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电磁干扰的屏蔽方法介绍-下篇

电磁干扰的屏蔽方法介绍-下篇

  • 2016-04-12

屏蔽设计难点
  
  由于接缝会导致屏蔽罩导通率下降,因此屏蔽效率也会降低。要注意低于截止频率的辐射其衰减只取决于缝隙的长度直径比,例如长度直径比为3时可获得100dB的衰减。在需要穿孔时,可利用厚屏蔽罩上面小孔的波导特性;另一种实现较高长度直径比的方法是附加一个小型金属屏蔽物,如一个大小合适的衬垫。上述原理及其在多缝情况下的推广构成多孔屏蔽罩设计基础。
  
  多孔薄型屏蔽层:多孔的例子很多,比如薄金属片上的通风孔等等,当各孔间距较近时设计上必须要仔细考虑。下面是此类情况下屏蔽效率计算公式:
  
  SE=[20lg(fc/o/σ)]-10lgn
  
  其中fc/o:截止频率n:孔洞数目
  
  注意此公式仅适用于孔间距小于孔直径的情况,也可用于计算金属编织网的相关屏蔽效率。
  
  接缝和接点:电焊、铜焊或锡焊是薄片之间进行永久性固定的常用方式,接合部位金属表面必须清理干净,以使接合处能完全用导电的金属填满。不建议用螺钉或铆钉进行固定,因为紧固件之间接合处的低阻接触状态不容易长久保持。
  
  导电衬垫的作用是减少接缝或接合处的槽、孔或缝隙,使RF辐射不会散发出去。EMI衬垫是一种导电介质,用于填补屏蔽罩内的空隙并提供连续低阻抗接点。通常EMI衬垫可在两个导体之间提供一种灵活的连接,使一个导体上的电流传至另一导体。
  
  封孔EMI衬垫的选用可参照以下性能参数:
  
  特定频率范围的屏蔽效率
  
  安装方法和密封强度
  
  与外罩电流兼容性以及对外部环境的抗腐蚀能力
  
  工作温度范围
  
  大多数商用衬垫都具有足够的屏蔽性能以使设备满足EMC标准,关键是在屏蔽罩内正确地对垫片进行设计。
  
  垫片系统:一个需要考虑的重要因素是压缩,压缩能在衬垫和垫片之间产生较高导电率。衬垫和垫片之间导电性太差会降低屏蔽效率,另外接合处如果少了一块则会出现细缝而形成槽状天线,其辐射波长比缝隙长度小约4倍。
  
  确保导通性首先要保证垫片表面平滑、干净并经过必要处理以具有良好导电性,这些表面在接合之前必须先遮住;另外屏蔽衬垫材料对这种垫片具有持续良好的粘合性也非常重要。导电衬垫的可压缩特性可以弥补垫片的任何不规则情况。
  
  所有衬垫都有一个有效工作最小接触电阻,设计人员可以加大对衬垫的压缩力度以降低多个衬垫的接触电阻,当然这将增加密封强度,会使屏蔽罩变得更为弯曲。大多数衬垫在压缩到原来厚度的30%至70%时效果比较好。因此在建议的最小接触面范围内,两个相向凹点之间的压力应足以确保衬垫和垫片之间具有良好的导电性。
  
  另一方面,对衬垫的压力不应大到使衬垫处于非正常压缩状态,因为此时会导致衬垫接触失效,并可能产生电磁泄漏。与垫片分离的要求对于将衬垫压缩控制在制造商建议范围非常重要,这种设计需要确保垫片具有足够的硬度,以免在垫片紧固件之间产生较大弯曲。在某些情况下,可能需要另外一些紧固件以防止外壳结构弯曲。
  
  压缩性也是转动接合处的一个重要特性,如在门或插板等位置。若衬垫易于压缩,那么屏蔽性能会随着门的每次转动而下降,此时衬垫需要更高的压缩力才能达到与新衬垫相同的屏蔽性能。在大多数情况下这不太可能做得到,因此需要一个长期EMI解决方案。
  
  如果屏蔽罩或垫片由涂有导电层的塑料制成,则添加一个EMI衬垫不会产生太多问题,但是设计人员必须考虑很多衬垫在导电表面上都会有磨损,通常金属衬垫的镀层表面更易磨损。随着时间增长这种磨损会降低衬垫接合处的屏蔽效率,并给后面的制造商带来麻烦。
  
  如果屏蔽罩或垫片结构是金属的,那么在喷涂抛光材料之前可加一个衬垫把垫片表面包住,只需用导电膜和卷带即可。若在接合垫片的两边都使用卷带,则可用机械固件对EMI衬垫进行紧固,例如带有塑料铆钉或压敏粘结剂(PSA)的“C型”衬垫。衬垫安装在垫片的一边,以完成对EMI的屏蔽。
  
  衬垫及附件
  
  目前可用的屏蔽和衬垫产品非常多,包括铍-铜接头、金属网线(带弹性内芯或不带)、嵌入橡胶中的金属网和定向线、导电橡胶以及具有金属镀层的聚氨酯泡沫衬垫等。大多数屏蔽材料制造商都可提供各种衬垫能达到的SE估计值,但要记住SE是个相对数值,还取决于孔隙、衬垫尺寸、衬垫压缩比以及材料成分等。衬垫有多种形状,可用于各种特定应用,包括有磨损、滑动以及带铰链的场合。目前许多衬垫带有粘胶或在衬垫上面就有固定装置,如挤压插入、管脚插入或倒钩装置等。
  
  各类衬垫中,涂层泡沫衬垫是最新也是市面上用途最广的产品之一。这类衬垫可做成多种形状,厚度大于0.5mm,也可减少厚度以满足UL燃烧及环境密封标准。还有另一种新型衬垫即环境/EMI混合衬垫,有了它就可以无需再使用单独的密封材料,从而降低屏蔽罩成本和复杂程度。这些衬垫的外部覆层对紫外线稳定,可防潮、防风、防清洗溶剂,内部涂层则进行金属化处理并具有较高导电性。最近的另外一项革新是在EMI衬垫上装了一个塑料夹,同传统压制型金属衬垫相比,它的重量较轻,装配时间短,而且成本更低,因此更具市场吸引力。
  
  结论
  
  设备一般都需要进行屏蔽,这是因为结构本身存在一些槽和缝隙。所需屏蔽可通过一些基本原则确定,但是理论与现实之间还是有差别。例如在计算某个频率下衬垫的大小和间距时还必须考虑信号的强度,如同在一个设备中使用了多个处理器时的情形。表面处理及垫片设计是保持长期屏蔽以实现EMC性能的关键因素.(来源:中国智能制造网)


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