【技术】EMI屏蔽垫圈的分类及应用技巧

时间： 2017-01-02 来源：世强作者：沙河之西

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【摘要】在实际的应用中，只有了解掌握垫圈的知识和应用情况，才能发挥垫圈在特定应用中的优点。本文分析了垫圈的三种主要类型，并结合金属兼容性、垫圈高度、压缩特性、压力和环境密封等重要考虑因素分析了三种垫圈的应用。

射频垫圈的主要用途是在外壳的所有临时和半永久接缝上提供连续的电接触。因为在实际中不可能通过加工或铣削方法保持外壳的连续接触，因此射频垫圈应运而生。射频垫圈填充两个导电表面之间的空隙，作为一个连续导体界面而存在。

在系统和外壳中使用的屏蔽垫圈主要有三种类型：铍铜弹簧指，导线编织网，弹性导体。在实际的应用中，只有了解掌握垫圈的知识和应用情况，才能发挥垫圈在特定应用中的优点。在选择一款垫圈时需要考虑的重要因素包括：金属兼容性，垫圈高度，压缩特性，压力和环境密封。下面我们结合这些因素讨论下上述三种垫圈的应用。

图1：铍铜弹簧指

垫圈的典型衰减值

铍铜弹簧指中的弹簧指，是1944年第一个创新设计生产出来的射频屏蔽装置。现在仍然是垫圈市场的首选。过去的主要是存在弹簧指断裂、铍铜以及异种金属之间的电偶腐蚀等问题。现在的设计能提供没有松动手指的弹簧垫圈，以及允许与所有金属兼容的电镀技术。在弹簧指内加入高磁导率材料，也在磁场区域内极大地增加了屏蔽效果。

在三种主要的垫圈中，铍铜合金弹簧指所做的RF垫圈，在最大频率范围内提供最大的屏蔽衰减，最低的压力，最大的可压缩性，在材料的弹性范围内无压力安装，最高的密度。它们是唯一能用在需要擦拭的门上的垫圈。

三种主要垫圈的典型衰减值如下表，采用的测试方法是MIL-STD-285。

表1：三种主要垫圈的典型衰减值

压力、垫圈高度与形变

与铍铜合金弹簧指的压力以磅/英尺计算不同，导体编织网和弹性导体是以磅/平方英寸（psi），其压力范围分别有5-20 磅/英尺，5-100 psi，20-100psi。举例说明，比如对于一个3/4英寸宽，12英寸长的垫圈，一个典型的弹簧指有一个压力5-20磅，编织网和弹性导体垫的压力将会分别是45-900磅，180-900磅。编织网和导电弹性导体垫圈将需要更厚的配合表面，以防止紧固点之间的翘曲或弯曲，导致屏蔽有效性的降低。对于典型的编织网和弹性导体垫圈，压力常常超过塑料外壳的结构允许值。

压力范围变化很大时，如最大压缩力相对于其自由高度。弹性导体垫圈是由导电颗粒作为载体的硅橡胶或乙烯基弹性导体粘合剂制成，弹性导体垫圈可以被压缩自由高度的5-20%，编织网可以被压缩自有高度的15-20%。当编制网和弹性导体垫保持在压缩状态时，它将压缩变形，且形变量与压缩力直接相关。铍铜垫圈采用了特别设计的构造，以允许压缩高达90％的自由高度，且永久不会变形或损坏垫圈。

垫圈的屏蔽效果及密封性能

电流密度（即EMP和闪电曲线）是导体的横截面积的函数。铍铜垫圈可塑性好，可做成不同形状和图案的冲压材料的柔性片，以适应各种各样的应用。铍铜垫圈具有最大的横截面积、最小的感抗，使得电流流动更容易，允许电流快速变化；通过将细导电线编织在一起来生产编织网垫圈，虽然导电，但它们会因为这种快速的电流变化产生更多的电感，从而提供更少的屏蔽效果（相对于铍铜）。弹性导体垫圈通常不会用在这种场合，因为导电颗粒在其粘合剂内的隔离。

在门或需要擦拭开关处使用RF屏蔽垫需要材料不能过早损坏或产生过大的闭合力。在今天市场上屏蔽门外壳采用铍铜合金，达到良好密封所需要的力是最小的。电镀垫圈满足金属相容性，并已证明在10000次关闭后仍能保持其电镀特性。垫圈也可用于由将被氧化的材料构造的房间。这些垫圈产生擦拭动作，滑过氧化表面，破坏任何氧化，以在压缩时保持良好的电接触。

图2：导线编织网

编织金属网垫圈设计用于面板孔，如果用于需要擦拭的门，则会快速损坏，细金属丝彼此压缩并最终断裂，导致遮蔽效果的恶化。弹性导体垫设计用在螺栓面板，也不能用于需要擦拭动作的场合。

泡沫内的微小孔将不能用于环境的适当密封。编织网垫圈可以设计成通过使用橡胶基底而不是使用多孔泡沫来提供环境密封。

图3：双面弹性导体垫

在三种主要的屏蔽垫圈中，弹性导体垫提供最好的组合密封。外部的硅橡胶提供气密密封，而导电颗粒提供EMI屏蔽。如果环境密封不完全，则由于这种类型的垫圈对银颗粒的腐蚀，EMI屏蔽效果快速恶化。在将这种类型的垫圈应用于可能产生电偶腐蚀的不同导电材料上时，需要极其小心。例如，当在盐水气氛中与铝配合时，将导致大范围的腐蚀。应用这种垫圈，需小心安装以保证良好密封。

以上三类EMI屏蔽垫圈，LAIRD均可提供。而且Laird 有非常出色的机加工艺可提供定制服务。更多产品详情请联系Laird授权代理商世强。

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改变 Lv3. 高级工程师 2018-07-27

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nisom Lv3. 高级工程师 2018-07-25

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少年游 Lv7. 资深专家 2017-12-31

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少年游 Lv7. 资深专家 2017-12-31

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用户85926884 Lv4. 资深工程师 2017-12-29

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选型指南 - LAIRD - 2017年02月23日 PDF 中文下载

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