什么是 PCB 屏蔽？

什么是 PCB 屏蔽？

随着电子设备的智能化和多功能化发展，电磁干扰（EMI）问题日益凸显。PCB屏蔽作为解决EMI的关键技术手段，不仅能提高设备性能和效率，还能延长使用寿命。本文将为您详细介绍PCB屏蔽的定义、类型、材料选择及其在现代电子设备中的重要作用。

设计完美的印刷电路板 (PCB) 无疑会提高电子设备的性能和效率。由于技术的不断进步，电子设计的复杂性不断增加，PCB 设计师需要精心设计电路板，以便电路板能够良好运行而不会出现任何故障。与传统电子产品、大尺寸的基于布线的产品相比，如今我们正在使用智能、小尺寸和多功能的电子设备，这些设备速度更快、用户友好且操作更简单。

为了满足新一代先进技术电子设备的需求，在设计 PCB 时需要仔细处理电磁干扰 (EMI) 相关问题。在考虑 EMI 问题的同时，PCB 必须经过完美的规划和执行。EMI 会在信号中产生不必要的噪声、损坏敏感电子元件、引起走线之间的串扰、电源稳定性相关问题，并严重影响电子设备的运行和工作。由于 EMI 问题，电子设备面临故障，根本无法工作。通过在PCB设计我们可以解决EMI问题并实现功能更好的电子设备。

什么是电磁干扰和电磁兼容？

EMI – 电磁干扰，顾名思义，电磁干扰是指由外部源产生的干扰，影响周围的不同设备以及设备自身的性能。

不同的 EMI 及其产生方式如下所示。

• 传导 EMI – 通过电线和电缆传输的噪声
• 共模 EMI – 流过接地环路的电流
• 静电放电 – 短暂的高压尖峰
• 辐射 EMI – 通过设备发射和收集的无线电波

EMC– 印刷电路板 (PCB) 布局中最重要的组件之一是电磁兼容性 (EMC)。它指的是电子产品不受电磁场或其他设备影响而发挥作用的能力。

EMC 问题可能会造成严重的问题，包括信号干扰、数据丢失甚至系统故障。但是，通过使用正确的接地和屏蔽方法可以减少这些 EMC 问题。此外，设计人员必须在设计过程的每个阶段（从组件选择到布线和布局）考虑 EMC 合规性，以确保顺利运行。

什么是 PCB 屏蔽？

一般来说，在电子电路中，信号会受到各种干扰的影响，这些干扰以 EMI、RFI 和邻近元件的形式出现。PCB 屏蔽是指保护电子电路免受各种电磁干扰的保护装置，从而节省和延长电子设备的使用寿命。

电磁干扰是 PCB 的大敌，它会损坏电子元件、影响其工作功能、降低信号质量，并使设备无法用于任何应用。因此，为了避免 EMI 问题，需要在 PCB 中实施屏蔽，以保护电子元件免受 EMI 干扰，并避免信号相互干扰。根据应用要求和电路的关键性，需要在整个 PCB 板上或电子电路部分的特定部分应用屏蔽。这种屏蔽可防止信息丢失，还可保护信号传输免受外界干扰。

屏蔽材料

屏蔽层用于保护免受 EMI 的影响，因此它应该由可以在环境条件下工作的材料制成。以下是屏蔽材料的列表。

• 铝板
• 不锈钢
• 锡
• 黄铜
• 铜合金
• 白银
• 镍

PCB 屏蔽的用途是什么？

PCB 上可能存在由开关设备、开关脉冲、高速数字信号、无线信号和时钟信号产生的传导和辐射 EMI。用于开发散热器的金属在高频操作时会呈现为天线并导致电磁辐射发射。每当 EMI 进入 PCB 时，它都可能妨碍电路的正常工作，从而导致错误、信号衰减或设备完全故障。

屏蔽有助于避免短路情况，因为它可以覆盖 PCB，使其不会与其他部件或平台接触。它还可以保护设备免受灰尘、湿气和碎屑的影响，因为这些可能会导致短路。此外，它还可以保护电路免受无线电、电机和任何其他来源的电磁噪声的影响。屏蔽的主要目的是延长产品寿命，避免电磁干扰的影响，并为客户提供功能更好的产品。

PCB 屏蔽的主要类型有哪些？

• PCB 射频屏蔽/EMI 屏蔽
• 导电外壳
• 接地平面屏蔽
• Arduino 屏蔽

PCB 设计中屏蔽的好处

提高信号完整性

屏蔽可避免 PCB 上迹线之间的串扰相关问题，从而提高信号完整性。屏蔽有助于保持信号中传递的信息的形状、时间和质量，从而降低数字应用的误码率和模拟应用的噪声。高速数字信号应用需要完美的信号，并且路径中的干扰最小。

增强产品可靠性并提高性能

屏蔽 PCB 的性能优于非屏蔽 PCB，通过在 PCB 上实施屏蔽，产品可以更长时间高效工作。众所周知，航空航天、汽车和医疗等行业都不能承受任何可靠性的降低。屏蔽在这方面很有帮助，因为它基本上可以保证一致的性能。因此，通过减少电磁场产生的干扰，PCB 屏蔽可以提高电子设备的效率，使其运行速度更快、精度更高。

延长组件寿命

屏蔽可防止组件受到 EMI 应力。屏蔽有利于延长 PCB 的使用寿命。屏蔽还有助于最大限度地减少 PCB 上某些元件或轨道意外短路的可能性。屏蔽可作为 PCB 组件的保护膜，使它们能够正常工作，不会因任何操作条件而发生故障。

降低 EMI

当同一 PCB 上的设备与其上的其他设备发生干扰时，干扰的影响可能是内部的。例如，当高频信号位于一个部分时，它会对另一部分中的模拟信号产生干扰，从而产生操作问题。电子设备始终与来自其他设备或电源和无线信号的 EMI 和 RFI 相互作用。这些干扰甚至会使 PCB 上的电路无法按预期运行，甚至影响电路上的一些精密元件。屏蔽的优点是它降低了电磁场从 PCB 扩散到影响电路板其他部分或电路板外部设备的可能性。

降噪

PCB 屏蔽有助于通过降低噪声和防止不同走线和组件之间的串扰来保持信号的完整性。这对于确保准确可靠的信号传输至关重要。

EMC 标准合规性

完成 PCB 设计、制造和组装工作后，PCB 需要通过电磁兼容性 (EMC) 测试以外的标准合规性测试并获得合规性批准。如果合规性得到控制，制造商的产品就可以准备上市并在全球销售，这将使制造商的工作更加轻松。要符合这些标准，就需要对电子设备进行适当的屏蔽，以免干扰其他电气系统，并保持较高的电磁兼容性。

PCB屏蔽的应用

• 网络和服务器系统
• 医疗电子
• 航空航天和国防工业
• 消费类电子产品
• 移动和计算系统
• 电信业
• 工业 汽车电子
• 自动化和能源系统

结语

电子产品设计和开发是一个具有挑战性且耗时的过程。工程团队成员投入时间、精力和金钱来了解产品应用，从一开始到开发完整产品并将其推向市场。但在 PCB 设计、制造和组装组件之后，如果产品在合规性测试中失败，那么所有团队成员都将面临巨大的时间、金钱损失和失望。通过在PCB设计通过避免 EMI 问题，设备可以高效运行，并且可以降低设备在合规性测试中出现故障的可能性。

为了满足现代电子设备的需求，屏蔽是必不可少的。屏蔽具有多种优势，可以提高设备的性能和效率，降低电磁干扰，确保符合电子设备的要求并满足客户的期望。

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