电磁屏蔽和导热材料发展现状及行业趋势

梁远文

广东全宝科技股份有限公司 广东省珠海市 519125

摘要：科技的进步，电子产品的广泛应用，给人们带来便利的同时也释放出大量的电磁辐射。当这些辐射达到一定的限值时，会对人和动物大脑、心血管系统、内分泌系统、生殖系统造成损伤，同时对通信设备间信号的发射与接收造成干扰，对信息的泄漏、信号间的兼容带来很大的挑战。由此，对电磁辐射的科学合理防护显得十分重要。电磁防护的主要措施有接地、搭线、屏蔽、滤波等，其中电磁屏蔽是减少辐射和抑制干扰的重要手段。由此，研究高效的电磁屏蔽材料成为急需解决的问题。

关键词：电磁屏蔽；效能；屏蔽材料

随着电子工业的迅猛发展，电磁污染已成为继大气污染、水质污染、噪音污染后的第 四大公害。电磁辐射污染会导致电磁干扰、电磁环境污染和电磁信息泄漏等一系列问题。随着电子线路和元件的高度集成化、微型化和数字化，其所使用的电流均为微弱电流，控制信号 的功率与外部电磁波噪音的功率接近，易产生误动、图像和声音障碍等。据统计，全世界电子电气设备由于电磁干扰发生故障，每年造成的经济损失高达 5亿美元。而电磁屏蔽是减少 电磁污染、提高系统稳定性的重要手段。目前，电磁屏蔽材料向着薄、轻、宽、高的方向发展，复合材料已渐渐取代单一材料成为电磁屏蔽研究的主要方向。复合材料的电磁屏蔽性能不仅取决于组成材料，结构对性能的影响也不容忽视。机械复合材料形式简单，因此本文以机械复合材料为基础，从理论和实验上研究电磁屏蔽复合材料结构对电磁屏蔽性能的影响。

1、屏蔽效能的影响因素 1.1缝隙问题

屏蔽体上有很多导电不连续点，最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙，这些不导电缝隙产生了电磁泄漏。解决这种泄漏的一种方法是在缝隙处填充弹性导电材料，消除不导电点。这些弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。是不是所有屏蔽体的缝隙都要用电磁密封衬垫密封来防止电磁泄漏呢?不是的。因为缝隙是否泄漏电磁波，取决于缝隙相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于缝隙尺寸时．并不会产生明显的泄漏。因此，当干扰的频率较高时。这时波长较短，就需要使用电磁密封衬垫。具体说。当干扰频率超过10MHz时，就要考虑电磁密封衬垫。一旦知道屏蔽罩内电磁波辐射的频率。就可以计算屏蔽罩的最大允许缝隙。根据孔隙直线尺寸原则，缝隙长度应小于工作波长的1／15。实际上，当缝隙长度大于波长的1／20时．有可能构成缝隙天线。

1.2孔洞问题

电子设备机箱上常装有各种开关、显示器、电连接器、保险丝，因此在面板上就要加工出与之对应的安装孔；为了增加机箱的散热效果，机箱上需开有侧板孔、抽气扇进风孔和排气扇排风孔等。开孔的形状和周长都必须符合要求。机箱内部的电磁波会在机箱表面形成感应电流，当电流通过孔时，会以辐射的方式发射能量，此辐射能量的大小与孔的形状和周长有关。相同面积的孔中，圆形孔的周长最小。

2、电子设备应采取的屏蔽措施

2.1屏蔽体材料：对于高频电子设备，屏蔽体材料应选用良导体如铜、铝等。对于低频电子设备，屏蔽体材料应选用铁磁性材料如钢、电工软铁、硅钢片等。

2.2缝隙：没有密封要求的机箱，机箱侧板、盖板等与箱体搭接缝隙都安装铍铜簧片。它能在需要低闭合压力设备中提供高的屏蔽；有密封要求的机箱，缝隙处采用导电密封衬垫进行密封。导电密封衬垫有一定压缩量，可按产品手册选择结构参数，一般矩形槽截面积为0.9-0.95倍导电衬垫标称截面积。截面设计不允许出现过填充现象。对不能采取铍铜簧片、电磁屏蔽密封衬垫的缝隙，采用屏蔽胶带密封，选用铜屏蔽胶带。凡是安装导电密封衬垫和导电簧片的表面都涂环氧树脂导电胶。在结合面无屏蔽措施时，尽可能地减小螺钉间距，增加螺钉数量，即缝隙长度 至少小于1／20波长。

2.3连接器：连接器部位安装电磁屏蔽密封衬垫，这些衬垫屏蔽效能可达100dB。

2.4进出风口：可采用蜂窝板或蒙乃尔丝屏蔽板。

2.5连接线：连接线布置接近地线和盖板布置，应远离缝隙和空洞，地线与信号线分开布线。屏蔽机箱上绝不允许有导线直接穿过。当导线必须穿过机箱时，应对导线进行适当的屏蔽，在线上增加一个磁环来减少电磁辐射泄漏，或设计成双绞线。

2.6电源开关、键盘、表头：增加金属屏蔽罩。

2.7显示器：采取屏蔽玻璃屏蔽，屏蔽玻璃指标：60 dB，25O目的屏蔽玻璃，具有6O％的透光率。并在屏蔽玻璃压板与面板间安装导电橡胶条。

2.8电源滤波器：把适用高频性能良好的滤波器外壳直接固定在金属板上，滤波器输入部分线缆长度尽量短，并将输入端线缆用金属盒体进行屏蔽，并以最低阻抗连接滤波器外壳，滤波器的地以最短距离与机壳地连接。

2.9器件：按信号流向布置器件，使接线最短。并使辐射源到开孔口的距离尽量远；

2.10接地：通常电路工作在1MHz以下时，可以采用单点接地：而频率在10MHz以上时可以采用多点接地，在1 MHz和10 MHz之间时，如果最长的接地线不超过波长的1／20，可以采用单点接地，否则采用多点接地。

3、新型电磁屏蔽材料

3.1高性能抗压通风板

这种材料是在需要有效通风时，用于电磁干扰屏蔽的金属蜂窝通风板的一种替代品。它是一种节省成本的创新方法。在增加了通风量的同时提供电磁干扰防护。它是一种镍铜镀层的塑料蜂窝材料，周边围绕着导电泡沫带。这种金属化的聚合物蜂窝设计无需昂贵的框架和其他连接件，可节省大量的装配工作。这种无框架设计使得单位表面积的通风量比等效的框架通风板大。较之有框架的通风板，可增加有效通风面积10％～20％。这种改善的通风量对许多目前被设计成密集填满的屏蔽罩的降温是至关重要的。

3.2高纵横比点胶工艺(FIP)

新的旋转头点涂技术增加了另一种导电橡胶原位成形技术的选择。现在，除了标准的半圆衬垫，还有各种形状的衬垫可供使用。旋转喷头技术提供第四轴点涂能力，使得高度大于宽度的衬垫一遍即被完成。而在以前，为了实现这种宽度比可能需要两遍或三遍。在这个过程中使用喷头绕z轴旋转的点胶分发器专用的新型的分发针来产生想要的最终衬垫形状。

3.3超软模塑织物泡沫

利用塑料制造屏蔽罩的趋势。以及严酷的环境要求。特别在欧洲，已经在织物泡沫产品(FOF)方面的引起了一场革命。无溴、超软模塑织物泡沫是一种新型符合UL94VO规定的织物泡沫屏蔽产品。相对于传统FOF产品来说，它具有较高的压缩形变值。在许多情况下，模塑织物泡沫产品比传统产品既在压缩应力指标上有所提高，又在抗压缩形变能力上提高了50％当衬垫压缩超过推荐值的50％。压缩应力比标准的FOF大约减少了一半。模塑织物泡沫符合欧洲R，OHS和WEEE标准对于无溴的规定。

3.4导电泡沫(cF)

导电泡沫是另一种以新的泡沫塑料为基的材料，它不含卤素，是符合UL94VO阻燃规定的产品，可用作软的或者超软的核心材料，导电泡沫对传统屏蔽和接地是一个创新，通过X，Y和z轴导电来满足当今电脑、电讯、汽车、医疗、军事和航天设备日益增加的微处理器速度所需要的电磁屏蔽效能。导电泡沫具有低的承压偏移度(CLD)，使它在纵向压缩和低横向剪切应用方面成为一种理想的电磁屏蔽材料。导电泡沫由开放的均匀混有镍、铜的金属化蜂窝状泡沫构成。

4、结束语

电磁屏蔽设计是不可忽视的问题，直接影响到设备的工作可靠性。需要我们在设备的结构设计中对设备的电磁屏蔽进行分析和控制，重点地采取屏蔽措施，实现电子设备的最佳屏蔽。

参考文献

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