中心議題：

• EMC問題來源
• 金屬屏蔽效率評估
• EMI抑製策略
• 屏蔽設計難點

解決方案：

• 設計EMI屏蔽罩

EMC問題常常是製約中國電子產品出口的一個原因，本文主要論述EMI的來源及一些非常具體的抑製方法。

電磁兼容性(EMC)是指“一種器件
、設備或係統的性能，它可以使其在自身環境下正常工作並且同時不會對此環境中任何其他設備產生強烈電磁幹擾(IEEE C63.12-1987)。”對於無線收發設備來說，采用非連續頻譜可部分實現EMC性能

，但是很多有關的例子也表明EMC並不總是能夠做到。例如在筆記本電腦和測試設備之間

、打印機和台式電腦之間以及蜂窩電話和醫療儀器之間等都具有高頻幹擾
，我們把這種幹擾稱為電磁幹擾(EMI)。

EMC問題來源

所suo有you電dian器qi和he電dian子zi設she備bei工gong作zuo時shi都dou會hui有you間jian歇xie或huo連lian續xu性xing電dian壓ya電dian流liu變bian化hua
，有you時shi變bian化hua速su率lv還hai相xiang當dang快kuai
，這zhe樣yang會hui導dao致zhi在zai不bu同tong頻pin率lv內nei或huo一yi個ge頻pin帶dai間jian產chan生sheng電dian磁ci能neng量liang
，而er相xiang應ying的de電dian路lu則ze會hui將jiang這zhe種zhong能neng量liang發fa射she到dao周zhou圍wei的de環huan境jing中zhong。

EMI有兩條途徑離開或進入一個電路：輻射和傳導。信號輻射是通過外殼的縫、槽、開孔或其他缺口泄漏出去；而信號傳導則通過耦合到電源、信號和控製線上離開外殼
，在開放的空間中自由輻射，從而產生幹擾。

很多EMI抑製都采用外殼屏蔽和縫隙屏蔽結合的方式來實現，大多數時候下麵這些簡單原則可以有助於實現EMI屏蔽：從源頭處降低幹擾；通過屏蔽、過濾或接地將幹擾產生電路隔離以及增強敏感電路的抗幹擾能力等。EMI抑製性、隔離性和低敏感性應該作為所有電路設計人員的目標
，這些性能在設計階段的早期就應完成。

對設計工程師而言
，采用屏蔽材料是一種有效降低EMI的方法。如今已有多種外殼屏蔽材料得到廣泛使用，從金屬罐
、薄金屬片和箔帶到在導電織物或卷帶上噴射塗層及鍍層(如導電漆及鋅線噴塗等)。無論是金屬還是塗有導電層的塑料，一旦設計人員確定作為外殼材料之後，就可著手開始選擇襯墊。

金屬屏蔽效率

可用屏蔽效率(SE)對屏蔽罩的適用性進行評估
，其單位是分貝，計算公式為：
SEdB=A+R+B
其中 A：吸收損耗(dB) R：反射損耗(dB) B：校正因子(dB)(適用於薄屏蔽罩內存在多個反射的情況)

一個簡單的屏蔽罩會使所產生的電磁場強度降至最初的十分之一
，即SE等於20dB

；而有些場合可能會要求將場強降至為最初的十萬分之一
，即SE要等於100dB。

吸收損耗是指電磁波穿過屏蔽罩時能量損耗的數量
，吸收損耗計算式為：
AdB=1.314(f×σ×μ)1/2×t
其中 f：頻率(MHz) μ：銅的導磁率 σ：銅的導電率 t：屏蔽罩厚度

反射損耗(近場)的de大da小xiao取qu決jue於yu電dian磁ci波bo產chan生sheng源yuan的de性xing質zhi以yi及ji與yu波bo源yuan的de距ju離li。對dui於yu杆gan狀zhuang或huo直zhi線xian形xing發fa射she天tian線xian而er言yan
，離li波bo源yuan越yue近jin波bo阻zu越yue高gao
，然ran後hou隨sui著zhe與yu波bo源yuan距ju離li的de增zeng加jia而er下xia降jiang，但dan平ping麵mian波bo阻zu則ze無wu變bian化hua(恒為377)。

相(xiang)反(fan)

，如(ru)果(guo)波(bo)源(yuan)是(shi)一(yi)個(ge)小(xiao)型(xing)線(xian)圈(quan)，則(ze)此(ci)時(shi)將(jiang)以(yi)磁(ci)場(chang)為(wei)主(zhu)，離(li)波(bo)源(yuan)越(yue)近(jin)波(bo)阻(zu)越(yue)低(di)。波(bo)阻(zu)隨(sui)著(zhe)與(yu)波(bo)源(yuan)距(ju)離(li)的(de)增(zeng)加(jia)而(er)增(zeng)加(jia)，但(dan)當(dang)距(ju)離(li)超(chao)過(guo)波(bo)長(chang)的(de)六(liu)分(fen)之(zhi)一(yi)時(shi)
，波(bo)阻(zu)不(bu)再(zai)變(bian)化(hua)，恒(heng)定(ding)在(zai)377處。

反fan射she損sun耗hao隨sui波bo阻zu與yu屏ping蔽bi阻zu抗kang的de比bi率lv變bian化hua

，因yin此ci它ta不bu僅jin取qu決jue於yu波bo的de類lei型xing，而er且qie取qu決jue於yu屏ping蔽bi罩zhao與yu波bo源yuan之zhi間jian的de距ju離li。這zhe種zhong情qing況kuang適shi用yong於yu小xiao型xing帶dai屏ping蔽bi的de設she備bei。
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近場反射損耗可按下式計算：
R(電)dB=321.8-(20×lg r)-(30×lg f)-[10×lg(μ/σ)]
R(磁)dB=14.6+(20×lg r)+(10×lg f)+[10×lg(μ/σ)]
其中 r：波源與屏蔽之間的距離。

SE算式最後一項是校正因子B，其計算公式為：
B=20lg[-exp(-2t/σ)]

此式僅適用於近磁場環境並且吸收損耗小於10dB的(de)情(qing)況(kuang)。由(you)於(yu)屏(ping)蔽(bi)物(wu)吸(xi)收(shou)效(xiao)率(lv)不(bu)高(gao)，其(qi)內(nei)部(bu)的(de)再(zai)反(fan)射(she)會(hui)使(shi)穿(chuan)過(guo)屏(ping)蔽(bi)層(ceng)另(ling)一(yi)麵(mian)的(de)能(neng)量(liang)增(zeng)加(jia)

，所(suo)以(yi)校(xiao)正(zheng)因(yin)子(zi)是(shi)個(ge)負(fu)數(shu)，表(biao)示(shi)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)率(lv)的(de)下(xia)降(jiang)情(qing)況(kuang)。

EMI抑製策略

隻(zhi)有(you)如(ru)金(jin)屬(shu)和(he)鐵(tie)之(zhi)類(lei)導(dao)磁(ci)率(lv)高(gao)的(de)材(cai)料(liao)才(cai)能(neng)在(zai)極(ji)低(di)頻(pin)率(lv)下(xia)達(da)到(dao)較(jiao)高(gao)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)率(lv)。這(zhe)些(xie)材(cai)料(liao)的(de)導(dao)磁(ci)率(lv)會(hui)隨(sui)著(zhe)頻(pin)率(lv)增(zeng)加(jia)而(er)降(jiang)低(di)
，另(ling)外(wai)如(ru)果(guo)初(chu)始(shi)磁(ci)場(chang)較(jiao)強(qiang)也(ye)會(hui)使(shi)導(dao)磁(ci)率(lv)降(jiang)低(di)，還(hai)有(you)就(jiu)是(shi)采(cai)用(yong)機(ji)械(xie)方(fang)法(fa)將(jiang)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)作(zuo)成(cheng)規(gui)定(ding)形(xing)狀(zhuang)同(tong)樣(yang)會(hui)降(jiang)低(di)導(dao)磁(ci)率(lv)。綜(zong)上(shang)所(suo)述(shu)，選(xuan)擇(ze)用(yong)於(yu)屏(ping)蔽(bi)的(de)高(gao)導(dao)磁(ci)性(xing)材(cai)料(liao)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)，通(tong)常(chang)要(yao)向(xiang)EMI屏蔽材料供應商以及有關谘詢機構尋求解決方案。

在zai高gao頻pin電dian場chang下xia，采cai用yong薄bo層ceng金jin屬shu作zuo為wei外wai殼ke或huo內nei襯chen材cai料liao可ke達da到dao良liang好hao的de屏ping蔽bi效xiao果guo，但dan條tiao件jian是shi屏ping蔽bi必bi須xu連lian續xu
，並bing將jiang敏min感gan部bu分fen完wan全quan遮zhe蓋gai住zhu
，沒mei有you缺que口kou或huo縫feng隙xi(形成一個法拉第籠)。然(ran)而(er)在(zai)實(shi)際(ji)中(zhong)要(yao)製(zhi)造(zao)一(yi)個(ge)無(wu)接(jie)縫(feng)及(ji)缺(que)口(kou)的(de)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de)
，由(you)於(yu)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)要(yao)分(fen)成(cheng)多(duo)個(ge)部(bu)分(fen)進(jin)行(xing)製(zhi)作(zuo)，因(yin)此(ci)就(jiu)會(hui)有(you)縫(feng)隙(xi)需(xu)要(yao)接(jie)合(he)，另(ling)外(wai)通(tong)常(chang)還(hai)得(de)在(zai)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)上(shang)打(da)孔(kong)以(yi)便(bian)安(an)裝(zhuang)與(yu)插(cha)卡(ka)或(huo)裝(zhuang)配(pei)組(zu)件(jian)的(de)連(lian)線(xian)。

設計屏蔽罩的困難在於製造過程中不可避免會產生孔隙
，而且設備運行過程中還會需要用到這些孔隙。製造、麵板連線、通風口、外wai部bu監jian測ce窗chuang口kou以yi及ji麵mian板ban安an裝zhuang組zu件jian等deng都dou需xu要yao在zai屏ping蔽bi罩zhao上shang打da孔kong，從cong而er大da大da降jiang低di了le屏ping蔽bi性xing能neng。盡jin管guan溝gou槽cao和he縫feng隙xi不bu可ke避bi免mian，但dan在zai屏ping蔽bi設she計ji中zhong對dui與yu電dian路lu工gong作zuo頻pin率lv波bo長chang有you關guan的de溝gou槽cao長chang度du作zuo仔zai細xi考kao慮lv是shi很hen有you好hao處chu的de。

任一頻率電磁波的波長為：波長(λ)=光速(C)/頻率(Hz)

當縫隙長度為波長(截止頻率)的一半時,RF波開始以20dB/10倍頻(1/10截止頻率)或6dB/8倍頻(1/2截止頻率)的速率衰減。通常RF發fa射she頻pin率lv越yue高gao衰shuai減jian越yue嚴yan重zhong，因yin為wei它ta的de波bo長chang越yue短duan。當dang涉she及ji到dao最zui高gao頻pin率lv時shi，必bi須xu要yao考kao慮lv可ke能neng會hui出chu現xian的de任ren何he諧xie波bo，不bu過guo實shi際ji上shang隻zhi需xu考kao慮lv一yi次ci及ji二er次ci諧xie波bo即ji可ke。

一旦知道了屏蔽罩內RF輻射的頻率及強度，就可計算出屏蔽罩的最大允許縫隙和溝槽。例如如果需要對1GHz(波長為300mm)的輻射衰減26dB,則150mm的縫隙將會開始產生衰減，因此當存在小於150mm的縫隙時，1GHz輻射就會被衰減。所以對1GHz頻率來講，若需要衰減20dB
，則縫隙應小於15 mm(150mm的1/10)
，需要衰減26dB時
，縫隙應小於7.5 mm(15mm的1/2以上)，需要衰減32dB時，縫隙應小於3.75 mm(7.5mm的1/2以上)。

可采用合適的導電襯墊使縫隙大小限定在規定尺寸內
，從而實現這種衰減效果。

屏蔽設計難點

由(you)於(yu)接(jie)縫(feng)會(hui)導(dao)致(zhi)屏(ping)蔽(bi)罩(zhao)導(dao)通(tong)率(lv)下(xia)降(jiang)
，因(yin)此(ci)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)率(lv)也(ye)會(hui)降(jiang)低(di)。要(yao)注(zhu)意(yi)低(di)於(yu)截(jie)止(zhi)頻(pin)率(lv)的(de)輻(fu)射(she)其(qi)衰(shuai)減(jian)隻(zhi)取(qu)決(jue)於(yu)縫(feng)隙(xi)的(de)長(chang)度(du)直(zhi)徑(jing)比(bi)，例(li)如(ru)長(chang)度(du)直(zhi)徑(jing)比(bi)為(wei)3時可獲得100dB的衰減。在需要穿孔時，可利用厚屏蔽罩上麵小孔的波導特性；lingyizhongshixianjiaogaochangduzhijingbidefangfashifujiayigexiaoxingjinshupingbiwu，ruyigedaxiaoheshidechendian。shangshuyuanlijiqizaiduofengqingkuangxiadetuiguanggouchengduokongpingbizhaoshejijichu。

多孔薄型屏蔽層：多孔的例子很多
，比如薄金屬片上的通風孔等等
，當各孔間距較近時設計上必須要仔細考慮。下麵是此類情況下屏蔽效率計算公式：
SE=[20lg (fc/o/σ)]-10lg n
其中 fc/o：截止頻率 n：孔洞數目

注意此公式僅適用於孔間距小於孔直徑的情況
，也可用於計算金屬編織網的相關屏蔽效率。

接縫和接點：電焊、銅(tong)焊(han)或(huo)錫(xi)焊(han)是(shi)薄(bo)片(pian)之(zhi)間(jian)進(jin)行(xing)永(yong)久(jiu)性(xing)固(gu)定(ding)的(de)常(chang)用(yong)方(fang)式(shi)，接(jie)合(he)部(bu)位(wei)金(jin)屬(shu)表(biao)麵(mian)必(bi)須(xu)清(qing)理(li)幹(gan)淨(jing)，以(yi)使(shi)接(jie)合(he)處(chu)能(neng)完(wan)全(quan)用(yong)導(dao)電(dian)的(de)金(jin)屬(shu)填(tian)滿(man)。不(bu)建(jian)議(yi)用(yong)螺(luo)釘(ding)或(huo)鉚(mao)釘(ding)進(jin)行(xing)固(gu)定(ding)，因(yin)為(wei)緊(jin)固(gu)件(jian)之(zhi)間(jian)接(jie)合(he)處(chu)的(de)低(di)阻(zu)接(jie)觸(chu)狀(zhuang)態(tai)不(bu)容(rong)易(yi)長(chang)久(jiu)保(bao)持(chi)。

導電襯墊的作用是減少接縫或接合處的槽
、孔或縫隙，使RF輻射不會散發出去。EMI襯墊是一種導電介質，用於填補屏蔽罩內的空隙並提供連續低阻抗接點。通常EMI襯墊可在兩個導體之間提供一種靈活的連接，使一個導體上的電流傳至另一導體。

封孔EMI襯墊的選用可參照以下性能參數：

• 特定頻率範圍的屏蔽效率
• 安裝方法和密封強度
• 與外罩電流兼容性以及對外部環境的抗腐蝕能力
• 工作溫度範圍
• 成本

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大多數商用襯墊都具有足夠的屏蔽性能以使設備滿足EMC標準，關鍵是在屏蔽罩內正確地對墊片進行設計。

墊片係統：一(yi)個(ge)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)是(shi)壓(ya)縮(suo)，壓(ya)縮(suo)能(neng)在(zai)襯(chen)墊(dian)和(he)墊(dian)片(pian)之(zhi)間(jian)產(chan)生(sheng)較(jiao)高(gao)導(dao)電(dian)率(lv)。襯(chen)墊(dian)和(he)墊(dian)片(pian)之(zhi)間(jian)導(dao)電(dian)性(xing)太(tai)差(cha)會(hui)降(jiang)低(di)屏(ping)蔽(bi)效(xiao)率(lv)，另(ling)外(wai)接(jie)合(he)處(chu)如(ru)果(guo)少(shao)了(le)一(yi)塊(kuai)則(ze)會(hui)出(chu)現(xian)細(xi)縫(feng)而(er)形(xing)成(cheng)槽(cao)狀(zhuang)天(tian)線(xian)，其(qi)輻(fu)射(she)波(bo)長(chang)比(bi)縫(feng)隙(xi)長(chang)度(du)小(xiao)約(yue)4倍。

確保導通性首先要保證墊片表麵平滑、幹淨並經過必要處理以具有良好導電性，這些表麵在接合之前必須先遮住；另外屏蔽襯墊材料對這種墊片具有持續良好的粘合性也非常重要。導電襯墊的可壓縮特性可以彌補墊片的任何不規則情況。

所suo有you襯chen墊dian都dou有you一yi個ge有you效xiao工gong作zuo最zui小xiao接jie觸chu電dian阻zu
，設she計ji人ren員yuan可ke以yi加jia大da對dui襯chen墊dian的de壓ya縮suo力li度du以yi降jiang低di多duo個ge襯chen墊dian的de接jie觸chu電dian阻zu
，當dang然ran這zhe將jiang增zeng加jia密mi封feng強qiang度du，會hui使shi屏ping蔽bi罩zhao變bian得de更geng為wei彎wan曲qu。大da多duo數shu襯chen墊dian在zai壓ya縮suo到dao原yuan來lai厚hou度du的de30%至70%時效果比較好。因此在建議的最小接觸麵範圍內
，兩個相向凹點之間的壓力應足以確保襯墊和墊片之間具有良好的導電性。

另ling一yi方fang麵mian，對dui襯chen墊dian的de壓ya力li不bu應ying大da到dao使shi襯chen墊dian處chu於yu非fei正zheng常chang壓ya縮suo狀zhuang態tai
，因yin為wei此ci時shi會hui導dao致zhi襯chen墊dian接jie觸chu失shi效xiao，並bing可ke能neng產chan生sheng電dian磁ci泄xie漏lou。與yu墊dian片pian分fen離li的de要yao求qiu對dui於yu將jiang襯chen墊dian壓ya縮suo控kong製zhi在zai製zhi造zao商shang建jian議yi範fan圍wei非fei常chang重zhong要yao
，這zhe種zhong設she計ji需xu要yao確que保bao墊dian片pian具ju有you足zu夠gou的de硬ying度du，以yi免mian在zai墊dian片pian緊jin固gu件jian之zhi間jian產chan生sheng較jiao大da彎wan曲qu。在zai某mou些xie情qing況kuang下xia，可ke能neng需xu要yao另ling外wai一yi些xie緊jin固gu件jian以yi防fang止zhi外wai殼ke結jie構gou彎wan曲qu。

壓ya縮suo性xing也ye是shi轉zhuan動dong接jie合he處chu的de一yi個ge重zhong要yao特te性xing

，如ru在zai門men或huo插cha板ban等deng位wei置zhi。若ruo襯chen墊dian易yi於yu壓ya縮suo
，那na麼me屏ping蔽bi性xing能neng會hui隨sui著zhe門men的de每mei次ci轉zhuan動dong而er下xia降jiang，此ci時shi襯chen墊dian需xu要yao更geng高gao的de壓ya縮suo力li才cai能neng達da到dao與yu新xin襯chen墊dian相xiang同tong的de屏ping蔽bi性xing能neng。在zai大da多duo數shu情qing況kuang下xia這zhe不bu太tai可ke能neng做zuo得de到dao

，因yin此ci需xu要yao一yi個ge長chang期qiEMI解決方案。

如果屏蔽罩或墊片由塗有導電層的塑料製成
，則添加一個EMI襯chen墊dian不bu會hui產chan生sheng太tai多duo問wen題ti，但dan是shi設she計ji人ren員yuan必bi須xu考kao慮lv很hen多duo襯chen墊dian在zai導dao電dian表biao麵mian上shang都dou會hui有you磨mo損sun，通tong常chang金jin屬shu襯chen墊dian的de鍍du層ceng表biao麵mian更geng易yi磨mo損sun。隨sui著zhe時shi間jian增zeng長chang這zhe種zhong磨mo損sun會hui降jiang低di襯chen墊dian接jie合he處chu的de屏ping蔽bi效xiao率lv，並bing給gei後hou麵mian的de製zhi造zao商shang帶dai來lai麻ma煩fan。

如ru果guo屏ping蔽bi罩zhao或huo墊dian片pian結jie構gou是shi金jin屬shu的de，那na麼me在zai噴pen塗tu拋pao光guang材cai料liao之zhi前qian可ke加jia一yi個ge襯chen墊dian把ba墊dian片pian表biao麵mian包bao住zhu，隻zhi需xu用yong導dao電dian膜mo和he卷juan帶dai即ji可ke。若ruo在zai接jie合he墊dian片pian的de兩liang邊bian都dou使shi用yong卷juan帶dai，則ze可ke用yong機ji械xie固gu件jian對duiEMI襯墊進行緊固，例如帶有塑料鉚釘或壓敏粘結劑(PSA)的“C型”襯墊。襯墊安裝在墊片的一邊，以完成對EMI的屏蔽。

襯墊及附件

目前可用的屏蔽和襯墊產品非常多
，包括鈹-銅接頭、金屬網線(帶彈性內芯或不帶)、嵌入橡膠中的金屬網和定向線、導電橡膠以及具有金屬鍍層的聚氨酯泡沫襯墊等。大多數屏蔽材料製造商都可提供各種襯墊能達到的SE估計值，但要記住SE是個相對數值，還取決於孔隙

、襯墊尺寸、襯墊壓縮比以及材料成分等。襯墊有多種形狀，可用於各種特定應用，包括有磨損


、滑動以及帶鉸鏈的場合。目前許多襯墊帶有粘膠或在襯墊上麵就有固定裝置，如擠壓插入、管腳插入或倒鉤裝置等。

各類襯墊中，塗層泡沫襯墊是最新也是市麵上用途最廣的產品之一。這類襯墊可做成多種形狀，厚度大於0.5mm
，也可減少厚度以滿足UL燃燒及環境密封標準。還有另一種新型襯墊即環境/EMI混合襯墊，有了它就可以無需再使用單獨的密封材料
，從而降低屏蔽罩成本和複雜程度。這些襯墊的外部覆層對紫外線穩定，可防潮、防風、防清洗溶劑
，內部塗層則進行金屬化處理並具有較高導電性。最近的另外一項革新是在EMI襯墊上裝了一個塑料夾，同傳統壓製型金屬襯墊相比，它的重量較輕，裝配時間短
，而且成本更低，因此更具市場吸引力。

結論

shebeiyibandouxuyaojinxingpingbi，zheshiyinweijiegoubenshencunzaiyixiecaohefengxi。suoxupingbiketongguoyixiejibenyuanzequeding，danshililunyuxianshizhijianhaishiyouchabie。liruzaijisuanmougepinlvxiachendiandedaxiaohejianjushihaibixukaolvxinhaodeqiangdu，rutongzaiyigeshebeizhongshiyongleduogechuliqishideqingxing。biaomianchulijidianpianshejishibaochichangqipingbiyishixianEMC性能的關鍵因素。