電子產(chǎn)品中的電磁屏蔽技術(shù)

趙宗哲

摘要：電子產(chǎn)品已經(jīng)深入應(yīng)用到千家萬戶的日常生活當(dāng)中，而隨著電子產(chǎn)品的繁雜多樣，電子產(chǎn)品之間的電磁互擾現(xiàn)象日益突出，如：磁卡的消磁現(xiàn)象，收音機信號的干擾等。在日常生活中也尤為突出。因此，在電子產(chǎn)品設(shè)計中，電磁屏蔽技術(shù)的應(yīng)用也日益緊迫和重要。

【關(guān)鍵詞】電磁屏蔽 屏蔽材料 屏蔽原則

作為電磁常識，有電就有磁，有磁則有電，兩者是具有伴隨性質(zhì)的。而電磁屏蔽技術(shù)同樣也就涉及了電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁波屏蔽三種展開，而屏蔽的目的只有兩種：

（1）限制電磁場向外輻射，不干擾其他電子產(chǎn)品的正常工作；

（2）抵御外部電磁場對自身的干擾，防止自身由于電磁干擾而功能紊亂。

電磁屏蔽離不開屏蔽體，屏蔽體主要是對來自電子元器件、電路、導(dǎo)線、系統(tǒng)等的電磁干擾進行能量吸收、反射和抵消的一種材料或介質(zhì)。影響屏蔽體屏蔽效果的有兩個因素：

（1）整個屏蔽體表面是連續(xù)導(dǎo)電的；

（2）不能有直接貫穿屏蔽體的導(dǎo)體。

1 屏蔽體的選擇

屏蔽方式及屏蔽材料的選擇則需要按照屏蔽原理和屏蔽效能分為電場屏蔽、磁場屏蔽和電磁波屏蔽。其不同類型的干擾“場”選擇的屏蔽體也不一樣，屏蔽方法和要求也不同。下面針對各種“場”的屏蔽提選擇做出解釋：

1.1 電場屏蔽

此種情況主要是屏蔽由于元器件間或設(shè)備見得電容耦合而產(chǎn)生的干擾，通過減小分布電容來減小靜電荷的凝聚，從而提高屏蔽效果。針對此種干擾宜選用電的良導(dǎo)體做屏蔽體，用料厚度無要求，只需要滿足機械強度即可，但屏蔽體最好的結(jié)構(gòu)形態(tài)為全封閉式。當(dāng)然，實際工作中的特殊應(yīng)用場景不允許進行全封閉設(shè)計，有走線孔或貼合縫的存在，遇到此類工作應(yīng)盡可能小地開孔、留縫，也可以在孔、縫處加上濾波處理或填充屏蔽材料的處理工藝，以減小電場干擾的路徑。屏蔽體最好選擇直接接地。

1.2 磁場屏蔽

此種情況主要是屏蔽由于磁場耦合而產(chǎn)生的對設(shè)備的干擾。主要利用高導(dǎo)磁率材料對磁能進行吸收或反射，從而使被屏蔽體不受磁場的干擾影響。針對此種干擾，可以選用具有一定厚度的良導(dǎo)體材料做屏蔽體。磁場屏蔽又有低頻和射頻之分，低頻磁信號主要利用有一定厚度的導(dǎo)磁率高的材料吸收干擾信號，但導(dǎo)磁率高的材料通常導(dǎo)電性能差，這樣就無法發(fā)射磁干擾。因此，在高導(dǎo)磁率材料的表面加涂一層高導(dǎo)電涂層用于反射磁干擾。一般選還用鐵、硅鋼片制作屏蔽體，其結(jié)構(gòu)一般采用筒狀、柱狀等設(shè)計結(jié)構(gòu)，同時，最好直接接地以防止電場感應(yīng)。

1.3電磁波屏蔽

此種情況主要消除電磁波信號干擾而產(chǎn)生的影響。主要利用具有一定厚度的良導(dǎo)體制作，以抑制其磁場分布。在高頻情況下，厚度要易于滿足要求，是電磁波透入的深度達到最小。一般由鋁、銀、鋼等材料制作。主要作用是吸收、反射電磁波，阻止其在空間內(nèi)傳播，從而抑制干擾信號對設(shè)備的影響。其結(jié)構(gòu)一般采用板狀、筒狀、柱狀等設(shè)計結(jié)構(gòu)。

2 屏蔽體的完整性設(shè)計

現(xiàn)實工作中，一個電子產(chǎn)品不可能完全與外界隔絕。因此，實際的屏蔽體是一個不完整的結(jié)構(gòu)，為保證屏蔽效果則需要盡量減小過線孔、通風(fēng)孔、板縫等。由于電纜線走線出入引起的穿透使屏蔽效能下降可以采用濾波的方法加以抑制。

孔縫對屏蔽效果的影響力：

（1）由于縫隙影響屏蔽體的連續(xù)導(dǎo)電性，使其不能成為一個電等為體，表面的感應(yīng)電荷不能從接地線漏走；

（2）在低頻磁場干擾中，由于孔縫增加了沿磁力方向的磁阻，降低了屏蔽體對磁場的分流作用；

（3）在高頻磁場和電磁波的良導(dǎo)體屏蔽中，孔縫也抑制屏蔽體感應(yīng)渦流，使磁場和電磁波穿過孔縫進入屏蔽體內(nèi)，影響屏蔽效果。

因此，在實際工作中應(yīng)當(dāng)注意孔縫的形式及方向，盡量減少對屏蔽體屏蔽性能的影響。使干擾信號能在屏蔽體中均勻分布，保證消除干擾的影響。電磁波通過孔縫取決于尺寸大小，當(dāng)孔縫尺寸大于電磁波波長的1/20時，電磁波就可以穿過屏蔽體，當(dāng)大于波長的一半時，就可以毫無衰減地穿過。因此，要盡量減小孔縫尺寸，做到小于電磁波波長的1/20為最佳。

3 常見的屏蔽材料

金屬絲網(wǎng)：用金屬絲繞制而成的屏蔽材料；

簧片：用片狀金屬成型制作的屏蔽材料，一般為C型、鋸齒形；

波導(dǎo)通風(fēng)板：蜂窩狀得通風(fēng)板，利用截止波導(dǎo)原理實現(xiàn)屏蔽的一種屏蔽材料；

屏蔽玻璃：內(nèi)層填附一層金屬絲網(wǎng)的玻璃。

導(dǎo)電橡膠：在橡膠中加入金屬顆粒、金屬絲或粉末的屏蔽材料；

導(dǎo)電布：填充金屬顆粒和粉末的纖維制層的屏蔽材料；

屏蔽體的應(yīng)用：

屏蔽體在實際運用中一般是多層屏蔽和薄膜屏蔽技術(shù)兩種使用方法。

多層屏蔽技術(shù)對電場和磁場的干擾信號都有較好的防護，適用于以反射為主的屏蔽場合。屏蔽體的層次排布可以形成多次反射，比單層屏蔽產(chǎn)生的效果更好。使用時，不同層次的屏蔽體之間應(yīng)當(dāng)用非導(dǎo)電介質(zhì)隔開，切不可有電氣上的練接。不同層次的屏蔽體也要選擇不同材料制作，靠近磁場內(nèi)干擾源的屏蔽層宜采用高導(dǎo)電率的材料制作，提供良好的電場屏蔽，消弱部分磁場強度，使第二層不至于發(fā)生磁飽和現(xiàn)象。遠離干擾源的屏蔽層采用高導(dǎo)磁率材料制作，以消除磁場影響。多層次屏蔽體共同作用達到最佳的屏蔽效果。

薄膜屏蔽經(jīng)常應(yīng)用的是薄金屬涂層或粘貼金屬箔的方式。在產(chǎn)品的布局中有上下結(jié)構(gòu)或左右結(jié)構(gòu)的隔板上，可以在隔板上進行屏蔽材料的噴涂處理，這樣既不影響原有結(jié)構(gòu)外觀，又能做屏蔽干擾之用。

4 綜述

電子產(chǎn)品的電磁干擾設(shè)計要從屏蔽、接地、其他抑制干擾方法3個方面開展，干擾源的性質(zhì)確定尤為重要、干擾源的頻率、強度等都是屏蔽技術(shù)中首先需要明確的，只有從設(shè)計、結(jié)構(gòu)、工藝方面密切合作，從電磁干擾發(fā)生的源頭分析來解決干擾問題，從而實現(xiàn)電子產(chǎn)品的電磁屏蔽。

參考文獻

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