PCB屏蔽罩主要用于限制高频电磁场传播，既可以减少时钟、射频和开关电源等噪声源向外辐射，也可以保护接收器、模拟前端和传感器等敏感电路免受外部干扰。

屏蔽罩能否发挥作用，不只取决于金属罩本身，还取决于屏蔽区域划分、接地方式、焊盘结构、开孔尺寸、器件高度、散热和可维修性。屏蔽罩如果接地不良、底部存在较大缝隙，或者信号和电源线未经处理就穿过屏蔽边界，实际效果可能非常有限。

一、哪些电路需要设置屏蔽罩？

并非所有PCB都需要屏蔽罩。通常可在以下场景中评估使用：

射频收发器、功率放大器和低噪声放大器；

GPS、蓝牙、Wi-Fi和蜂窝通信模块；

晶振、时钟发生器及高频倍频电路；

高速处理器、FPGA和高速存储器；

DC-DC开关电源及功率开关区域；

ADC、传感器和精密模拟前端；

对外部射频干扰敏感的接收电路；

EMC预扫中发现明显局部辐射的区域；

模块认证或产品标准明确要求的区域。

屏蔽罩应解决明确的噪声源或敏感区域问题。如果干扰主要通过电源线、地平面或接口线缆传导，单纯增加屏蔽罩不一定有效。

二、屏蔽罩应该覆盖多大区域？

屏蔽范围应根据功能模块和实际电磁场分布确定。原则上，屏蔽罩应完整覆盖噪声源及其关键回路，而不是只覆盖某一个芯片。

例如，屏蔽DC-DC电源时，可能需要同时覆盖开关管、SW节点、电感及相关高频回路；屏蔽射频模块时，需要考虑收发芯片、匹配网络、滤波器和局部电源。

屏蔽区域过小，噪声可能从未覆盖的走线和器件向外耦合；范围过大则会增加成本、重量、占板面积和散热难度。

划分屏蔽区域时还应避免：

让高速噪声走线穿出屏蔽区后再返回；

将噪声源与敏感电路放在同一个屏蔽腔体；

让未滤波的电源和接口穿过屏蔽边界；

屏蔽罩边缘跨越天线净空区；

为了扩大屏蔽范围而破坏阻抗和回流路径。

三、一件式和两件式屏蔽罩如何选择？

1. 一件式屏蔽罩

一件式结构直接焊接在PCB上，结构简单、成本相对较低，适合量产后不需要频繁维修的产品。

它的不足是返修不便，拆卸时需要整体加热，可能影响附近元器件和PCB焊盘。

2. 两件式屏蔽罩

两件式通常由屏蔽框和可拆卸上盖组成。屏蔽框焊接在PCB上，上盖通过卡扣固定。

其优点是便于调试、测试和维修，也适合研发阶段反复检查内部电路；缺点是成本和装配复杂度相对较高，上盖与屏蔽框之间的接触可靠性也需要控制。

对于需要进行射频调试、固件验证或元器件返修的产品，两件式结构通常更方便。

四、屏蔽罩应该怎样接地？

屏蔽罩需要以较低的高频阻抗连接到PCB地或机壳地。屏蔽罩如果悬空，可能形成寄生天线或与内部电路发生电容耦合。

设计时应注意：

屏蔽框周边建立连续接地焊盘；

焊盘通过多个接地过孔连接内部地平面；

接地过孔沿屏蔽罩边缘分布；

避免仅通过一个细长走线接地；

屏蔽罩接地点不要经过敏感模拟回流区域；

明确屏蔽罩接信号地还是机壳地；

高频环境下缩短屏蔽罩到参考地的路径。

对于接口和外壳相关的屏蔽结构，通常还要结合机壳地设计；对于板内射频或数字模块，屏蔽罩一般连接局部连续地平面。具体方式应结合产品结构、安规和EMC测试结果确定。

五、屏蔽罩周围为什么要设置接地过孔？

屏蔽罩底部的地焊盘只位于PCB表层，如果没有足够的接地过孔，表层地铜在高频下可能无法有效连接到内部地平面。

沿屏蔽罩边缘设置接地过孔，可以：

降低屏蔽罩接地阻抗；

连接顶层地铜与内部地层；

减少电磁场从PCB层间向外泄漏；

改善屏蔽罩边缘的电流连续性；

形成局部接地过孔围栏。

过孔间距应根据关注频率、板厚、屏蔽结构和制造能力确定。频率越高，通常越需要控制缝隙和接地点间距，但并不是越密越好。过孔过密可能挤压布线空间、割裂参考平面或增加制造成本。

六、屏蔽罩焊盘应该如何设计？

屏蔽框焊盘通常沿罩体边缘布置，需要同时满足焊接可靠性、接地连续性和返修要求。

设计时建议关注：

按供应商推荐尺寸设计焊盘；

屏蔽框支脚位置与PCB焊盘准确对应；

焊盘之间避免形成过大的未接地区域；

阻焊开窗满足贴装与焊接要求；

焊盘附近避免密集布置小器件；

预留钢网开口和锡膏释放空间；

防止锡量过多导致屏蔽框漂移；

防止锡量不足造成虚焊和接地不连续；

屏蔽框角部和长边设置足够固定点。

屏蔽罩属于较大金属件，吸热较多，焊接工艺与普通贴片器件不同。长边焊盘设计不合理时，可能出现翘起、偏移或局部虚焊。

七、屏蔽罩与内部器件要保留多少间距？

屏蔽罩与内部器件之间要同时考虑器件公差、PCB翘曲、贴装偏差、罩体变形和振动环境。

重点包括：

上盖与最高器件之间的垂直间距；

屏蔽框与周边元器件之间的水平间距；

屏蔽罩卡扣的装配空间；

返修工具的操作空间；

导热垫压缩后的实际高度；

天线、线圈和磁性器件的特殊净空要求。

间距不能只根据器件标称高度计算，应考虑焊锡厚度、元器件高度公差和罩体平面度。若内部器件可能接触金属罩，还应增加绝缘膜、导热垫或其他防短路措施。

八、屏蔽罩开孔应该如何设置？

为了散热、调试或生产检查，屏蔽罩上可能需要设置通风孔和测试孔。但开孔会降低屏蔽连续性，孔越大，越容易发生高频电磁泄漏。

设计时应遵循：

优先使用多个小孔，而不是一个大孔；

避免在主要噪声源正上方开孔；

开孔远离屏蔽罩边缘和接缝；

调试孔仅保留必要尺寸；

量产后不再使用的孔可考虑取消；

防止开孔影响罩体强度和吸取位置；

根据关注频率和波长评估孔径。

开孔尺寸不能仅凭固定经验值确定。屏蔽效果还与孔形、数量、厚度、排列及内部噪声源位置有关。

九、穿过屏蔽区域的信号应该如何处理？

屏蔽罩无法阻止通过走线和电源网络传播的传导干扰。如果高速信号或噪声电源直接穿过屏蔽边界，干扰仍可能被带到罩体外部。

穿过边界的线路应根据类型处理：

电源线可配置去耦、磁珠或滤波网络；

低速控制线可评估串联电阻和RC滤波；

高速差分线应保持阻抗和参考平面连续；

射频信号应采用受控阻抗结构；

敏感模拟线尽量避免与噪声源共用出口；

进出屏蔽区的走线尽量集中并缩短；

不让走线从屏蔽框接地焊盘下方切断地连接。

滤波器件通常应靠近屏蔽边界，使进入或离开罩体的高频电流在边界附近完成处理。

十、屏蔽罩与天线应该如何布局？

无线产品中，屏蔽罩与天线之间的相对位置非常重要。金属屏蔽罩可能改变天线阻抗、谐振频率和辐射方向。

设计时应注意：

屏蔽罩不要进入天线净空区；

不要遮挡板载天线的主要辐射方向；

屏蔽罩边缘与天线保持合理距离；

射频馈线维持连续参考地；

天线匹配应在完整装配状态下调试；

金属外壳、电池和屏蔽罩应一并纳入天线仿真。

即使裸板天线性能正常，安装屏蔽罩和外壳后仍可能发生明显变化，因此必须进行整机状态验证。

十一、屏蔽罩会影响散热吗？

屏蔽罩可能改善局部热扩散，也可能阻碍空气流动，导致内部温度升高。具体效果取决于罩体材料、厚度、开孔、内部功耗和机壳结构。

对于高功耗芯片，可采用导热垫将热量传递到屏蔽罩，再通过机壳或其他结构散出。但需要评估：

导热垫的绝缘性能；

压缩量和装配压力；

屏蔽罩承受压力后的变形；

器件封装可承受的机械应力；

罩体到机壳的导热路径；

内部热点和长期工作温度。

不能把普通薄型屏蔽罩直接当作主要散热器使用，除非经过完整的热设计与结构验证。

十二、哪些情况下屏蔽罩可能没有效果？

以下情况中，即使增加屏蔽罩，EMC改善也可能有限：

噪声通过接口线缆向外传导；

电源输入端缺少滤波；

高速信号跨越地平面分割；

屏蔽罩接地路径过长；

屏蔽框与PCB之间存在较大缝隙；

信号线将噪声带出屏蔽区域；

散热器或金属外壳被共模电流激励；

干扰源实际位于罩体外部；

屏蔽罩开孔与缝隙尺寸不合理；

多个屏蔽区域通过电源和地相互耦合。

因此，增加屏蔽罩前应通过近场探头、频谱仪或预一致性测试确认噪声位置和传播路径。

十三、常见屏蔽罩设计错误

1. 屏蔽罩只设置一个接地点

单个接地点在高频下可能具有较大寄生电感，罩体不同位置的电位也可能不一致。

2. 屏蔽框焊盘下方穿过高速信号

走线会破坏地连接连续性，也可能把噪声直接带出屏蔽区域。

3. 屏蔽罩范围越大越好

范围过大可能把噪声源和敏感电路关在同一腔体内，还会增加散热和结构设计难度。

4. 先完成PCB，再临时增加屏蔽罩

如果没有预留焊盘、接地过孔和高度空间，后期增加屏蔽罩通常难以获得稳定效果。

5. 屏蔽罩完全密封就一定更好

封闭结构可能导致内部温升增加，同时噪声仍可能通过电源、信号和地网络传出。

6. 忽略SMT贴装和返修要求

屏蔽框尺寸、锡膏量、元器件距离和吸取位置不合理，可能导致贴装偏移、虚焊及返修困难。

十四、设计阶段应完成哪些检查？

在PCB投产前，可重点检查：

屏蔽区域是否覆盖完整噪声回路；

屏蔽罩接地网络是否连续；

周边接地过孔数量和位置是否合理；

是否有信号切断屏蔽框地焊盘；

进入屏蔽区的电源和信号是否经过处理；

内部最高器件是否具备足够净空；

罩体是否影响天线和射频匹配；

通风孔、测试孔是否过大；

是否预留调试和返修空间；

屏蔽罩是否满足贴装、回流焊和钢网设计要求；

罩体与外壳之间是否存在短路风险；

整机状态下的散热是否满足要求。

聚多邦PCB制造支持

屏蔽罩设计涉及接地焊盘、过孔围栏、局部铜皮、阻焊开窗和高密度布线，对PCB制造精度与装配工艺有一定要求。

聚多邦可提供1—40层PCB、1—5阶HDI、高频高速PCB及阻抗控制加工，并支持盘中孔、背钻、混压和厚铜等工艺。同时可提供SMT贴片、DIP插件及后焊服务。投产前可对屏蔽罩焊盘、过孔、阻焊开窗、器件间距和钢网可制造性进行检查。

需要说明的是，DFM检查主要确认PCB和装配工艺是否可实现，不能代替屏蔽效能仿真、EMC预扫及整机认证。屏蔽范围、接地方式、孔洞尺寸、散热和机壳配合仍需结合实际测试确定。

常见问题

1. 屏蔽罩应该接数字地还是机壳地？

板内数字或射频模块通常连接连续PCB地平面；接口附近的屏蔽结构则可能更适合连接机壳地。具体方式需要结合噪声路径、外壳和安规要求确定。

2. 屏蔽罩下面必须完整铺地吗？

通常需要稳定的参考地和周边接地结构，但是否在整个罩体下方铺设完整地平面，应结合射频、天线及器件厂商要求设计。

3. 屏蔽罩能解决DC-DC辐射问题吗？

可以降低部分空间辐射，但应先优化DC-DC高频回路和SW节点。如果噪声通过输入线或输出线传导，仍需配置合理的滤波和接地结构。

4. 屏蔽罩顶部可以开散热孔吗？

可以，但应评估孔径、数量、位置和关注频率。通常多个小孔比单个大孔更有利于保持屏蔽效果。

5. 屏蔽罩需要做表面处理吗？

需要根据焊接方式、耐腐蚀性和接触可靠性选择材料及表面处理。应优先使用屏蔽罩供应商提供的标准材料和推荐焊盘设计。

总结

PCB屏蔽罩的设置应从明确干扰源开始，合理确定覆盖范围，并通过连续焊盘和多个接地过孔建立低阻抗连接。进入和离开屏蔽区域的电源及信号也要进行滤波、去耦或阻抗控制，防止噪声沿导线绕过屏蔽罩。

屏蔽罩不是弥补所有PCB问题的通用方法。只有与合理的叠层、布局、回流路径、接口滤波、机壳接地和散热设计配合，才能真正改善产品的EMI和抗干扰性能。