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机箱在设计阶段就要考虑屏蔽问题,当然如果机箱内部的印刷板及布线设计得合理的话无论从干扰或者抗干扰的任意一个角度来看都能降低对机箱的屏蔽要求但是单就机箱的屏蔽设计来说,机箱本身导电结构的连续性是最重要的影响机箱导电连续性的主要因素有接缝的不平整接缝外表的污染以及带有油漆等装饰性绝缘材料等;此外,机箱外表所必要的孔缝(供操作、显示、输入输出电缆及通风等)也是影响机箱屏蔽性能的重要因素这些导电结构上的不连续给电磁波的通过提供机会,因此屏蔽设计的要点也就是为杜绝或限制电磁波的通过提供必要的知识与手段设计经验告诉我们,机箱屏蔽性能好坏取决于孔缝尺寸与通过孔缝的电磁波波长一般认为孔缝尺寸大于入/2时,电磁波便能豪无衰减地通过孔镇基于这一关系,将对应孔缝尺寸为入/2的电磁波的波长称为截止波长,相应的频率称为截止频率0随着孔缝尺寸的减小,孔缝对电磁波的衰减作用逐渐显现出来当孔缝尺寸小于波长的1/2后,电磁波的衰减可表示为A=20lg入/2d式中d是孔缝尺寸而且孔缝尺寸d大于机箱材料的厚度tO其次,机箱的屏蔽效能还与产生电磁噪声源的距离有关当噪声源与箱体的距离小于最大孔缝尺寸时,屏蔽效能将要降低在这种情况下的电磁波截止频率表示为:fc=c/2d・r/d式中c为电磁波的传播速度;r为电磁噪声源与孔缝间的距离最后,机箱的屏蔽效能还和孑L缝的数目有关孑L缝数目越多,那么机箱的屏蔽效能越差;相邻的孑L缝间距越小,那么机箱的屏蔽效能也越差但如果机箱上的孔缝尺寸都相同,而且孔缝的间距至少为电磁波的半波长时,那么由孔缝间互耦所导致的屏蔽量减少可以忽略不计然而孔缝间距离很近时,屏蔽效能的降低就不可防止,其值正比于尺寸相同孔缝总数的开方:A=201g入/2d-201gn1/2在实用中,一般的工业产品要防止开大于入/20的孑L缝,对工作在微波环境中的产品要防止开大于入/50的孑L缝考虑到产品的电磁发射常常是宽带的,因此这里要考虑的是在带宽范围内的最频率
1.机箱连接中的缝隙问题为了到达屏蔽效果,在构件不必拆卸或别离的场合下,最好是沿配合外表四周进行连续缝焊这些缝焊要求不高,只要连续,无焊接气孔即可对于机箱上不可防止的缝隙设计与装配那么应注意以下几点:a在经济的前提下,结合外表应尽可能地平整b结合面宽度至少应5倍于最大预料接缝的不平整度c当结合外表采用不同金属材料时,应选择电化学性能兼容的金属材料(不相容的金属暴露在盐雾、燃油、化学药剂等可作为电解质的液体中时,会发生原电池反响,产生金属外表的腐蚀导致连结不可靠)0两组金属电化学性能兼容分组表:组1铝,铝合金锌和锌镀层,铭镀层!镉镀层,碳钢铁,镣和镣镀层,锡和锡镀层锡/铅焊料,铅组2:镉镀层碳钢,铁,镣和镣镀层锡和锡镀层锡/铅焊料,铅黄铜,不锈钢/铜和铜合金/镣/铜合金(彖乃尔合金)O对选用不兼容材料相互配合的情形,必须进行适当的外表处理,以减缓腐蚀过程如:在钢制螺栓与铝接触面之间加一个镀锡或镀镉的垫片确保阳极金属(同组金属中位置靠后的材料面积小于阴极金属(同组金属中位置靠前面的材料)在需要可靠接触的外表上采用局部电镀,等等.注意装配外表的灰尘和氧化膜的去除.去除搭接外表区域的绝缘层和装饰性外膜铝或镀锌.紧固件的数量要足够紧固件不能过紧或过松;不能因垫衬物不当造成结合外表不平、变形、或弯曲
2.对结合面缝隙引起的屏蔽问题的补救措施选择适宜的导电填充材料消除结合面的缝隙以下情形应考虑使用导电填充材料:.要求总的机箱屏蔽性能大于40dB;.机箱的结合面缝隙长度超过入/20;.敏感或发射频率超过100MHz;V无法采用机械加工来得到更好的导电配合;.结合面采用了不同材料,且又工作在恶劣环境中.需要对环境(如水、汽、粉尘等)采取密封措施常用的填充材料有以下各种:
2.1金属丝网垫衬金属丝网屏蔽垫衬是一种有弹性的、导电的编织型金属垫衬丝网条可在电子设备的机箱上实现对干扰的屏蔽产品有圆形、矩形、带侧翼的成其中矩形截面的适合铸造加工或机加工的壳体;圆形和带侧翼圆形的常用于板金壳体它们能用导电胶粘合固定,也能用钏钉或点锌固定金属丝网垫衬不能提供压力或空气密封,因此不能用在有盐雾的环境中O
2.2带橡胶芯的丝网垫衬带橡胶芯的丝网垫衬是将有优良弹性和导电性的编织金属丝网与有较好压缩与形变特性的橡胶芯(氯丁海棉橡胶、硅海绵橡胶、硅实芯橡胶)结合在一起的产品,其外形亦有多种可供选择带橡胶芯的丝网垫衬主要用在设备壳体有大范围不平整的接缝上尤其适合于门和其他低压力和低压缩,会永久变形的场合当带有两层编织网的垫衬被压缩到原始的75%时,可获得最正确的干扰屏蔽作用
2.3定向金属丝填充硅实芯橡胶定向金属丝填充硅实芯橡胶是由许多独立的细金属丝嵌入实芯硅或氟硅橡胶材料构成这种材料在中等压力下能提供有效的屏蔽和环境密封接触电阻低,与许多金属及合金有电化学兼容性使用温度范围宽,具有很好的弹性和防潮性能,特别适合于军事、工业和商业中对干扰的防护及静电释放
2.4定向金属丝填充硅海绵橡胶这是将许多独立的金属细丝嵌入到一种软性的闭孔硅海绵橡胶里制成的这种材料有很好的压缩性,恢复性和牢固性可用于军事、工业和商业中要求干扰抑制、接地和静电放电的场合O它非常适合于应用在低压力、严重的接合面不平整,作环境密封及反复开关的检修和观察门对于要求有中等偏上压力的应用应采用定向金属丝填充的硅实芯橡胶
2.5导电橡胶导电橡胶用在对电磁屏蔽有较高要求及需要水汽密封的场合导电橡胶是用导电颗粒填充的橡胶制品根据使用场合不同可设计出不同系列、不同规格的导电橡胶其中玻璃镀银系列推荐用在商业级别和普通军品的场合;铜镀银系列的电磁屏蔽性能好而且可耐电磁脉冲的冲击,推荐用在高档军品;铝镀银系列的电磁屏蔽性能好,和铝材料的电化学性能兼容而且可耐电磁脉冲的冲击,推荐用在机箱材料为铝的高档军品;纯银系列可防霉菌,可用于微生物生长条件下;碳黑系列适合于用在静电放电和电晕放电的场合;石墨镀银系列的价格较低,而且与铝的电化学性能兼容,可用于一般军品氟硅产品适用于抗航空燃料的场合;乙基丙烯单聚橡胶EPDM适用于商业级别导电橡胶垫衬与机箱的结合面可采用导电胶粘合,可防止导电橡胶垫衬滑脱I并提高屏蔽效能
2.6导电布导电布由铜、铜镣、铜与黑色金属或铜与黑色树脂制成,具有柔性、透气性、压缩性、回弹性和透光性等特点可制作导电垫衬、导电带、墙纸和屏蔽窗等导电布包括有以下几种类型:导
2.7屏蔽缠带欢的■原提供保的.大故腐蚀性.67*的侗芯.提供录大的于干扰的屏蔽、接地和静电放电,对电缆或电缆束的屏蔽(包括补充屏蔽)特别有效它的柔性使其适用于不规那么的外表,而且在很大温度和环境范围都适用屏蔽缠带是用镀锡包铜钢线编织而成这种丝可提供比其他材料更高的机械强度和屏蔽效果推荐采用导电环氧树脂胶来端接屏蔽缠带,也可用焊接或捆扎的方法来端接
2.8屏蔽密封缠带屏蔽密封缠带是一种由双金属丝网和硅橡胶组成,用于屏蔽和密封电缆及电缆束的软性干扰屏蔽带硅橡胶在接触时经室温24小时后可自动粘合,而且不会分开这种屏蔽缠带在扭曲、弯曲的情况下也能确保密封缠带还可防潮,防电解质的腐蚀,防有毒气体的侵蚀,从而延长设计寿命屏蔽缠带可较好地附着于导线或导线束,维修和固定接地板,常用于个人计算机、通信设备和设备控制器
2.9导电金属箔带导电箔带是由单面背敷导电聚丙稀胶的铜带或铝带组成带厚导电胶是一种带有均匀分布导电粒子的压敏胶导电箔带适用于电磁屏蔽室、设备壳体和电子设备的接缝,电缆的屏蔽缠绕,及可提供一个可靠的接地外表,或构筑一条静电放电的路经很适合做实用的多功能维修材料使用对显示窗□的处理主要解决显示器、指示器和监视窗口的屏蔽处理可用材料有
3.1透光导电聚脂膜这是一种涂有高导电性镀层的透明聚脂膜,可成卷供给(卷长4--5m、宽
0.7m、厚
0.133mm)导电镀层外覆一种陶制薄膜使可见光的透光度到达70%…80%,而且为导电镀层提供保护适合于对电场和平面波的屏蔽、接地及静电放电的场合,如在仪器仪表、控制板、计算机、打印机和图形设备中作为显示屏的透明屏蔽板,和在大型电极显示器中作为接地保护使用时用模压型镀银导电橡胶作为透光导电聚脂膜与导电接合面之间的界面和环境密封垫为保护导电膜,导电面应向里不导电面向外由于这种膜很薄透明度很高,因此可直接与原面板迭在一起使用
03.2高性能屏蔽窗使用低阻抗的金属丝网层压在两层玻璃或聚丙烯树酯之间,所以屏蔽窗的结构巩固,能防止水汽侵入两层之间,增强了光的比照度,能在宽频范围内对较大观察孔洞有高的屏蔽效果因此它能在恶劣干扰环境中防止电磁辐射及到达抗干扰的要求适用于计算机终端、打印机、雷达、仪表盘,特别是需要大型显示窗口的场合屏蔽窗为屏蔽丝网周边设计了边框,能为屏蔽孔洞的所有周边提供丝网与壳体的导电连续性此夕卜作为选项,可用彩色滤光片和用来增强比照的偏振片,以便在特殊应用中满足光学和屏蔽要求对通风孔的处理机箱上最简单的通风处理方法就是在需要的部位开一些圆孔或百页窗,以便使机箱内部实现对流强迫风冷但开孔的后果是损害了屏蔽的完整性为此应安装适当的电磁防护罩,由它提供相当大的射频衰减,而不显注地阻碍空气流动可能的方法有
4.1防尘屏蔽通风板防尘屏蔽通风板可以由多层金属丝网屏(铝合金丝)组成,如有必要还可以加过滤媒质夹在坚固的拉制金属网(铝合金网)中,并装酉己在一个框架(铝合金制成)内,用来捕捉空气中的微小尘粒在需要电磁屏蔽的场合,还要加上抗电磁干扰的垫衬(镀锡包铜钢丝)其特点是价格廉价,使用寿命长适用于大机箱、高风速及空间有限的设备,此夕卜,维修方便,可随时用肥皂水洗净、漂清、烘干而不降低其性能
4.2钢制、铜制蜂窝通风板(蜂窝状截止波导通风板)高性能钢制、铜制蜂窝通风板由带框架的蜂窝状介质构成,以确保有最好的屏蔽性和通风效果风板组合件标准蜂窝网眼大小为宽
3.2mm、深
12.7mm通风板外表可镀锡、镀镉或镀镣来进行环境保护这种钢制或铜制蜂窝通风板用在需要高性能电磁屏蔽的电子设备中,还可用在有特定的对电磁脉冲防护和恶劣天气条件下,使用的军用方舱和设备中如在有烟雾和盐雾等极通风板的主要缺点是价格比拟昂贵,故民用产品较少采用0控制轴孔的处理损害设备外壳导电连续性、完整性的另一类孔洞是由电位器和控制元件的轴造成的潜在的电磁干扰就可以通过这些轴所起的天线作用进行发送或接收为了到达屏蔽的完整性,可用固定方式处理:用非导电轴代替金属控制轴;在轴和壳体之间使用圆柱形金属套管(圆柱形截止波导管)O后一方法无需改变现有控制轴
6.指示器、按键和灯的处理按键和状态指示灯等器件应用时,需在仪器或设备的前面板或外壳开孔,同样会使机壳的屏蔽完整性受到损害,为此,按图示方法使用屏蔽隔舱引线那么通过穿心电容或带滤波的插座进出
7.其他本节介绍在屏蔽处理中用到的一些辅料
7.1导电胶导电胶用来粘接或安装各种不同的导电硅橡胶垫衬;把带框的屏蔽视窗装到机箱上;把小块屏件和开关;以及作为缝隙的导电密封胶导电胶有单组份常温固化填银导电胶和双组份常温固化填银(或填镣)导电胶这仅仅是胶体是由一组或两组材料组成的区别(后者要按成分比例搅匀后使用)o导电胶在室温下,暴露在空气中就会固化,形成导电粘接或密封导电胶一般在24小时内可固化,经3—7天到达完全固化
7.2导电腻子有假设干不同品种,可方便地与传统的腻子枪、球孔喷注器、抹刀、油灰刀等配合使用具有触摸平安、使用方便、不受任何腐蚀性胶粘剂的腐蚀其所含的玻璃镀银或铜镀银微粒使其具有导电性固化后的导电腻子可在射频范围内提供大TIOOdB的屏蔽效能可用于提高所有电子机壳接口搭接或孔缝的完整性
7.3导电脂导电胶是一种高导电性的填银润滑硅脂,不含碳或石墨,在多种环境(包括高温和低温)下,均可保持导电和润滑有优良的防潮性和防湿性,不与许多化学物质和臭氧及射线反响导电脂用于变电所的开关和悬挂绝缘子,以减少电磁干扰噪音它也可以减少开关滑动金属接触面的接触电弧和局部腐蚀,并可将已腐蚀的区域用银/硅填补,而且可防止闭合状态下的开关由于腐蚀或结冰而被卡住导电脂可有效地保持电源绝缘体的接触面之间有连续电流通过从而防止电弧放电引起的电磁噪声导电脂可保持低阻抗的面接触使设备在极恶劣的环境下使用,从而保障了电网的稳定性
7.4导电涂料导电涂料是一种填银的高效导电聚丙烯和聚氨脂涂料这些涂料对于易受电磁干扰的塑料机壳屏蔽和接地及其他需要柔性屏蔽防护的设备提供了经济有效的方法使用时可用喷枪将适当粘度的导电涂料喷涂到需要屏蔽的部位
7.5电子开关和接插件的辅件这局部辅件包括许多军用和商用的连接器垫衬其材料可以是导电橡胶、金属网垫衬、定向金属丝填充的硅橡胶垫衬,这些垫衬都可以做成只起屏蔽作用,或同时起屏蔽和环境密封作用另一种辅件例子是开关的密封罩,它可对乒乓开关进行环境密封和电磁屏蔽但不阻碍乒乓开关的操作
7.6镀铜簧片镀铜簧片是用特殊合金镀铜制成的指形簧片,可用在存在电磁干扰、电磁防护或静电放电问题的电子设备中被铜簧片能在多种环境中良好工作能选择多种镀层来确保与其他接触外表的电化学兼容性由于这些原因,它经常在计算机、军用导航系统接收机和其他电子设备中得到应用0。