PCBA大讲堂:屏蔽框设计与生产注意事项

time : 2019-08-16 09:14       作者:凡亿pcb

深圳宏力捷第一次接触屏蔽框(Shielding frame)、屏蔽罩(Shielding can)的时候,不论是设计或生产着实都吃了不少苦头,因为我们找的配合厂商也是第一次制作屏蔽框及屏蔽罩,所以品质上一直无法达到SMT的要求,而且还常常发生屏蔽框变形而造成焊接不良等情形。
经过了一段时间的摸索、持续性的设计变更与改善后,才渐渐发现要如何设计、制作、及包装屏蔽框,使其不再有平整度(Coplanarity)的问题,也可以顺利使用SMT的吸嘴(nozzle)来打件。
 
忘了说明这「屏蔽框」的作用是为了要屏蔽电磁干扰(EMI),它的目的有二,一是为了防止外来的杂讯干扰,一般用在无线通讯的板子上,尤其是手机的讯号;二是为了避免本身所产生的电磁干扰影响到别的电子设备(EMC)或造成人体负担。
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屏蔽框的材质选用
一开始我们选用的屏蔽框材质为 SPTE 0.3mm 的「马口铁」,也就是俗称的「洋白铁」,就是那种两面镀锡的钢板,一般用在罐头上面,可是这种材质比较硬,厂商说很难达到0.1mm的平整度(Coplanrity)要求,因为SMT的钢板厚度有的开在0.10mm及0.127mm,所以希望屏蔽框的平整度可以作在0.1mm以内,当然也可以使用局部加厚钢板来增加锡量,但还是希望屏蔽框本身的能力可以提昇,这样才能达到生产良率提昇。
后来我们改用 C7521R,俗称「洋白铜」,是一种铜镍合金,铜(66%)、锰(0.5%)、镍(19.5%)、还有少量的锌,其色泽呈银白色、韧性高、具延展性,有一定的强度、稳定性也好,而且耐疲劳性、耐腐蚀性也非常良好,重要的是也适合冲压加工。
基本上 C5721R 比 SPTE 容易二次加工整平,所以厂商极力推荐这种材质,更重要的是也可以吃锡,只是价钱稍微贵了一点点。
 
屏蔽框的设计
屏蔽框的设计除了要考虑功能性之外,也得顾虑是否可以符合PCBA工厂生产,尤其是要让它可以符合SMT的自动生产。所以设计上还得考虑冲压成型整平后,如何让屏蔽框不会因时间流逝所产生应力释放而变形。
为了符合SMT的自动生产,屏蔽框上必须设计一个4mm直径大小的区域为于整个屏蔽框的重心位置,让SMT机器的吸嘴可以取放屏蔽框,如果这个重心的位置偏移太多,SMT机器在取放时屏蔽框时就容易偏斜,旋转时也容易有甩件的风险,这些都会降低SMT机器的使用率。
另外,为了强化屏蔽框的结构,一般我们会增加屏蔽框转角处的材料,因为应力容易残留于转角,时间久了就会释放出来。 
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在情况允许的时候,也可以考虑在屏蔽框边缘增加长条形的开口,以利二次加工时的整平作业,否则随着屏蔽框的尺寸设计越大,二次加工时就越不容易整平,但这点必须要配合包装,因为有缺口的地方结构就会比较脆弱,如果需要人工操作时,所有会因为不小心碰撞到这些地方,都有机会产生弯曲变形,还是得小心应对。
 
屏蔽框的卷料包装
如果你给SMT工程师选择,10个有11个会选择「卷带料(tape-on-reel」)包装,而不选「托盘料(Tray)」包装,就深圳宏力捷的瞭解是托盘料比较难管控打件的品质,而且还必须使用硬托盘,PVC的软托盘因为容易扭曲屏蔽框,所以较不易控制控制取件时的精淮度。
如果要把屏蔽框包装成卷带,必须注意到卷带的半径,尤其是内半径,因为最内圈的地方,半径越小,屏蔽框就越容易被弯而折造成平整度不良,而且越大的屏蔽框,所需要的内半径就要越大。
另外还要留意,卷带包装是否由冲压厂商自己包装,如果是委外包装,那么产品有问题时,责任会很难理清楚。