EMIシールドアプリケーション

EMI遮蔽理論と応用

さまざまなアプリケーションでのシールドに関する明確な話

前書き

今日、エレクトロニクス産業のすべての企業はCE / EMI要求に直面しています。広範囲の周波数への曝露と同様に、電子デバイスの使用が増加している。新製品の開発の初期段階では、放射線と免疫を考慮する必要があります。多くの場合、EMIの問題はPCBレベルでは解決できず、代わりにエンクロージャとケーブルをシールドする必要があります。

法的要件およびシールドを適用するその他の理由

シールドは、 CEやFCCなどの機関によって発行された法的要件を満たすか、電磁干渉を防ぐための迅速な方法です。当社のシールドソリューションは、EMI要求を満たす前に時間のかかる開発を必要としないため、費用対効果に優れています。シールドは、ケーブルを通る環境からワイヤを隔離するために、内部の電気デバイスを外部の影響およびケーブルに対して絶縁するために、通常、エンクロージャ内で使用されます。企業が市場投入が早いが、排出量が規定の限度を超えようとする場合、適用しやすいシールドが一般的に使用されるソリューションです。シールドは、放射能や感度が高い機器や、モジュラエンクロージャのように事前に知られていない製品に使用できます。周囲のフィールドの影響を受ける可能性がある機密測定を扱う場合には、シールドが使用されます。シールドは、明らかに、現在の排出基準を満たすためのエレクトロニクス産業における広範な現象および必要性である。

シールドされたエンクロージャの設計に考慮されるべき側面

材料と腐食

電磁遮蔽のための最も安価な材料は、亜鉛メッキ鋼およびアルミニウムである。現在、すべてのキャビネットとエンクロージャの推定90％はこれらの材料で構成されています。そのために、 6800シリーズのAmucor Shieldという特別な素材を開発しました。 Amucorは亜鉛メッキ鋼とアルミニウムの両方に適合しています。材料が腐食性雰囲気で使用される場合、ステンレススチール、黄銅、またはクロム酸アルミニウム層（alocrom 1200）との接触を防ぐ方が良いです。

腐食保護は、海に近いアプリケーション（塩による）や屋外のアプリケーションでは非常に重要です。また、ガスケットの材質が、使用している構造/エンクロージャーの材質と適合することも重要です。無料のアドバイスと直接サポートについては、+31（0）78-6131366または[email protected]までご連絡ください。

エンクロージャー材料の厚さ

1MHzを超える周波数から効率的にシールドするには、0.1mmの厚さで十分です。 30kHz以下のようなより低い周波数では、良好な磁気伝導性（ならびに渦電流を扱う際の電気伝導率）を有する材料を使用しなければならず、より厚い材料が必要とされ得る。

例えば、EMP軍用バンカーは、厚さ6mmの材料で作られています。これらのバンカーは、10kHzの周波数を80dBの減衰で遮蔽します。変圧器（健康リスクを引き起こす可能性があり、機械のオペレーティングシステムに影響を与える可能性がある）の影響を制限するために約50Hzの周波数に対する遮蔽が必要な場合は、密な金属層とMu-ferroと呼ばれる特別な材料を使用する必要があります）。エンクロージャーのシールドの詳細については、https：//www.faradaycages.comを参照してください。

エンクロージャーの開口部を防ぐ

特に5kHz以上の周波数では、エンクロージャーの隙間を防ぐことが重要です。 100MHz〜40GHzの高周波数は、エンクロージャ内の小さな隙間に非常に敏感です。周波数が高くなればなるほど、シールドの穴と隙間を防ぐために注意を払う必要があります。これは、柔らかく柔軟なガスケットが作用する場所です。ガスケットは、高い導電性を提供するだけでなく、低い圧縮力を伴ってエンクロージャと連続的に電気的に接触するようにすべきである。

マウント、ヒンジ、ロック間の距離

Ultra Soft ShieldやV字型ガスケットなどの特殊な弾力性のあるガスケットを設計しました。これらのガスケットは、取付点間およびヒンジ付近の曲がりを防止する。エンクロージャの基本的な変更は不要であり、余分な留め具を必要としないので、費用対効果の高いソリューションです。

どのようなガスケットが用途に適しているかを知るために、当社のスペシャリストは図面（好ましくは寸法、必要な量、エンクロージャーの材質およびエンクロージャー材の剛性の表示を含む）を受け取ります。あらゆる種類のシールドアプリケーションに幅広い経験を持ち、日常的に50以上のデザインを見ています。当社のスペシャリストは、用途に応じて適切なタイプのガスケットを選択するのを手伝い、アドバイスは無料です。

1つのガスケットか1000のいずれかであるかどうかにかかわらず、任意の数量でガスケットを製造でき、すべてのガスケットをお客様の仕様に合わせることができます。

図面はファックス（+31（0）78-614 9585）または[email protected]宛に電子メールで送ることができます。

ガルバニック腐食

ガスケットの外側の導電層は、構造内の電気伝導を損なうガルバニック腐食を防止するために、構造材料と同じガルバニック範囲内になければならない。これにより、遮蔽性能が低下する。一般的に使用される基準：過酷な環境（塩水噴霧/風化）では0.3ボルト以下、陽性環境（塩分のない凝縮物のみ）では0.5ボルト以下。

ガスケットの導電性被覆と同じガルバニック範囲内の接触面を得るために、背面に導電性自己接着剤を有する導電性テープを適用することができる。エンクロージャーを塗装する場合は、幅がやや狭いマスキングテープを貼ることができます（接着剤と耐腐食性を向上させるために、導電性テープをエッジに沿って塗装します）（図1）。

ガルバニック腐食を回避する別の方法は、腐食性の環境影響がEMIシールドガスケットに到達するのを防ぐことです。例えば、水シールとEMIシールドを組み合わせたガスケット（図2）を使用します。

EMI遮蔽ガスケットの製造業者の中には、腐食を防ぐためにガスケットの外側に炭素を含む層を使用するものがあります。残念なことに、これらの炭素層のガスケットは、一般的に使用される多くの建築材料と電気的に適合しておらず、構造物の接触面に腐食をもたらす。一方、強化されたAmucor（登録商標）箔の導電層を有するEMI遮蔽ガスケットは、亜鉛メッキ鋼およびアルミニウムのような材料と適合し、ガルバニック腐食を防止する。

EMIと周波数

電磁干渉は、放射および/または伝導によって伝達することができる。伝導は30MHz以下の周波数で重要な役割を果たします。低い周波数からの望ましくない影響を防ぐために、ケーブルとエンクロージャは磁気伝導性材料でシールドされていなければなりません。周波数が低いほど、シールドが厚くなる必要があります。

高周波（HFシールド> 40MHz）では、非常に薄い高導電性材料の層で十分です。

ギャップを避けるためにガスケットを使用する

周波数が高いほど、波長は短くなります。これは、周波数が増加するにつれて許容可能なギャップ寸法を減少させる結果となる。言い換えれば、ドア、パネル、およびその他の部品は、すべての側面（間隙なし）で電気的に接続する必要があります。これを行う最も簡単な方法は、高伝導性EMIシールドガスケットを使用することです。これらのガスケットのほとんどは、容易に取り付けられるように自己接着性である。

適切なガスケットを選択するには、いくつかの側面を考慮する必要があります：

• 構造の剛性
• 固定具間の距離
• 使用される建材
• 建設を頻繁に開け閉めする必要があるかどうか - 固定用途とヒンジ付きの用途

ガスケットの剛性は、構造物の剛性および固定具間の距離に依存する。ガスケットが硬すぎると、扉、蓋またはパネルが撓み、隙間ができなくなります（図3）。特にドアの場合、非常に大きな圧縮範囲と低い閉鎖力と高い導電率とを組み合わせたいくつかの種類のガスケットが開発されている。これらのガスケットは、構造を変更する必要なく、ほとんどの状況で使用できます。以下のガスケット選択図は、適切なガスケット材質の決定に役立ちます。

遮蔽ドアおよび蓋

ドアや蓋を遮蔽するためには、正しい弾力性を持つガスケットを使用することが重要です。ガスケットの剛性が高すぎると、カバーまたはドアが歪み、ギャップが小さくなり、エンクロージャが高い周波数からシールドする能力を失うことになります。ドア（および他のアパーチャ）とエンクロージャの残りの部分との完全な接触は、より高い周波数に対するシールドの完全性を維持する上で極めて重要です。

以下に、EMIガスケットを使用した構造の例を示します。各構造には適切なタイプのEMIガスケットが必要です。

シールド/シールド

構造部品間の接続だけでなく、ディスプレイパネルと通気パネルもシールドする必要があります。ディスプレイには、HFシールド（> 30MHz、図4）用のスパッタリングされた透明導電性コーティングまたは高品質低周波シールド（図5）用のファインメタルワイヤメッシュを使用できます。透明導電性コーティングは、 箔 （曲がりやすく、窓に張り付く）、 ガラス （標準窓）または他の材料 （頑丈な目的のため）に供給される。ワイヤメッシュのウィンドウを含む他のウィンドウとディスプレイについては、ここをクリックしてください 。既存のディスプレイ/ウィンドウがあり、スパッタされた導電層でコーティングしたい場合は、当社までご連絡ください。可能性について検討します。

ディスプレイのシールドは、最適な減衰を保証するためにエンクロージャのシールドと接触する必要があります。これは、導電性自己接着剤を有するガスケットまたは金属テープを用いて行うことができる。

換気用のシールド

ベントパネルは、通常、アルミハニカムの通気孔でシールドされています。これらは、気流の損失を最小限に抑えて優れた遮蔽性能を提供します。最良の遮蔽は、いわゆるクロスセルハニカム通気孔によって達成される。これらの通気口は、90°回転した2つ以上のアルミニウムハニカムの層から構成されています（図6）。ハニカムは、通常、構造との最適な接触のために、剛性アルミニウムフレームと2〜5mmのガスケットとを供給される。

ケーブルシールド

電源ケーブルと信号ケーブルを通じた放射線の放出を防ぐためには、シールドまたはフィルタ処理が必要です。遮蔽管でケーブルを覆うか、または遮蔽管の周りに導電性材料を巻き付けることによって遮蔽を提供することができる。既製のシールドケーブルも必要です。 遮蔽管は中空編組金属ワイヤからなり、ケーブルまたはケーブルの束を引っ張って遮蔽することができる。 ラップシールドは、編組金属ワイヤテープであり、ケーブルまたはケーブルの束の周りに巻かれている。シールドチューブよりもラッピング方法でサイドブランチを作成する方が簡単です。すべてのケーブルシールドソリューションの概要については、 ここをクリックしてください 。

ケーブルのシールドは、必ずエンクロージャのシールドに正しく接続する必要があります。さもなければ、減衰はより低くなり、おそらくは不十分でさえある。頑丈で軍事的な用途には、シールドされたケーブルグランドと特別に設計されたケーブル入力システムが利用できます。我々は、2つの異なるケーブル侵入シールドを開発しました.1つは、スロットの上部と下部（ 4910 - ケーブル侵入シールド ）に2つの縁取られたEMIガスケットで構成され、もう1つは、穴のあるスロットの前に取り付けられるコンタクトプレートケーブルを通す（ 4930 - 高性能ケーブル入口シールド ）。高性能の接触板エントリーシールドは、気密性と防水性を備えています。プレートシステムの性能は高くなっていますが、フリンジシステムでは後でケーブルを接続する方が簡単です。

シールドジャケットのないケーブルも、シールドされたエンクロージャの外側でシールドされて、アンテナのように動作しないようにする必要があります。このようなEMIシールドの漏れは、電源または信号ラインフィルタを取り付けることによって防止することができます。また、ラップシールドまたはシールドチューブを使用して、シールドされた別のエンクロージャにつながる短いケーブルを取り扱う場合は、防ぐことができます。

コネクタシールド

ケーブルについては、コネクタについても同様です。また、シールドまたはフィルタ処理が必要で、エンクロージャとの導電接触を行う必要があります。 コネクターガスケットは、そのような接続を容易に提供することができる。これらは、厚さ1 mmのダイカット材で構成されています。これは、お客様の仕様に応じて簡単に製造することができます。追加の金型費用はほとんどありません（図8）。標準サイズも用意されています。

回路基板レベルでのシールド

干渉の原因となる部品は、内部に絶縁層が付いたMu-copperシールドフォイル製の折りたたまれたシールドボックスまたはエンベロープ（図9）または短絡を防ぐためにプラスチックスタッド（図9）で梱包できます。折りたたまれたシールドボックスまたはエンベロープの代替品は、既製のハウジングです（ 1900シリーズEMIシールドハウジング/エンクロージャを参照）。

PCBをシールドし、個々の部品をシールドすることは、垂直に配置された金属ストリップ（例えば、Mu-copperまたはMu-ferro）をPCBにはんだ付けして区画を作成することによっても達成できます。これらの区画は、可撓性ダイカット遮蔽箔のふたを追加するか、または軟質導電性発泡シートをストリップに押し付けることによって閉じられる（図10/11）。このオプションを使用すると、1つのカバーで多くのコンパートメントを遮蔽できます。

放射線源またはEMI感受性成分が既知である場合、特定の成分の遮蔽を適用することができる。ソースでシールドする最善の方法は、特別に開発された1500シリーズPCBシールドシステムで 、PCB上の干渉部分または高感度部分のみをシールドすることです。

完全な空間/部屋の遮蔽

いくつかの用途では、例えば医学および軍事用途や非常に敏感な測定を実行するための部屋では、 Mu-copperフォイルのような金属箔で壁を覆うことによって部屋全体を遮蔽することが望ましい。この手法は法医学でも適用される可能性があります。たとえば、デバイスが検査されている間に外界との通信が完全にブロックされる必要がある場合などです。

IP格付け

多くのアプリケーションでは、IP定格が必要です。しかし、質問i：どのIPの評価？所望の結果に必要なIPレーティングを見つけるのを手助けするために、我々はすべてのIPレーティングをクリアなテーブルに入れました。 IPレーティングテーブルに移動します 。

増加するクロック速度

今日のPCやワークステーションでは、クロック速度が速いため、電磁干渉（EMI）がますます一般的になっています。
これにより、規制当局は、PCやクロックを使用して放射を発生させる可能性のある電子機器によって生成される電磁波放射に制限を課すようになった。

電磁干渉解析

クロック、データ、アドレス、および制御などの鋭いエッジを伴うほとんどの電気的遷移は、電磁放射を生成する。性能要件が増加するにつれて、クロック速度も増加する。エンジニアリングの観点から言えば、スルーレートの移行エッジは、セットアップおよびホールド時間を満たすことがより困難になっているため、より高速かつ高速になっています。

クロックは、回路基板上の1つまたは2つのデバイスにのみ供給されることはありません。むしろ、それらは回路基板の全面に分布している。また、メモリ要件の増加およびクロック・ライン上の他の負荷は、電磁放射に大きく寄与している。

シールドは、EMIを低減するために使用される最も一般的な方法です。