在工控領域PLC模塊PCBA常面臨強電磁干擾挑戰(zhàn),導致信號傳輸錯誤、系統(tǒng)誤動作等問題。為保障其穩(wěn)定運行,設計高效的多層屏蔽結構至關重要。
一、屏蔽結構設計原則
(一)分層隔離干擾源與敏感電路
將PLC模塊PCBA分為電源層、信號層、控制層和接口層等。電源層為干擾源,通過獨立的電源屏蔽層,采用低阻抗的銅箔材料,將電源部分與其他電路隔離。信號層中,模擬信號與數(shù)字信號分開布線,利用適當?shù)母綦x間隙與屏蔽墻,防止數(shù)字信號快速變化對模擬信號的干擾。在PCBA加工時,各層間的隔離需精準控制,以確保屏蔽效果。
(二)選擇合適屏蔽材料
在多層屏蔽結構中,屏蔽材料的選擇至關重要。常見的屏蔽材料包括銅箔、鋁箔、鍍鋅鋼板等,銅箔具有良好的導電性和電磁屏蔽性能,適用于高頻信號的屏蔽,但成本相對較高;鋁箔輕便且價格低廉,但在低頻段的屏蔽效果稍遜;鍍鋅鋼板則具有較好的機械強度和耐腐蝕性,適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。在PCBA加工過程中,根據(jù)具體的屏蔽需求和成本預算,合理選擇屏蔽材料,并確保材料的厚度和導電性能符合設計要求。例如,對于高頻信號部分,可采用較厚的銅箔進行屏蔽,以有效衰減電磁干擾;對于一般信號部分,可使用鋁箔進行屏蔽,降低生產(chǎn)成本。
(三)優(yōu)化過孔設計
過孔是PCBA中連接不同層的重要結構,但在強電磁干擾環(huán)境下,過孔可能導致屏蔽不連續(xù)。設計時,減小過孔的直徑和長度,降低其對電磁場的耦合效應。同時,采用“圍欄式”過孔設計,在關鍵信號區(qū)域周圍布置一圈接地過孔,形成電磁屏蔽“圍墻”。在SMT貼片過程中,貼片元件的引腳盡量避免穿過多個屏蔽層,減少過孔帶來的屏蔽薄弱點。
二、多層屏蔽結構實現(xiàn)方法
(一)構建多層屏蔽腔體
在PCBA布局基礎上,設計多層屏蔽腔體,通常由金屬外殼和內(nèi)部的屏蔽隔板組成。金屬外殼將整個PCBA與外界電磁環(huán)境隔離,內(nèi)部屏蔽隔板根據(jù)功能區(qū)域劃分,進一步增強隔離效果。在PCBA加工時,屏蔽腔體的制造精度直接影響屏蔽性能,需確保腔體的各個面緊密結合,縫隙盡可能小,以減少電磁泄漏。
(二)合理布置接地
系統(tǒng)接地是電磁屏蔽的關鍵環(huán)節(jié)。在多層屏蔽結構中,采用多點接地方式,每個屏蔽層都就近連接到地,形成低阻抗的接地路徑。在SMT貼片階段,貼片元件的地線應盡量短而寬,減少接地電阻和電感,提高接地效果。同時,在PCBA邊緣設置接地端子,方便與外部接地系統(tǒng)連接,進一步降低接地阻抗。
(三)采用電磁屏蔽密封技術
在PCBA的接口和縫隙處,采用電磁屏蔽密封技術,防止電磁干擾通過這些薄弱環(huán)節(jié)進入或泄漏。例如,在屏蔽腔體的接縫處使用導電膠帶或金屬墊片進行密封;對于連接器和電纜入口,采用屏蔽電纜和屏蔽連接器,并確保其與PCBA的屏蔽層可靠連接。在PCBA加工過程中,嚴格控制密封材料的質(zhì)量和安裝工藝,保證密封效果的穩(wěn)定性和可靠性。
通過以上多層屏蔽結構設計,并結合PCBA加工和SMT貼片過程中的關鍵控制點,可有效提高工控PLC模塊PCBA在強電磁干擾環(huán)境下的抗干擾能力,保障工控系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和可靠控制。
因設備、物料、生產(chǎn)工藝等不同因素,內(nèi)容僅供參考。了解更多smt貼片加工知識,歡迎訪問深圳PCBA加工廠-1943科技。