屏蔽罩——這個(gè)在PCB板上常見的金屬構(gòu)件，對許多電路設(shè)計(jì)而言不可或缺。無論是防止內(nèi)部敏感電路受外界電磁干擾，還是抑制設(shè)備自身電磁輻射外泄，屏蔽材料的選擇與應(yīng)用效果直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的電磁兼容性（EMC）表現(xiàn)。
隨著電子設(shè)備小型化、高密度化趨勢加速，屏蔽設(shè)計(jì)已成為SMT貼片加工中不容忽視的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
01 基礎(chǔ)認(rèn)知：屏蔽材料的原理與類型
電磁屏蔽的基本原理是在兩個(gè)空間區(qū)域之間建立金屬隔離，控制電場、磁場和電磁波的傳播。屏蔽體通過吸收能量（渦流損耗）、反射能量（界面反射）和抵消能量（反向電磁場）三重機(jī)制減弱干擾。
屏蔽材料的性能取決于干擾電磁場的頻率特性。高頻干擾主要依賴低電阻率金屬中產(chǎn)生的渦流形成抵消作用；低頻干擾則需要高導(dǎo)磁率材料限制磁力線擴(kuò)散。
根據(jù)結(jié)構(gòu)特征，電磁屏蔽材料可分為多種類型。工業(yè)上常見的包括電磁屏蔽織物、導(dǎo)電襯墊、電磁屏蔽橡膠、電磁屏蔽塑料、電磁屏蔽薄膜以及電磁屏蔽金屬板（網(wǎng)）等。
02 主流材料：特性、應(yīng)用與權(quán)衡選擇
在SMT貼片加工領(lǐng)域，常用的屏蔽材料主要包括金屬屏蔽罩和新興的涂覆屏蔽材料兩大類。
金屬屏蔽罩是最傳統(tǒng)也最普遍的屏蔽解決方案，按結(jié)構(gòu)可分為單件式（固定式）和雙件式（可拆卸式）。單件式屏蔽罩直接SMT貼裝到PCB上，也稱為屏蔽框（Shielding Frame）。
雙件式則由焊接在PCB上的屏蔽框和可拆卸的屏蔽罩（Shielding Cover）組成，便于調(diào)試但成本較高。
常用金屬屏蔽材料各有特點(diǎn)：
- 洋白銅（鎳白銅）：屏蔽效果適中，材質(zhì)較軟，價(jià)格較高，但焊接性能優(yōu)異，是SMT貼裝的首選材料。通常推薦型號為Cu-C7521-H（通用料）或Cu-C7521-OH（軟料，適合拉伸加工）。
- 不銹鋼（SUS304系列）：屏蔽效果好，強(qiáng)度高，價(jià)格適中，但焊接性能較差，常需表面處理改善可焊性。根據(jù)加工方式不同，可選擇SUS304R-1/2H（折彎加工）或SUS304R-1/4H（拉伸加工）。
- 馬口鐵（鍍錫鋼帶）：屏蔽效果最弱，但上錫性能好，成本最低，適用于對屏蔽要求不高的場合。
03 SMT工藝中的選型考量
在SMT貼片加工中，屏蔽材料的選擇需綜合考慮電氣性能、可制造性和成本效益三大維度。
從電氣性能角度，不同頻段的干擾需要針對性材料方案。靜磁屏蔽要求高磁導(dǎo)率，可選電磁純鐵、硅鋼或軟磁鐵氧體；低頻電磁屏蔽需同時(shí)具備高磁導(dǎo)率和高電導(dǎo)率，坡莫合金是理想選擇；高頻電磁屏蔽則側(cè)重良導(dǎo)體材料，如鋁和銅。
從工藝適應(yīng)性角度，洋白銅因其優(yōu)異的可焊性，成為需要直接SMT焊接的屏蔽罩首選材料。材料厚度通常在0.15mm至0.3mm之間，需根據(jù)屏蔽要求和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度平衡選擇。
從設(shè)計(jì)實(shí)用性角度，單件式屏蔽罩適合定型后的大批量生產(chǎn)，成本較低；雙件式則更適用于研發(fā)調(diào)試階段，方便電路調(diào)整與故障排查。近年來還出現(xiàn)了屏蔽罩夾子（Shielding Clip）方案，可直接SMT貼裝，節(jié)省開模費(fèi)用，但屏蔽效果和空間利用率有所妥協(xié)。
04 SMT加工中的關(guān)鍵工藝控制
屏蔽罩的SMT貼裝工藝有幾個(gè)需要特別關(guān)注的控制點(diǎn)。
- 取料穩(wěn)定性是首要問題。屏蔽罩的取料點(diǎn)應(yīng)盡量位于物料中心，建議尺寸為Φ6.0mm左右，尺寸越大貼片穩(wěn)定性越高。放置屏蔽罩的托盤需留有約1.0mm的活動空間，既不能太大造成物料擺動，也不能太小導(dǎo)致取料困難。
- 焊接可靠性是另一個(gè)關(guān)鍵。屏蔽罩的焊接質(zhì)量直接影響接地連續(xù)性和屏蔽效果。特別是雙件式屏蔽罩，其屏蔽框與屏蔽罩之間的接觸必須可靠，否則在跌落測試中可能出現(xiàn)問題，也可能導(dǎo)致接地不良引發(fā)的輻射雜散。
- 熱管理設(shè)計(jì)不容忽視。屏蔽罩需合理開孔，一方面促進(jìn)內(nèi)部器件散熱，另一方面在回流焊過程中降低罩內(nèi)外溫差，保證焊接可靠性并防止“內(nèi)爆”（屏蔽罩炸裂）。屏蔽罩高度建議為內(nèi)部器件最大高度加0.25mm。
05 新興屏蔽材料與技術(shù)趨勢
隨著電子設(shè)備進(jìn)一步輕薄化、柔性化發(fā)展，傳統(tǒng)金屬屏蔽罩面臨集成度與可制造性的挑戰(zhàn)，新興屏蔽材料應(yīng)運(yùn)而生。
共形屏蔽技術(shù)通過在芯片表面和側(cè)面磁控濺射5-10微米厚度的金屬鍍層實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽，不增加封裝尺寸，屏蔽效果可達(dá)30dB以上。
導(dǎo)電膠帶與涂覆材料提供了更靈活的屏蔽方案。新一代低壓激活導(dǎo)電膠帶即使在低壓條件下也能保持高而穩(wěn)定的導(dǎo)電性，特別適用于壓力敏感型應(yīng)用如曲面屏或可折疊屏。
高導(dǎo)電銀填充環(huán)氧樹脂EMI涂料可替代傳統(tǒng)沖壓金屬屏蔽罩，直接噴涂在PCB或半導(dǎo)體封裝上，表面電阻率低于0.010Ω/□，噪聲屏蔽能力超過100dB，節(jié)省空間的同時(shí)降低整體成本。
多層復(fù)合屏蔽材料也成為研究熱點(diǎn)，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更高的屏蔽效能或電磁波吸收性能，滿足多樣化應(yīng)用需求。
06 1943科技的專業(yè)解決方案
在1943科技的SMT貼片加工體系中，我們建立了完整的屏蔽材料選型與應(yīng)用支持系統(tǒng)。
我們的材料庫涵蓋從傳統(tǒng)洋白銅、不銹鋼到新興導(dǎo)電膠帶、屏蔽涂料的全系列產(chǎn)品，能夠根據(jù)客戶產(chǎn)品的頻率特性、空間限制、成本預(yù)算和量產(chǎn)規(guī)模提供最優(yōu)選型建議。
針對高密度SMT貼裝，我們優(yōu)化了屏蔽罩的取料、貼裝和回流焊工藝參數(shù)，確保屏蔽罩的貼裝良率與焊接可靠性。我們的工程團(tuán)隊(duì)可提供從屏蔽設(shè)計(jì)評估、材料選型到工藝驗(yàn)證的全流程支持，幫助客戶在產(chǎn)品開發(fā)早期就規(guī)避潛在的EMC風(fēng)險(xiǎn)。
隨著電子產(chǎn)品復(fù)雜性日益增加，一塊精心設(shè)計(jì)的電路板可能因?yàn)槠帘尾划?dāng)而性能大減。從材料選擇到工藝控制，每一個(gè)細(xì)節(jié)都關(guān)系到最終產(chǎn)品在真實(shí)電磁環(huán)境中的表現(xiàn)。
未來電子設(shè)備將面臨更復(fù)雜的電磁環(huán)境與更嚴(yán)格的EMC標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽材料與技術(shù)也將持續(xù)演進(jìn)。選擇專業(yè)、可靠的SMT貼片合作伙伴，才能在日益激烈的市場競爭中，確保產(chǎn)品性能穩(wěn)定與可靠。
2024-04-26
