emc电磁屏蔽材料设计者指南

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EMC电磁屏蔽材料什么是电磁兼容性?电磁干扰:EMI射频干扰(RFI)是电磁干扰的一种特殊形式,光、热和X射线是电磁能量的其它特殊形式。铜的导电性接近银,但价格低廉。然而,铜易于氧化而使屏蔽效能受到损失,在一般环境条件下,它了不稳定。近来镍已成为主要的研制对象。它不同于铜或银那样的良导体,但由于它存在导磁性,能吸收较多的EMI。它还具有抗腐蚀的性质,而且成本较低。锌在火焰喷涂中用作主要媒质,具有屏蔽和抗腐蚀性质,但它用作导电涂层并不多见,而且市场进展也较慢。由于石墨仅能提供20dB衰减,而且主要用于敏感集成电路的静电防护,所以一般也不同作导电涂层。(1)导电漆迄今为止,成功的导电漆都基于聚丙烯、聚氨脂、乙烯树脂或环氧树脂等衬底。导电漆都有适用期,而更重要的还有贮存期,后者典型的为6至12个月。所有这些漆都对塑料基底存在腐蚀作用,所以导电漆能穿透塑料并固定在孔缝中。九十年代的现代导电漆都有不同程度的胶粘性质,而以前由于缺乏胶粘性,经常产生导电漆剥落,甚至将印制板导电路径短路,而不完善的屏蔽所留下的缝隙将起缝隙天线的作用。所有基底表面应仔细清洁,清除油脂或其它污渍,轻度擦伤也将影响粘附力。①银漆银漆能用在陶瓷或更一般的塑料基底上,甚至可用于木质表面上,它有良好的抗磨损特性和可焊接性。银乙烯基是典型的简单组合系统,它在环境温度中约20min便可干燥,再过20或30min,便可进行下一次涂敷,直到20h以后,化学反应完成之前,尚未达到最大的导电率。银乙烯基的表面电阻率可达到约0.01Ω/□而干燥膜厚度为0.025mm,每升银漆可提供理论覆盖面积为8.5m2。实际上,由于过喷,约10%银漆被浪费。银聚胺脂涂层,通常是两部分组成的系统,其重量的55%左右为纯金属银薄片或球,对于所有导电漆,通常采用的喷枪的压力为6~10和35~55磅/平方英寸。压力设备中,空气搅拌器是防止银颗粒沉淀的重要设备。②镍漆镍通常与聚丙烯组成镍漆,理想情况下以ABS、聚苯乙烯、聚碳酸酯为衬底。在喷涂之前,对人造橡胶复盖的表面和玻璃加强的塑料应当轻轻研麻。对于聚丙烯成分,在20℃条件下的干燥时间为30min,若需第二次喷涂则还需进一步干燥30min后进行。经过120h后达到完全导电,获得表面电阻率优于1.5Ω/□。通常,干燥薄膜厚度规定为0.050mm,所以喷漆室内应设厚度精确测量设备;如果喷得太厚,则费用太高,喷得太薄,则达不到足够的屏蔽性能。在衬底的转角处喷漆承包商了解有关厚度的规定,以及确定不同厚度的位置都很重要的。如果衬底用聚丙烯,而且设计成比规定值更薄,可用作更灵敏的热塑性料衬底。聚氨酯适用于复盖热固化和聚合物交联塑料,如复盖人造橡胶海棉,Noryl和GRP。聚氨酯漆做衬底再涂敷颜料、固化剂和稀料的混合物,典型的混合比是6:1:1,而且必须达到一定的精确度,如果能产生全部化学反应,则最终的干燥膜就具有应有的全部性质。干燥膜中镍粉的重量至少占80%,才能得到最佳屏蔽;金属颗粒远多于84%时,将使胶粘性和衬底的机械性质变差。当不知道是那一种漆时,可取少量漆涂敷基底的一个小的试验面积,并检验它在环境应力下的破碎情况。③铜漆为开发有效的铜填充导电涂层进行了各种试验,但由于腐蚀而得不到广泛使用。要克服这个问题,只能在铜膜表面加上一层不同导电材料的保护层,但结果在另一种工作条件下将更容易失效。④底漆导电漆的性质一般都与基底材料不相容,特别是在胶的物质中更是这样,所以要用专门的底漆。底漆将与塑料基底胶粘在一起,而漆的化学连接本身将转化为层间或与底漆的连接。底漆也用于当所选导电漆与基底化学不相容的情况中。⑤导电环氧树脂前面关于导电漆的讨论,主要集中在涂层的塑料基底上,但有时却令人信服的将导电漆用于金属表面。通常,该体系是基于聚丙烯、聚氨酯、乙烯基等,当应用于金属时,它们并不显示出良好的胶粘性。解决的方法是采用粘稠环氧系列材料,它能搀入镍或银。金属表面进行导电涂敷,可以改进它们的电化学腐蚀性质,特别是相应的导电衬垫与金属接触时。另一方面,金属可以要求装饰性涂敷,但通常的电绝缘涂层应当从衬垫和应屏蔽区域的接触面除掉,更容易的办法是对与同样材料进行整个金属加工后,涂敷导电漆进一步应用时,应当改进带有镍或银薄层的基体金属或合金的屏蔽特性,此填充物通常用于环氧树脂系列。特别是当用于铝部件时,镍显著改进表面电导率,聚乙二烯氟化物和玻璃增强尼龙风扇叶片实际上不能用聚丙烯、聚氨酯或乙烯基油漆系列和导电环氧系列和导电环氧系列涂敷。镍环氧漆通常由三个系列组成,即衬底、较薄和较硬三类,当全部处理完毕后,能得到0.025mm厚干燥膜优于5Ω/□的表面电阻率和40至50dB屏蔽效能。这种漆能提供极好的冲击阻尼和良好的胶粘性,特别是与低碳钢、铝、铬酸铝有很好的粘着力。⑥镍涂层填充物导电漆如此方便,如果成本能进一步降低,则它将拥有一个很大的市场,镍可用于涂敷各种价廉的颗粒材料,它具有镍的表面性质,而同时具有基底材料的某些性质。镍涂敷的所有材料中,石墨是具有最大潜力的一种。它机械性能好,化学稳定,而且固有导电性,也较便宜,比重低等优点。其结果是涂敷的颗粒具有比纯镍更低的密度,进一步降低了成本。实际上,涂敷于石墨上的镍的总量或市场上买得到的涂镍颗粒所具有的镍的重量约占总重量的25~85%。因为两种材料的密度不同,需要涂敷足够的镍,达到完全复盖石墨。然而,实际上并没有完全复盖,只能有部分颗粒被复盖,例如25%镍一石墨颗粒。这种颗粒能用来生产石墨和纯镍之间具有屏蔽性质的涂敷中间体。涂敷颗粒的主要优点是它的总体密度较低,要使填充物较轻,需要提供系统中材料的等效体积。然而,镍涂敷石墨是新开发的产品,尚未完全发挥它的潜力。用镍涂敷的其它导电漆的填料包括铝、玻璃和某些氧化物、碳化物和络钢碳化物。⑦银涂层填充物比镍涂敷颗粒更重要的是需要寻找降低纯银导电漆系列成本的途径。如果射频只在导体的外表面传导,颗料内部的银是无用的;这种集肤效应约在导体表面1μin左右,具有壁厚为1μin的空芯银颗粒就可以了。去掉无用的银之后,既显著降低了成本,也大大减轻了重量。将空芯银颗粒用作涂敷填充物,其颗粒的理想形状应使单位表面积包围的体积最大,这样,可用最少的银涂敷任一单位体积,因此,这个理想的形状就是球。球形颗粒还具有另外一些优点:便于喷涂,对射频能量为各向同性。并提供浓度连续的封装安排,能填充约70%的涂层体积。银涂敷在直径约为50μm的空芯或实芯陶瓷或玻璃微球上,空芯颗粒用于优先考虑重量的导电漆中。我们知道,球形体抗均衡压力的能力最旨,而实芯是完全不必要的,因为这将增加不需要的重量和费用。用于涂敷时,重量是很重要的,如果重颗粒在液态导电漆中快速沉淀,形成较硬的沉淀物后就很难扩散或保持分散状态。过重的颗粒还会在管道中沉淀,不仅会引起新的涂层下垂和流动,而且还可能分开,而引起小的未屏蔽的区域。

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