电磁屏蔽性结构设计规范样本.doc

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《电磁屏蔽性结构设计规范》摘录
一．定义: 在有屏蔽体时, 被屏蔽空间内某点的场强与没有屏蔽体时该点场强的比值。以dB为单位表示
屏蔽等级分类:
级别
30~230MHz屏蔽效能
( dB)
230~1000MHz屏蔽效能
( dB)
1E
20
10
2D
30
20
3C
40
30
4B
50
40
5A
60
50
屏蔽效能规格要求举例: 设计规格书列举方式: 30~230MHz: 30dB; 230~1000MHz: 20dB; 一般低频段比高频段高10~15,也可写成30~1000MHz: 20 dB。
二．常见屏蔽材料压缩量:
导电材料
推荐压缩量
导电布
40%~60%
簧片
30%~60%
导电橡胶
15%~25%
FIP点胶
15%~25%
金属导电丝网
30%~60%
三．常见屏蔽材料屏蔽效能及设计参数:
代码
原始高度
( mm)
推荐设计间隙
( mm)
压缩后高度
( mm)
安装方式
屏蔽效能
EMIS-D01
1.5
0.8
0.6~1.0
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D02
3.0
1.6
1.2~2.1
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D03
2.0
1.2
0.8~1.4
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D04
3.6
2.0
1.2~2.5
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D05
9.8
4.5
4.0~5.0
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D06
2.7
0.5
2.0~2.2
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D07
1.0
0.5
0.4~0.6
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D08
1.0
0.5
0.4~0.6
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D09
4.0
2.0
1.6~2.4
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D10
6.4
4.0
3.5~4.5
背胶
40dB/1GHz
EMIS-D11
3.2
1.5
1.2~2.0
背胶
40dB/1GHz
EMIS-H01
5.8
3.0
1.5~4.5
背胶
50dB/1GHz
EMIS-H02
3.6
2.4
1.8~3.0
背胶
50dB/1GHz
EMIS-H03
2.8
1.9
1.6~2.2
背胶
50dB/1GHz
EMIS-H04
0.8
0.3
0.1~0.6
背胶
40dB/1GHz
EMIS-H05
0.8
0.3
0.1~0.6
背胶
40dB/1GHz
EMIS-H06
2.8
/
1.8~2.2
卡装
40dB/1GHz
EMIS-H07
2.8
/
1.8~2.2
卡装
40dB/1GHz
EMIS-H08
3.5
0.5
/
卡装
25dB/1GHz
EMIS-H09
3.5
0.3
/
卡装
25dB/1GHz
EMIS-S01
9.52
6.5
4.8~8.7
背胶
25dB/1GHz
EMIS-S02
9.52
6.5
4.8~8.7
背胶
25dB/1GHz
EMIS-X01
1.02
0.7
0.6~0.85
安装槽
20dB/1GHz
EMIS-X02
3.41
2.6
2.3~2.9
安装槽
20dB/1GHz
EMIS-X03
1.15
0.8
0.6~1.0
安装槽
20dB/1GHz
EMIS-X04
1.15
0.8
0.6~1.0
安装槽
20dB/1GHz
EMIS-X05
2.03
1.6
1.5~1.7
安装槽
20dB/1GHz
EMIS-X06
8.0
5.0
4.5~5.5
安装槽
20dB/1GHz
四．紧固方式
缝隙搭边深度值超过30mm时, 作用不明显; 推荐缝隙搭边深度: 15~25mm。
五．局部开孔
定义: 数量不多的开孔
根据经验: 开口最大尺寸小于电磁波波长的1/20时, 屏蔽效能20 dB; 开口最大尺寸小于电磁波波长的1/50时, 屏蔽效能30 dB。
例如: 屏蔽效能为20 dB/1GHz时, 局部开孔的最大尺寸应小于15mm。
一． 提高缝隙的屏蔽效能可采取以下几种措施: 增加缝隙深度、 减小缝隙的最大长度尺寸、 减小缝隙中紧固点的间距、 增强基材的刚性和表面光洁度。
二． 影响穿孔金属板屏蔽效能的最大因素是开孔的最大尺寸, 其次是孔深, 影响最小的是孔间距。
三． 针对电缆穿透问题, 可采取: 在电缆出屏蔽体时增加滤波, 或采用屏蔽电缆, 同时屏蔽电缆屏蔽层与屏蔽体之间要良好电接触。
四． 屏蔽方案
1. 机柜屏蔽: 成本较高, 由于缺陷较多, 屏蔽效能一般不能做到太高。
2. 插箱/子架屏蔽: 对于屏蔽电缆的接地和增加滤波都比较方便, 适合大量出线的产品。
3. 单板/模块屏蔽: 结构复杂, 成本较高, 对散热不利。
4. 单板局部屏蔽: 在无线产品中较常见, 主要经过安装屏蔽盒实现, 实现较容易。
原则上, 最靠近辐射源的屏蔽措施是最有效和最经济的; 一般说, 屏蔽需求导致结构件成本增加10%~20%左右。
五． 缝隙屏蔽设计
1. 紧固点连接缝隙
屏蔽效能最主要的影响因素是缝隙的最大尺寸和缝隙深度, 减小紧固点间距、 增加连接零件刚性。
2. 增加缝隙深度
单排紧固时缝隙深度超过30mm后屏蔽效能差别就不明显, 一般推荐值为15~25mm。增加缝隙深度可采取一些迷宫或嵌入式结构, 或采用双排紧固点方式( 最好将两排紧固点错开分布) 。
3. 紧固点间距
下表是按照DKBA0.460.0031屏蔽效能测试方法得出的单排紧固点缝隙在不同间距下的屏蔽效能, 测试样品T=1.5mm, 大小600×600mm。在选择紧固点间距时应该参照该表推荐数据, 并根据实际结构形式进行一定的调整5~10mm。
表1 单排紧固点距离推荐值
结构形式
缝隙深度L
( mm)
屏蔽效能
( E)
10dB/1GHz
屏蔽效能
( D)
20dB/1GHz
屏蔽效能
( C)
30dB/1GHz
板与板直接连接
<10
110
60
30
15~20
130
70
40
>25
140
80
45
板与板折弯90º后连接
<10
120
70
40
15~20
140
80
50
>25
150
90
55
板与型材或压铸件连接
<10
140
90
60
15~20
160
100
70
>25
170
110
75
型材或压铸件之间连接
<10
140
90
60
15~20
160
100
70
>25
170
110
75
板与型材连接特例
15~20
180
110
80
>25
200
120
90
表2 双排紧固点距离D的推荐值
缝隙深度L
( mm)
屏蔽效能
( D)
20dB/1GHz
屏蔽效能
( C)
30dB/1GHz
30
120
80
50
150
100
70
180
120

图: 双排紧固
六． 屏蔽材料的选用
常见屏蔽材料
表3 导电布
华为代码
截面形状
截面尺寸( mm)
备注
EMIS-D01
半椭圆形
宽3.8, 高1.5

EMIS-D02
方形
宽3.0, 高3.0

EMIS-D03
腰形
宽4.0, 高2.0

EMIS-D04
半椭圆形
宽6.4, 高3.6

EMIS-D05
C形
宽10.7, 高9.8
常见于机柜门、 子架门等需要较大压缩量的屏蔽场合
EMIS-D06
半圆形
宽4.3, 高2.7
用于1英寸以上宽度的型材面板屏蔽
EMIS-D07
矩形
宽3.0, 高1.0

EMIS-D08
矩形
宽7.0, 高1.0

EMIS-D09
半椭圆形
宽11.0, 高4.0

EMIS-D10
半圆形
宽9.5, 高6.4

EMIS-D11
矩形
宽9.5, 高3.2

表4 簧片
华为代码
截面形状
外形尺寸( mm)
备注
EMIS-H01
指形
宽15.2, 高5.8
铍铜簧片, 用于高屏蔽效能要求的机柜
EMIS-H02
指形
宽9.4, 高3.6
铍铜簧片, 用于高屏蔽效能要求的机柜
EMIS-H03
指形
宽7.1, 高2.8
铍铜簧片, 用于高屏蔽效能要求的机箱
EMIS-H04
锯齿形
宽5.8, 高0.8
铍铜簧片
EMIS-H05
90º锯齿形
安装宽度4.1, 扭角高0.8
不锈钢簧片, 粘贴在型材标准插箱前面横梁上, 用于横梁与面板之间屏蔽
EMIS-H06
C形
宽8.1, 高2.8
铍铜簧片, 广泛用于钣金面板、 钣金机箱
适用料厚: T=1.2mm
EMIS-H07
C形
宽8.1, 高2.8
铍铜簧片, 广泛用于钣金面板、 钣金机箱
适用料厚: T=1.5mm
EMIS-H08
异形

由于弹性齿片在单板插拔过程中容易损坏, 故新设计面板中不采用
EMIS-H09
异形

不锈钢材质, 只用于6U高0.8英寸宽型材面板
表5 导电橡胶
华为代码
截面形状
尺寸( mm)
备注
EMIS-X01
圆形
直径D1.02
新产品中不采用
EMIS-X02
D形
宽3.1, 高3.43
用于微蜂窝压铸盒体盒盖之间屏蔽
EMIS-X03
圆形
O形圈直径D58.5, 横截面直径D1.25
BOM编码: 63250013, 用于扣板与单板面板之间屏蔽
EMIS-X04
圆形
O形圈直径D43.0, 横截面D1.25
BOM编码: 63250014, 用于扣板与单板面板之间屏蔽
EMIS-X05
圆形
直径D2.03
BOM编码: 28050011, 用于无线产品小模块屏蔽盒体, 需要有安装槽
EMIS-X06
异形

用于室外机柜F01D100, 既能够防水, 也能够屏蔽
表6 金属丝网
华为代码
截面形状
尺寸( mm)
备注
EMIS-S01
半椭圆形
宽12.7, 高9.52, 无背胶
只用于钣金型屏蔽电缆夹线结构
EMIS-S02
半椭圆形
宽12.7, 高9.52, 有背胶
只用于型材型屏蔽电缆夹线结构
表7 其它屏蔽材料
华为代码
矩形
描述
备注
EMIS-A01
矩形
长110×宽150×厚2,有背胶, 在3GHz~5GHz范围内吸收损耗不小于10dB, 中心频率4GHz吸收损耗不小于20dB
用于METR06040产品
导电漆
/
喷涂固化后表面电阻小于0.5ohm, 涂层固化后, 用3M 750胶带粘贴后, 胶带上无大面积明显金属颗粒, 检验涂层之间的附着力; 采用百格刀法检验涂层与基体之间的附着力, 长期工作温度-5~70摄氏度
用于塑胶件盒体屏蔽
点胶( FIP)
/
滴胶固化后截面宽度尺寸1.2mm, 公差±0.2mm, 高度0.9mm, 公差±0.1mm; 滴胶固化后对基体附着力大于10N/cm; 电阻小于0.5ohm; 长期工作温度-5~90摄氏度
常见于无线压铸屏蔽盒体

七． 开孔屏蔽设计
1. 通风孔屏蔽
穿孔金属板的孔隙率在30%~60%之间, 一般可满足绝大多数产品散热需要; 屏蔽效能在10~30dB/1GHz之间。
影响穿孔金属板的屏蔽效能最大的因素是开孔最大尺寸。
表10 典型通风孔屏蔽效能
板厚
( mm)
孔尺寸
( mm)
孔间距
( mm)
30~230MHz屏蔽效能
( dB)
230~1000MHz屏蔽效能
( dB)
孔隙率
2.0
Ø4圆孔或Ø4圆的外接六角孔
6
55
40
0.35
Ø5圆孔或Ø5圆的外接六角孔
7
50
35
0.40
Ø6圆孔或Ø6圆的外接六角孔
8
45
30
0.44
Ø8圆孔或Ø8圆的外接六角孔
10
35
20
0.50
方孔4×4
6
50
35
0.44
方孔5×5
7
45
30
0.51
方孔6×6
8
40
25
0.56
方孔8×8
10
30
15
0.64
方孔10×10
12
25
10
0.69
1.5
Ø4圆孔或Ø4圆的外接六角孔
6
50
35
0.35
Ø5圆孔或Ø5圆的外接六角孔
7
45
30
0.40
Ø6圆孔或Ø6圆的外接六角孔
8
40
25
0.44
Ø8圆孔或Ø8圆的外接六角孔
10
30
15
0.50
方孔4×4
6
45
30
0.44
方孔5×5
7
40
25
0.51
方孔6×6
8
35
20
0.56
方孔8×8
10
25
10
0.64
方孔10×10
12
20
5
0.69
1.0
Ø4圆孔或Ø4圆的外接六角孔
6
45
30
0.35
Ø5圆孔或Ø5圆的外接六角孔
7
40
25
0.40
Ø6圆孔或Ø6圆的外接六角孔
8
35
20
0.44
Ø8圆孔或Ø8圆的外接六角孔
10
25
10
0.50
方孔4×4
6
40
25
0.44
方孔5×5
7
35
20
0.51
方孔6×6
8
30
15
0.56
方孔8×8
10
20
5
0.64
注: 表10为开孔数量50×50, 测试方法遵循DKBA0.460.0031
2. 局部开孔屏蔽
局部开孔意指数量不多的开孔, 一般指光纤出线孔、 指示灯、 拨码开关、 调测孔和观察孔等, 局部开孔的屏蔽效能可根据经验来判断, 当开孔的最大尺寸小于电磁波波长的1/20时, 屏蔽效能为20dB, 当开孔的最大尺寸小于电磁波波长的1/50时, 屏蔽效能为30dB。例如: 当要求屏蔽效能为20dB/1GHz时, 局部开孔的最大尺寸应小于15mm( 1GHz时波长为300mm) 。
3. 塑胶件屏蔽
塑胶件屏蔽设计主要有两种方案: 在塑胶件内侧喷涂导电漆或者内衬薄金属片。
喷涂导电漆方案一般用于屏蔽效能不高于15dB/1GHz的场合, 推荐选用含Ag/Cu颗粒的导电漆, 这种类别的导电漆性价比比较合适。
导电漆固化后表面电阻应小于0.2ohm/inch2 ; 对于具体产品, 可将指标换算成最大对角线电阻要求。
塑胶盒体中盒体盒盖之间的缝隙是塑胶件屏蔽最大难题。接缝的屏蔽措施一般有三种, 如图12所示, 分别用于不同的应用场合。
方式一经过两个零件的接缝处相互咬合, 利用塑胶件自身的弹性保证缝隙的接触。这种屏蔽方式比较简单, 两个零件经过少数的几个螺钉连接即可。但这种缝隙的结合方式很难保证缝隙可靠接触, 屏蔽效能不超过10dB/1GHz。
方式二在接缝处增加屏蔽材料, 屏蔽材料在两个零件压紧之后提供良好的屏蔽效果。在结构设计允许的情况下, 推荐采用这种性价比很好的解决方案。
方式三是在盒体的内侧固定不锈钢片, 利用不锈钢片与盒盖( 已喷导电漆) 的内侧接触。屏蔽效能可达到20dB/1GHz。
4. 单板局部屏蔽
( 1) 盒体式屏蔽盒
盒体式结构屏蔽盒采用0.3~0.5mm厚冷孔板或镀锡钢板冲压、 折弯而成, 经过盒体管脚与PCB板经过波峰焊固定, 如图13所示。屏蔽效能一般可达20dB/1GHz。盒体的引脚间距应小于12mm, 引脚自身宽度一般为0.8mm~0.9mm, 引脚长度不大于3mm。盒体对角有一对预紧引脚, 安装屏蔽盒时, 先将屏蔽盒扣上PCB板, 拧转预紧引脚, 将屏蔽盒固定在PCB板上, 再进行波峰焊。
图13 盒体式屏蔽盒( 波峰焊)
如果屏蔽盒需要更高的屏蔽效能, 经过引脚焊接的方式屏蔽性能可能不能满足要求, 能够采用回流焊, 使屏蔽盒与PCB板连接为一个整体。盒体上面有定位引脚限位, 定位引脚一般取2~3个, 安装时只需将屏蔽盒扣在PCB板上, 再进行回流焊。需要回流焊接的屏蔽盒焊接面平面度不超过0.15mm。
图14 盒体式屏蔽盒( 回流焊)
如果屏蔽盒内部的元器件需调试, 则屏蔽盒应设计成图13所示的盒体与盒盖组合的形式, 如果不需要则最好设计成一体, 以简化结构形式。
( 2) 围框式屏蔽盒
围框式结构的屏蔽盒主要用于单板工作频率十分高的场合, 如在射频模块。屏蔽盒与PCB之间的连接能够是回流焊或者螺钉连接。
围框式屏蔽盒一般采用锌铝合金压铸或者型材拉制而成, 加工后进行化学氧化处理, 结构形式如图15所示。
不采用螺钉连接时, 盒体的中间隔筋一般取3~4mm, 如果需要安装螺钉, 则在相应位置将筋加厚至5~6mm。周围隔筋由于要安装螺钉, 厚度一般取5~6mm。围框式结构盒体与盒盖之间用螺钉连接, 螺钉间距30~40mm。如果屏蔽效能要求很高, 能够在盒体与盒盖之间或者盒体与PCB之间增加屏蔽材料。最常见的是采取FIP点胶技术, 点胶的宽度为1.2mm, 高度为0.9~1.0mm。因此隔筋最小宽度能够做到2mm。采用点胶时也应该有一定的紧固螺钉, 螺钉间距为100~150mm.为避免过度压缩, 屏蔽盒隔筋上应该有螺钉限位凸台, 凸台高度0.6~0.7mm。
图15 围框式屏蔽盒
八． 电缆屏蔽设计
屏蔽电缆在出屏蔽壳体时, 需经过夹线结构或者屏蔽连接器, 使得电缆屏蔽层与屏蔽体至少环形180度可靠接地。
非屏蔽电缆进出屏蔽壳体时, 需要在屏蔽体上增加滤波措施。
电源线一定经过电源滤波器进出屏蔽壳体。

可参考结构屏蔽设计:
一． 迷宫式屏蔽结构
即在盒盖上做成一些U形卡扣, 一般有这样的设计准则: 当U形迷宫结构的深度大于5~10倍的开口宽度时, 能够认为是形成了迷宫结构, 能够达到近15dB的屏蔽效能。如图1所示, U形结构深度9mm, 迷宫U形槽开口宽度1mm, 卡扣的宽度能够是40~50mm。注意U形卡扣之间的距离不能太大, 一般不超过15mm。

图1 迷宫式屏蔽结构
二． 扣式屏蔽结构
一般用来安装EMIS-H06簧片
图2 扣式屏蔽结构