2008年12月22日星期一

EMI屏蔽塑膠改性材料

RTP公司的EMI(电磁波干扰)屏蔽改性材料的特点是它的表面电阻率在10-2 到101 欧姆/平方之间。成品元件的屏蔽程度受产品厚度、导电率等级和材料所含的导电添加剂的分散程度的影响。 除屏蔽特性以外,这些改性材料可以根据应用要求而产生部分ESD控制

最近几年,已有大量的塑料(加上导电性涂装或含有导电纤维)不断地取代金属,这是因为塑料有许多优点,如:
减轻重量 对那些便携式装置就很重要。
设计自由 可以设计出复杂的外型,元件整合和连接的方式。
成本效益高 能大批量生产和降低装配成本。
良好的物理特性 固有天然耐腐蚀;强度/重量比高。
可塑性: 弹性体被用于二个配合元件之间的优秀衬垫。

EMI屏蔽改性材料比较涂装
有很多种替代材料与EMI屏蔽改性材料竞争如:金属箔片,导电编织物,金属质的内部屏蔽,和涂上导电涂装的塑料。导电漆是在塑料表面涂一层导电涂装的最常用的方法,但现在普遍使用的是真空电镀。

虽然比较涂装和改性材料的优点与缺点是相当简单的,而比较此两种方法的屏蔽效果却较为复杂。 改性材料主要的屏蔽方式是吸收,而涂装主要的屏蔽方式却是反射。

涂装工业用表面电阻率来表示屏蔽能力。 然而,对通过吸收来起作用的屏蔽方式(此处电的传导主要是发生在产品内部),表面电阻率和屏蔽能力之间没有什么关连, 而体积电阻率才是一个较佳的屏蔽效率指标。


范例研究:成本的比较
当比较导电涂装和EMI屏蔽材料的成本时,重要的是考虑每一个成品的成本,而不是考虑每公斤的材料成本。当使用这种标准比较时,EMI屏蔽材料的成本比导电涂装的成本低一点。
RTP公司开展了一项研究, 比较每一个塑料元件达到至少40B EMI屏蔽效果的成本。 此项研究把RTP公司的EMI屏蔽改性材料, 和其他3种涂装方式(喷涂,金属电镀,和真空电镀)作比较。 此塑料元件是一个 2 英寸x 2 英寸x 1/2 英寸(50.8 mm x 50.8 mm x 12.7 mm)的盖子,截面厚度为0.120 英寸(3.048 mm)。此比较反应了数量为10,000和100,000个产品的成本。

两种RTP公司的改性材料被选来作此研究,每一种材料都超过最低的EMI屏蔽要求

EMI661-ABS,含10%的不锈钢纤维
EMI682-ABS,含15%的镀镍的碳纤维
塑料产品图交给几个涂装加工者。 他们的成本包含涂上涂装的单件成本,模具/改性制具/屏蔽修饰的成本,和不良率。

产品设计和屏蔽的规范适用于导电涂装的程序。 然而,即使在如此有利于导电涂装的条件下,无论数量大还是数量小的应用,EMI屏蔽改性材料比导电涂装还是更有竞争优势或是成本较低。




屏蔽的重要性
最普遍的EMI(电磁波干扰)发生于电磁波频谱的无线电频率(RF)的范围在104到1012 赫(Hertz)之间。 此频率范围的能量可以由电脑电路,无线电发射器,日光灯,电子马达,投影机电源线,闪电,和很多其他的来源发出。

由于愈来愈多产品含有敏感性电子元件,因此电磁能量的不断增加产生越来越多的电磁波干扰--或"噪音"--造成许多电子装置无法工作。 这些电子元件的尺寸越来越小,运转速度越来越快,所造成的电磁污染愈加难以处理。不断提高的电子装置频率(超过10GHz现在很普遍)造成等比例降低的波长能穿透外壳和容器上非常小的缺口。

日趋严格的规定限制了产品电磁波的发散。 同时,产品对外部EMI的屏蔽性决定了产品的成败。为了符合电磁波的放射或屏蔽(或感受性)的规定,设定者和制造厂商把电磁行为和屏蔽技术的知识运用到产品的设计中。


控制EMI/RFI
屏蔽为敏感性元件提供"免疫性",防止了从外部进来的电磁干扰(EMI)和/或防止过度的电磁干扰其他的敏感设备。 防止电磁干扰的发散或接收的主要方法是做适当的电路设计,接地,选择和放置元件(包含特殊设计的过滤器)。

当此种预防的方法不能符合要求,不能使电子装置达到适当的操作要求,或不够经济时,用EMI屏蔽改性材料是一个最佳的替代方案。

在电子装置周围放置一个法拉第罩是最基本的屏蔽电磁干扰的方法。 法拉第罩可用金属,涂装金属层的热塑性塑料制造,或用导电的热塑性塑料改性材料,该材料一般是透明的但是加入导电添加剂之后变成不透明。导电的改性材料提供优异的设计和制造的灵活性,并且成型后即可使用。

纤维状的添加剂有高度的方向比,能在一般的绝缘橡胶内形成一个导电性网络。 这些添加剂可分为2类:

金属物质: 不锈钢纤维,铜纤维,金属簿片,粉末和颗粒。
金属涂装的物质: 镀镍石墨(NCG Fiber),金属涂装的基材(非纤维)如镍-石墨粉,镍-云母,镀银玻璃珠。

电磁波的"吸收A-反射R-穿透T"

当电磁波遇到材料时有三种科学现象发生:
-吸收 当电磁波穿透时,其能量损失。 此能量损失通常被转换成热能。 吸收情况依赖于材料的厚度和电磁场的磁性。
-反射 当电磁波遇到材料时,其能量被反射。 反射可以从前面和背面发生并且在材料的内部反射,与材料的厚度无关。
穿透 能量穿透最小障碍的材料。

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