SMT导电硅橡胶衬垫腔体屏蔽案例分享

时间： 2024-07-10 来源：韬略科技EMC公众号

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一、背景

车载腔体屏蔽普遍应用在高精尖车载类产品中，它可以阻挡来自汽车外部的电磁干扰，确保车内的无线通信设备能够正常工作，同时避免对车内其他电子设备的干扰。在汽车电子设备的设计中起着重要作用，它能够提高车内电子设备的性能和可靠性，保证驾驶者和乘客的安全和舒适。

随着汽车电子化程度的不断提高，车载腔体屏蔽的需求也在逐渐增加。除了成本高昂的缺点，而从功能性角度出发呢，有着至关重要的一环，大家可以猜猜是什么？本文将用实际图片介绍车载腔体屏蔽结构，以及如何优化最重要的一环。

二、屏蔽案例分享

我们发现例如车载域控，360环视等一些等高度集成的车载产品中，除了经常使用的屏蔽罩，还会使用到与金属机壳为一个整体的腔体式屏蔽结构。在腔体屏蔽中侧面的金属外壳有着契合端口的开孔（如下图所示）

在机器内部是利用腔体屏蔽的结构（如下图所示）

而在主板上留有漏铜部分，对应着腔体结构墙的连接。（如下图所示）

这种腔体屏蔽的结构在车载高度集成的产品中应用特别广泛。这种结构除了有着优异的屏蔽性能，还有良好的地环境，减小噪声环路与屏蔽效果相辅相成，还可以防止近场辐射串扰到线束。

在主板漏铜部分与腔体金属部分的接触情况，决定着屏蔽和接地的效果。基于这一点，SMT导电硅橡胶衬垫的作用就展现出来了：可贴片生产，优异的导电性能可以更好的降低阻抗、提升接地质量，良好的压缩率不仅可以更好贴合腔体金属，还可以为主板提供一定的缓冲。

放置位置可以参考下图，屏蔽腔体与PCB板的连接处（如下图所示）

侧切结构图

三、导电硅橡胶衬垫的应用

在一些机器中会分别在端口部分，或者电源部分内置一部分的金属腔体。在上盖合并的同时，通过挤压接触STM导电硅橡胶衬垫进行多点接地。那如果没有金属腔体的设计配合是否还能针对模块进行屏蔽呢？

有一个基于理论的思考，是否可以利用关于电磁屏蔽中的屏蔽缝隙与波长的关系来达到屏蔽的效果，我们只在需要屏蔽的模块周围，搭建类似于屏蔽罩的墙体，用较高一点的STM导电硅橡胶衬垫作为屏蔽墙体，保留好合适的间距，即可满足我们需要的屏蔽效果。（如下图所示）

左侧为电源模块右侧为高速通讯模块

【导电硅橡胶衬垫位置该如何摆放呢】

要解决如何摆放，那我们就必须了解电磁屏蔽中的屏蔽缝隙与波长的关系

1.当我们知道计算频率和波长的关系：

λ=u/f

其中λ是波长，u是波速，f是频率。让我们除去繁琐的其他屏蔽属性，默认STM导电硅橡胶衬垫的屏蔽性能是百分百的情况下，进行简单的计算，大致了解我们在使用该器件当做屏蔽墙体时屏蔽的最大允许缝隙，便可以具体的知道使用该器件的可行性。

2.一般认为孔缝尺寸大于λ/2时，电磁波便能毫无衰减地通过孔缝。（基于这一关系，将对应孔缝尺寸为λ/2的电磁波的波长，相应的频率称为截止频率）。

随着孔缝尺寸的减小，电磁波开始以 20dB/10倍频（1/10截止频率）的速率衰减。孔缝对电磁波的衰减作用逐渐显现出来。一旦知道了屏蔽罩内辐射的频率及强度，就可计算出屏蔽罩的最大允许缝隙。

那么当孔缝尺寸小于波长的1/2后，电磁波的衰减可表示为：

A=20lgλ/2d（式中d是孔缝尺寸）

3.例如如果需要对200MHz的辐射衰减26dB频率对应波长为：

λ=u/f = 3* 10^8 / 200*10^6 = 1.5(米)

（波长为150cm）则75cm的缝隙将会开始产生衰减，因此当存在小于 75cm的缝隙时，200MHz辐射就会被衰减。所以对200MHz频率来讲，若：

需要衰减20dB时，缝隙应小于7.5cm（75cm的1/10）；

需要衰减26dB时，缝隙应小于3.75cm（7.5cm的1/2以上）；

需要衰减32dB时，缝隙应小于1.875cm（3.75cm的1/2以上）；

需要衰减38dB时，缝隙应小于0.9375cm（1.875cm的1/2以上）。

四、总结

面对高速信号同理，当然这是理想情况的算术题，实际应用条件还是非常苛刻的，不仅要保证上盖是金属，还要控制好高度，而且还未加入屏蔽材料以及其他因素的讨论。器件本身作用是以腔体屏蔽的接地为核心进行展开思考，所以我们的重点更多是：充分发挥超低阻的电气性能，加强腔体屏蔽的接地性能，完成屏蔽接地最后一环的衔接。后续我们会奉上关于STM导电硅橡胶衬垫许多实战应用的整改案例，欢迎交流。

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