电磁兼容设计与测试实用技术：什么是搭接？

在本章讨论中，我们所关心的搭接是“RF搭接”。这是为了改善EMC性能在所关心的频率上的一个低阻抗连接。虽然，这种搭接阻抗需要低到什么程度取决于不同的应用，但这里所指的“低”一般就意味着它的阻抗要小于1Ω。在EMC目的的应用中，总的来说，关键是要在所研究的频率范围之内，我们要能够获得一个低阻抗搭接。按照上述的定义，它的阻抗就应该至少小于1Ω，至于在频率低于10kHz以下或甚至于是DC时，我们往往并不在乎PCB和底板之间的搭接提供的是不是低阻抗。

在RF频率上获得最低阻抗的搭接方式是以一个金属面压迫在另一个金属表面上所形成的搭接。在相同RF频率上，金属之间的点接触则倾向于会比加压金属面之间的接触阻抗要高。因此，在正常情况下，EMC设计工程师都会尽量避免使用点接触搭接。通常推荐在每个搭接位置上采用直径至少为3mm，不存在阻焊剂的PCB焊盘作为搭接面。然后再通过一个搭接用金属衬垫（套）用紧固件紧固在底板上。往往只需要在PCB的最外层面上采用这些衬垫（套）就可以保证具有一个良好的搭接。对于一个内层的0V参考面则通常会使用一个通孔环来完成这类搭接。所有上面的描述都已在图2-2-2中以图示的方式于以体现。

图2-2-2 PCB-底板搭接的例子

对于所有的金属与金属之间的搭接接触面都要求具有良好的表面导电性。并且在产品的寿命周期中不允许出现锈蚀。因此，最好是对每对搭接部件表面采用如锡这样的相同金属形成镀层。诸如螺钉或螺母等紧固件则不应该被用来作为搭接件。它们仅应用来确保搭接元件的接触面被坚实的挤压在一起。实际应用中，经常还会使用带有攻丝孔的金属衬垫（套）来紧固它们。但是用这种方式拴紧的衬垫（套），在其四周必须与底板表面获得良好的冷焊接，以避免附加阻抗的出现和形成锈蚀。

有各种各样的低成本元件可以用来形成0V参考面和底板之间的搭接。在图2-2-3中所示的导电快速插入并紧固的PCB衬垫（套）就是这样一类的搭接元件。还有其他的一些可供选用的元件将会在后面的讨论中介绍。

图2-2-3 各种规格的用于0V参考面-底板搭接的易搭接，低成本元件

（如图所示的由Kitagawa公司生产的框架搭接分隔器）

通常对0V参考面和底板或机柜之间的RF搭接的最低要求是要把它们设置在尽可能靠近每一个输入端和输出端连接器处，并且其中至少要有一个RF搭接就设置在最高速度或最为“噪扰”（发射电平最高的）元器件的邻近。

在把一个屏蔽电缆连接到一个PCB的地方，通常都会把它的屏蔽导体以360°搭接方式在它进入单元或设备的那一点上搭接到底板或机柜上。换句话说，这就要求采用一个屏蔽的连接器（或要求使用一个带有屏蔽罩壳的连接器）。为了便于安装和减少装配时间，我们推荐采用可以安装在连接器面板切口上的PCB安装型连接器。(www.xing528.com)

对于PCB安装型连接器来说，通过在它们的金属体或罩壳与连接器面板之间夹入导电密封衬垫的“三明治”方式，就可以很容易地实现360°搭接。假如，它们的金属体或罩壳又是以多点方式焊接在0V参考面上的话（通常是焊接在为它们提供机械支撑的套管上），那么0V参考面与底板之间的搭接也是很容易完成的。这个技术有时候也可以在连接器面板和连接器之间没有任何机械紧固件的情况下使用。这样做的好处是在获得良好的EMC性能的同时，可以更进一步减少装配时间。图2-2-4中所示的就是这类装配的一个例子。

即便使用的电缆为非屏蔽类型电缆，不仅仍然可以使用上面所描述的屏蔽的PCB安装型连接器，而且采用这个技术的设计方案也仍然可以获得良好的EMC性能。这是因为它在输入端和输出端连接器附近改善了0V参考面与底板的搭接质量。在这里通常会使用柔软导电密封衬垫材料，以冲切工艺形成连接器设置形状（正如图2-2-4中所示）。典型的这类密封衬垫材料是由一个塑料发泡芯用金属化的纤维加以覆盖构成。但现今，直接使用导电发泡材料来进一步改善搭接性能的类型也已出现，并有商品化产品可供选用（如所谓“Z轴导电”）。

图2-2-4 在一个连接器面板上搭接0V参考面（和电缆屏蔽）的例子

市场上不仅已有用于单个D形连接器的标准化指簧密封衬垫，制造厂商还可以根据用户的需要，为客户设计定制特殊规格的指簧密封衬垫。这类根据用户要求特制的指簧密封衬垫可以在大多数现代PC的扩充卡插座中看到。可惜的是，有些类型的PC并没有在扩充卡区域中采用足够刚硬的连接器面板，在所有指簧结合的压力下会引起面板中部形成弓状的向外突起。这个不良设计所造成的结果是，在降低扩充卡的0V参考面与底板搭接性能的同时，还形成了很大的空隙，从而也降低了PC外壳的屏蔽性能。

如前所述，从EMC角度考虑出发，由于我们并不在乎是否能获得频谱向下延伸到DC的低搭接阻抗，有时我们也选择使用电容器来形成容性搭接。当一个PCB和它的底板之间要求电气上隔离的场合，容性搭接是唯一的解决办法（此时，要特别注意选用适当的额定电压和额定功率的，并经过安全认证的电容器）。电气上隔离的医疗设备电路可能必须满足非常严格的漏电流技术指标，这就有可能使我们不得不为一个PCB和它的本机底板之间所使用的总电容值设置一个上限。倘若真是处在这种情况的话，后面所要介绍的有些技术可能就无法使用。

图2-2-5 电容器SRF阻抗的几个例子

使用搭接电容的一个重要考虑是不可避免地会形成与它们以串联形式伴随出现的电感阻抗（比如由于线条和通孔的存在）。它们不仅会形成串联谐振，而且仅能在一个有限的频率范围内提供低阻抗。图2-2-5所示的就是这种情况。

在它的自谐振频率（SRF）以上，电容的阻抗随着频率的升高而增加。事实上，这个上升斜率是电容器本身加上它的焊盘、线条和通孔的总电感阻抗。我们都知道，任何电容器都不可避免地会有一些内部电感。小型的多层瓷介结构，额定电压为100V的电容的典型电感值大约为1～2nH。把电容连接到PCB的焊盘、线条和通孔的累积电感可以按照大约每1mm长度为1nH的数量级进行估算（假如使用引线电容来代替表面安装电容的话，那么它们的引线电感大约也处在相类似的数量级上）。在频率为1GHz上，每增加1nH的电感量（L），PCB与底板的搭接电感阻抗会增加6.3Ω（X_L=2πfL）。