
发布日期:2025-06-29 12:15 点击次数:116
金属基PCB(如铝基板、铜基板)凭借其独到的结构sss,在电磁屏蔽(EMI Shielding)方面展现出与传统FR4迥然相异的特点。其中枢上风在于金属层的低阻抗接地旅途和高热导率的双重作用,但本体屏蔽效率受材料遴选、叠层设想和工艺处置的影响显耀。以下是枢纽分析:
1. 金属基板的屏蔽机制
(1) 反射损耗主导
金属基板(如铝基、铜基)的高电导率(铝:3.5×10⁷ S/m;铜:5.8×10⁷ S/m)使其对高频电磁波(>100MHz)的反射效率朝上90%,远优于非金属基材。
典型发达:
在Wi-Fi/蓝牙频段(2.4GHz/5GHz),铝基板可缩短放射噪声15~20dB;
铜基板因更高的电导率,屏蔽效率再擢升3~5dB。
(2) 接管损耗接济
金属基板的热导层(时常1~3mm厚)对低频磁场(<30MHz)有一定涡流接管作用,但效率有限,需合作磁性材料(如铁氧热心片)增强。
对比实际:在开关电源模块中,铝基板比FR4缩短传导EMI 6~8dB(实测CISPR 25轨范)。
2. 影响屏蔽效率的枢纽身分
(1) 金属层厚度
铝基板:屏蔽效率(SE)与厚度肖似线性关联(1mm铝层SE≈35dB@1GHz);
铜基板:0.5mm厚度即可达到同等效率,但老本翻倍。
设想弃取:亏蚀电子常用1mm铝基板(老本与性能均衡),军工级居品可能选用2mm铜基板。
(2) 介电层(绝缘层)特点
导热胶厚度:过厚(>100μm)会缩短高频屏蔽(电容耦合效应缩小);
介电常数(Dk):高Dk材料(如陶瓷填充环氧树脂)可擢升边际场拘谨,减少裸露。
典型问题:劣质绝缘层导致金属基板与信号层间容性耦合不及,屏蔽效率下跌30%。
(3) 接地设想
多点接地:金属基板必须通过低阻抗旅途(如阵列化接地孔)连气儿系统GND;
间隙截止:金属层拼接或开槽处的间隙长度应<λ/20(举例2.4GHz对应≤6mm)。
失效案例:未接地的金属基板反而成为放射天线,EMI测试超标10dB。
3. 金属基板 vs 其他屏蔽有策画
有策画上风纰缪金属基PCB集成散热与屏蔽,老本适中低频屏蔽弱,分量较大屏蔽罩(Can)高频屏蔽>50dB,生动可拆卸占用空间,加多拼装老本导电涂层轻量化,相宜复杂结构永恒可靠性差(易剥落)
诳骗场景遴选:
LED运行电源 → 铝基板(兼顾散热与EMI);
5G毫米波模块 → 铜基板+局部屏蔽罩;
柔性穿着建树 → 聚酰亚胺基板+银浆涂层。
4. 设想优化提议
搀杂叠层设想:
高频电路遴选“信号-地-金属基”结构(如ROGERS层压铝基板);
低频模拟电路保遗留统FR4区域,幸免地环路扰乱。
轻熟女边际处置:
金属基板四周作念导电氧化或镀镍处置,擢升接缝屏蔽;
开槽处填充导电胶(如银环氧树脂)。
仿真考据:
使用CST或HFSS模拟金属基板的SE(Shielding Effectiveness);
要点查验谐振点(如金属腔体效应导致的特定频点恶化)。
5. 实测数据参考
某车载雷达模块测试遗弃(依据IEC 61000-4-3):
铝基板(1.5mm):
1GHz SE=42dB | 5GHz SE=38dB
铜基板(1mm):
1GHz SE=48dB | 5GHz SE=45dBsss