柔性PCB电磁干扰屏蔽要求及方法

许多使用柔性印刷电路板的电子组件对吸收或发射电磁干扰（EMI）都很敏感。 如果电磁干扰不受控制，可能会对设计性能产生负面影响，并且在极端情况下会完全阻止其运行。

解决这种干扰的方法是“屏蔽”电路，以防止EMI被吸收或辐射。 对于许多应用，存在适用于从FCC，IEC，EU等建立的设计来调节EMI辐射的行业标准。

普通应用中的EMI屏蔽要求

以下是医疗，通信和军事行业中常常需要EMI屏蔽的一些常见应用。

医疗系统：

核磁共振成像

输液泵

患者监护系统

通信系统：

手机

射频通信

军事系统：

雷达系统

通信系统

高速数据传输设计

PCB屏蔽方法

屏蔽设计要求在其两侧封装一层材料，作为EMI吸收或辐射屏障。 这些层连接到地面，以便任何EMI无害地消散。

在选择屏蔽方法和材料时，必须考虑其他因素。

弯曲要求

每种屏蔽方法都增加了不同数量的柔性电路的总厚度。 由于最小弯曲能力是厚度的函数，因此会降低或限制设计的弯曲能力。 屏蔽设计的最小弯曲半径和弯曲要求类型需要作为设计和材料选择过程的一部分进行精确定义和审查。

弯曲要求的类型，无论是静态（弯曲一次适合）还是动态（重复弯曲），都有其他限制。 动态弯曲柔性PCB应用比静态弯曲设计具有更大的最小弯曲能力。

受控阻抗

受控阻抗信号要求对可使用的屏蔽方法有进一步的限制。 屏蔽层需要满足EMI要求的电气特性以及作为参考平面来实现所需的控制阻抗值。 不是所有的屏蔽方法都可以同时满

屏蔽材料

该行业主要使用三种屏蔽材料。 在屏蔽性能，对机械弯曲能力的影响以及对受控阻抗设计的适用性方面，每个都有正面和负面的影响。

银色油墨盾牌

银色油墨屏蔽由添加的银导电油墨层组成，这些油墨被选择性地施加到封装电路图案的覆盖层表面。 覆盖层具有选择性开口 ，这些开口沿着暴露设计的接地电路的部分长度的外边缘被缝合。

墨水流入选择性开口，粘附并电连接到地面。 银墨水通常使用丝网印刷方法施用。 这种方法会限制屏蔽的精度和位置。 然后将额外的覆盖层层压到银墨水层上以封装并电隔离它们。

采用银色油墨屏蔽的2层柔性PCB结构示例。

银导电油墨优点：

成本效益

灵活性好

良好的屏蔽能力

缺点：

不适用于受控阻抗设计

需要多个覆盖层（添加材料和处理步骤）

行业需求减少

铜层盾牌

铜层屏蔽由额外的蚀刻铜层构成，增加了设计层数。 铜层可以是固体平面或交叉阴影，以提高灵活性，但屏蔽能力降低。 如果需要地面拼接，它们需要在柔性区域中有额外的过孔。

带铜护套的3层柔性PCB示例。

铜层优点：

最高程度的屏蔽

控制阻抗设计的解决方案

缺点：

最贵的解决方案

对灵活性最大的负面影响

缝合的过孔可以通过创建机械弯曲应力集中器进一步对灵活性产生负面影响

屏蔽电影

屏蔽膜由覆盖层表面上的附加层选择性专用层压板组成。 这些电影的开发是为了满足手机/数码相机和摄像机市场的需求。 与银墨一样，覆盖层中的选择性开口暴露接地电路并形成互连位置。 屏蔽膜具有由导电粘合剂，金属沉积层和隔离层组成的3层结构。

EMI屏蔽膜的截面结构示例。

隔离层的颜色为黑色，并且具有抗摩擦性能。 薄膜在热和压力下层压。 导电粘合剂流入覆盖层开口，然后粘合并电连接到地面。

具有屏蔽膜层的2层柔性PCB的示例。

屏蔽膜优点：

最佳的灵活性

最薄的整体结构

成本效益

高度的屏蔽能力

越来越受欢迎

缺点：

受控阻抗设计的有限应用

对于许多柔性PCB设计，EMI屏蔽是确保最终产品整体性能的关键因素。 各种可用的屏蔽方法和材料选择允许有效的设计，使所有的电气和机械要求得以实现。
编辑：hfy