専門のPCBメーカー
プリント基板は、スマートフォンから医療機器まで、あらゆる場所で使用されています。技術の進歩に伴い、電磁干渉 (EMI) の軽減が重要な課題となっています。EMI は PCB のパフォーマンスに影響を及ぼし、誤動作につながる可能性があります。PCB シールドは、コンポーネントを干渉から保護することで、一貫したパフォーマンスを維持するのに役立ちます。このガイドでは、PCB シールド、その重要性、材料、効果的な EMI 保護の手法について説明します。
PCB シールドとは、PCB の一部またはそのコンポーネントを導電性材料で覆い、電磁干渉 (EMI) から保護することを指します。簡単に言えば、シールドは回路の動作を妨げる可能性のある不要な干渉を減らすのに役立ちます。シールドは電磁放射を吸収または反射し、重要なコンポーネントが意図したとおりに動作することを保証します。
PCB シールドは、敏感な部分を覆う金属缶などの機械的なものや、干渉を防ぐために設計に直接組み込まれた特定の材料を使用するものなどがあります。
電磁干渉は電子機器によくある問題です。PCB が小型化、高速化するにつれ、EMI の影響を受けやすくなります。EMI は、外部ソース (近くのデバイスなど) と信号を発する内部コンポーネントの両方によって発生する可能性があります。シールドがないと、これらの放射によってデータが不正確になったり、パフォーマンスが低下したり、PCB が損傷したりする可能性があります。
PCB シールドは、次の方法でこれらのリスクを軽減するのに役立ちます。
外部干渉をブロックする: 外部の電磁波が回路に影響を与えるのを防ぎます。
内部クロストークの最小化: PCB 上のコンポーネントは、特に高周波設計では互いに影響を与える可能性があります。シールドは内部クロストークの低減に役立ちます。
規制遵守の確保多くの国では、電子機器の EMI レベルについて厳しい規制を設けています。シールドは、メーカーがこれらの規制基準を満たすのに役立ちます。
プロジェクトの特定のニーズに応じて、さまざまな種類の PCB シールドを使用できます。以下は最も一般的なシールド形式の一部です。
金属缶は、最も一般的な PCB シールドです。これらのシールドは特定のコンポーネントを囲むように設計されており、基板にはんだ付けされて、電磁場を遮断するファラデー ケージを形成します。金属缶は、EMI が大きな懸念事項となる高周波回路でよく使用されます。
柔軟性の高いメッシュ シールド材料は、より汎用性が求められる場合に便利です。これらは、PCB を曲げる必要がある場合や、剛性シールドが実用的でない場合に特に使用されます。メッシュ材料は軽量で、低周波アプリケーションで十分なシールドを提供できます。
フェライト シールドは、特に RF 回路における高周波抑制に使用されます。無線周波数を扱う回路での干渉防止に効果があり、敏感な通信機器によく使用されます。
Arduinoシールド は、Arduino PCB の上に取り付けて機能を強化し、干渉を減らすことができる特殊なボードです。使い方は簡単で、プロトタイプ プロジェクトに簡単に統合できます。
PCB シールドに適切な材料を選択することは、EMI を効果的に低減するために重要です。よく使用される材料は次のとおりです。
銅: 銅は導電性が高く、PCB シールドで最も一般的に使用される材料の 1 つです。優れた EMI ブロック機能を備えていますが、他の材料に比べて重く、高価になることがあります。
アルミ: アルミニウムは導電性があり、銅よりも軽量です。自動車や航空宇宙用途など、重量が問題となる場合によく使用されます。
ニッケル: ニッケルは EMI および腐食に対する優れた耐性を備えています。性能向上のため、他の金属と組み合わせて使用されることがよくあります。
導電性塗料およびコーティングこれらは、筐体または PCB 領域をコーティングするために使用されることがあり、特に完全な金属シールドが不要な場合に、より低コストのシールド方法を提供します。
| 材料 | メリット | デメリット |
|---|---|---|
| 銅 | 高い導電性、優れたEMIシールド | 重い、高価 |
| アルミ | 軽量、優れた導電性 | 銅よりも効果が低く、より厚い層が必要になる場合があります |
| ニッケル | 優れた耐腐食性、効果的なEMIブロック | 銅やアルミニウムに比べて導電性が低い |
| 導電性塗料 | コスト効率が良く、簡単に適用できる | 効果が低く、最適な遮蔽には複数の層が必要 |
効果的な EMI 低減には、適切なシールド設計が不可欠です。PCB シールド設計でよく使用される手法は次のとおりです。
シールドの配置: シールドを正しく配置することは非常に重要です。適切な熱放散のために十分な間隔を保ちながら、保護が必要なコンポーネントにできるだけ近づける必要があります。
表面実装シールドとスルーホールシールド: 表面実装シールド 配置が容易で、自動組み立てに適しているため、現代の PCB ではより一般的になっています。 スルーホールシールド 特に、より堅牢な取り付けが必要な場合など、特定の設計では引き続き使用される場合があります。
換気とカットアウト: シールドはEMIの低減に効果的ですが、熱を閉じ込めて熱問題を引き起こすこともあります。シールドを設計する際には、 通気孔 シールド効果を損なうことなく熱放散を促進できます。
PCB シールドを実装するには、最適な結果を確実に得るためにいくつかのベスト プラクティスに従う必要があります。
適切な接地: 不要な信号を効果的に消散させるために、シールドを常にグランドに接続してください。 接地 EMI をリダイレクトするための明確なパスを作成するのに役立ちます。
ギャップを最小限に抑える: シールドに隙間がないようにしてください。小さな開口部でもシールドの効果が低下する可能性があります。隙間が避けられない場合は、シールド層を重ねて連続性を維持してください。
階層化されたシールド: 複雑な回路では、複数のシールド層を使用するとより効果的です。各層は、特に次のような特定の干渉源に対処する必要があります。 多層PCB 高密度のコンポーネント配置。
PCB シールドは、電子システムのパフォーマンスを向上させるために、幅広い業界で使用されています。主な用途は次のとおりです。
家電: スマートフォン、タブレット、その他のガジェットでは、内部コンポーネントからの信号が相互に干渉しないようにシールドが必要です。
車載エレクトロニクス: 車両では、エンジン管理からエンターテイメント システムまですべてを処理する電子制御ユニットが近接しているため、シールドが非常に重要です。
医療機器: 医療機器には高い精度が求められます。シールドにより周囲の機器からの干渉がなくなり、患者の安全にとって非常に重要です。
電気通信通信信号を扱うデバイスでは、シールドは信号劣化なくデータが明瞭に伝送されることを保証する上で重要な役割を果たします。
PCB シールドは EMI の低減に不可欠ですが、最適なパフォーマンスを確保するには実用的な側面を考慮することが重要です。
コストと利益: シールド材料のコストと設計の複雑さは、必要な EMI 保護のレベルとバランスを取る必要があります。銅などの高品質の材料を使用すると優れたシールド効果が得られますが、全体的な製造コストが増加する可能性があります。
熱放散: シールドは熱を閉じ込め、電子部品の性能に影響を与える可能性があります。過熱を防ぐために、適切な換気を備えたシールドを設計してください。
スペース管理: コンパクトな PCB では、他のコンポーネントに影響を与えずに効果的なシールドを取り付けるには戦略的な計画が必要です。回路のレイアウトを損なわずにシールドを取り付けることは、機能性を維持するために非常に重要です。
PCB シールドは、特に高周波およびコンパクトな設計において、電子回路の信頼性とパフォーマンスを確保する上で重要な役割を果たします。シールドの種類、使用される材料、設計手法を理解することで、電磁干渉 (EMI) に耐性のある PCB を作成できます。民生用電子機器、医療機器、自動車用アプリケーションのいずれに取り組んでいる場合でも、効果的な PCB シールドは最終製品の品質に大きな違いをもたらす可能性があります。
PCBシールドについてさらに詳しく知りたい場合や、PCB設計に関するサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください（sales@victorypcb.com or +86-755-86339147) にお問い合わせいただき、専門的なガイダンスとソリューションを入手してください。
Q: 1. Arduino シールドはなぜスタックできるのですか?
A: Arduino シールドはモジュール式に設計されているため、複数のシールドを積み重ねることができます。この機能により、複雑な配線や追加の構成を必要とせずに、モーター制御やネットワークなどのさまざまな機能を Arduino ボードに簡単に追加できます。
Q: 2. EMI とは何ですか? PCB シールドはどのように役立ちますか?
A: 電磁干渉 (EMI) とは、電子回路を妨害する不要なノイズや信号のことです。PCB シールドは、これらの信号をブロックまたは吸収することで、電子部品が干渉を受けることなく正しく機能することを保証します。
Q: 3. 導電性塗料は PCB シールドに使用できますか?
A: はい、導電性塗料は金属シールドのコスト効率の高い代替品として PCB シールドに使用できます。ただし、最適な EMI 保護を実現するには複数の層が必要になる場合があり、一般的に従来の金属シールドに比べて効果は低くなります。
Q: 4. EMC シールドに最適な素材は何ですか?
A: 銅は、その高い導電性と効果的な EMI ブロックにより、PCB シールドに最適な素材であると考えられています。ただし、アルミニウムも軽量なため広く使用されており、耐腐食性が重要な場合にはニッケルが好まれます。
Q: 5. プロトシールドとは何ですか?
Protoshield は、Arduino を使用したプロトタイピングで使用されるアドオン ボードの一種です。はんだ付け用のスペースを提供することで、さまざまなコンポーネントを簡単に接続して回路を作成できるため、設計を確定させる前にプロジェクトのテストや開発を行うことができます。
