Что такое экранирующая прокладка для поверхностного монтажа (SMT) от электромагнитных помех?

По мере увеличения плотности размещения элементов на печатных платах и ​​роста требований к автоматизации линий электронной сборки традиционные методы заземления для защиты от электромагнитных помех достигают своих пределов.

Ручная установка токопроводящей пены с помощью клея и припаянные медные контакты из бериллиевой меди постепенно заменяются более совершенным решением: Прокладка для экранирования электромагнитных помех в поверхностном монтаже также известный как SMT EMI прокладка или мягкие SMD-контакты.

Почему эта технология быстро становится предпочтительным решением для заземления смартфонов, автомобильной электроники, оборудования 5G и медицинского оборудования?

В этой статье объясняется, что такое проводящая пена для поверхностного монтажа, как она работает и почему она меняет современные конструкции экранирования от электромагнитных помех.

Если вы впервые сталкиваетесь с проводящими вспененными материалами, рекомендуем сначала прочитать:
Что такое пенополиуретан, защищающий от электромагнитных помех? Полное руководство по пенополиуретану, защища

Что такое SMT и зачем он нужен? Проводящая пена Нужен SMT?

SMT расшифровывается как Surface Mount Technology (технология поверхностного монтажа) — основной технологический процесс, используемый в современном производстве электроники.

В процессе поверхностного монтажа автоматизированные устройства для установки компонентов размещают их непосредственно на контактных площадках печатной платы. Затем плата проходит через печь для пайки оплавлением, где паяльная паста плавится и обеспечивает прочное соединение компонентов с печатной платой.

Практически все современные электронные устройства — смартфоны, ноутбуки, контроллеры для электромобилей и коммуникационное оборудование — используют технологию поверхностного монтажа (SMT).

Однако традиционная токопроводящая пена не выдержит этого процесса.

В традиционных проводящих пенопластах типа FOF (Fabric-over-Foam) в качестве внутреннего сердечника обычно используется пенополиуретан (PU) или полиоксометаллат (PORON). Эти материалы не выдерживают температуры оплавления при температуре до 260°C. Кроме того, традиционные проводящие пенопласты не имеют паяных выводов для монтажа на печатные платы.

Это ограничение привело к разработке Прокладка для экранирования электромагнитных помех в поверхностном монтаже — Проводящий заземляющий компонент, специально разработанный для автоматизированной поверхностной сборки.

Для более подробного сравнения традиционных проводящих пенопластовых и проводящих тканевых структур см.:
Проводящая вспененная прокладка против проводящей ткани: объяснение основных различий

Структура и принцип работы SMT EMI прокладка

Прокладка для защиты от электромагнитных помех при поверхностном монтаже обычно состоит из трех основных слоев:

1. Высокотемпературный эластичный сердечник

Вместо пенополиуретана в мягких SMD-контактах используются силиконовые полоски или силиконовая губка, способные выдерживать температуру пайки оплавлением до 260°C, сохраняя при этом превосходную эластичность.

2. Проводящий обмоточный слой

Силиконовый сердечник обернут проводящей полиимидной пленкой, покрытой медью, никелем, оловом или золотом. Этот внешний слой обеспечивает низкое поверхностное сопротивление, обычно ≤0,03 Ом.

3. Паяемые металлические площадки

В нижней части прокладки расположены токопроводящие клеммы для пайки, предназначенные для непосредственного монтажа на печатную плату во время пайки оплавлением.

Как работают мягкие SMD-контакты

Мягкие SMD-контакты поставляются в ленточной упаковке, аналогичной стандартной упаковке электронных компонентов для поверхностного монтажа.

В процессе производства:

1. Устройство для установки компонентов монтирует прокладку на заданные контактные площадки печатной платы.
2. Печатная плата поступает в печь для оплавления при пиковых температурах от 230°C до 260°C.
3. Паяльная паста плавится и надежно фиксирует клеммы-прокладки на печатной плате.
4. После пайки эластичная проводящая структура остается открытой над поверхностью печатной платы.
5. Когда корпус устройства сжимает прокладку, образуется стабильный низкоимпедансный заземляющий путь.

Это обеспечивает высоконадежное заземление от электромагнитных помех, исключая при этом этапы ручной установки.

Прокладка для экранирования электромагнитных помех в поверхностном монтаже против традиционных решений

Преимущества становятся очевидными при прямом сравнении.

Основные преимущества

• Исключает необходимость ручной установки токопроводящей пены.
• Улучшает согласованность сборки.
• Снижает количество доработок
• Обеспечивает лучшую эластичность, чем контакты из бериллиевой меди.
• Обеспечивает амортизацию и вибростойкость.
• Поддерживает компактные схемы заземления печатной платы.

Для получения дополнительной информации о заземлении SMT, читайте:
Противоэлектромагнитная прокладка для поверхностного монтажа против токопроводящей пены для заземления печатной платы

Основные типы структуры мягких SMD-контактов

Не все уплотнительные прокладки для поверхностного монтажа имеют одинаковую внутреннюю конструкцию. К наиболее распространенным конструкциям относятся:

Каждая конструкция отвечает различным требованиям к сжатию, экранированию и сборке.

Сведения о смежных структурных нововведениях см. в:
Подробное руководство по токопроводящей пене: от прокладки для поверхностного монтажа до прокладки для воздушного контура.

Типичные области применения Прокладка для экранирования электромагнитных помех в поверхностном монтаже

Сегодня токопроводящая пена для поверхностного монтажа широко используется в различных отраслях промышленности, требующих надежного заземления печатных плат.

Бытовая электроника

• Заземление антенны смартфона
• Заземление экранирующего кожуха
• Заземление печатных плат планшетов и ноутбуков

Транспортные средства на новых источниках энергии

• заземление контроллера электродвигателя
• Системы управления батареями (BMS)
• Защита от электромагнитных помех в автомобильных ЭБУ

Оборудование связи 5G

• заземление радиочастотного модуля
• Заземление антенного фильтра
• Экранирование от электромагнитных помех базовой станции

Медицинская электроника

• Заземление прецизионных измерительных приборов
• Высоконадежные сборки печатных плат

SMT EMI прокладка Руководство по выбору

При оценке токопроводящей пены для поверхностного монтажа в рамках проекта следует обратить внимание на следующие параметры:

Устойчивость к переплавке при температуре

Убедитесь в совместимости с температурным профилем вашей линии поверхностного монтажа, обычно составляющим 230–260 °C.

Степень сжатия

Рекомендуемая рабочая степень сжатия обычно составляет 25–30% для достижения оптимального контактного сопротивления и эластичности.

Конструкция подушки

Размеры контактных площадок печатной платы должны соответствовать рекомендованным поставщиком параметрам паяных соединений.

Совместимость упаковки

Убедитесь, что упаковка в виде ленты и катушки совместима с автоматизированным оборудованием для захвата и перемещения.

Сертификаты

Для применения в автомобильной промышленности поставщики должны иметь сертификат IATF16949.
В медицинских проектах часто требуется соответствие стандарту ISO13485.

Почему производители переходят на SMT EMI-прокладки

Электронная промышленность движется в направлении:

• более высокая степень автоматизации,
• уменьшенные компоновки печатных плат,
• более жесткие допуски,
• а также требования к электромагнитной совместимости более высоких частот.

Традиционные решения для заземления все чаще с трудом справляются с этими требованиями.

Экранирующая прокладка для защиты от электромагнитных помех в системах поверхностного монтажа сочетает в себе:

• автоматизированная сборка,
• стабильные характеристики заземления,
• долговременная эластичность,
• и компактная конструкция.

что делает его одним из наиболее эффективных современных решений для заземления печатных плат, доступных сегодня.

О Конлиде

Компания Suzhou Konlida Precision Electronics, основанная в 2006 году, является ведущим производителем решений для экранирования электромагнитных помех в поверхностном монтаже.

Компания Konlida предоставляет полный спектр внутренних возможностей, включая:

• Разработка проводящей полиимидной пленки.
• автоматизированное формование прокладок для поверхностного монтажа,
• прецизионная вырубка,
• и упаковку в виде ленты и катушки.

Наша продукция SMT EMI с уплотнительными прокладками сертифицирована по следующим стандартам:

• IATF16949
• ISO13485

Поддержка высоконадежных автомобильных и медицинских электронных приложений по всему миру.

Независимо от того, нужны ли вам стандартные прокладки для экранирования электромагнитных помех в поверхностном монтаже или разработанные на заказ проводящие решения для заземления, компания Konlida предлагает полную техническую поддержку от прототипирования до серийного производства.