電磁屏蔽即利用屏蔽材料阻隔或衰減被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播。電磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽體對電磁能流的反射、吸收和引導作用,其與屏蔽結構表面和屏蔽體內部感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關。屏蔽按其原理分為電場屏蔽(靜電屏蔽和交變電場屏蔽)、磁場屏蔽(低頻磁場和高頻磁場屏蔽)和電磁場屏蔽(電磁波的屏蔽)。通常所說的電磁屏蔽是指后一種,即對電場和磁場同時加以屏蔽。
屏蔽效果的好壞用屏蔽效效果(SE,Shielding effectiveness)來評價,它表現(xiàn)了屏蔽體對電磁波的衰減程度。屏蔽效能定義為屏蔽前后該點電磁場強度的比值,即:SE=2OIg(Eo/Es)或SH=2Olg(HdHs)式中: 分別為屏蔽前該點的電場強度與磁場強度, 分別為屏蔽后該點的電場強度與磁場強度。對屏蔽效果的評價是根據(jù)屏蔽效能的大小度量的。
按照屏蔽作用原理,屏蔽體對屏蔽效能的貢獻分為三部分:
(1)屏蔽體表面因阻抗失配引起的反射損耗;
(2)電磁波在屏蔽材料內部傳輸時,電磁能量被吸收引起傳輸損耗或吸收損耗;
(3)電磁波在屏蔽材料內壁面之間多次反射引起的多次反射損耗。由此可以得到影響材料屏蔽效能的三個基本因素,即材料的電導率、磁導率及材料厚度。這也是屏蔽材料研究本身所必須關注的問題和突破口。當然,對于電磁屏蔽體結構,其屏蔽效能還與結構、形狀、氣密性等有關,對于具體問題,還需要考慮被屏蔽的電磁波頻率、場源性質等。
常見的屏蔽材料
電屏蔽指的是對電場(E場)的屏蔽,它通常可選用的屏蔽材料種類比較多,如下:
一、導電彈性體襯料(導電橡膠)
每種導電橡膠都是由硅酮、硅酮氟化物、EPDM或者碳氟化物-硅氟化物等粘合劑及純銀、鍍銀銅、鍍銀鋁、鍍銀鎳、鍍銀玻璃、鍍銀鉛或炭顆粒等導電填料組成。
由于這些材料含有銀,包裝和存儲條件應與其他含銀元件相似,它們應當存儲在塑料板中,例如聚酯或者聚乙烯,遠離含硫材料。標準形狀有:實體O形條、空心O形條、實體D形條、空心D形條、U行條、矩形條、中空矩形條、中空P形條、通道條以及模制導電橡膠成形件、模制的D-形圈/O-形圈、各種法蘭、I/O襯墊。
特點: 在20M-20GHz的范圍內可達90 dB-120dB,純銀顆粒的甚至可達到120dB以上。能起到屏蔽和環(huán)境密封的作用,安裝方便,適用于通訊、醫(yī)療、軍品、航空等場合。
二、EMI導電泡棉襯料
導電泡棉是把導電編制套纏繞在采用聚氨基甲酸乙脂或EPDM構成的泡綿芯上,導電編制套通常是由鍍銀鎳尼龍、鋁泊或者Monel絲(鎳銅合金)Ferrex(鍍錫包銅鋼絲)組成,有良好的導電性。符合阻燃等級(UL94-V0),具有好的彈性和柔韌性等機械性能。導電泡棉襯墊具有良好的屏蔽性能,遇到電波時,則會根據(jù)其物體的性質而進行反射、吸收、提供極佳的屏蔽效果。并且具有極高的性價比,是目前最新的、也是應用最廣的屏蔽材料。
技術指標:
平均屏蔽性能 90dB
表面電阻 0.07?/m2以上
使用溫度 -40~70°C
永久壓縮形變 3%~10%,比較好的可以做到0%變形,一萬次耐磨試驗
防火 UL認證
特點:低壓力、非常好的屏蔽效果,屏蔽性能超過90dB,有彈性,重量輕,低表面接觸電阻,截面選擇眾多,UL級防火,可以采用導電PSA固定。
三、金屬EMI襯料,夾卡襯料和鉤爪料鈹銅簧片
這些品種包括編制絲網、彈性體芯上纏繞絲網、在彈性體中的定向金屬絲和金屬絲屏,它們通常在20MHz-1GHz的范圍內提供60dB-100dB的衰減??梢酝ㄟ^導電粘合劑或者機械固定在箱體的槽中。
還可以由Monel或鋁絲定向嵌在硅酮中,不但可以提供EMI屏蔽,還可以用做雨水、漏水、灰塵和通氣密封,溫度范圍-55°C-+260°C 。
夾式EMI襯料則是由填充炭的硅酮條或者由硅酮帶上的Monel絲、氯丁橡膠上的Ferrex絲提供EMI屏蔽,將襯料固定在防腐的不銹鋼彈簧夾上,安裝起來方便。不需要孔或緊固件。
鈹銅簧片是用特殊合金鈹銅制成的指形簧片,使高等級EMI屏蔽效果和彈性鉤爪擦與小封閉力特性相結合。鈹銅的高性能參數(shù):拉伸強度高、防腐性能好和導電性能佳,使得它成為一種用在寬頻段的理想EMI屏蔽材料,可用在存在EMI/RFI或者ESD問題的范圍很廣的電子設備中。有亮銅、亮鎳、亮錫不同成品,安裝在不同的金屬表面,減少不同金屬間的電化噪聲和電腐蝕。
Spira金屬螺旋管,可以選用槽式安裝,金屬管內也可以填有橡膠或硅酮芯體。
四、導電復合劑
包括導電粘合劑和導電涂料。導電粘合劑一般是將銀微?;蜚y鍍銅微粒等金屬填料通過特殊工藝摻雜在環(huán)氧樹脂或硅酮、柔性聚異乙烯中。具有剪切強度高、熱膨脹系數(shù)小、離子純凈、導熱和導電性能好這些獨特的綜合性能,典型應用包括把EMI屏蔽通道、窗口或透光導電絲網膜粘合在屏蔽的永久性接縫上。
導電涂料一般噴涂在ABS、Noryl、PVC等各種塑料機殼上,可以提供EMI屏蔽、防靜電保護、電暈屏蔽和表面接地,填料分為銀、包銀銅、銅、鎳等,粘合劑通常為環(huán)氧樹脂、聚氨脂等,導電率可以達到0.015 ohm/sq,可以為機殼在30MHz-1GHz范圍內提供60-80dB的屏蔽。
五、吸波材料
吸波材料一般是將合金粉通過各種工藝與高分子樹脂混合,壓延成柔性的片狀材料,通過磁滯損耗,介電損耗,電阻損耗等機理轉變?yōu)闊崮?,勢能等其他形式的能量,達到屏蔽吸收電磁波的效果。
另外,其他常用的電磁屏蔽材料還有金屬導電屏蔽膠帶、屏蔽通風口板、VIP屏蔽空氣過濾器、EMI屏蔽玻璃視窗、用于LED視頻窗口的屏蔽透光絲網膜、專業(yè)的扁平電纜EMI屏蔽套、用于普通線纜的屏蔽編制絲網帶等。
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