發布時(shí)間:2021-10-08
随著(zhe)通(tōng)信技術的(de)發展,設備集成度越來(lái)越高(gāo),系統内部的(de)電磁兼容性也(yě)相應升級,爲了(le)解決電磁波輻射洩漏和(hé)幹擾問題,一般會采用(yòng)電磁屏蔽材料進行屏蔽。5G基站核心技術的(de)升級和(hé)基站數量的(de)增加,導緻電磁屏蔽材料的(de)需求大(dà)幅增加。目前廣泛使用(yòng)的(de)電磁屏蔽器件包括導電塑料器件、導電矽膠、金屬屏蔽器件、導電布襯墊、吸波器件等。
一、電磁屏蔽原理(lǐ)
電磁屏蔽的(de)原理(lǐ)是反射和(hé)吸收來(lái)自幹擾源的(de)電磁波,一般來(lái)講,材料反射和(hé)引導電磁能流,内部産生與源電磁場(chǎng)相反的(de)電流和(hé)磁極化(huà)場(chǎng),從而削弱源電磁場(chǎng)的(de)輻射效應,這(zhè)與屏蔽結構表面和(hé)屏蔽體内部感應出的(de)電荷、電流和(hé)極化(huà)現象密切相關。
一般用(yòng)作電磁屏蔽的(de)材料都有一定的(de)導電性,我們印象中一般都是用(yòng)塑料作爲絕緣材料,那麽導電塑料如何應用(yòng)于電磁屏蔽呢(ne)?讓我們先簡單了(le)解一下(xià)。
二、導電塑料介紹
事實上,如果對(duì)塑料進行一定程度的(de)加工,例如将塑料基體與導電填料形成具有海島結構的(de)複合體系,可(kě)以借助量子力學隧道效應使電子具有粒子間躍遷的(de)能力,提高(gāo)塑料的(de)導電性,從而成爲“半導體”導電塑料。
一般來(lái)講,材料對(duì)電流的(de)電阻以表面電阻率爲特征。表面電阻率越小,電導率越強。根據材料表面電阻率的(de)不同,塑料可(kě)分(fēn)爲:
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爲導電級塑料,而表面電阻在10^1 ~ 10^3 ohm/s之間的(de)導電塑料一般可(kě)用(yòng)作電磁屏蔽材料。它具有較高(gāo)的(de)電導率,對(duì)電磁波有一定的(de)吸收損耗,能減弱電磁場(chǎng)的(de)輻射效應,是電磁屏蔽材料的(de)重要選擇。
三、導電塑料的(de)分(fēn)類
導電塑料分(fēn)爲兩類,其中物(wù)理(lǐ)方法制成的(de)導電塑料稱爲複合型導電塑料,化(huà)學方法制成的(de)導電塑料稱爲本征型(也(yě)稱爲結構)導電塑料。
1、本征型導電塑料
是指聚合物(wù)本身或經過化(huà)學改性後具有導電性的(de)塑料,可(kě)以發揮其自身化(huà)學結構的(de)作用(yòng)使其本質上具有導電性,進而通(tōng)過化(huà)學方法摻雜(zá)增加其導電性。
2、複合型導電塑料
指經過物(wù)理(lǐ)改性後具有導電性的(de)塑料,一般由炭黑(hēi)、碳纖維、石墨、金屬粉末、金屬纖維等導電物(wù)質混入樹脂中制成。目前,90%的(de)導電塑料是複合型材料,應用(yòng)廣泛。
選擇不同的(de)塑料基闆,以及結合不同比例的(de)導電物(wù)質,都會帶來(lái)不同的(de)電磁屏蔽性能。導電塑料作爲屏蔽材料可(kě)以根據産品的(de)厚度調節屏蔽效能,其屏蔽效能在30~90dB之間。
四、導電塑料生産技術
将PC/ABS、 PC、ABS、PA、PPE等樹脂與鍍鎳碳纖維、不鏽鋼纖維等導電物(wù)質相結合,通(tōng)過塑料和(hé)填料混合,經過塑料加工工藝,在一定程度上提高(gāo)了(le)導電性能,實現了(le)從絕緣體到半導體再到導體的(de)巨大(dà)變化(huà),從而使其具有EMI屏蔽功能和(hé)接地功能。
導電塑料采用(yòng)注塑工藝,一次成型,無需機加工、電鍍、噴漆、鍍膜等複雜(zá)的(de)二次工藝,有利于大(dà)大(dà)減小加工成本,通(tōng)過注塑成型可(kě)以實現更複雜(zá)的(de)結構。導電塑料的(de)密度(1.2~1.4g/cm3)是常用(yòng)金屬的(de)四分(fēn)之一,即使與鋁相比也(yě)隻有鋁的(de)一半,可(kě)加工成1.0毫米左右的(de)薄壁結構,重量減輕75%。
五、導電塑料部分(fēn)應用(yòng)介紹
導電塑料具有良好的(de)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(kě)調節等優點,它是金屬屏蔽材料的(de)潛在替代品。導電塑料主要用(yòng)于集成電路、汽車電子、電氣等領域的(de)EMI屏蔽外殼,以及中、高(gāo)壓電纜中使用(yòng)的(de)半導體屏蔽材料,能保持塑料的(de)固有特性的(de)同時(shí),具有類似金屬導電性的(de)特性。
1、通(tōng)信基站的(de)懸挂結構件
導電塑料的(de)密度(1.2~1.4g/cm3)是普通(tōng)金屬的(de)四分(fēn)之一,即使與鋁相比也(yě)隻有鋼的(de)一半。導電塑膠因其密度低,在通(tōng)信基站發射塔上懸挂結構中具有一定的(de)應用(yòng)優勢,此外,它也(yě)是金屬壓鑄外殼良好的(de)替代品。
2、電源蓋闆
目前通(tōng)信設備上電源系統的(de)電源蓋闆主要采用(yòng)鋁壓鑄,但鋁壓鑄件存在的(de)主要問題是:質量重、成本偏高(gāo),不易加工,屏蔽效能不可(kě)調等。用(yòng)導電塑料代替金屬材料可(kě)以避免這(zhè)些問題,滿足更高(gāo)的(de)市場(chǎng)需求。
3、屏蔽腔
目前通(tōng)信設備中的(de)屏蔽腔體大(dà)多(duō)采用(yòng)鋁合金壓鑄件,但壓鑄件密度大(dà),易腐蝕,成型性差,且電鍍普通(tōng)塑料,長(cháng)期使用(yòng)過程鍍層容易脫落,使産品功能失效;采用(yòng)導電塑料一體化(huà)方案,組裝方便,産品可(kě)靠性好,屏蔽性能能滿足要求,成本也(yě)減小。
導電塑料在EMI中的(de)應用(yòng)還(hái)包括通(tōng)信假面闆、連接器(光(guāng)纖護套、電源護套等)電腦(nǎo)顯示器後殼、導光(guāng)盒,以及軍用(yòng)物(wù)資等。