通常用的电磁屏蔽材料及其应用、效能

电磁屏蔽材料
目前随着业界对电子产品的电磁兼容（EMC）的重视，以及CE、FCC、CCC等国家或组织的电磁兼容标准的出台，通讯产品、医疗设备、家用电器等，尤其是防止信息泄漏和增强抗干扰的军用设备，必须对设备进行电磁屏蔽，以减少环境对设备或者设备对环境的辐射干扰，使设备适应复杂工作环境，确保设备正常实现设计功能，提高设备的可靠性、安全性。
实现EMC必须是一个综合性的系统设计，因为它涉及到的频段从150K--1GHz,军标甚至从9K--10GHz，在如此宽的频段内必须达到相应的电磁干扰传导或辐射的限值。随着高频化、数字化、小型化、低耗化，现在200KHz的开关电源早已成为主流，信号传输频率上百MHz的很常见。PCB板已经从双层板到4层板、6层板、8层板，PCB板的走线密度越来越高，已经不仅仅是一个电路的载体，而成为一个有着电源功率电路、地、高频时钟信号、控制信号等各种高频、低频、模拟、数字等各种信号的系统，必须要防止各线之间的耦合。PCB板的布局、走线仅仅是EMC设计的开始，优化的PCB板能有效减少信号线间的耦合，但并不能解决全部问题。还要考虑接地，减小干扰信号泄漏的接地阻抗；还有就是滤波，对一些干扰器件源从起始点就考虑抑制干扰，到后端的I/O端口或是电源的进出线也要考虑滤波措施，这里面也有很多不同类型的材料器件可供选择，如电源滤波器、馈通滤波器、三端滤波器、表贴滤波器、信号滤波器、吸收滤波器、滤波阵列板、滤波连接器等，因它们的材质、滤波频段、电路结构和安装方式不同，所以要根据适用场合选择合适的材料，这个有时间可以再具体介绍。下面简单说一下常用的屏蔽材料：
屏蔽通常分为磁屏蔽和电屏蔽。
磁屏蔽指的是对磁场（H场）的屏蔽，通常是从2K－100K，磁屏蔽材料是坡莫合金，镍铁合金，镍钢合金等高磁导率的铁磁性材料，是屏蔽变压器,CRT等低频磁场源最有效的材料。应该注意的是当场强很大时，会使磁屏蔽材料饱和，降低屏蔽效能，所以要选择合适的材料、板材厚度、层数以及加工工艺。
电屏蔽指的是对电场（E场）的屏蔽，它通常可选用的屏蔽材料种类比较多，如下：
一、导电弹性体衬料（导电橡胶)
每种导电橡胶都是由硅酮、硅酮氟化物、EPDM或者碳氟化物－硅氟化物等粘合剂及纯银、镀银铜、镀银铝、镀银镍、镀银玻璃、镀银铅或炭颗粒等导电填料组成。
由于这些材料含有银，包装和存储条件应与其他含银元件相似，它们应当存储在塑料板中，例如聚酯或者聚乙烯，远离含硫材料。标准形状有：实体O形条、空心O形条、实体D形条、空心D形条、U行条、矩形条、中空矩形条、中空P形条、通道条以及模制导电橡胶成形件、模制的D-形圈/O-形圈、各种法兰、I/O衬垫。
特点： 在20M－20GHz的范围内可达90 dB－120dB,纯银颗粒的甚至可达到120dB以上。能起到屏蔽和环境密封的作用，安装方便，适用于通讯、医疗、军品、航空等场合。
二、EMI导电泡棉衬料
导电泡棉是把导电编制套缠绕在采用聚氨基甲酸乙脂或EPDM构成的泡绵芯上，导电编制套通常是由镀银镍尼龙、铝泊或者Monel丝（镍铜合金）Ferrex（镀锡包铜钢丝）组成，有良好的导电性。符合阻燃等级（UL94-V0），具有好的弹性和柔韧性等机械性能。导电泡棉衬垫具有良好的屏蔽性能，遇到电波时，则会根据其物体的性质而进行反射、吸收、提供极佳的屏蔽效果。并且具有极高的性价比，是目前最新的、也是应用最广的屏蔽材料。
技术指标
平均屏蔽性能 90dB
表面电阻 0.07Ω/m2以上
使用温度 －40～70°C
永久压缩形变 3％～10％，比较好的可以做到0％变形，一万次耐磨试验
防火 UL认证
特点：低压力、非常好的屏蔽效果，屏蔽性能超过90dB，有弹性，重量轻，低表面接触电阻，截面选择众多，UL级防火，可以采用导电PSA固定。
三、金属EMI衬料，夹卡衬料和钩爪料铍铜簧片
这些品种包括编制丝网、弹性体芯上缠绕丝网、在弹性体中的定向金属丝和金属丝屏，它们通常在20MHz－1GHz的范围内提供60dB－100dB的衰减。可以通过导电粘合剂或者机械固定在箱体的槽中。
还可以由Monel或铝丝定向嵌在硅酮中，不但可以提供EMI屏蔽，还可以用做雨水、漏水、灰尘和通气密封，温度范围－55°C－＋260°C 。
夹式EMI衬料则是由填充炭的硅酮条或者由硅酮带上的Monel丝、氯丁橡胶上的Ferrex丝提供EMI屏蔽，将衬料固定在防腐的不锈钢弹簧夹上，安装起来方便。不需要孔或紧固件。
铍铜簧片是用特殊合金铍铜制成的指形簧片，使高等级EMI屏蔽效果和弹性钩爪擦与小封闭力特性相结合。铍铜的高性能参数：拉伸强度高、防腐性能好和导电性能佳，使得它成为一种用在宽频段的理想EMI屏蔽材料，可用在存在EMI/RFI或者ESD问题的范围很广的电子设备中。有亮铜、亮镍、亮锡不同成品，安装在不同的金属表面，减少不同金属间的电化噪声和电腐蚀。
Spira金属螺旋管，可以选用槽式安装，金属管内也可以填有橡胶或硅酮芯体。
四、导电复合剂
包括导电粘合剂和导电涂料。导电粘合剂一般是将银微粒或银镀铜微粒等金属填料通过特殊工艺掺杂在环氧树脂或硅酮、柔性聚异乙烯中。具有剪切强度高、热膨胀系数小、离子纯净、导热和导电性能好这些独特的综合性能，典型应用包括把EMI屏蔽通道、窗口或透光导电丝网膜粘合在屏蔽的永久性接缝上。
导电涂料一般喷涂在ABS、Noryl、PVC等各种塑料机壳上，可以提供EMI屏蔽、防静电保护、电晕屏蔽和表面接地，填料分为银、包银铜、铜、镍等，粘合剂通常为环氧树脂、聚氨脂等，导电率可以达到0.015 ohm/sq，可以为机壳在30MHz－1GHz范围内提供60－80dB的屏蔽。
另外，其他常用的电磁屏蔽材料还有金属导电屏蔽胶带、屏蔽通风口板、VIP屏蔽空气过滤器、EMI屏蔽玻璃视窗、用于LED视频窗口的屏蔽透光丝网膜、微波吸收材料、专业的扁平电缆EMI屏蔽套、用于普通线缆的屏蔽编制丝网带等。

(纽威电子有限公司EMC工程师 刘辉 Tel:0755－83029016 Mail: liuhui@newwoo.com）