第一次画PCB屏蔽罩图纸的时候我犯过一个特别低级的错误以为屏蔽罩图纸就是画个矩形外框、放一圈焊盘、标一下长宽高完事。结果文件发出去屏蔽罩厂追着问展开图和毛刺方向板厂问焊盘要不要开钢网避让SMT那边问罩子底下能不能走线我一个问题都答不上来。后来返工了三轮才把“PCB屏蔽罩图纸”这件事彻底想明白。这篇内容就是把这段经历沉淀下来的完整思路写出来从图纸给谁看、尺寸怎么定、封装怎么做到图层怎么分、Gerber怎么出、产线实测会踩哪些坑一次性说清楚。适合正在做射频模块、电源板、主控板屏蔽设计的硬件工程师、结构工程师也适合刚入行需要跟屏蔽罩厂对接的Layout工程师。1. 屏蔽罩图纸到底是给谁看的先分清三种图再动手屏蔽罩图纸听起来是一个文件实际上要承载至少三种完全不同的图面需求。第一种是给屏蔽罩厂看的罩体加工图这张图关心的是外形尺寸、展开尺寸、折弯角度、材料厚度、表面处理。第二种是给PCB板厂和SMT产线看的PCB安装图这张图关心的是焊盘开多大、禁布区在哪里、丝印怎么画、方向怎么防呆。第三种是给装配和测试人员看的装配工艺图这张图关心的是罩体装配后的净空高度、返修方式、二次拆装的便利性。我见过不少工程师只画了第一种也就是只给罩体加工图PCB部分完全靠口头描述。屏蔽罩厂把罩子做出来了但PCB板上没有配套的封装焊盘或者焊盘形状和实物脚位对不上板子到贴片线上才发现问题。反过来也有人只画了PCB封装图没给加工图屏蔽罩厂只能凭经验猜测材料厚度和折弯公差做出来的罩子要么装不进去要么松松垮垮。图纸的真正价值是把这三种信息收敛成一个可追溯的版本不是各画各的。可以这样理解图纸是一份契约参与方至少有三个三方读图的方式完全不同。结构工程师关心装配间隙电气工程师关心地网络和禁布区工艺工程师关心可焊性和维修便利性。绘制图纸时最好把自己分别代入这三类读者对着图面问一遍“结构信息够不够、电气信息全不全、工艺信息有没有”很多漏项就能在发图之前堵住。1.1 图纸信息分三个层次结构、电气、工艺把屏蔽罩图纸拆开看信息可以分三个层次。结构层次包括罩体外形尺寸、罩体高度、脚位尺寸、装配净空、避让区域这些决定了屏蔽罩能不能装得上。电气层次包括焊盘所属网络、地平面的连接方式、禁布区范围、过孔缝合方式这些决定了屏蔽罩能不能起到屏蔽作用。工艺层次包括材料牌号、厚度、表面处理、折弯公差、钢网开孔建议、返修方式这些决定了产线能不能稳定地把罩子装好。很多图纸缺的不是结构信息而是电气和工艺信息。比如焊盘只画了形状但没有连接到地网络或者连了一小段粗线结果地网络的回流路径不通。再比如材料厚度没写屏蔽罩厂默认用0.2mm洋白铜但你的结构空间只允许0.15mm到装配阶段才被发现。这些问题的共同点就是画图时只想着“长什么样”没想着“谁会按这张图做什么”。1.2 为什么三种图不能互相替代有人会说把三种图合到一张图上不就行了实际很难。罩体加工图需要标注展开图、折弯内R角、毛刺方向这些信息放到PCB安装图上根本没意义反而干扰Layout人员看焊盘和走线。PCB安装图需要标注禁布区、过孔、丝印位号放到罩体加工图上也会让屏蔽罩厂无所适从。装配工艺图标注的维修开孔位置、加热返修温度更是另外两类读者不需要的。我的习惯是项目文件夹里放三份文件但统一维护同一个版本号一份DXF/DWG给屏蔽罩厂一份PCB封装库文件和Gerber给板厂一份装配图PDF给产线。三份文件从同一个尺寸数据源引出改任何一个尺寸都要同步另外两份。这个动作起初觉得麻烦后来发现能省掉大量“你对一下图纸版本”的沟通成本。2. 先定尺寸再画图结构参数和间距不能靠感觉屏蔽罩的尺寸参数是整张图纸的地基地基歪了后面全歪。先聊外形尺寸。罩体覆盖区域应比需要屏蔽的电路网络外扩至少0.5mm一般留0.5到1mm的余量。余量太小边缘的走线和器件靠近罩体边缘屏蔽效果会打折余量太大罩体占用太多板面增加成本。这个参数可以理解为给屏蔽区域修一圈“护城河”河不能太窄也不能太宽。罩体高度的设定逻辑也很直接取罩内最高器件的高度再加上0.5mm左右的设计净空。这个净空不是为了好看而是为了给回流焊时的热膨胀、罩体折弯公差、器件贴装公差留出冗余。如果没有这个冗余罩体内的器件顶端可能直接顶到罩体轻微振动就会出现接触短路。如果整机还有外壳还需要叠加考虑外壳内壁到PCB板面的距离形成完整的高度链。焊盘尺寸和脚位间距是另一个重点。屏蔽罩脚宽常见0.5到0.8mm脚间距1.0到2.0mm。焊盘宽度一般比脚宽大0.1到0.2mm焊盘外沿比脚的外端长出0.3mm左右这样焊点能形成一个自然的半月形锡角既保证连接强度又方便AOI检测。焊盘太短容易出现虚焊太长则相邻焊盘之间容易连锡这个平衡是靠实测经验调试出来的。2.1 与螺丝孔、定位孔、板边的间距预留屏蔽罩焊盘和PCB板边、螺丝孔、定位孔、邮票孔之间的距离是我早期经常忽略的。实际经验是至少保持0.5mm间距否则拼板分板时分板机的应力会顺着板边传到最近的焊盘焊盘连同铜箔一起被拉裂的情况我都见过。尤其是离邮票孔近的焊盘应尽量由邮票孔的应力释放槽隔开让应力从槽的位置卸掉而不是直接传递到屏蔽罩焊盘上。还要注意导热螺柱或结构螺柱的位置。有一个项目我在图纸上标注了罩体外壁到PCB边缘的距离是1.2mm看起来没问题但上壳有一个螺柱凸台的高度超过这个距离装壳时螺柱凸台直接压在罩体上把罩体压变形连带底下的一颗电容也被压歪。从那之后我的图纸里会加一个简化版的装配剖面示意把罩体高度、PCB厚度、外壳内壁凸台高度放在一条尺寸链上哪怕只用两三个关键数字也能逼着自己把装配链算完整。2.2 天线、连接器和外壳内壁的空间冲突屏蔽罩最难处理的就是跟天线、USB连接器、排针这类“带高度、带方向”的元器件的空间关系。如果屏蔽罩紧挨着天线区域哪怕间距只有1mm也可能因为金属腔体改变了天线的近场分布导致天线效率下降。这类问题在图纸阶段就要用禁布区和文字注释明确标出而不是等天线测试挂了再改。同理USB连接器外壳即使是金属的本身也是一个接地点屏蔽罩如果离它太近两个金属体之间会产生寄生电容影响高速信号质量。外壳内壁导电泡棉也是个隐形杀手。很多整机设计会在屏蔽罩上方贴一层导电泡棉用来接地和缓冲。泡棉自由状态厚度可能是1.5mm压缩后只有0.5mm如果图纸上只标注了自由状态尺寸没有标注压缩后的最小间隙装配时就可能出现泡棉把罩体往下压、罩体又把器件压坏的情况。避坑的通用方法是所有涉及弹性缓冲件的间距同时标注自由状态和压缩状态的尺寸缺一个都不允许发图。2.3 三种常见屏蔽罩安装形式的图面差异屏蔽罩按安装方式分常见三种贴片焊接式、屏蔽架加扣盖式、夹扣弹片式。三种方式图纸标注的重点完全不同。贴片焊接式成本最低、适合大批量但返修困难图纸重点是焊盘尺寸、热过孔、钢网开孔建议。屏蔽架加扣盖式把屏蔽罩拆成两个零件屏蔽架焊在PCB上扣盖靠边缘弹力扣入贵一点但方便后期检修图纸重点是屏蔽架焊盘、扣合凸包位置、防呆方向。夹扣弹片式靠弹片和罩体边缘的机械夹持力固定免焊接适合调试期和小批量图纸重点是弹片位置和压入深度。下面用表格把三种方式的图纸关注点列一下。安装形式典型成本返修便利性图纸重点关注项贴片焊接式低差需热风枪整罩加热焊盘尺寸、热过孔、钢网漏锡比例屏蔽架加扣盖式中高好扣盖可拆屏蔽架焊盘、扣合凸包、防呆方向夹扣弹片式中一般弹片位置、压入深度、装配方向在画图前先确认产线用哪种方式然后针对性地补充图纸信息。我见过最哭笑不得的情况是一张图纸上画了贴片焊式罩体的焊盘但实际采购回来的却是扣盖式屏蔽罩两套结构根本不匹配最后只能报废重做。这种事情其实完全可以避免图纸第一页就把安装形式写清楚不然后面全是隐形成本。3. PCB封装与焊盘才是图纸真正落地的地方屏蔽罩图纸要真正落到PCB上核心就是封装绘制和焊盘设计。屏蔽罩封装并不是简单地放一圈矩形焊盘就算完事它涉及地网络连接、散热特性、禁布区域、丝印防呆等多个层面是整张图纸里最能体现设计功力的部分。焊盘连接地网络的散热均衡是我最想强调的一点。屏蔽罩通常与地网络相连焊盘通过过孔连接到内层地平面。如果每个焊盘单独铺一小块铜皮地平面可能被分割成很多碎片回流路径不连续屏蔽效果反而下降。反过来如果整个屏蔽罩区域的外围整圈铺铜过回流焊时吸热太多罩体焊盘和旁边的滤波电容焊接温度不一致容易出现冷焊。经验做法是铺一圈宽度0.5到1mm的地环带然后在焊盘下方以1.0到1.5mm的间距布置0.3mm的地过孔把屏蔽罩区域的地与主地平面均匀缝合。这样做既能保证电气连续又能让回流焊时的热量传导均匀避免局部过热或过冷。3.1 罩体下方的走线与器件净空限制在AD等EDA工具里我会在Keep-Out Layer画一个比罩体实际尺寸内缩0.2mm的禁布区禁止走线和放过孔。画这个禁布区不是为了让图纸好看而是防止Layout阶段随手在罩体下方走一条高速信号线或者放一个过孔。屏蔽罩本身是一个接地的金属腔体如果高速线从罩体底下穿过走线和腔体之间会形成寄生电容阻抗特性被改变信号完整性很难保证。敏感走线应该绕到屏蔽罩外围或者走内层并且两侧加地孔屏蔽。罩内器件的高度限制也要在图纸上明确体现。我的习惯是在装配层加一行文字注释罩体下方器件净高不超过X.X毫米。这个数字怎么来取罩体高度减去设计净空再减去PCB板厚方向的焊盘影响就是允许的器件最大高度。如果不写这行字Layout的人可能把一颗电解电容放在罩体正下方装罩子的时候发现顶住只能重新改板。3.2 Altium Designer中封装绘制的具体操作拿Altium Designer举例新建一个PCB封装库组件焊盘用顶层SMD矩形焊盘长宽按前面提到的经验值设置。外形框我画在顶层丝印层起点设在左上角附近用一个0.5mm的缺口表示方向这样装配时一眼能看出来正反。机械层1画罩体的外形和高度标注用0.15mm线宽线太粗会盖住其他信息。脚位比较多的时候不要手工一个一个摆焊盘用阵列粘贴效率高但粘贴之后务必检查焊盘中心距和规格书里的Pitch是否完全一致。差0.1mm看起来不多批量焊接时就是虚焊或者连锡的根源。如果是扣合式屏蔽罩屏蔽架的封装脚位比贴片式复杂最稳妥的做法是向屏蔽罩厂要DXF或DWG外形文件导入AD后转成封装比自己从零画靠谱。很多屏蔽罩厂都支持提供建库用的DXF文件前提是你在对接的时候主动问一句大多数都会给。3.3 阻焊开窗和热过孔的细节处理屏蔽罩焊盘的阻焊开窗范围也要单独处理。常规做法是焊盘处正常开窗但不要让阻焊扩大化覆盖整个罩体区域。若整片罩体区域都开窗露铜回流焊时大面积铜皮吃锡一方面容易形成锡珠另一方面后续裸铜氧化后外观难看返修时更难处理。在AD中这个参数由Solder Mask Expansion控制投影规则里设置0.1mm左右就能避免大面积开窗。热过孔是屏蔽罩区域容易遗漏的部分。散热的逻辑在于罩体内的功率器件产生的热量一部分通过空气传导到罩体再通过罩体焊盘导到PCB因此屏蔽罩焊盘附近的地过孔不仅是电气连接也是导热通道。过孔孔径0.3mm外径0.6mm以1.0到1.5mm间距阵列布置既能改善接地又能提升散热能力。如果过孔间距太大散热路径变长太密则可能破坏PCB结构强度加工时容易出现孔壁无铜的问题。4. 别忽视屏蔽罩厂的生产工艺这些参数必须写进图纸屏蔽罩图纸的另一半读者是屏蔽罩厂。很多做PCB Layout的工程师对屏蔽罩加工工艺不熟以为只要给出外形尺寸就行结果屏蔽罩厂反复来回确认材料、厚度、公差时间全耗在沟通上。把工艺参数直接写进图纸是提高协作效率最有效的方式。材料选择和厚度是图纸上必须明确的第一项参数。常用材料有三种洋白铜C7521、黄铜H65、不锈钢SUS304。洋白铜可焊性和成型性均衡厚度常见0.15、0.2、0.25、0.3mm是绝大多数屏蔽罩的首选。黄铜H65导电性好、成本较低但弹性一般适合不需要反复拆装的贴片式。不锈钢SUS304强度高、防锈好但可焊性差焊脚区域需要预镀处理。图纸上如果不写材料牌号屏蔽罩厂只会按他们的默认库存来可能跟你的焊接工艺完全不匹配。表面处理也要写清楚特别是焊脚区域。我看到很多图纸只写一个“镀锡”但“镀锡”在不同厂家执行起来差别很大有的是整个罩体都镀有的是只镀焊脚。如果只在焊脚区域需要可焊性就要明确写成“仅焊脚镀锡罩体表面裸材或镀镍”并备注满足RoHS要求。这个细节直接影响焊点的可靠性和长期存储的抗氧化能力。4.1 公差标注最容易引起扯皮的部分加工图里最容易被忽略的是公差标注。屏蔽罩外形尺寸的公差一般±0.1mm基本能满足大多数装配需求但折弯高度公差一定要单独标注。为什么单列因为罩体的总高是“折弯尺寸加材料厚度”的叠加结果如果上下模折弯控制不好高度方向很容易超出预期。图纸上如果只标总高不标折弯尺寸屏蔽罩厂很难判断你到底关心哪个尺寸只会按自己习惯的公差做结果装上PCB后总高度超出结构余量。毛刺方向也是一个看起来小但实际很关键的信息。屏蔽罩冲压成型后边缘会产生毛刺毛刺方向如果不标默认可能向内也可能向外。毛刺朝内可能刺破罩内元件的绝缘层或者顶到器件表面毛刺朝外可能刮手、刮伤外壳内壁或者在装配时卡住泡棉。经验上毛刺方向以朝内居多但每种结构不一样图纸上明确写清楚屏蔽罩厂才好安排模具方向。4.2 扣合式屏蔽罩的凸包和开孔表达扣合式屏蔽罩的核心特征是屏蔽架上的扣合凸包。这个凸包高度一般在0.1到0.15mm之间太小扣不紧太大则扣盖合不上。图纸上要标注凸包的位置并且明确凸包只能落在屏蔽架内侧壁不能在焊脚正上方否则SMT吸嘴吸取屏蔽架时会碰到凸包导致贴装偏移。屏蔽罩上如果有开孔比如为了散热或者为了露出测试点开孔的形状和位置也要在图纸上表达清楚。散热孔阵列的孔径和间距需要平衡散热效率和屏蔽效果孔径太大会显著破坏屏蔽连续性常见的做法是孔径0.5到0.8mm、间距1.0到1.5mm交错排列。测试孔则要标注“测试针可接触区域”的范围并提示装配后测试点是否还能被探针碰到避免出现装完罩子无法测试的尴尬。5. 从AD完整出图到交付图层输出与Gerber避坑图纸在EDA里画完不等于可以交付输出环节的坑一点都不少于设计环节。图层规划、标注规范、Gerber输出检查每一步都可能有信息丢失或者图层错位的风险。我自己就经历过一次Gerber发出去后机械层没有勾选输出板厂收到的文件里完全没有屏蔽罩外形板子做出来才知道少了信息。先说图层规划。我现在的固定分工是机械层1放罩体安装外形和高度尺寸机械层13放装配高度和方向标注顶层丝印放位号、缺口和禁布区提示文字阻焊层正常开窗。四个图层各管各的互不干扰。标注字体高度统一用1.5mm装配图里同时给出“罩体最高点距板面Xmm”和“罩内最高器件净空Xmm”两个关键高度。缺任一个装配端都要靠猜。5.1 Gerber输出前三项必查Gerber输出时最常出的问题有三个。第一Top Solder开窗是否只覆盖焊盘而没有扩大到整个罩体区域。如果阻焊开窗外扩值设置过大整个罩体区域都会被开窗回流焊时可能出现锡膏溢出或者大块裸铜氧化。第二机械层1是否勾选输出。很多板厂直接读Gerber而不看原文件机械层忘勾选罩体外形就彻底丢了。第三装配用的DXF文件不要混入Gerber输出否则板厂审核时会看到一堆莫名其妙的线条影响效率。我每次出图前会单独导出一份装配层PDF把丝印、外形、焊盘三者叠在一起看。这个方法很笨但非常有效能提前发现丝印偏移、焊盘和外形错位之类肉眼难以察觉的问题。有一次我就是在这个步骤发现焊盘中心和罩体脚位中心差了0.2mm如果没发现贴片后大概率是整排虚焊。5.2 屏蔽罩相关DRC检查的实用清单在AD中跑DRC时屏蔽罩相关的报错经常被忽略。我整理了一份检查清单发图前逐项过一遍焊盘之间间距是否满足最小间距规则屏蔽罩脚距密集时这一步最容易报错焊盘与走线、过孔的间距是否满足装配要求禁布区内是否还有走线或过孔地网络过孔是否有未连接的情况常见于只放了焊盘忘了连地的封装罩体安装区的器件高度与装配约束是否一致。如果AD总是报Soldermask Expansion类的DRC多半是阻焊开窗外扩值设置过大把全局开窗外扩改成0.1mm基本能解决。这个细节不值得慌张但也不建议直接关掉DRC检查因为屏蔽罩焊盘密集时开窗过大引发的连锡问题在产线才会暴露。5.3 钢网文件与罩体焊盘的配合屏蔽罩焊盘密集时钢网开孔会直接影响焊接质量。常规经验是脚距1.27mm以上的屏蔽罩钢网开孔可以接近焊盘尺寸脚距1.0mm以下钢网开口宽度要比焊盘窄20%长度方向漏锡比例控制在70%到80%避免锡膏过多导致连锡。这个建议可以在图纸或工艺文件里直接写出来方便产线开钢网时参考。还有一种情况是屏蔽罩一个大焊盘对应多个地过孔过孔如果不在钢网开口覆盖范围内锡膏很难填进过孔焊盘下方会形成一个空洞。这个空洞不影响接地但在AOI检测时容易误判为气泡。处理方法是在钢网开口设计时把过孔位置纳入开口范围或者直接在图纸的工艺说明里标注“该区域过孔不需填锡采用阻焊开窗方式处理”。6. 实测中发现的问题和处理经验图纸做到位产线实测才是真正的考试。以下这些问题是自己在实际项目中遇到过、也处理过的写出来供参考。6.1 回流焊连锡与虚焊回流焊后屏蔽罩脚连锡是最常见的缺陷。原因有三个层面焊盘设计太长或者太近钢网漏锡比例太大地平面热量不均。其中焊盘和钢网两个因素都可以在图纸阶段控制。如果已经出现连锡排查时先看钢网开口宽度把开口宽度降低到焊盘宽度的80%漏锡长度降到70%能解决大部分问题。虚焊是另一个极端。屏蔽罩本身如果有轻微变形脚位没有完全贴合焊盘锡膏熔融后无法形成有效的润湿就会出现一整排脚只有两端焊上、中间虚焊的情况。这个问题需要从罩体厂端控制平面度图纸上注明“罩体底面平面度≤0.1mm”到货时用大理石平台检测。产线如果着急可以用局部压块辅助过炉但这不是长久之计。6.2 返修割罩与散热冲突屏蔽罩底下的器件需要调试或者维修时热风枪加热是常规手段。但如果是大面积接地铜皮的板子热风枪的热量会被迅速导走焊脚温度上不去硬翘会把焊盘扯掉。所以画图阶段就应该考虑返修便利性需要频繁调试的芯片要么预留可开窗的维修孔位标记要么直接用扣合式结构。这个决定要在方案评审时做而不是等板子出了问题再补救。散热方面如果罩体内有DC-DC电感或者功率放大器罩体本身就是散热路径但罩体表面积有限热量堆在罩内出不去。图纸上可以在罩体顶部预留散热开孔阵列或者在特定区域画一个凸包结构增加散热面积。凸包高度和位置要在图纸上标清楚避免与外壳干涉。6.3 拼板结构与罩体边缘应力多块小板拼在一起出货时如果每块小板都需要屏蔽罩我见过一种做法是在拼板上统一铺一个大罩体分板后再切。看起来省事实际上分板机的机械应力非常容易沿着板边传到罩体焊脚导致焊盘拉裂。稳妥方案是每块子板独立设计罩体罩体边缘与板边保持至少1mm间距让应力在板边释放而不是传导到焊脚。屏蔽罩本身也可以拼版出货让屏蔽罩厂用连片或者卷装。卷装适合超大批量连片适合中小批量。图纸上可以标注罩体拼版的推荐方向配合贴片机的编带方向能减少上料时的翻面动作。这些都是细节但积累起来就是产线良率的差距。最后分享一个我的固定动作每次图纸发出去之前把罩体加工图、PCB封装图、装配剖面图叠到同一个坐标原点用透明方式检查一遍对齐情况。这个动作花不了十分钟但能把“图纸做出来”变成“图纸能落地”。做屏蔽罩图纸这件事本质上不是画图而是把结构、电气、工艺三条线在文档里拧成一股绳拧得越紧后面产线上越省心。