PCB创新技术分享之【屏蔽夹应用】

通信

`    一般有使用到无线通信的产品，通常都会在电路板上设计屏蔽框(shielding frame)来隔绝电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)，但要使屏蔽框发挥功能，一般都需要用到两个零部件，一个是使用SMT打件的屏蔽框(shielding frame)，另一个是屏蔽罩(Shielding can)，这么一来就必须要开两套以上的Press模具。    姑且不论开模具的费用，就我使用屏蔽框的经验，它必须要经过好几道的板金加工才能成型，而且一般的屏蔽框都被要求要可以上SMT机器打件，所以其平面度(Flatness)的要求一般都被要求要作到0.10mm以下，因为大部分的钢板厚度都开在0.12mm，假设使用阶梯式钢板(step-up stencil)，钢板的厚度最多也只能有0.15mm，所以低良率，重工需求高的情况下，让这种屏蔽框的费用一直居高不下。而且大部分的SMT打件还得另外准备卷带(tape-on-reel)，这又是另外一笔费用。
   现在有些脑筋动得快的厂商想出了使用夹子(clip)来取代屏蔽框的方法，这种夹子不但可以使用SMT打件，而且体积小所以不怕变形，其实较早期的管状保险丝(fuse)就有类似的设计产品了。
   这种夹子可以直接取代屏蔽框，当夹子被焊接在电路板之后，再直接把屏蔽罩安装在这些夹子中间夹住就可以了，等于少了一个屏蔽框的费用。我们大概比较了一下屏蔽框(Shielding frame)与屏蔽夹(shielding clip)之间的优缺点如下：

	屏蔽框(Shielding frame)	屏蔽夾(Shielding clip)
零件成本	開模費用約USD3000~4000 一個屏蔽框的費用約USD0.25~0.45之間，視大小而定。	無須開模費用。一個屏蔽夾的費用約USD0.014，假設一個屏蔽框需要4~8個屏蔽夾，則費用約在USD0.056~0.112。
SMT打件成本	1.屏蔽框的平整度問題影響打件良率。 2.屏蔽框會影響AOI的檢出率。 3.必須使用泛用機來打件，速度慢。	1. 無平整度的問題。 2.不會影響AOI。 3.可使用快速機打件。
維修費用	1.屏蔽框會遮蔽元件，不利維修，經常需要減除中間的十字肋或部份邊框。 2.高溫維修會造成退色問題，更換麻煩。	1. 不會影響維修。 2.有外觀問題時容易更換。
測試	屏蔽框的十字肋及框邊經常影響測試點的擺放，造成測試點擺放不易，甚至降低測試涵蓋率。	測試點不需要做特別的讓位。
組裝	組裝屏蔽罩時容易對位。	組裝屏蔽罩時需要對位，容易有偏差，建議要訓練作業員從一個角落的兩端先對位後組裝。

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2012-9-13 10:10:43

雖然屏蔽夾有非常多的有點與成本優勢，但仍然有許多的工程問題需要釐清：

它的夾持力如何，如何計算摔落實驗時不會掉下來？根據廠商的回答，每個夾子的對屏蔽框的夾持力約為 1 kgf，所以計算摔落實驗時的G值之後就可以知道一個屏蔽框需要幾個夾子。一般來說一個屏蔽框通常最少需要4個夾子來固定其位置。
它焊接在板子上的附著力為何？根據廠商的回答，每個夾子所能承受的推力為 5kgf 以上，應該足夠應付目前的消費電子產品需求。
有否建議多遠的距離應該擺放一個夾子？根據廠商的回答，以手機為例，大約 25mm 擺放一個夾子就可以了。
吃錫厚度有無建議？根據廠商的回答，吃錫厚度最好在0.1mm，太厚的話怕屏蔽框與電路板的中間會出現較大的空隙，影響EMI的效果。

另外一點需要設計者別注意的，就是使用屏蔽夾 (shielding clip)會在屏蔽罩(shielding can)與電路板之間形成一縫隙，這道縫隙可能會高達0.2mm，必須請 RF 工程師特別留意這樣會不會影響到RF的性能，其實也可以考慮特別將屏蔽罩設計成有凹槽形狀來避開屏蔽夾的地方，不過下圖的凹槽寬度與深度都有待改進就是了。