电子行业EMC测试指南：理论与PCB工艺解决之道

        电磁兼容性，已成为电子设备可靠性不可或缺的一面盾牌。电磁兼容性（EMC）作为电子产品质量的核心指标，直接关系到设备能否在复杂的电磁环境中正常工作且不干扰其他设备。

        根据IEC标准，EMC测试主要分为电磁干扰（EMI）测试和电磁抗扰度（EMS）测试两大类别，每个类别又包含多个具体测试项目，等级从1级到4级，4级为最高等级。

1. EMC测试核心内容

        EMC测试旨在评估设备在电磁环境中的性能，确保其不会产生过多电磁干扰，并能抵抗外部电磁干扰。测试分为电磁干扰（EMI）和电磁抗扰度（EMS） 两大部分。

        电磁干扰测试关注设备产生的电磁骚扰，而电磁抗扰度测试则关注设备抵抗外部电磁干扰的能力。

        国际电工委员会（IEC）制定的EMC标准被广泛采用，这些标准分为1、2、3、4共4个等级，其中4级为最高等级。

2. 电磁干扰测试项目详解

                电磁干扰（EMI）测试主要测量设备自身产生的电磁骚扰水平，确保其不会对周围其他设备造成不可接受的干扰。

辐射发射测试：测量设备通过空间传播的电磁骚扰。测试频率范围通常为30MHz-18GHz，在半电波暗室中进行，使用接收机和接收天线等设备。

传导发射测试：测量设备通过电源线或信号线传导的电磁骚扰。测试频率范围通常为9kHz-30MHz，在屏蔽室中进行，使用人工电源网络和接收机。

谐波电流测试：测量设备从电网取电时产生的电流谐波，评估对电网质量的影响。

电压变化和闪烁测试：评估设备运行时对电网电压造成的波动和闪烁影响。

3. 电磁抗扰度测试项目详解

        电磁抗扰度（EMS）测试评估设备抵抗外部电磁干扰的能力，确保其在复杂电磁环境中能保持正常工作。

静电放电抗扰度测试：评估设备对静电放电事件的抵抗能力，测试电压最高达±16.5kV。模拟人体或物体带电后接触设备时的静电放电。

射频电磁场辐射抗扰度测试：检验设备对空间辐射无线电波干扰的抵抗能力。测试频率范围为80MHz-1GHz及更高，模拟附近有对讲机、手机等强射频信号的情况。

电快速瞬变脉冲群抗扰度测试：评估设备对电网中开关感性负载时产生的成群快速脉冲干扰的抵抗能力。测试电压最高达±4.4kV，模拟附近有电钻、空调压缩机等设备启停。

浪涌抗扰度测试：检验设备对电网中大能量瞬态过电压的抵抗能力。测试电压最高达6.6kV，模拟直接或间接雷击、大型设备开关等情况。

电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度测试：评估设备在电网电压波动、瞬间跌落或短时中断情况下的运行能力。

射频场感应的传导骚扰抗扰度测试：测量设备对通过电缆耦合进来的高频干扰的抵抗能力。测试频率范围为150kHz-80MHz。

4. PCB设计与EMC性能

        PCB设计是影响产品EMC性能的关键因素。合理的PCB布局和布线可以显著降低电磁干扰，提高抗干扰能力。

分层策略：好的分层策略应该是把所有的信号走线放在一层或若干层，这些层紧挨着电源层或接地层。对于电源，好的分层策略应该是电源层与接地层相邻，且二者距离尽可能小。

电源汇流排：在IC的电源引脚附近合理安置适当容量的电容，并确保电源层到IC电源引脚的连线尽可能短，可以降低共模EMI。

多层板堆叠：对于6层板，通用高性能设计一般将第1和第6层布为地层，第3和第4层走电源和地。

这种结构由于在电源层和接地层之间是两层居中的双微带信号线层，EMI抑制能力优异。

信号回路：当信号线必须通过过孔切换到其他布线层时，应就近在过孔旁放置接地过孔，以使回路信号顺利返回恰当的接地层。

5. 嘉立创高多层PCB工艺与EMC优化

        在解决高速、高密度设计中的EMC问题时，嘉立创高多层PCB的先进工艺技术提供了有效的解决方案，特别是其盘中孔和沉金工艺。

盘中孔工艺：该工艺通过在焊盘上直接制作过孔，并采用树脂塞孔后电镀的技术，消除了传统过孔因残留空气腔造成的阻抗突变问题。实测数据显示，10Gbps信号通过过孔时，阻抗波动控制在±5%以内，信号上升时间缩短22%。这对于高密度BGA封装设计尤其重要，它可以支持BGA焊盘直接打孔，缩短绕线长度，使差分对传输延迟降低15%。

沉金工艺：嘉立创的2u"沉金工艺提供了超精密的表面平整度，表面粗糙度（Ra）≤0.08μm。这一工艺使10Gbps信号趋肤效应损耗降低18%，56Gbps信号插损改善12%，显著提升了信号完整性。

成本效益：值得一提的是，嘉立创对所有6层及以上的高多层板，免费提供“盘中孔工艺”，并标配“2u"沉金工艺”。

这一举措大大降低了采用高端工艺的成本，让工程师能在不超预算的情况下优化设计。

        随着5G通信、人工智能和物联网技术的飞速发展，电子系统的工作频率和集成度不断提高，EMC设计的重要性愈发凸显。优秀的EMC性能不是通过后期补救实现的，而是源于初期的精心设计和先进的制造工艺。

        正如一位专家所指出的，“电子产品的电磁兼容性是设计出来的，是通过测试验证整改保证的”。在追求更高性能、更小尺寸、更低成本的道路上，先进PCB工艺与EMC设计的深度融合将成为电子行业的核心竞争力。