Por que algumas blindagens EMI / RF têm furos na parte superior e outras não?
26
Não estou falando de recortes para componentes altos. Eu não acho que eles são para ventilação, pois geralmente são cobertos com etiquetas do fabricante.
Apenas meus 5 centavos, mas os que têm apenas o metal em forma de cruz são muito semelhantes à parte de solda do escudo de duas partes que comprei uma vez para um projeto. Você solda a peça furada e, em seguida, encaixa a peça sólida (se você olhar para a linha inferior, o primeiro e o segundo são do mesmo tamanho, o terceiro e o quarto também, então acho que eles têm que andar juntos: você solda o primeiro em seguida, encaixar a segunda para ele)
frarugi87
Sim, eu estou ciente disso.
Dojo
5
Eu amo perguntas como essa! Perguntar "por que" sobre as pequenas escolhas de design que eu já vi, mas nunca prestei atenção, e obter respostas que revelam uma série de considerações sobre o design.
Jalalipop # 21/17
Respostas:
39
Vantagens dos furos na blindagem:
Permite algum fluxo de ar para melhor dissipação de calor. Esta é a principal razão.
Menos peso.
Buracos pequenos realmente não comprometem a blindagem, desde que sejam significativamente menores que o comprimento de onda do que você deseja que a blindagem atenue.
Como um aparte, você nunca verá slots longos nos escudos de RF. Se uma abertura geral maior for desejada, ela será realizada com uma variedade de orifícios. O escudo ainda é uma malha nessa área, que é tão boa quanto sólida, desde que os orifícios individuais sejam pequenos em comparação com o comprimento de onda.
Um único slot longo e fino é na verdade uma antena. Imagine uma folha condutora com corrente de RF fluindo em uma dimensão. Um slot perpendicular ao fluxo de corrente tem as mesmas características de uma antena dipolo. De fato, essas coisas são chamadas de antenas de slot . Obviamente, seria ruim adicionar antenas de slot a algo destinado a ser um escudo.
Boas respostas aqui já, mas também acrescentaria que os buracos também alteram significativamente as propriedades térmicas / mecânicas da blindagem.
Como você sabe, quando o metal esquenta, ele expande, da mesma forma, diminui à medida que esfria.
Se uma blindagem EMI do tipo "lata" for soldada até a PCB, e a referida blindagem for sólida, isso introduzirá uma diferença significativa nas taxas de expansão entre a PCB e a blindagem.
Isso pode causar efeitos como:
Falha nas juntas de solda segurando a blindagem,
Rasgando as almofadas de solda do tabuleiro,
Deformação da placa, com possíveis conexões intermitentes / com falha resultantes em outro lugar,
Estalo audível da blindagem à medida que as tensões internas são redistribuídas. (Isso também pode causar um choque de concussão nas juntas e na placa de circuito impresso.)
O escudo para desalojar.
Isso pode ser um problema significativo se a blindagem EMI for soldada durante a fabricação normal, onde as placas são pré-aquecidas antes da fase de fluxo da solda. Quando a placa esfriar novamente, uma tensão residual será introduzida. As placas podem realmente sair com a curva ou a distorção nelas.
Escudos com orifícios bem definidos também parecem muito "mais frios".
Trevor - Acho que não vai ajudar no cenário de expansão. A expansão será a mesma, se houver furos ou não, porque em qualquer direção, o coeficiente térmico e o comprimento inicial não estão mudando. O que você disse?
Whiskeyjack 21/09
@Whiskeyjack, de fato, os buracos apenas por uma questão de buracos não mudarão a expansão geral do escudo por si só. No entanto, ele altera a capacidade dos metais de puxar / empurrar contra o PCB e fornece alívio de estresse para que ele possa se deformar / deformar localmente.
Trevor_G
11
Sim, comecei a pensar o mesmo depois de digitar meu comentário. O estresse térmico gerado devido à expansão reduzirá definitivamente. :)
Whiskeyjack
8
O fornecimento de orifícios fornecerá blindagem, economizando nos custos de material.
A presença de orifícios não significa que os sinais de RF não sejam atenuados. Existe uma frequência de corte para a dimensão de perfuração especificada. Em termos de comprimento de onda, torna-se:
Comprimento de onda de corte = 3,142 * raio do furo (para perfurações circulares)
Para uma onda de 2,4 GHz, comprimento de onda = 12,5 cm
Assim, um orifício menor que 12,5 / 3,142 cm = 3,98 cm de diâmetro atenuará os sinais de RF.
Em muitos casos, é necessária blindagem contra ruídos de linha de 50/60 Hz ou algumas centenas de ruídos de kHz provenientes de um regulador de comutação. Nesse caso, mesmo um furo muito maior pode fornecer blindagem, economizando efetivamente em custos de material e tornando o sistema leve.
Uma vez que os confetes de metal a partir de furos de perfuração teria de ser refundido para ser qualquer útil, a poupança de custos significativa apenas é provavelmente no plaqueamento materiais Se as peças são plaqueadas após perfuração ...
rackandboneman
2
O motivo dificilmente é o custo, mas coisas como refrigeração ou aberturas para vasos / tampas.
Lundin
11
Se seus circuitos estão pelo menos com o diâmetro do orifício longe do orifício, você obtém a atenuação dos campos elétricos. Também gosto do WhiskeyJack. electronics.stackexchange.com/questions/295629/…
analogsystemsrf
Não me estressei com a ventilação porque a OP já mencionou que ela é coberta por algum rótulo. Mesmo que não esteja coberto, sinto que a maior parte do calor atingirá o escudo por condução usando o plano GND presente a bordo e, uma vez que o escudo esteja aquecendo, ele pode dissipar o calor de todos os modos possíveis - radiação, convecção e condução adicional.
Whiskeyjack 21/09
2
Fazer furos através de uma placa é muito mais caro do que deixá-la sem modificações.
Lundin
4
Uma blindagem não-holey obviamente fornecerá uma blindagem ainda melhor e evitará problemas com algo mais próximo da blindagem do que o diâmetro do furo (o que prejudica o efeito da blindagem) - mas fará com que o ar forçado ou a convecção seja ineficaz (exceto o que for o calor é transferido para o material de proteção por convecção dentro do invólucro de proteção).
Além disso, orifícios maiores permitem instalações de ajuste de posicionamento (tampas e potes do aparador) sob um orifício, para que possam ser acessados sem remover parte da blindagem - o que é importante, pois alguns circuitos estarão inerentemente desafinados com a blindagem perdida e / ou difícil de ajustar porque captará uma interferência maciça.
Eu projetei alguns pequenos escudos de RF como este. Sempre usamos pequenos orifícios redondos semelhantes aos mostrados em algumas das figuras acima. As blindagens são soldadas no local durante o processo normal de refluxo, ao mesmo tempo que todos os outros componentes na placa. Após o refluxo, as placas são limpas usando jatos de água de alta pressão (ou às vezes solventes) para remover resíduos de fluxo e outros contaminantes. Sem orifícios na tampa, as áreas sob o escudo não seriam lavadas adequadamente.
Os jatos de água de alta pressão não aumentariam o risco de danos, digamos, introduzindo rachaduras nas juntas de solda se não derrubando completamente os componentes?
Dojo
Não, as máquinas de limpeza a que me refiro são projetadas para essa finalidade, de modo que os jatos não são muito fortes (como uma máquina de lavar louça grande com uma correia transportadora passando).
Sidearm
Entendo. Aliás, de onde você fabrica seus projetos personalizados? Qual é o MOQ esperado para esses escudos? Você tenta reutilizar os escudos para vários projetos ou eles são baratos o suficiente para não incomodar e simplesmente solicitam um ajuste personalizado para cada projeto?
Dojo
Usamos uma pequena loja na Flórida para os protótipos chamados Price Manufacturing, e nossos pedidos de alto volume são subcontratados por meio de nossa assembléia no exterior. O preço mfg pode fazer pedidos muito pequenos, como 10 ou 20 peças. O NRE é geralmente bastante alto, por isso tentamos reutilizar as mesmas tampas em vários trabalhos, se possível.
Respostas:
Vantagens dos furos na blindagem:
Buracos pequenos realmente não comprometem a blindagem, desde que sejam significativamente menores que o comprimento de onda do que você deseja que a blindagem atenue.
Como um aparte, você nunca verá slots longos nos escudos de RF. Se uma abertura geral maior for desejada, ela será realizada com uma variedade de orifícios. O escudo ainda é uma malha nessa área, que é tão boa quanto sólida, desde que os orifícios individuais sejam pequenos em comparação com o comprimento de onda.
Um único slot longo e fino é na verdade uma antena. Imagine uma folha condutora com corrente de RF fluindo em uma dimensão. Um slot perpendicular ao fluxo de corrente tem as mesmas características de uma antena dipolo. De fato, essas coisas são chamadas de antenas de slot . Obviamente, seria ruim adicionar antenas de slot a algo destinado a ser um escudo.
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Boas respostas aqui já, mas também acrescentaria que os buracos também alteram significativamente as propriedades térmicas / mecânicas da blindagem.
Como você sabe, quando o metal esquenta, ele expande, da mesma forma, diminui à medida que esfria.
Se uma blindagem EMI do tipo "lata" for soldada até a PCB, e a referida blindagem for sólida, isso introduzirá uma diferença significativa nas taxas de expansão entre a PCB e a blindagem.
Isso pode causar efeitos como:
Isso pode ser um problema significativo se a blindagem EMI for soldada durante a fabricação normal, onde as placas são pré-aquecidas antes da fase de fluxo da solda. Quando a placa esfriar novamente, uma tensão residual será introduzida. As placas podem realmente sair com a curva ou a distorção nelas.
Escudos com orifícios bem definidos também parecem muito "mais frios".
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O fornecimento de orifícios fornecerá blindagem, economizando nos custos de material.
A presença de orifícios não significa que os sinais de RF não sejam atenuados. Existe uma frequência de corte para a dimensão de perfuração especificada. Em termos de comprimento de onda, torna-se:
Comprimento de onda de corte = 3,142 * raio do furo (para perfurações circulares)
Para uma onda de 2,4 GHz, comprimento de onda = 12,5 cm
Assim, um orifício menor que 12,5 / 3,142 cm = 3,98 cm de diâmetro atenuará os sinais de RF.
Em muitos casos, é necessária blindagem contra ruídos de linha de 50/60 Hz ou algumas centenas de ruídos de kHz provenientes de um regulador de comutação. Nesse caso, mesmo um furo muito maior pode fornecer blindagem, economizando efetivamente em custos de material e tornando o sistema leve.
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Uma blindagem não-holey obviamente fornecerá uma blindagem ainda melhor e evitará problemas com algo mais próximo da blindagem do que o diâmetro do furo (o que prejudica o efeito da blindagem) - mas fará com que o ar forçado ou a convecção seja ineficaz (exceto o que for o calor é transferido para o material de proteção por convecção dentro do invólucro de proteção).
Além disso, orifícios maiores permitem instalações de ajuste de posicionamento (tampas e potes do aparador) sob um orifício, para que possam ser acessados sem remover parte da blindagem - o que é importante, pois alguns circuitos estarão inerentemente desafinados com a blindagem perdida e / ou difícil de ajustar porque captará uma interferência maciça.
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Eles podem ser para limpeza.
Eu projetei alguns pequenos escudos de RF como este. Sempre usamos pequenos orifícios redondos semelhantes aos mostrados em algumas das figuras acima. As blindagens são soldadas no local durante o processo normal de refluxo, ao mesmo tempo que todos os outros componentes na placa. Após o refluxo, as placas são limpas usando jatos de água de alta pressão (ou às vezes solventes) para remover resíduos de fluxo e outros contaminantes. Sem orifícios na tampa, as áreas sob o escudo não seriam lavadas adequadamente.
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