Экран (англ. shield) — это проводящая или магнитопроницаемая оболочка (enclosure), конструктивный элемент печатной платы или кабеля, предназначенный для ослабления паразитного электромагнитного влияния. Экран выполняет две основные функции: защита внутренних цепей от внешних электромагнитных помех (электромагнитная совместимость, ЭМС) и предотвращение излучения помех от внутренних цепей во внешнюю среду. В конструкциях печатных плат экранирование реализуется в виде металлических корпусов, медных плоскостей (copper planes), токопроводящих покрытий (conductive coating) или специальных перегородок (shield fence).
Конструкция и типы экранирования
В электронике применяются следующие основные типы экранов:
Экранирование корпусом
Полый проводящий корпус (например, из алюминия или стали с гальваническим покрытием), заземлённый для отвода наведённых токов.
Экран на печатной плате
Сплошные слои меди на внутренних слоях многослойной платы, используемые как плоскости земли (ground plane) или питания (power plane), которые также выполняют функцию электростатического экрана.
Локальное экранирование
Установка металлических или металлизированных пластиковых колпачков (shield can) непосредственно над группой компонентов на плате (например, над ВЧ-генерирующими цепями).
Экран кабеля
Оплётка (braid) или фольга вокруг токоведущих жил кабеля, обеспечивающая защиту от наводок.
Принцип действия и эффективность
Эффективность экранирования (shielding effectiveness, SE) зависит от материала, его толщины, частоты помехи и целостности экрана (наличие щелей и отверстий). Идеальный экран представляет собой замкнутую проводящую оболочку. На высоких частотах (ВЧ и СВЧ) скин-эффект (skin effect) ограничивает глубину проникновения электромагнитного поля, поэтому даже тонкие проводящие покрытия могут быть эффективны. Для подавления низкочастотных магнитных полей требуются материалы с высокой магнитной проницаемостью (пермаллой).
Применение и нормативные требования
Экранирование является обязательным требованием стандартов по электромагнитной совместимости (ЭМС), таких как ГОСТ Р 51317 (серия стандартов, увязанных с CISPR и IEC 61000), для большинства коммерческих и промышленных электронных устройств. При проектировании плат правила экранирования регламентируются стандартами проектирования (например, IPC-2221). В контрактном производстве контроль качества экранов включает проверку целостности соединения с землёй (grounding), отсутствие незапланированных зазоров и соответствие покрытий техническим условиям.
Источники: Стандарты по электромагнитной совместимости ГОСТ Р 51317 и IEC 61000, стандарты на проектирование печатных плат IPC-2221, справочники по ЭМС и конструированию РЭА.