發(fā)布時間:2021-10-08
隨著通信技術(shù)的發(fā)展,設(shè)備集成度越來越高,系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容性也相應(yīng)升級,為了解決電磁波輻射泄漏和干擾問題,一般會采用電磁屏蔽材料進行屏蔽。5G基站核心技術(shù)的升級和基站數(shù)量的增加,導(dǎo)致電磁屏蔽材料的需求大幅增加。目前廣泛使用的電磁屏蔽器件包括導(dǎo)電塑料器件、導(dǎo)電硅膠、金屬屏蔽器件、導(dǎo)電布襯墊、吸波器件等。
一、電磁屏蔽原理
電磁屏蔽的原理是反射和吸收來自干擾源的電磁波,一般來講,材料反射和引導(dǎo)電磁能流,內(nèi)部產(chǎn)生與源電磁場相反的電流和磁極化場,從而削弱源電磁場的輻射效應(yīng),這與屏蔽結(jié)構(gòu)表面和屏蔽體內(nèi)部感應(yīng)出的電荷、電流和極化現(xiàn)象密切相關(guān)。
一般用作電磁屏蔽的材料都有一定的導(dǎo)電性,我們印象中一般都是用塑料作為絕緣材料,那么導(dǎo)電塑料如何應(yīng)用于電磁屏蔽呢?讓我們先簡單了解一下。
二、導(dǎo)電塑料介紹
事實上,如果對塑料進行一定程度的加工,例如將塑料基體與導(dǎo)電填料形成具有海島結(jié)構(gòu)的復(fù)合體系,可以借助量子力學(xué)隧道效應(yīng)使電子具有粒子間躍遷的能力,提高塑料的導(dǎo)電性,從而成為“半導(dǎo)體”導(dǎo)電塑料。
一般來講,材料對電流的電阻以表面電阻率為特征。表面電阻率越小,電導(dǎo)率越強。根據(jù)材料表面電阻率的不同,塑料可分為:
1、絕緣材料:10^12 ~ 10^15 ohm/sq
2、抗靜電材料:10^10 ~ 10^12 ohm/sq
3、靜電耗散材料:10^6 ~ 10^12 ohm/sq
4、導(dǎo)電材料:≤10^5 ohm/sq
5、電磁屏蔽材料:10^1 ~ 10^3 ohm/sq
其中,表面電阻小于≤10^5 ohm/sq為導(dǎo)電級塑料,而表面電阻在10^1 ~ 10^3 ohm/s之間的導(dǎo)電塑料一般可用作電磁屏蔽材料。它具有較高的電導(dǎo)率,對電磁波有一定的吸收損耗,能減弱電磁場的輻射效應(yīng),是電磁屏蔽材料的重要選擇。
三、導(dǎo)電塑料的分類
導(dǎo)電塑料分為兩類,其中物理方法制成的導(dǎo)電塑料稱為復(fù)合型導(dǎo)電塑料,化學(xué)方法制成的導(dǎo)電塑料稱為本征型(也稱為結(jié)構(gòu))導(dǎo)電塑料。
1、本征型導(dǎo)電塑料
是指聚合物本身或經(jīng)過化學(xué)改性后具有導(dǎo)電性的塑料,可以發(fā)揮其自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的作用使其本質(zhì)上具有導(dǎo)電性,進而通過化學(xué)方法摻雜增加其導(dǎo)電性。
2、復(fù)合型導(dǎo)電塑料
指經(jīng)過物理改性后具有導(dǎo)電性的塑料,一般由炭黑、碳纖維、石墨、金屬粉末、金屬纖維等導(dǎo)電物質(zhì)混入樹脂中制成。目前,90%的導(dǎo)電塑料是復(fù)合型材料,應(yīng)用廣泛。
選擇不同的塑料基板,以及結(jié)合不同比例的導(dǎo)電物質(zhì),都會帶來不同的電磁屏蔽性能。導(dǎo)電塑料作為屏蔽材料可以根據(jù)產(chǎn)品的厚度調(diào)節(jié)屏蔽效能,其屏蔽效能在30~90dB之間。
四、導(dǎo)電塑料生產(chǎn)技術(shù)
將PC/ABS、 PC、ABS、PA、PPE等樹脂與鍍鎳碳纖維、不銹鋼纖維等導(dǎo)電物質(zhì)相結(jié)合,通過塑料和填料混合,經(jīng)過塑料加工工藝,在一定程度上提高了導(dǎo)電性能,實現(xiàn)了從絕緣體到半導(dǎo)體再到導(dǎo)體的巨大變化,從而使其具有EMI屏蔽功能和接地功能。
導(dǎo)電塑料采用注塑工藝,一次成型,無需機加工、電鍍、噴漆、鍍膜等復(fù)雜的二次工藝,有利于大大減小加工成本,通過注塑成型可以實現(xiàn)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電塑料的密度(1.2~1.4g/cm3)是常用金屬的四分之一,即使與鋁相比也只有鋁的一半,可加工成1.0毫米左右的薄壁結(jié)構(gòu),重量減輕75%。
五、導(dǎo)電塑料部分應(yīng)用介紹
導(dǎo)電塑料具有良好的電磁屏蔽性能,具有密度低、韌性好、成本低、易加工、屏蔽性能可調(diào)節(jié)等優(yōu)點,它是金屬屏蔽材料的潛在替代品。導(dǎo)電塑料主要用于集成電路、汽車電子、電氣等領(lǐng)域的EMI屏蔽外殼,以及中、高壓電纜中使用的半導(dǎo)體屏蔽材料,能保持塑料的固有特性的同時,具有類似金屬導(dǎo)電性的特性。
1、通信基站的懸掛結(jié)構(gòu)件
導(dǎo)電塑料的密度(1.2~1.4g/cm3)是普通金屬的四分之一,即使與鋁相比也只有鋼的一半。導(dǎo)電塑膠因其密度低,在通信基站發(fā)射塔上懸掛結(jié)構(gòu)中具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢,此外,它也是金屬壓鑄外殼良好的替代品。
2、電源蓋板
目前通信設(shè)備上電源系統(tǒng)的電源蓋板主要采用鋁壓鑄,但鋁壓鑄件存在的主要問題是:質(zhì)量重、成本偏高,不易加工,屏蔽效能不可調(diào)等。用導(dǎo)電塑料代替金屬材料可以避免這些問題,滿足更高的市場需求。
3、屏蔽腔
目前通信設(shè)備中的屏蔽腔體大多采用鋁合金壓鑄件,但壓鑄件密度大,易腐蝕,成型性差,且電鍍普通塑料,長期使用過程鍍層容易脫落,使產(chǎn)品功能失效;采用導(dǎo)電塑料一體化方案,組裝方便,產(chǎn)品可靠性好,屏蔽性能能滿足要求,成本也減小。
導(dǎo)電塑料在EMI中的應(yīng)用還包括通信假面板、連接器(光纖護套、電源護套等)電腦顯示器后殼、導(dǎo)光盒,以及軍用物資等。