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为什么要在 PCB 上进行屏蔽设计？
首先是极致的性价比。 在电子组装的最底层级——即 PCB 上进行屏蔽，不仅成本最低，增加的重量也最少。相比之下，如果在模块或机箱层级进行屏蔽，成本往往是 PCB 级的十倍以上。
其次是高密度集成的必然要求。 随着表面贴装器件（SMD）持续微型化和 PCB 密度的提升，为了确保性能，必须对不同电路区域进行隔离。特别是随着 IC 制程工艺（特征尺寸）的不断缩小，芯片对信号干扰更加敏感。板级屏蔽提供了一种低成本方案，确保现代 IC 能在设备内部“嘈杂”的电磁环境中可靠运行。
在集成无线通信功能时，屏蔽更是刚需。 距离极近的发射天线往往是强干扰源，容易影响周边的敏感电路；反之，灵敏的接收天线若紧邻开关电源或数字处理电路，其接收灵敏度会下降，从而大幅缩短通信距离。因此，PCB 屏蔽是解决无线共存问题的关键技术。
此外，产品形态的演变也决定了屏蔽方式。 现代便携设备（如手机、平板）大多内置了蓝牙或 Wi-Fi 功能，但没有可见的外置天线，因为它们安装在产品外壳内部，显然无法使用具有屏蔽性的外壳，因此 EMC 防护的重任完全落在了 PCB 屏蔽技术上。
最后，合规性监管正日益严格。 随着 IC 开关速度的飙升，现代电子产品的辐射频率越来越高，显著干扰电平已突破 1GHz。为了保护日益拥挤的个人通信频段，监管标准正朝着保护 6GHz 及更高频谱的方向发展，这也倒逼设计者必须在 PCB 源头解决高频辐射问题。
PCB 板级屏蔽概述
PCB 板极屏蔽的原理看似简单，通常是将一个五面的导电屏蔽罩“扣”在 PCB 的特定电路区域上方。但这里有个核心概念经常被忽视，屏蔽罩本身只是法拉第笼的一半，另一半是 PCB 内部的地平面（GND）。
只有通过屏蔽罩周边密集的缝合过孔（Stitching Vias），将其与 PCB 内部完整的地平面紧密“缝合”，才能构建出一个真正的六面导电闭合腔体。如果下方的地平面是破碎的，或者过孔间距太稀疏，屏蔽效果就会大打折扣。
这里有一个工程设计的黄金法则——“十分之一波长”，也即是屏蔽框下方的接地过孔间距，必须小于干扰信号波长的 1/10。如果间距太宽，高频信号就会像穿过栅栏缝隙一样，直接从 PCB 介质层里溜出去。
必须强调的是，凡是进出该屏蔽腔体的走线，都必须经过严格的滤波或屏蔽处理。更高端的操作是利用“层变换”，尽量不要让走线在表层直接穿过屏蔽框下方，而是打孔通过内层进出，这样能最大程度保证屏蔽边界的完整性。
在设计时还需注意层叠结构的影响，如果作为屏蔽底面的平面层位于 PCB 内层，那么该平面背面的走线和器件自然就不在屏蔽保护范围内。
对于双面布局的情况，如果 PCB 的顶层和底层均有敏感电路，理论上可以在两侧都安装屏蔽罩（此时中间的平面层并非绝对必须），但这无疑会增加 SMT 自动化组装的工艺难度。 如果顶底两层分属不同的电路模块，利用 PCB 内部平面层可以在一定程度上实现物理隔离；而更完善的做法是，在两侧分别安装屏蔽罩，并让这两个屏蔽罩共用同一个内部平面层作为它们各自的‘第六面’，从而实现最佳的隔离效果。”
老wu之前分享过的创龙科技推出的基于全志科技T153以及T536 SoC的开发板，就采用了PCB板级屏蔽罩的设计方式，方便大家根据项目需要，安装屏蔽罩。T536支持17路UART、4路CAN-FD，很符合工业应用。
PCB 屏蔽罩的类型
很多初学者认为屏蔽罩就是块“铁皮”，其实不然。在专业设计中，选材大有讲究，选错了不仅效果差，还可能导致接触不良或生锈。
洋白铜（Nickel Silver / C7521）
洋白铜实际上是铜-镍-锌（Cu-Ni-Zn）合金，因其色泽呈银白色而得名。它是目前中高端消费电子产品（如智能手机、平板电脑）中最常用的屏蔽材料。
物理特性验证：洋白铜的电导率约为 5.5% - 6% IACS（国际退火铜标准）。虽然远低于纯铜（100% IACS）或铝（61% IACS），但这对于屏蔽GHz频段的电场和平面波已经绰绰有余。其趋肤深度在1GHz时极小，通常0.2mm厚度的材料已能提供优异的吸收损耗。
工艺优势：洋白铜最大的优势在于其直接可焊性。由于其合金成分稳定，表面无需镀层即可被锡膏良好润湿。这解决了镀层材料在长期储存后因镀层氧化或老化导致的可焊性退化问题。此外，它具有优异的冷加工性能，适合深拉伸（Deep Draw）工艺，成型后回弹小，平整度易于控制。
耐腐蚀性：在盐雾和高温高湿测试中，洋白铜表现出极佳的稳定性（腐蚀率≤0.01 mm/a），这使其成为海洋环境或高可靠性设备的首选。
马口铁（SPTE / 镀锡钢板）：低频磁场的克星
磁屏蔽特性：与洋白铜相比，SPTE最显著的物理特性差异在于其铁基材的铁磁性。低碳钢的相对磁导率通常在数百到数千之间。根据屏蔽理论，对于低频（kHz至低MHz范围）的磁场干扰（如开关电源的变压器、电机驱动电路），高磁导率材料能提供磁通分流路径，从而实现铜合金无法企及的屏蔽效果。
成本与风险：SPTE的成本通常低于洋白铜，适合大规模生产。然而，其潜在风险在于冲压断口的锈蚀。在冲压成型过程中，侧边的镀锡层被切断，暴露出内部的铁基材。在潮湿环境中，这是生锈的起始点。虽然由于面积微小通常可被接受，但在严苛的工业级应用中需谨慎评估。
不锈钢：只能做盖子
不锈钢以其高强度和美观著称，但在板级屏蔽中处于尴尬地位。
焊接难题：不锈钢的表面存在致密的氧化铬层，导致其几乎不可焊接，除非使用强腐蚀性的活性助焊剂（这在电子制造中通常被禁止，因为会有残留腐蚀风险）。因此，不锈钢通常不用于需要焊接的屏蔽框，而仅用于两件式屏蔽罩的扣合盖（Cover）。
电导率与磁导率：奥氏体不锈钢（如304）通常是无磁或弱磁性的，且电导率极低（约2% IACS）。这意味着其电磁屏蔽效能通常弱于洋白铜和SPTE。其主要价值在于机械保护和作为盖板的刚性支撑。
将屏蔽罩连接到 PCB
传统的通孔金属屏蔽罩通常使用手工方法将其引脚焊接到 PCB 的地平面（即构建屏蔽腔体的“第六面”）上。虽然波峰焊也能用于批量制造，但金属屏蔽罩巨大的热容会导致热量迅速流失，极大增加了波峰焊工艺参数调试的难度，容易出现虚焊或冷焊。
表面贴装金属屏蔽罩旨在用于使用回流焊方法的自动化组装，需要注意平衡焊接时的热量分布。
理想的屏蔽体是一个密不透风、无缝隙的导电连续体。然而，现实中的工程需求——散热、信号引出、调试测试点、机械组装公差——迫使我们在屏蔽罩上开孔或留缝。
很多小伙伴担心在屏蔽罩上开孔会导致电磁泄漏，于是为了屏蔽效果牺牲散热，导致芯片过热。其实大可不必恐慌，这里有一个波长/20法则。
评估开孔对屏蔽效能影响的核心理论依据是波导截止频率（Cutoff Frequency）理论。一个开孔可以被视为一个短波导。当电磁波的频率低于该波导的截止频率时，波无法以行波形式传播，而是以倏逝波（Evanescent Wave）形式存在，能量随距离呈指数衰减。
工程经验法则：波长/20
为了维持商业产品通常需要的20dB以上的屏蔽效能，开孔的最大线性尺寸必须受到严格限制。
保护环（Guard Ring）的应用
对于多层板，建议在PCB的最外围设计一圈宽度适中的裸露铜环，并用密集的过孔将其与所有内层地连接。这不仅为屏蔽罩提供了坚固的焊接基座，还能有效抑制由于电源/地平面谐振引起的边缘辐射（Edge Radiation）。Guard Ring本质上是PCB边缘的“法拉第墙”。
