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了解 EMI 屏蔽：其在设计中的意义
什么是 EMI 屏蔽？
EMI 屏蔽涉及在电子器件和设备中采用特定的制造工艺和材料，以保护信号免受外部电磁干扰，并防止产生的信号对附近组件造成干扰。
为什么 EMI 屏蔽很重要？
电磁干扰 (EMI) 对从医疗和军事设备到公共交通系统和工业控制的各种关键电子设备、系统和应用构成威胁。这种来自自然现象和人为来源的干扰可能会导致暂时故障、数据丢失、系统故障，严重时甚至会导致死亡。
了解 EMI 的来源及其影响对于工程师和设计师至关重要。认识到操作环境中的电磁能 (EME) 如何可能造成干扰至关重要。 EMI 屏蔽的作用是减轻这些干扰，特别是在射频 (RF) 频谱（范围从 3 kHz 到 300 GHz）中。射频波是无线电技术的基础，但也可能通过传输干扰信号来破坏无线通信。如果没有适当的 EMI 屏蔽考虑，设计可能无法提供针对这些电磁场的必要保护，从而损害设备的可靠性和安全性。
EMI 来源
由于多种特定于应用的来源，铁路和公共交通系统容易受到电磁干扰 (EMI)，包括：
- 列车控制和推进系统的排放
- 高压触点的切换
- 与第三轨靴接触
- 列车信号和控制系统
医疗设备也容易受到电磁干扰 (EMI) 的影响，其潜在来源是医疗保健环境特有的，例如：
- 手术室使用的电气和电子设备
- 生命支持机械，包括呼吸机和输液泵
- 患者监护和援助设备
- 诊断和治疗X射线设备
军事资产和关键基础设施面临电磁干扰 (EMI) 威胁，包括但不限于故意 EMI (IEMI)，通常称为“电子战”，以及其他特定威胁，例如：<p >
- 高空核电磁脉冲（HNEMP）
- 高功率微波武器
- 电磁炸弹（E-bombs）
- 电磁脉冲 (EMP) 炮
虽然某些电磁干扰 (EMI) 威胁（例如高空核电磁脉冲或电磁炸弹）可能看起来很极端，但工程师评估所有潜在的 EMI 风险至关重要。这种全面的评估可确保将适当的保护措施集成到垫片设计中，以防范各种 EMI 威胁。
EMI 屏蔽垫片
EMI 屏蔽垫片可保护电子设备免受电磁干扰，传统上由铝、铜和钢等金属板制成，形状适合电子外壳。虽然有效，但这些金属在密封压力下可能会变形，可能会损害屏蔽层。
当前 EMI 屏蔽领域的进步包括用于电子外壳内部的柔性金属屏蔽、电线、泡沫和金属油墨涂层。其中，颗粒填充硅胶脱颖而出，它将金属的电气优点与硅橡胶的柔韧性结合在一起。这种组合对于面临不同密封和绝缘任务的设计人员来说特别有价值。
例如，坚固耐用的触摸屏通常使用填充有金属颗粒的硅树脂 EMI 垫圈。这些垫片不仅可以减少 EMI 辐射并提供导电性，而且还可以密封以应对极端环境，而不会影响触摸屏功能或机械冲击的耐用性。成本和制造简单性是各个领域垫片设计者的重要考虑因素。
导电硅胶
颗粒填充硅胶垫片是适合要求苛刻的应用的解决方案，但必须评估这些导电弹性体是否符合您项目的所有要求。考虑到加入大量金属颗粒可能带来的妥协，关于它们的成本效益和可制造性的问题出现了。其中包括潜在的硬度或脆性、模具尺寸对零件尺寸的限制，以及对时尚电子设计的材料厚度的担忧。从历史上看，颗粒填充有机硅的成本，特别是那些使用银铝作为填料的有机硅，也是一个成本问题。威慑力，特别是当白银价格飙升时。
尽管过去对其可用性持怀疑态度，但技术的进步使颗粒填充有机硅更具吸引力。军方的 MIL-DTL-83528 规范强调了银铝在 EMI 屏蔽方面的重要性，但银成本的上涨促使人们寻找替代品。现在，设计人员可以使用更便宜的选择，例如银铜、银玻璃，尤其是镍石墨硅酮。这些镍石墨选项经济高效且符合 MIL-DTL-83528 的屏蔽要求，为实现强大的 EMI 保护提供了可行的解决方案，而无需支付银基弹性体的高价。
EMI材料
有机硅复合材料的最新进展使得颗粒填充弹性体能够满足严格的 EMI 屏蔽要求，同时满足其他项目标准。例如，镍石墨有机硅现在提供不同的硬度级别 - 30、40 和 45 硬度（肖氏 A 级），使其适合用作外壳垫圈。对于需要耐燃料和化学品的环境，更高硬度的氟硅基弹性体（硬度为 50、60 和 80）提供了可靠的解决方案。
这些现代材料包含足够的金属填充物，以确保有效的 EMI 屏蔽和导电性，支持可靠且经济的制造工艺。颗粒填充有机硅在切割过程中保持其形状，确保连接器孔正确对齐并增强抗撕裂性，这是薄壁垫片的一个关键特性。设计人员可以选择背胶版本以简化安装。对于需要 Z 轴导电性的应用，这些有机硅可以与导电粘合剂很好地配合，从而提高屏蔽效果。
虽然镍石墨有机硅的各种硬度可满足不同的要求，但某些应用需要增强材料来获得额外的强度。选项包括用镀镍网增强的 65 硬度弹性体以及与导电织物层配对的较低硬度版本。这些增强材料增强了导电性和材料的坚固性，防止 EMI 垫片生产中出现脆性和撕裂。