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PCBA大講堂:屏蔽框設計與生產注意事項

time : 2019-08-16 09:14       作者:凡億pcb

深圳宏力捷第一次接觸屏蔽框(Shielding frame)、屏蔽罩(Shielding can)的時候,不論是設計或生產著實都吃了不少苦頭,因為我們找的配合廠商也是第一次制作屏蔽框及屏蔽罩,所以品質上一直無法達到SMT的要求,而且還常常發生屏蔽框變形而造成焊接不良等情形。
經過了一段時間的摸索、持續性的設計變更與改善后,才漸漸發現要如何設計、制作、及包裝屏蔽框,使其不再有平整度(Coplanarity)的問題,也可以順利使用SMT的吸嘴(nozzle)來打件。
 
忘了說明這「屏蔽框」的作用是為了要屏蔽電磁干擾(EMI),它的目的有二,一是為了防止外來的雜訊干擾,一般用在無線通訊的板子上,尤其是手機的訊號;二是為了避免本身所產生的電磁干擾影響到別的電子設備(EMC)或造成人體負擔。
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屏蔽框的材質選用
一開始我們選用的屏蔽框材質為 SPTE 0.3mm 的「馬口鐵」,也就是俗稱的「洋白鐵」,就是那種兩面鍍錫的鋼板,一般用在罐頭上面,可是這種材質比較硬,廠商說很難達到0.1mm的平整度(Coplanrity)要求,因為SMT的鋼板厚度有的開在0.10mm及0.127mm,所以希望屏蔽框的平整度可以作在0.1mm以內,當然也可以使用局部加厚鋼板來增加錫量,但還是希望屏蔽框本身的能力可以提昇,這樣才能達到生產良率提昇。
后來我們改用 C7521R,俗稱「洋白銅」,是一種銅鎳合金,銅(66%)、錳(0.5%)、鎳(19.5%)、還有少量的鋅,其色澤呈銀白色、韌性高、具延展性,有一定的強度、穩定性也好,而且耐疲勞性、耐腐蝕性也非常良好,重要的是也適合沖壓加工。
基本上 C5721R 比 SPTE 容易二次加工整平,所以廠商極力推薦這種材質,更重要的是也可以吃錫,只是價錢稍微貴了一點點。
 
屏蔽框的設計
屏蔽框的設計除了要考慮功能性之外,也得顧慮是否可以符合PCBA工廠生產,尤其是要讓它可以符合SMT的自動生產。所以設計上還得考慮沖壓成型整平后,如何讓屏蔽框不會因時間流逝所產生應力釋放而變形。
為了符合SMT的自動生產,屏蔽框上必須設計一個4mm直徑大小的區域為于整個屏蔽框的重心位置,讓SMT機器的吸嘴可以取放屏蔽框,如果這個重心的位置偏移太多,SMT機器在取放時屏蔽框時就容易偏斜,旋轉時也容易有甩件的風險,這些都會降低SMT機器的使用率。
另外,為了強化屏蔽框的結構,一般我們會增加屏蔽框轉角處的材料,因為應力容易殘留于轉角,時間久了就會釋放出來。 
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PCBA大講堂:屏蔽框設計與生產注意事項
在情況允許的時候,也可以考慮在屏蔽框邊緣增加長條形的開口,以利二次加工時的整平作業,否則隨著屏蔽框的尺寸設計越大,二次加工時就越不容易整平,但這點必須要配合包裝,因為有缺口的地方結構就會比較脆弱,如果需要人工操作時,所有會因為不小心碰撞到這些地方,都有機會產生彎曲變形,還是得小心應對。
 
屏蔽框的卷料包裝
如果你給SMT工程師選擇,10個有11個會選擇「卷帶料(tape-on-reel」)包裝,而不選「托盤料(Tray)」包裝,就深圳宏力捷的瞭解是托盤料比較難管控打件的品質,而且還必須使用硬托盤,PVC的軟托盤因為容易扭曲屏蔽框,所以較不易控制控制取件時的精淮度。
如果要把屏蔽框包裝成卷帶,必須注意到卷帶的半徑,尤其是內半徑,因為最內圈的地方,半徑越小,屏蔽框就越容易被彎而折造成平整度不良,而且越大的屏蔽框,所需要的內半徑就要越大。
另外還要留意,卷帶包裝是否由沖壓廠商自己包裝,如果是委外包裝,那么產品有問題時,責任會很難理清楚。