專利名稱：一種制備pcb電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法。
技術(shù)背景PCB (印刷電路板)電路廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、軍事、航天等各方面， 滲透于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各領(lǐng)域，PCB電路工作的可靠性直接影響到電子設(shè)備的安 全穩(wěn)定運(yùn)行。增強(qiáng)PCB電路的工作可靠性，提高電路在復(fù)雜電磁環(huán)境下的抗 電磁干擾能力，提高電路的電磁兼容設(shè)計(jì)研究和實(shí)際應(yīng)用水平，是目前電路 設(shè)計(jì)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)(如極高頻電路的電磁抗干擾設(shè)計(jì))?，F(xiàn)有的應(yīng)用于PCB電路的抗電磁干擾的設(shè)計(jì)方法主要有以下三種 一是 提高PCB電路元件(如IC集成芯片)本身的抗干擾工作能力，二是考慮PCB 電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布局對(duì)于電路板工作的影響；三是電磁屏蔽技術(shù)的采用。對(duì) 于電磁屏蔽技術(shù)在PCB電路電磁兼容設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，現(xiàn)有方法為， 一是采用 金屬殼體，對(duì)PCB電路設(shè)備外的其它電磁干擾源進(jìn)行屏蔽；二是對(duì)工作在高 頻下的PCB電路，其電路板信號(hào)線布線的上面再覆蓋一層金屬薄層布線，對(duì) 下層的信號(hào)線進(jìn)行屏蔽保護(hù)；三是某些集成IC芯片經(jīng)常采用的方法，在IC 芯片的頂部(或其它位置)覆蓋金屬箔層，對(duì)芯片內(nèi)部進(jìn)行保護(hù)；四是電路 板外的信號(hào)線經(jīng)常采用屏蔽線，應(yīng)用金屬線網(wǎng)對(duì)信號(hào)線進(jìn)行保護(hù)。分析上述屏蔽措施，可知屏蔽措施采用的器件， 一是硬質(zhì)金屬殼體和箔 層，厚度大致在數(shù)十微米至幾毫米之間，二是信號(hào)屏蔽線采用的絕緣層和信 號(hào)線之間的金屬線。其不足之處在于①采用的屏蔽殼體、箔層和線若為不 導(dǎo)磁鋼、銅、錫、鋁等磁導(dǎo)率很低的材料，其屏蔽效果對(duì)于高頻電磁干擾源較好，對(duì)工頻、低頻電磁干擾源較差，對(duì)靜態(tài)磁場(chǎng)干擾源幾乎沒有屏蔽效果。 ②采用的屏蔽殼體若為導(dǎo)磁鋼、鐵等高磁導(dǎo)率的材料，其對(duì)于高頻、工頻、 低頻電磁干擾源和靜態(tài)磁場(chǎng)干擾源等均有屏蔽效果，但是該屏蔽殼體由硬質(zhì)導(dǎo)磁材料制成， 一般僅使用于PCB電路設(shè)備的外殼，對(duì)于PCB電路板元件級(jí) 的復(fù)雜屏蔽結(jié)構(gòu)，該方法無(wú)法應(yīng)用。采用雙布線箔層對(duì)于PCB下層信號(hào)線進(jìn) 行屏蔽保護(hù)，上箔層布線采用的一般是銅、錫及其導(dǎo)電合金， 一般不采用高 導(dǎo)磁率的鋼、鐵等材料。PCB集成IC芯片上采用的屏蔽箔為銅， 一般也不采 用高導(dǎo)磁率的鋼、鐵等材料。③信號(hào)屏蔽線的屏蔽層采用的若是銅線，其對(duì) 低頻電磁干擾源和靜態(tài)磁場(chǎng)干擾源屏蔽效果較差或沒有屏蔽效果。因此當(dāng)PCB電路元件暴露在低頻電磁干擾源和靜態(tài)磁場(chǎng)干擾源的情況時(shí)， 元件的電磁屏蔽效果較差，將影響PCB電路的正常工作，降低電路的工作可 靠性。另一方面，隨著永磁等磁性材料在PCB電路設(shè)計(jì)中越來(lái)越多的應(yīng)用(如 PCB板用永磁電機(jī))，在PCB板上的靜態(tài)磁場(chǎng)及低頻磁場(chǎng)會(huì)對(duì)其他元件的工作 產(chǎn)生更多的不利影響。因此需要采取措施，開發(fā)新型結(jié)構(gòu)的適用于PCB元件 的屏蔽器件，進(jìn)一步提高PCB電路的抗電磁干擾能力，提高可靠性。發(fā)明內(nèi)容綜合目前PCB電路抗電磁干擾的現(xiàn)狀，本發(fā)明從下述兩方面入手進(jìn)一步 提高PCB電路的電磁兼容性能(l)采用柔性導(dǎo)磁材料，將高導(dǎo)磁率材料和 芯片電磁屏蔽設(shè)計(jì)相融合，利用磁特性進(jìn)一步提高芯片在低頻和靜態(tài)磁場(chǎng)干 擾下的電磁屏蔽效果；(2)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，開發(fā)新型結(jié)構(gòu)屏蔽器件，增加 屏蔽設(shè)計(jì)的靈活性和適用對(duì)象的廣泛性?；谏鲜鏊枷?，本發(fā)明提出了一種 采用柔性導(dǎo)磁材料制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法，所制得的屏 蔽器件可針對(duì)PCB電路具有不同抗電磁干擾屏蔽的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高PCB電 路的抗干擾性能，增強(qiáng)電路工作的可靠性。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法，其特征在于，包括如下步驟1) 采用柔性高導(dǎo)磁材料作為PCB電路用電磁屏蔽器件的材料； 所述柔性高導(dǎo)磁材料包括鐵鎳軟磁合金、鐵鈷軟磁合金和鐵鎳基非晶軟磁材料，相對(duì)磁導(dǎo)率為103~105數(shù)量級(jí)；2) 將步驟1)中鐵鎳軟磁合金或鐵鈷軟磁合金采用拉拔工藝，加工成單根線徑為0.05mm 0.5mm柔性導(dǎo)磁線材，然后經(jīng)壓接或焊接工藝制成平面二 維結(jié)構(gòu)或空間三維結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件；包括以下幾種a. 二維多芯排線結(jié)構(gòu)，b. 二維平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，c. 三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；或者將步驟l)中的鐵鎳軟磁合金、鐵鈷軟磁合金之一采用澆鑄工藝，直 接加工成所述三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件；或者將步驟l)中的鐵鎳軟磁合金、鐵鈷軟磁合金之一軋制加工成厚度為 0.05mm 0.2mm導(dǎo)磁薄片，然后采用冷沖壓成型工藝制成三維空間帽狀結(jié)構(gòu)的 電磁屏蔽器件；或者先將厚度為0. 1-0. 5mm塑料膜片熱壓成型為所述三維空間帽狀結(jié)構(gòu) 的基體，然后在該基體的里面或外面采用真空鍍膜工藝鍍上一層厚度為 0. 001-0. 05mm的步驟1)所述鐵鎳基非晶軟磁材料導(dǎo)磁膜，形成三維帽狀屏 蔽器件。3) 將步驟2)制得的二維結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件應(yīng)用于制備PCB電路板上 信號(hào)布線、信號(hào)排線的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)；電感線圈、含有永磁材料元 件的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)罩；將步驟2)制得的三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電磁屏 蔽器件應(yīng)用于制備PCB電路中集成IC芯片外層的抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)罩;將步 驟2)制得的三維空間帽狀結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件應(yīng)用于制備PCB電路中微處理 器、單片機(jī)的外層抗電磁干擾封閉屏蔽罩。上述步驟l)所述的鐵鎳軟磁合金可采用的牌號(hào)為1H6、 1J46;鐵鈷軟磁合金可采用的牌號(hào)為1J22;鐵鎳基非晶軟磁材料的化學(xué)式為Fe4。Ni3sM04B,8。 本發(fā)明提出的制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法，將柔性導(dǎo)磁 材料和PCB電磁屏蔽設(shè)計(jì)相結(jié)合，具有突出的實(shí)質(zhì)性優(yōu)點(diǎn)，其主要體現(xiàn)在 一是采用的柔性導(dǎo)磁材料，既具有機(jī)械變形能力，又具有高導(dǎo)磁率，易于設(shè) 計(jì)成各種屏蔽結(jié)構(gòu)，可提高PCB電磁屏蔽器件設(shè)計(jì)的多樣性和結(jié)構(gòu)的靈活性， 促進(jìn)新型結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。二是不但可對(duì)高頻電磁干擾源進(jìn)行屏蔽，還可對(duì)工頻電 磁干擾源及靜態(tài)磁場(chǎng)干擾源進(jìn)行有效屏蔽。


圖1為本發(fā)明采用柔性導(dǎo)磁材料制成的多芯排線結(jié)構(gòu)屏蔽器件結(jié)構(gòu)圖。 圖2為本發(fā)明采用柔性導(dǎo)磁材料制成的網(wǎng)格屏蔽器件結(jié)構(gòu)圖。其中圖2 (a)為二維平面網(wǎng)格屏蔽結(jié)構(gòu)；圖2 (b)為三維網(wǎng)格屏蔽結(jié)構(gòu)。 圖3為本發(fā)明采用柔性導(dǎo)磁材料制成的三維帽狀屏蔽器件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。 實(shí)施例一如圖1所示，采用柔性導(dǎo)磁材料鐵鎳軟磁合金1J76，相對(duì)磁導(dǎo)率為8000， 用拉拔的方法制備成基本導(dǎo)磁單元1，該基本導(dǎo)磁單元1為線徑0. 2mm的單根 柔性導(dǎo)磁長(zhǎng)線材，采用并行結(jié)構(gòu)，將8根基本導(dǎo)磁單元1的線材平行排列， 兩端部用接線端子2采用壓接的工藝方法與8根基本導(dǎo)磁單元1的固定在一 起，形成完整的多芯排線結(jié)構(gòu)屏蔽器件。該結(jié)構(gòu)屏蔽器件可用于制備PCB電 路板上并行信號(hào)PCB布線或排線的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)，根據(jù)實(shí)際需要， 也可任意改變并行的基本導(dǎo)磁單元1數(shù)量。如圖2 (a)所示，采用柔性導(dǎo)磁材料鐵鎳軟磁合金1J46，相對(duì)磁導(dǎo)率為 2500，采用拉拔工藝制備成基本導(dǎo)磁單元1,該基本導(dǎo)磁單元1為線徑0. 3mm的單根柔性導(dǎo)磁長(zhǎng)線材，用6根上述柔性導(dǎo)磁長(zhǎng)線材沿經(jīng)向，6根上述柔性導(dǎo) 磁長(zhǎng)線材沿緯向，按照經(jīng)緯方向排列，在經(jīng)諱柔性導(dǎo)磁線材相交的節(jié)點(diǎn)位置 焊接，形成二維平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的屏蔽器件。用該結(jié)構(gòu)屏蔽器件可制備PCB電 路中電感線圈的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)罩。 實(shí)施例三如圖2 (b)所示，采用柔性導(dǎo)磁材料鐵鎳軟磁合金1J46，相對(duì)磁導(dǎo)率為 2500，在圖2 (a) 二維網(wǎng)格屏蔽結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，采用5面該二維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，用 焊接工藝制成方形立體結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)格屏蔽器件，基本導(dǎo)磁單元1的線徑為 0.4mm。圖2 (b)三維網(wǎng)格屏蔽器件也可以直接采用鐵鎳軟磁合金用模具立體 澆鑄成型，采用澆鑄方法時(shí)首先用模具鋼制成三維網(wǎng)格屏蔽器件的模型，模 具鋼外涂隔熱層，澆鑄時(shí)將熔融的液態(tài)鐵鎳軟磁合金擠壓進(jìn)入三維模具，經(jīng) 冷卻后可得擠壓澆鑄的三維網(wǎng)格屏蔽器件。為改善其力學(xué)性能，澆鑄成型的 三維網(wǎng)格屏蔽器件還需進(jìn)行退火處理。由于網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的靈活性，根據(jù)實(shí)際需 要，可任意組合構(gòu)成圓形及其它形狀的三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)屏蔽器件。用該結(jié)構(gòu)屏 蔽器件可制備PCB電路中集成IC芯片外層的抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)罩。由于三維 網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的5個(gè)面同圖2 (a)相同，l個(gè)面是敞開的，可以將PCB電路的IC 芯片或其它電磁元件置入該三維網(wǎng)格屏蔽器件中。 實(shí)施例四如圖3所示，采用柔性導(dǎo)磁材料鐵鈷軟磁合金1J22,相對(duì)磁導(dǎo)率為3000， 首先軋制成厚度為O.lmm的薄片，采用冷沖壓成型工藝做成三維空間帽狀結(jié) 構(gòu)，也可分別成型下半部球形、上半部圓柱形，上半部和下半部之間采用焊 接連接，最上部的圓柱一端敞開，形成一面開口的帽狀屏蔽器件，以便將PCB 電路的電磁元件置入三維層狀屏蔽器件中。上述帽狀屏蔽結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和 形狀可根據(jù)實(shí)際需要變化。用該結(jié)構(gòu)屏蔽器件可制備PCB電路中微處理器、 單片機(jī)的外層抗電磁干擾封閉屏蔽罩。實(shí)施例五如圖3所示，首先采用厚度為O.lmm聚酰亞胺塑料膜片熱壓成型為如實(shí)施例四的三維空間帽狀結(jié)構(gòu)基體，然后在該帽狀基體的里面或外面采用真空蒸鍍鍍膜工藝鍍上一層厚度為0.001-0.05的鐵鎳基非晶軟磁Fe4()Ni38M04B,8 導(dǎo)磁膜，蒸鍍鍍膜時(shí)用氣相冷凝法，采用電子槍加熱鐵鎳基非晶軟磁 Fe40Ni38Mo4B18，在真空(l(T5Pa)條件下，使氣相合金Fe4。Ni38Mo4B18原子沉 積在基體上，形成三維帽狀屏蔽器件。該結(jié)構(gòu)屏蔽器件也可用于制備PCB電 路中微處理器、單片機(jī)的外層抗電磁干擾封閉屏蔽罩。
權(quán)利要求
1.一種制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法，其特征在于，包括如下步驟1)采用柔性高導(dǎo)磁材料作為PCB電路用電磁屏蔽器件的材料；所述柔性高導(dǎo)磁材料包括鐵鎳軟磁合金、鐵鈷軟磁合金和鐵鎳基非晶軟磁材料，相對(duì)磁導(dǎo)率為103～105數(shù)量級(jí)；2)將步驟1)中鐵鎳軟磁合金或鐵鈷軟磁合金采用拉拔工藝，加工成單根線徑為0.05mm～0.5mm柔性導(dǎo)磁線材，然后經(jīng)壓接或焊接工藝制成平面二維結(jié)構(gòu)或空間三維結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件；包括以下幾種a.二維多芯排線結(jié)構(gòu)，b.二維平面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，c.三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)；或者將步驟1)中的鐵鎳軟磁合金、鐵鈷軟磁合金之一采用澆鑄工藝，直接加工成所述三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件；或者將步驟1)中的鐵鎳軟磁合金、鐵鈷軟磁合金之一軋制加工成厚度為0.05mm～0.2mm導(dǎo)磁薄片，然后采用冷沖壓成型工藝制成三維空間帽狀結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件；或者先將厚度為0.1-0.5mm塑料膜片熱壓成型為所述三維空間帽狀結(jié)構(gòu)的基體，然后在該基體的里面或外面采用真空鍍膜工藝鍍上一層厚度為0.001-0.05mm的步驟1)所述鐵鎳基非晶軟磁材料導(dǎo)磁膜，形成三維帽狀屏蔽器件；3)將步驟2)制得的二維結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件應(yīng)用于制備PCB電路板上信號(hào)布線、信號(hào)排線的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)；電感線圈、含有永磁材料元件的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)罩；將步驟2)制得的三維空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件應(yīng)用于制備PCB電路中集成IC芯片外層的抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)罩；將步驟2)制得的三維空間帽狀結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件應(yīng)用于制備PCB電路中微處理器、單片機(jī)的外層抗電磁干擾封閉屏蔽罩。
2.如權(quán)利要求1所述的制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法，其 特征在于，所述的鐵鎳軟磁合金采用的牌號(hào)為U76、 U46;所述的鐵鈷軟磁 合金采用的牌號(hào)為1J22;所述的鐵鎳基非晶軟磁材料的化學(xué)式為 Fe40Ni38Mo4B18。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備PCB電路用抗電磁干擾屏蔽器件的方法，其特征在于，采用柔性高導(dǎo)磁材料作為PCB電路用電磁屏蔽器件的材料，用拉拔工藝，加工成單根柔性導(dǎo)磁線材，經(jīng)過壓接、焊接工藝制成平面二維多芯排線結(jié)構(gòu)、二維或三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的屏蔽器件，其三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)也可采用澆鑄工藝制成。柔性高導(dǎo)磁材料也可采用軋制加工成導(dǎo)磁薄片，經(jīng)過冷沖壓成型工藝制成三維空間帽狀結(jié)構(gòu)的屏蔽器件，三維空間帽狀結(jié)構(gòu)也可采用塑料基體鍍膜工藝制成。這些多種結(jié)構(gòu)的電磁屏蔽器件可應(yīng)用于制備PCB電路板上信號(hào)布線及排線、電感線圈、含有永磁材料元件、集成IC芯片、微處理器、單片機(jī)等的外層抗電磁干擾屏蔽網(wǎng)、屏蔽網(wǎng)罩或封閉屏蔽罩。
文檔編號(hào)B23P15/00GK101252823SQ20081001763
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者婁建勇, 梁得亮, 陳以通 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)