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增加搭接点数提高谐振频率

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:装配时,将PCB在与搭接柱对准的情况下推压下去,以使金属指簧夹在通过槽形切口并伸出时与这些搭接柱形成接触。这个技术仅需要使用单个的紧固螺钉以防止在冲击力或振动超过设计规范时,PCB脱离搭接柱的锁扣装置。PCB-底板搭接设计中的问题之一是在设计和研制项目初期,往往未能及时对EMC和与其有关问题作出考虑,或考虑不周。在PCB的搭接是依赖于底板的金属构件的

增加搭接点数提高谐振频率

为了防止在PCB-底板结构中谐振的发生,通过实际测量所获得的真实时间和最高所关心频率,然后采用上述准则的办法来使PCB-底板搭接点之间的间隔距离不大于λ/10(推荐采用更短一些则更好)。这里所使用的λ就是所关心的最高频率的波长。我们知道,在空气中,

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这里,C光速[(3.18)8m/s2],f为频率,单位为Hz,λ为波长,单位为m。

Mark Montrose推荐,在所关心的最高频率上,使用的搭接间隔距离应不大于λ/20。图2-2-10所示的就是基于他所推荐的这个准则的搭接间距。他推荐使用这个估算值的理由是基于双极天线效率,而不是空腔谐振。λ/20准则给出的EMC性能将会优于λ/10。但是对于一个给定的λ,它需要的搭接数目将是4倍于λ/10准则所需要的。

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图2-2-10 PCB-底板的λ/20搭接准则

一旦一个PCB具有足够的紧固件来控制它在冲击和振动条件下的移动,增设附加的PCB-底板间搭接所造成紧固件数目的增加,将会带来装配时间的增加。然而,目前已有若干不同的技术可以用来增设PCB-底板间的搭接而不会增加装配时间。其中的方法之一示于图2-2-11中。这是一张在一个PC主机板和它的底板之间的PCB-底板搭接位置的照片(可惜的是照片的聚焦不佳)。

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图2-2-11 一个PC的主机板底盘搭接的例子

这个技术使用了一个金属薄板底板。该底板是以半冲压成型工艺形成若干个与PCB的槽形切口对齐的垂直凸出件(搭接柱)。装配时,将PCB在与搭接柱对准的情况下推压下去,以使金属指簧夹在通过槽形切口并伸出时与这些搭接柱形成接触。在图2-2-12中所示的例子特别明显。因为这些突出的搭接柱的特别形状使得一旦被推压下去后,PCB将会沿着搭接柱的两边为锥形的边沿滑入一个装置,并锁定在每个搭接柱的位置上。这个技术仅需要使用单个的紧固螺钉以防止在冲击力或振动超过设计规范时,PCB脱离搭接柱的锁扣装置。由此可见,将这个主机板安装到它的底板上的过程是既快而又容易操作。当把一个良好的EMC设计技术与降低整个制造成本结合在一起考虑时,回报率是非常可观的。特别是在降低PCB成本的呼吁受阻的情况下尤为如此。(www.xing528.com)

另一个技术是在PCB的底部提供一些PCB导电盘,以使指簧或导电突起能够在导电盘和底板之间形成良好的接触。图2-2-12显示的就是这类导电盘的一种设计图案。有各种各样的导电突起可供选用。最常用的是许多小型的可压缩导电衬垫。

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图2-2-12 不需要用紧固的PCB-底板搭接的两个例子

指簧或导电密封衬垫既可以设置在PCB上,也可以安置在底板上。市场上可以购置到不同形状的表面安装型指簧,并多以焊接的方式焊接到PCB的焊盘上。还有许多指簧和导电密封衬垫设计成背部带有导电粘结剂的类型。使得它们对PCB或底板的装配相对容易些。有些生产屏蔽元器件的制造厂商还专门生产特别用于PCB 0V参考面与它的底板之间形成搭接的元器件或紧固件。但任何基于线圈状金属弹簧构成的这类元器件都应该避免。除非是用于所关心的最高频率不那么高的场合(比如说根据应用的不同,不高于50MHz的场合)。例如,Kitagawa公司生产的一些非常小的,原设计用于手提电话中的表面安装指簧元器件。

在大批量连续生产过程中,倘若PCB-底板的间距小于25mm或更小的场合,值得考虑试用在位成形(FIP)技术。该技术工艺可以在指定的搭接位置上自动滴注密封衬垫材料,并自动形成圆块(片)状导电密封衬垫。如今可供选用的FIP密封衬垫材料是在滴注后自动发泡膨胀形成较大或较为柔软的密封衬垫突起。

PCB-底板搭接设计中的问题之一是在设计和研制项目初期,往往未能及时对EMC和与其有关问题作出考虑,或考虑不周。结果在后期对产品的运作或符合性测试期间才发现问题的存在,从而造成对已完成或部分完成设计的PCB布局进行修改,甚至更换。这意味着在原设计中的某些搭接位置也要跟随着作位置上的调整。在PCB的搭接是依赖于底板的金属构件的情况下(比如自栓在位的金属间隔器件,半冲压成型突起等),恐怕不可避免的使得底板也要做出某些修改。在这种情况下,可以毫不夸张地说,所带来的成本增加问题,研制周期的延长问题都是冲击性的。但使用指簧或导电突起于PCB的搭接就不会产生这类问题。

Mark Montrose还介绍了使用导电聚合物于PCB-底板间的搭接技术。这类聚合物通过保持在一个塑料薄板中所冲压出的孔洞内来完成PCB和底板之间的搭接。当PCB改变时,塑料薄板上的冲孔也会随之改变以满足适配要求。

良好的PCB-底板搭接性能依赖于在整个设备的寿命周期中所能获得的良好(高的)表面导电性。这一点在使用指簧或导电突起技术的场合尤为重要,因为它们的接触压力要远远小于螺栓紧固件所形成的压力。因此,氧化或锈蚀薄膜对前者所造成的影响要远大于对紧固件所形成搭接的影响。对每一个所涉及和关心的金属构件,最好都使用相同的,诸如锡和金这类高电导率金属对它们实施电镀。对用于防止锈蚀这一点上说,导电密封衬垫材料的选择较为困难。但是任何一个专业EMC密封衬垫制造厂商都应该能够提供非常详尽的应用指南和产品测试报告。比如,什么样的密封衬垫材料应该与哪一种金属配合使用等。

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