通常用的電磁屏蔽材料及其應用、效能

電磁屏蔽材料
目前隨著業界對電子產品的電磁兼容（EMC）的重視，以及CE、FCC、CCC等國家或組織的電磁兼容標準的出臺，通訊產品、醫療設備、家用電器等，尤其是防止信息泄漏和增強抗干擾的軍用設備，必須對設備進行電磁屏蔽，以減少環境對設備或者設備對環境的輻射干擾，使設備適應復雜工作環境，確保設備正常實現設計功能，提高設備的可靠性、安全性。
實現EMC必須是一個綜合性的系統設計，因為它涉及到的頻段從150K--1GHz,軍標甚至從9K--10GHz，在如此寬的頻段內必須達到相應的電磁干擾傳導或輻射的限值。隨著高頻化、數字化、小型化、低耗化，現在200KHz的開關電源早已成為主流，信號傳輸頻率上百MHz的很常見。PCB板已經從雙層板到4層板、6層板、8層板，PCB板的走線密度越來越高，已經不僅僅是一個電路的載體，而成為一個有著電源功率電路、地、高頻時鐘信號、控制信號等各種高頻、低頻、模擬、數字等各種信號的系統，必須要防止各線之間的耦合。PCB板的布局、走線僅僅是EMC設計的開始，優化的PCB板能有效減少信號線間的耦合，但并不能解決全部問題。還要考慮接地，減小干擾信號泄漏的接地阻抗；還有就是濾波，對一些干擾器件源從起始點就考慮抑制干擾，到后端的I/O端口或是電源的進出線也要考慮濾波措施，這里面也有很多不同類型的材料器件可供選擇，如電源濾波器、饋通濾波器、三端濾波器、表貼濾波器、信號濾波器、吸收濾波器、濾波陣列板、濾波連接器等，因它們的材質、濾波頻段、電路結構和安裝方式不同，所以要根據適用場合選擇合適的材料，這個有時間可以再具體介紹。下面簡單說一下常用的屏蔽材料：
屏蔽通常分為磁屏蔽和電屏蔽。
磁屏蔽指的是對磁場（H場）的屏蔽，通常是從2K－100K，磁屏蔽材料是坡莫合金，鎳鐵合金，鎳鋼合金等高磁導率的鐵磁性材料，是屏蔽變壓器,CRT等低頻磁場源最有效的材料。應該注意的是當場強很大時，會使磁屏蔽材料飽和，降低屏蔽效能，所以要選擇合適的材料、板材厚度、層數以及加工工藝。
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。能起到屏蔽和環境密封的作用，安裝方便，適用于通訊、醫療、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 0.07Ω/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。可以通過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：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粒或銀鍍銅微粒等金屬填料通過特殊工藝摻雜在環氧樹脂或硅酮、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。
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、微波吸收材料、專業的扁平電纜EMI屏蔽套、用于普通線纜的屏蔽編制絲網帶等。

(紐威電子有限公司EMC工程師 劉輝 Tel:0755－83029016 Mail: liuhui@newwoo.com）