Блог

Nov 09, 2023

Проектирование ЭМИ О

Доминик Тесто | 25 января 2023 г. · Уплотнительные кольца EMI представляют собой прокладки кольцевидной формы, сочетающие в себе

Доминик Текст | 25 января 2023 г.

Уплотнительные кольца EMI представляют собой кольцевые прокладки, которые сочетают в себе герметизацию окружающей среды и защиту от электромагнитных помех (EMI), помех, ограничивающих эффективную работу электроники и электрического оборудования. Независимо от того, распространяются ли они посредством проводимости или излучения, сигналы, вызывающие электромагнитные помехи, ограничивают электромагнитную совместимость (ЭМС), способность различных устройств работать без взаимных помех. Уплотнительные кольца EMI применяются в электромобилях, роботизированных манипуляторах, медицинских термоядерных насосах для капельниц, телекоммуникационном оборудовании 5G, а также в военной и аэрокосмической электронике.

Подобное экранирование от электромагнитных помех — не единственный способ повысить ЭМС и обеспечить электропроводность, но оно выполняет конкретную и важную функцию. Разработчики электроники также могут использовать фильтры подавления электромагнитных помех, обычно на входах и выходах электрической системы или в других конкретных местах схемы для целевой защиты. Однако в электронных и электрических корпусах необходимы прокладки EMI для заполнения зазоров между сопрягаемыми поверхностями, такими как крышки и панели. Эти прокладки могут быть изготовлены различной формы, но уплотнительные кольца EMI предназначены для соответствия канавке и сминаются на месте во время установки.

Проектировщики должны указать размеры уплотнительного кольца EMI, такие как поперечное сечение и внутренний диаметр, но выбор материала также важен. Силиконы, семейство синтетических эластомеров, обычно обладают электроизоляционными свойствами. Однако при добавлении металла или частиц с металлическим покрытием силикон становится электропроводным. В качестве базового эластомера для уплотнительных колец EMI силиконы сочетают в себе высокую сжимаемость с сильной устойчивостью к окружающей среде, включая стойкость к широкому диапазону температур. Эти прокладки EMI сжимаются, чтобы соответствовать канавкам, в которых они расположены, но также могут «приходить в норму», когда сжимающая сила снимается.

Частицы силиконов EMI состоят из чистого серебра, серебра, покрытого другим металлом, или металла и неметалла. Чистое серебро обладает превосходной электропроводностью, но оно может быть дорогим и легко подвергаться коррозии. Биметаллические частицы включают никель-алюминий, серебро-алюминий, серебро-медь и серебро-никель. Частицы никель-графита и серебряного стекла состоят из металлических и неметаллических материалов. Сегодня никель-графитовые компаунды обеспечивают эффективность экранирования более 100 дБ в диапазоне от 100 МГц до 1 ГГц. Некоторые из этих эластомеров EMI также соответствуют MIL-DTL-83528, военной спецификации США для эластомерных защитных прокладок.

Помимо размеров и материалов уплотнительных колец EMI, проектировщикам необходимо учитывать методы прототипирования и производства. Чтобы избежать проблем с производительностью, задержек проекта и перерасхода средств, стоит сравнить формование и склеивание. Уплотнительные кольца EMI могут быть отлиты как отдельные детали или склеены из отрезков экструзии. Литье обеспечивает производство в больших объемах, но инструменты стоят дороже и их производство занимает больше времени. Кроме того, сложнее оправдать затраты на дорогостоящую форму для прототипирования, если конструкция может измениться. Для склеивания используются более простые и менее дорогие инструменты, но некоторые методы склеивания имеют недостатки.

Первый способ склеивания уплотнительных колец EMI — это использование непроводящего силиконового клея, вулканизующегося при комнатной температуре (RTV), в котором отсутствует наполнитель EMI. Этот силиконовый наполнитель RTV может быть дешевле, но сигналы могут проникать через соединение и создавать электромагнитные помехи в конечном продукте. Второй подход — использовать несиликоновый и непроводящий акриловый клей. Однако этот клей оставляет «твердое место» на прокладке, а акриловые клеи не могут соответствовать температурному диапазону самого шнура EMI. В подобных уплотнительных кольцах EMI соединение может выйти из строя при очень высоких или очень низких температурах. Это неприемлемый риск для медицинских, военных и многих других применений.

Третий способ соединения уплотнительных колец EMI — это метод, известный как горячее соединение. В отличие от первых двух методов, которые представляют собой формы холодного соединения, при горячем соединении к проводящему силикону применяется тепло и давление, твердость которого аналогична твердости самого шнура EMI. Такой подход снижает риск создания «жестких мест» и, поскольку наполнитель является проводящим, помогает избежать утечки электромагнитных помех. Поскольку в этом методе вместо акрила используется силикон, соединение также обладает лучшей термостойкостью и обеспечивает более надежную работу в сложных условиях окружающей среды.