蔽”電路，以防止EMI被吸收或輻射。對(duì)于許多應(yīng)用，存在適用于從FCC，IEC，EU等建立的設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)節(jié)EMI輻射的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

普通應(yīng)用中的EMI屏蔽要求

以下是醫(yī)療，通信和軍事行業(yè)中常常需要EMI屏蔽的一些常見應(yīng)用。

醫(yī)療系統(tǒng)：

核磁共振成像

輸液泵

患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)

通信系統(tǒng)：

手機(jī)

射頻通信

軍事系統(tǒng)：

雷達(dá)系統(tǒng)

通信系統(tǒng)

高速數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)

PCB屏蔽方法

屏蔽設(shè)計(jì)要求在其兩側(cè)封裝一層材料，作為EMI吸收或輻射屏障。這些層連接到地面，以便任何EMI無(wú)害地消散。

在選擇屏蔽方法和材料時(shí)，必須考慮其他因素。

彎曲要求

每種屏蔽方法都增加了不同數(shù)量的柔性電路的總厚度。由于最小彎曲能力是厚度的函數(shù)，因此會(huì)降低或限制設(shè)計(jì)的彎曲能力。屏蔽設(shè)計(jì)的最小彎曲半徑和彎曲要求類型需要作為設(shè)計(jì)和材料選擇過(guò)程的一部分進(jìn)行精確定義和審查。

彎曲要求的類型，無(wú)論是靜態(tài)（彎曲一次適合）還是動(dòng)態(tài)（重復(fù)彎曲），都有其他限制。動(dòng)態(tài)彎曲柔性PCB應(yīng)用比靜態(tài)彎曲設(shè)計(jì)具有更大的最小彎曲能力。

受控阻抗

受控阻抗信號(hào)要求對(duì)可使用的屏蔽方法有進(jìn)一步的限制。屏蔽層需要滿足EMI要求的電氣特性以及作為參考平面來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的控制阻抗值。不是所有的屏蔽方法都可以同時(shí)滿

屏蔽材料

該行業(yè)主要使用三種屏蔽材料。在屏蔽性能，對(duì)機(jī)械彎曲能力的影響以及對(duì)受控阻抗設(shè)計(jì)的適用性方面，每個(gè)都有正面和負(fù)面的影響。

銀色油墨盾牌

銀色油墨屏蔽由添加的銀導(dǎo)電油墨層組成，這些油墨被選擇性地施加到封裝電路圖案的覆蓋層表面。覆蓋層具有選擇性開口，這些開口沿著暴露設(shè)計(jì)的接地電路的部分長(zhǎng)度的外邊緣被縫合。

墨水流入選擇性開口，粘附并電連接到地面。銀墨水通常使用絲網(wǎng)印刷方法施用。這種方法會(huì)限制屏蔽的精度和位置。然后將額外的覆蓋層層壓到銀墨水層上以封裝并電隔離它們。

采用銀色油墨屏蔽的2層柔性PCB結(jié)構(gòu)示例。

銀導(dǎo)電油墨優(yōu)點(diǎn)：

成本效益

靈活性好

良好的屏蔽能力

缺點(diǎn)：

不適用于受控阻抗設(shè)計(jì)

需要多個(gè)覆蓋層（添加材料和處理步驟）

行業(yè)需求減少

銅層盾牌

銅層屏蔽由額外的蝕刻銅層構(gòu)成，增加了設(shè)計(jì)層數(shù)。銅層可以是固體平面或交叉陰影，以提高靈活性，但屏蔽能力降低。如果需要地面拼接，它們需要在柔性區(qū)域中有額外的過(guò)孔。

帶銅護(hù)套的3層柔性PCB示例。

銅層優(yōu)點(diǎn)：

最高程度的屏蔽

控制阻抗設(shè)計(jì)的解決方案

缺點(diǎn)：

最貴的解決方案

對(duì)靈活性最大的負(fù)面影響

縫合的過(guò)孔可以通過(guò)創(chuàng)建機(jī)械彎曲應(yīng)力集中器進(jìn)一步對(duì)靈活性產(chǎn)生負(fù)面影響

屏蔽電影

屏蔽膜由覆蓋層表面上的附加層選擇性專用層壓板組成。這些電影的開發(fā)是為了滿足手機(jī)/數(shù)碼相機(jī)和攝像機(jī)市場(chǎng)的需求。與銀墨一樣，覆蓋層中的選擇性開口暴露接地電路并形成互連位置。屏蔽膜具有由導(dǎo)電粘合劑，金屬沉積層和隔離層組成的3層結(jié)構(gòu)。

EMI屏蔽膜的截面結(jié)構(gòu)示例。

隔離層的顏色為黑色，并且具有抗摩擦性能。薄膜在熱和壓力下層壓。導(dǎo)電粘合劑流入覆蓋層開口，然后粘合并電連接到地面。

具有屏蔽膜層的2層柔性PCB的示例。

屏蔽膜優(yōu)點(diǎn)：

最佳的靈活性

最薄的整體結(jié)構(gòu)

成本效益

高度的屏蔽能力

越來(lái)越受歡迎

缺點(diǎn)：

受控阻抗設(shè)計(jì)的有限應(yīng)用

對(duì)于許多柔性PCB設(shè)計(jì)，EMI屏蔽是確保最終產(chǎn)品整體性能的關(guān)鍵因素。各種可用的屏蔽方法和材料選擇允許有效的設(shè)計(jì)，使所有的電氣和機(jī)械要求得以實(shí)現(xiàn)。
編輯：hfy