过孔屏蔽墙的设计总结（学习吴川斌博客的笔记）

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前提：

本笔记是去年9月份记录的，素材转发来于吴川斌老师博客，学习！

主要是吴老师理解的太深刻了，遂转发，分享给同行！

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1.SSN电源平面产生的辐射原理

SimultaneousSwitchingNoise(SSN)利用电源平面及地平面之间的谐振腔传播交流噪声的示意图，当然这样的谐振腔不只传播SSN的交流噪声，在信号完整性没做好的情况下，也会传播高速信号的噪声。

2.过孔产生的噪声

设计良好情况下几乎不产生辐射：PCB上互联的信号线包括pcb外层的微带线及内层处于两平面间的带状线以及信号换层起连接作用的电镀过孔（过孔细分为通孔、盲孔、埋孔），处于表层的微带线和处于两平面间的带状线通过良好的参考平面层叠结构设计可以良好的控制辐射。

而过孔在垂直方向上贯穿多个叠层，当高频信号传输线通过过孔换层时，不但传输线的阻抗发生的变化，信号回流路径的参考平面也发生了变化，当信号的频率相对较低时，通孔对信号传输的影响可以忽略不计，但是当信号频率上升到射频或者微波频段时，由于过孔的参考平面变化造成电流返回路径的变化，该过孔会产生的TEM波，会在在两平面形成的谐振腔间横向传播，最终通过pcb的边缘向外辐射到自由空间中，造成EMI指标超标。

3.如何解决

产生EMC问题的三个要素是：电磁干扰源、耦合途径、敏感设备

敏感设备我们控制不了，切断耦合路径比如加个金属屏蔽设备外壳等，老wu这里不讲，就剩下如何想办法干掉干扰源了。

首先要优化PCB上的关键信号走线，避免自身出现EMI问题，多于换层的过孔，我们可以在关键信号的过孔四周打上接地过孔，为关键信号的过孔提供额外的回流路径。

4.20H瓶颈

为了降低边缘辐射这效应,电源平面应较相邻之地平面内缩,电源平面内缩约10H则效果不明显;电源平面内缩20H时,则吸收70%边际通量边界(FluxBoundary);电源平面内缩100H时,则可吸收98%的边际通量边界;因而内缩电源层能有效抑制边际效应所造成的辐射。

EMI未来的设计,因内缩电源层20H将无帮助,且板子愈小则愈高频的辐射会因改变平面天线效应而更严重,所以20H的理论已不合目前的实际需求。

既然20H规则对目前的高频高速PCB设计已经变得无效了，那对于干掉pcb板边辐射这个干扰源来说，就得采用屏蔽结构对边缘进行处理，从而将噪声反射回内层空间中，这会增加这些层上的电压噪声,但边缘辐射得到降低。

5.过孔墙

6.金属包边

而对于微波电路板，其波长进一步变小，而由于PCB生产工艺现在，孔与孔之间的间距不能做的很小，此时已1/20波长的间距在PCB四周打屏蔽过孔的方式对于微波板作用已经不太明显，这时就需要采用PCB版本金属化包边工艺，将整个板边用金属包围起来，从而使微波信号无法从PCB板边辐射出去，当然，采用板边金属化包边工艺，也将会导致PCB的生产制造成本增加许多。

举例过孔常规是via8-20所以两个过孔最小间距假设是20mil对应波长为10mm。

对于射频微波板，某些敏感电路，以及有强烈辐射源的电路可以设计一个在PCB上焊接的屏蔽腔，PCB在设计时要加上“过孔屏蔽墙”，就是在PCB上与屏蔽腔壁紧贴的部位加上接地的过孔。这样就形成了一个个相对隔离的区域，类似下边的PCB，大家感受一下：

过孔屏蔽墙的设计要求如下：

有两排以上的过孔；

两排过孔相互错开；

同一排的过孔间距要小于λ/20；

接地的PCB铜箔与屏蔽腔壁压接的部位禁止有阻焊。