【经验】浅谈影响导电橡胶EMI垫圈屏蔽效能的综合因素

时间： 2019-06-21 来源：Parker Chomerics

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导电橡胶是一种常用的屏蔽应用材料，通常由金属或半导体导电颗粒填充橡胶基质制成。以导电橡胶为原材料制成的弹性EMI屏蔽垫圈，不仅具有良好的屏蔽效果，一般还具有水汽密封的功能。作为屏蔽应用来讲，屏蔽效能值一定是关键参数之一。那么，这个关键的屏蔽效能值，到底是由哪些因素决定的呢？这就是本文接下来要展开讨论的话题。

首先，要澄清一个很流行的误解，就是导电橡胶材料的导电性能，即体积电阻率，能够直接推断EMI垫圈的屏蔽效能高低。这个说法，不能说完全没有道理，但是这个判断方法过于片面，不够准确。虽然，材料的体积电阻率与垫圈的屏蔽效能之间，的确是呈反向相关。但是，决定一个EMI垫圈的屏蔽效能因素却有很多。这种综合因素最终导致的结果，可能使得体积电阻率判断屏蔽效能的方法，完全失效。实际的例子是，采用PARKER CHOMERICS（派克固美丽）的CHO-SEAL 6503型（体积电阻率0.25Ω·cm）导电橡胶制成的垫圈，与CHO-SEAL 1298型（体积电阻率0.012Ω·cm）制成的垫圈相比较，在2GHz相同条件下，实测的屏蔽效能值，CHO-SEAL 6503型为116dB，而1298型只有95dB。也就是说，体积电阻率高出20倍的材料制成的EMI垫圈，实测屏蔽效能居然会更高！可见综合因素对于屏蔽性能的决定性影响。

图1 派克固美丽生产的多种导电橡胶EMI屏蔽垫圈产品

接下来，简单介绍一下，有哪些综合因素会对屏蔽效能产生影响。主要有垫圈本身因素和配合结构因素，这两部分。

垫圈因素：

• 导电颗粒的形态，即尺寸和形状，体积电阻率相同的情况下，大而粗的颗粒更易咬穿涂层，形成良好的电接触效果

• 导电颗粒以及镀层的元素成分，这个实际上就是通过元素的导电性能进行判断，纯银填料显然最佳，半导体就相对较差

• 颗粒镀层厚度，这一点要看是什么材质镀层，纯银镀层当然厚一点更好，如果是镀镍的话，太厚可能会降低屏蔽效能

• 导电填料百分比和配方，导电填料的含量会直接影响屏蔽性能，而且还要考虑配方中是否有其他可能造成影响的材料

• EMI垫圈的体积电阻率，这个之前已经详细讨论过，体积电阻率与屏蔽效能呈反向相关

• EMI垫圈的表面导电性，导电材料的趋肤特性在这里也同样适用，这也是为什么会经常采用镀银颗粒替代纯银颗粒的原因

• EMI垫圈的几何结构和接触面积，结构要尽量稳定连续，并且保证垫圈与基板的良好接触性，这是结构设计上要考虑的问题

• 垫圈压缩量要尽量在推荐的范围内，压缩量太小，可能导致屏蔽效果不佳，压缩量太大，可能导致永久变形的失效现象

配合结构因素：

• 金属基板的材质，尽量选择相似材质的导电橡胶，不仅能提高导电性能，还能减少电偶腐蚀现象

• 涂层或电镀面材质，同样建议选择相似材质，能够提高表面电流兼容性

• 如果使用垫圈安装槽，其材质、涂层和电镀面的要求与基板要求相同

• 辅助金属件的材质要求同上，而且要保证良好的接触效果

• 结构中的紧固件数量和分布位置，设计上要考虑垫圈的结构连续性，并且不能对垫圈造成太大的应力影响

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