一种柔性电路板屏蔽盖的结构设计优化法浅析

一种柔性电路板屏蔽盖的结构设计优化法浅析

林凯 林其权 文燕 陈小丽 孙火旺

宁波兴瑞电子科技股份有限公司 浙江省宁波市 315326

摘要：各类产品都要转化为实物，都会有一个设计过程，设计综合因素考量越全面，产品的可制作性，品质稳定性，产品的功用效果都将会更好，涉及到后期的维修保养或者品质处理就会越少，所以产品的设计是其向实体转化最为关键的一步。

关键词：屏蔽性 结构设计优化 产品设计原则

引言

设计产品，首先我们需要了解其功用，针对其功用各项指标再针对性设计产品，产品设计需要分析其材料、工艺、组装或实用特性等因素。在这些思维成熟以后，初步的设计即已成型，这个时候就会有设计图纸出来，图纸出来后，还可以对其工艺等进行定义。所以设计思维定型，其实体转化就需要一个制作模拟确认过程，这个过程称为DFM确认过程（DFM 即Design For Manufacturability），在这个过程中，其制作工艺可行性、组装性、价格等因素就可以有一个初步的评估结果，如下我们以一种柔性PCB屏蔽盖的结构设计为例予以展开分析。

1一种柔性电路板屏蔽盖的结构设计优化意义

如下为一种柔性电路板的使用图（图一），其各接口接插于PCB上对应的各插口，形成各功能电路的连接，但由于电路运行时各功能模块间会有电磁干扰现象存在，所以各功能模块之间需要屏蔽，于是屏蔽框、盖的需求就产生了，屏蔽框需要焊在PCB上进行屏蔽或者接地等功用，屏蔽盖则需要对其屏蔽空间进行封闭起来，防止信号的相互干扰，这是产品的主功能，但是否满足了产品的主功能，其他功能是否就不重要了呢？我们接下来对其结构分析，发现这里有一个较大的缺陷，那就是屏蔽盖的形状相对弱，其设计结构在图二圈出的位置有Z字结构折弯(两侧对称)，因其末段无任何固定结构，Z折结构外部有L壁限制，不会向外凸，但是其可向内凹，这就是这套产品的缺陷所在，这个缺陷就会影响到其与屏蔽框的组装，而且因这个结构薄弱，其在生产、周转、运输中都会有较大的变形风险，所以解决它是我们对这项设计优化的意义所在。

图一 图二

2一种柔性电路板屏蔽盖的结构设计优化思路

2.1薄弱结构强化原则

要满足结构强度强化，还要满足产品匹配要求，从这个方面着手，我们可以在图二的结构图上做设计优化，将其圈内向下的两相邻壁做叠料设计，叠料结构可参见图三圈出位置，因叠边结构强化需要做焊接或者铆接，这里的重叠宽度会有一定要求，常规不低于3mm。

图三

2.2排除组装空间约束原则

从图一我们可以看出柔性线路板需要从图一下侧布线，所以图三的设计，虽从强度提升了，也能制作，但是其对柔性线路板的布局位置会造成一定的挤压，叠边3mm与柔性PCB与屏蔽外框外侧距离1.7mm单侧形成了1.3mm的过盈挤压，所以结构需要持续优化；

2.3结构设计与可制作性、成本兼容原则

图三的设计因空间原因需调整，从思维上看这个叠料理论还可以设置在产品的两侧边最外，我们从图三的最右侧单侧进行设计分析(两侧处理方式同，以单边为例)，此处可以从图三的最下矮壁做Z折连料，这样可以在其末段与最右侧边的内、外贴边叠料两种方法；

A:从图三矮下壁增加的Z折延伸的料若往最右侧边内部加料，结构可行，可制作，但这个结构会影响到其对应的屏蔽框之间的配合，屏蔽框的外壁和屏蔽盖的内部就会增加至少一个材料厚度的间隙，其匹配结构将完全无用；

B：从图三矮下壁增加的Z折延伸的料若往最右侧边外部加料，这个结构可行，但是这个结构产品耗料增加较多，随模内多工步影响，模具也会增长较多，成本会较高；

C:我们分析到屏蔽框与屏蔽盖对于柔性线路板还有防护功能，其图三后部的位置，其外伸结构并没有完全与屏蔽框匹配，还有一些空隙存在，所以可在图三圈出右壁往屏蔽盖顶部内、外侧加叠料设计，这里的设计需要把图三圈出位置的上壁下折结构去除，以增加叠料设计可行性，其设计原理是基于从最右侧壁增加Z折弯+L翻壁结构去实现。其中增加的叠料做在屏蔽盖背部，因为模具里面旋转挡料，叠料结构无法绕过，故无法实现，从而确定叠料内藏为可行方案。内藏的料介于其屏蔽盖外侧外壁至内侧外壁的台阶面之间，所以这个结构不会增加料耗，且模具长度不会额外增长，可以省模具费，具体设计结构参见图四

图四

自此结构主体设计完成，其制作工艺可行，模具费更优，其与屏蔽框组合可行，另因有叠边可做模内铆接，所以强度更佳，其对于后段的生产、包装、运输等都具有十分重要的意义。

3产品设计的原则

3.1功能原则

所有的产品，设计都需要具有主功能原则，部件本身，部件与组件、部件与部件之间都会有相互关联的功用要求，所有的设计都以实现既定功能为前提，包括其后段工艺的要求；

3.2需求原则

产品的开发，都需要具备有一定的市场需求，有市场需求，产品的开发就会获得发展，所以产品的开发，是以市场需求为基础的；同时对于产品的制作，或者产品的使用，都可能出现需要优化的环节，我们需要在设计中进行先期优化，以使产品好用，耐用。

3.3创新原则

产品的开发，要求我们在现有技术延长线上发展，这是基础，有了基础，我们就要做创新的跃升，创新不但限于结构，其范围相当广泛，包括原理等的成功探索、制作工艺突破、设计思维创新等等，做从0到1的事，这就是创新，创新有难度，但根基扎实了，这是可以实现的。在当今国际大环境竞争激烈的情况下，我们自己做更多的创新就会让我们的国力增强。

3.4成本原则

产品的开发，是具有多向性的，其中一个是经济性的指标，就是成本，成本和设计挂钩，设计越好，强度越好，品质越好，其对后期的品质影响就越小。而且成本是一个竞争力指标，客户在选择供应商的时候，价格就是一个非常关键的因素，所以在开发中需要考虑有成本竞争力的设计或制作方案。

3.5安全及可靠性原则

产品设计需以功能为导向，其产品是否安全可靠？耐用？这个是设计者需要考量到的，产品有99%的安全或可靠性，都说明其是有风险的，所以在设计产品时，我们要排除各种风险因素，保证产品的完全安全可靠。

3.6环保原则

随着社会的发展，环保等因素成了产品发展中要强制满足的条件，这些条件对于国家政策，国际责任或者对于我们自身身处环境，都是有利的。那么产品的设计，融入环保设计原则，就应成为我们设计工作者的设计理念。做环保的产品，利于健康，需要我们长远贯彻，扎根落实。

结束语

就本文所述的一种柔性电路板屏蔽盖的设计结构，这不是一种常规的设计，其结构受产品尺寸等限制，有些方案无法执行，本设计结构较突出，解决问题的思路具有创新性。这是将产品设计与模具制作等综合领域进行较为深入分析融合而设计的方案，最终的设计的不但结构可靠、品质稳定性好、经济成本低，而且满足客户实际所需，对后段的生产、供货等也有了源头保证。这样的设计，不但提升了我们的设计思维高度，而且已将其成果转化为实体，推进了我们的设计技术及制作能力向上提升。优化是一个永恒的话题，我们需要在这条路上践行，勇往直前！