CN201541424U

CN201541424U - 一种射频屏蔽结构

Info

Publication number: CN201541424U
Application number: CN2009201670772U
Authority: CN
Inventors: 王雪峰
Original assignee: Hangzhou H3C Technologies Co Ltd
Current assignee: New H3C Technologies Co Ltd
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2019-07-27

Abstract

本实用新型公开了一种射频屏蔽结构，包括屏蔽罩和PCB电路板，所述PCB电路板包括射频保护区和屏蔽罩接触区，所述屏蔽罩接触区分布有相邻排列的分立式焊盘，所述焊盘与电源地连接，所述焊盘上设有锡凸，所述锡凸用于利用所述锡凸的高度及硬度较低易变形的特点调节所述屏蔽罩与所述屏蔽罩接触区间的配合裕量，实现屏蔽罩正常装配后与PCB更好的衔接配合，并使装配后相邻锡凸之间的缝隙不会成为电磁干扰泄露通道，实现射频屏蔽。

Description

一种射频屏蔽结构

技术领域

本实用新型涉及电路板设计技术领域，尤其涉及一种射频屏蔽结构。

背景技术

按应用划分，将具有一定波长且可用于无线电通信的电磁波称为射频，基于射频理论开发出来的产品称为射频产品。射频产品的信号频率范围在30M～6GHz，其中高频信号可以通过空气介质向周围辐射，并对周围电路造成电磁干扰。因此，在设计射频单板时，对具有强烈辐射源的电路和其周围的敏感电路要进行屏蔽保护。

屏蔽罩是射频产品中应用最普遍的一种屏蔽措施，工作原理如下：在电磁发射源和需保护电路之间***高导电性金属(例如，在需保护电路上设置高导电性金属屏蔽罩)，该金属屏蔽罩能够反射和吸收部分辐射电磁场，反射与吸收的能力取决于电磁波的频率/波长、金属的导电率、需保护电路到发射源的距离等多种因素。

按屏蔽罩与PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)装联工艺的不同，可将屏蔽罩分为焊接型和机械装配型两类。其中，焊接型屏蔽罩是将屏蔽罩直接焊接到PCB上；机械装配屏蔽罩通过螺钉等结构方式与PCB实现互联。其中，对大尺寸屏蔽罩来说，由于屏蔽罩自身易变形及热容较大等原因，焊接操作较难实现，所以多使用机械装配方案；另外，部分采用特殊设计(顶部设计为散热片外形)的机械装配屏蔽罩还能够同时实现屏蔽和散热两种功能。

其中，机械装配屏蔽罩按外形差异又可分为以下两种：一种如图1a和图1b所示，屏蔽罩尺寸较小，多采用铝合金压铸或高精度冲压成型，内部为腔体110；外部为散热器120，可同时实现射频信号屏蔽和散热功能；屏蔽罩底部具有固定孔130，用于通过螺钉固定到PCB上。另一种如图2所示，屏蔽罩尺寸较大，多采用传统钣金冲压、折弯成型，成本低、罩体质量轻。

目前机械装配屏蔽罩通常采用的方案是先在PCB上设计与屏蔽罩轮廓一致的亮铜(bareness copper，PCB表面直接裸露的铜皮，外观与焊盘相同)区，该区域连接电源地，如图3所示，PCB板310上具有需要保护区域340的周围设置亮铜区域330，在亮铜区域330附近设置固定孔320。装配时将屏蔽罩本体与PCB的亮铜区域330直接接触，通过PCB板310上的固定孔320和屏蔽罩上的固定孔130配合，以螺钉固定在PCB上，将辐射源和需保护电路隔离，实现衔接屏蔽。

屏蔽罩抗电磁干扰能力理论上可达到理想水平，决定其实际性能的关键在于屏蔽罩与PCB间的衔接情况，因此，对屏蔽罩加工精度要求很高，屏蔽罩与PCB接触区的本体表面必须平整，另外，由于射频RF线路/微带线耦合器对PCB表面处理厚度敏感，以及屏蔽罩良好接地的要求，对PCB表面处理要求苛刻。如果屏蔽罩与PCB间配合不紧存在接缝开口，当开口长度接近局部辐射信号波长时，便会成为电磁干扰泄漏通道，屏蔽效果就会大打折扣。以工作频率为900MHz的无线设备为例。其基波波长约为33cm，十次谐波为9GHz，波长3.3cm。如果用含该3.3cm槽型开口的法拉第笼屏蔽会产生电磁干扰泄漏通道，使设备性能下降。

然而，目前机械装配屏蔽罩过程中，射频PCB板厚通常较薄，回流焊或螺钉装配过程容易造成板翘，从而造成装配后屏蔽罩与PCB间存在缝隙，影响屏蔽效果。另外，屏蔽罩自身变形也是一个问题，特别是屏蔽罩越大、罩壁越薄，就越容易发生变形。

现有技术中另一种方案针对大尺寸屏蔽罩，装配方案可看作上一种方案的优化。侧视图如图4所示，在屏蔽罩410和PCB420的亮铜区域上增加软导电橡胶430。由于大尺寸屏蔽罩410多采用冲压折弯成型，包含剪、冲、折三道工序，受各工序累计误差影响表面平整度一般不高。因此，装配时在螺钉紧固的基础上还会在罩体与PCB亮铜之间增加一条软导电橡胶430，起到填补缝隙增强屏蔽的作用。

然而，由于增加了导电胶条，生产、设计成本增加；另外，导电胶条虽然具有导电性，但与直接接触亮铜方案相比，其导电接地性能变差。

实用新型内容

本实用新型提供了一种射频屏蔽结构，在不增加额外工装及成本的基础上，提升屏蔽罩与PCB间的配合裕量。

本实用新型提供了一种射频屏蔽结构，包括屏蔽罩和PCB电路板，所述PCB电路板包括射频保护区和屏蔽罩接触区，所述屏蔽罩接触区分布有相邻排列的分立式焊盘，所述焊盘与电源地连接，所述焊盘上设有锡凸，。

所述焊盘中心距不超过信号波长的1/n谐波次数。

所述装配后的相邻锡凸的边缘距不超过信号波长的1/n谐波次数。

所述分立式焊盘上的锡凸的高度相同。

所述焊盘的形状为圆形、矩形或椭圆形。

若屏蔽罩接触区较宽，所述焊盘为至少两排交错。

所述相邻两排焊盘之间的距离满足加工工艺，所述位于同一排中的相邻焊盘中心间距不超过信号波长的1/n谐波次数。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型中，增大了屏蔽罩与PCB接触面的配合窗口，有效弥补了接触表面平整度不足的缺陷；规避了部分PCB表面处理条件不能良好接地的问题；并且节省了导电橡胶等辅料的使用，降低了设计成本。

附图说明

图1a和图1b是现有技术中铝合金压铸或高精度冲压成型结构图；

图2是现有技术中一种钣金冲压、折弯成型的屏蔽罩结构图；

图3是现有技术中在PCB上设计与屏蔽罩轮廓一致的亮铜区示意图；

图4是现有技术中屏蔽罩和PCB的亮铜区域上增加软导电橡胶的侧视图；

图5是本实用新型中一种射频屏蔽结构中PCB电路板示意图；

图6是本实用新型中屏蔽罩与PCB间装配完毕示意图。

具体实施方式

本实用新型中，在屏蔽罩与PCB的接触区域之间增加锡凸，利用锡凸的高度及硬度较低易变形的特点增强屏蔽罩与PCB间的配合裕量，当屏蔽罩及PCB接触区域之间的接触面不平整时，在装配过程中，对本来高度相同的锡凸产生不同作用力，使锡凸产生不同形变，保证屏蔽罩正常装配后能与PCB更好的衔接配合，避免常规面接触容易出现大面积接触不良的问题，进而保证装配后相邻锡凸之间的缝隙不会成为电磁干扰泄露通道，实现理想的屏蔽效果。

本实用新型提供了一种射频屏蔽结构，包括屏蔽罩和PCB电路板。PCB电路板510包括射频保护区520和屏蔽罩接触区530，如图5所示，屏蔽罩接触区530是位于PCB电路板510上的与屏蔽罩接触的区域；射频保护区520为电子线路区域，通常情况下为电磁源所在区域，但有些情况也可能是易受电磁干扰的电路或器件所在区域。屏蔽罩接触区530上设置相邻排列的分立式焊盘，这些焊盘与电源地连接，在这些焊盘上增设锡凸，装配时利用这些锡凸的高度及硬度较低易变形的特点调节屏蔽罩与屏蔽罩接触区间的配合裕量，屏蔽罩及PCB接触面平整时，对高度相同的锡凸产生相同作用力，使锡凸产生相同形变，屏蔽罩620的边缘通过锡凸630与PCB610接触；即使屏蔽罩及PCB接触面不平时，在装配过程中，对本来高度相同的锡凸产生不同作用力，使锡凸产生不同形变，保证屏蔽罩正常装配后与PCB衔接配合，进而保证装配后相邻锡凸之间的缝隙不会成为电磁干扰泄露通道，实现理想的屏蔽效果。

其中，锡凸是回流焊后由焊料在焊盘表面形成的合金凸起，其中，焊料由焊料粉末、焊剂、溶剂和添加剂组成的膏状混合物，选用生产常用的普通焊膏即可，推荐(Sn-Pb)系软钎焊膏，该系焊膏形成焊点的硬度较低(如Sn63Pb37)，有利于保证装配时散热器与锡凸之间的良好接触配合。另外，由于助焊剂残留物会影响到接触效果，优选低助焊剂残留型号焊膏。

其中，PCB电路板510上的屏蔽罩接触区530上设置一个个相邻排列的分立式焊盘，在这些焊盘上设置锡凸。其中，焊盘形状可以采用圆形或正多边形(不小于正六边形)，以便保证焊点形状的一致性。实际上焊盘还可以采用其他形状，例如椭圆形、正方形或五角形等，但由于加工工艺等因素的影响，以圆形为最佳。锡凸底面形状与对应的焊盘形状匹配，例如对于圆形焊盘，锡凸底面为圆形。通常情况下，分立式焊盘上的锡凸的高度相同，但如果锡凸之间存在微小差别，在装配允许范围内都可以。

当屏蔽罩接触区530较宽时，也可以设计为双排交错(甚至三排交错等等)的焊盘，即双排锡凸，以加强屏蔽效果。相邻两排锡凸之间的焊盘距离满足加工工艺即可。焊盘间隙要求焊盘边间距(air gap)最小值不小于0.4mm，以保证钢网开口的可实现性(一般钢网厂家承诺可实现的钢网开口最小桥宽为0.4mm)。焊盘直径在焊盘中心距减去焊盘间隙(c-d)范围内任选，优选接近于屏蔽罩的接触宽度。

位于同一排中的相邻焊盘之间距与对应射频源的频率和谐波次数相关，焊盘中心距最大不能超过信号波长的1/n(n为谐波次数)，或装配后的相邻锡凸的边缘距不超过信号波长的1/n谐波次数，以保证装配后相邻锡凸之间的缝隙不会成为电磁干扰泄露通道。

屏蔽罩与PCB电路板装配过程如下：

首先，由于锡凸明显高于PCB表面，装配时屏蔽罩先与锡凸顶部相接触；

然后，随着装配过程中屏蔽罩和锡凸间作用力的增大，锡凸顶端被逐渐压平，个别由于高度差未同屏蔽罩接触的锡凸也逐渐接触上了；

最终，屏蔽罩装配完毕，所有锡凸形成顶端呈一个小平面的接触点，实现了屏蔽罩与PCB间接触屏蔽的效果。

屏蔽罩与PCB间装配完毕后如图6所示，屏蔽罩620的边缘通过锡凸630与PCB610接触，由于锡凸630具有可塑性，在外界压力下会变形，屏蔽罩及PCB接触面平整时，对高度相同的锡凸产生相同作用力，使锡凸产生相同形变，屏蔽罩620的边缘通过锡凸630与PCB610接触；即使屏蔽罩及PCB接触面不平时，对本来高度相同的锡凸产生不同作用力，使锡凸产生不同形变，因此可以通过锡凸630形变弥补屏蔽罩620与PCB610的物理变形，避免间隙过大，保证装配后相邻锡凸之间的缝隙不会成为电磁干扰泄露通道，实现理想的屏蔽效果。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种射频屏蔽结构，包括屏蔽罩和PCB电路板，其特征在于，所述PCB电路板包括射频保护区和屏蔽罩接触区，所述屏蔽罩接触区分布有相邻排列的分立式焊盘，所述焊盘与电源地连接，所述焊盘上设有锡凸。

2.如权利要求1所述的射频屏蔽结构，其特征在于，所述焊盘中心距不超过信号波长的1/n谐波次数。

3.如权利要求1所述的射频屏蔽结构，其特征在于，所述装配后的相邻锡凸的边缘距不超过信号波长的1/n谐波次数。

4.如权利要求1所述的射频屏蔽结构，其特征在于，所述分立式焊盘上的锡凸的高度相同。

5.如权利要求1所述的射频屏蔽结构，其特征在于，所述焊盘的形状为圆形、正多边形或椭圆形。

6.如权利要求1所述的射频屏蔽结构，其特征在于，所述焊盘为至少两排交错。

7.如权利要求6所述的射频屏蔽结构，其特征在于，所述相邻两排焊盘之间距离满足加工工艺，所述位于同一排中的相邻焊盘中心间距不超过信号波长的1/n谐波次数。