EMI 차폐 이해: 설계에서의 중요성

EMI 차폐란 무엇입니까? 

 

EMI 차폐에는 외부 전자기 간섭으로부터 신호를 보호하고 생성된 신호가 주변 구성 요소에 장애를 일으키지 않도록 방지하기 위해 전자 기기 및 장비에 특정 제조 공정과 재료를 사용하는 것이 포함됩니다.

 

EMI 차폐가 왜 중요한가요?

 

전자기 간섭(EMI)은 의료 및 군사 장비부터 대중 교통 시스템 및 산업 제어에 이르기까지 다양한 중요 전자 장치, 시스템 및 애플리케이션에 위협을 가합니다. 자연 현상과 인간이 만든 소스 모두에서 발생하는 이러한 간섭은 일시적인 오작동, 데이터 손실, 시스템 오류로 이어질 수 있으며 심각한 경우에는 사망에까지 이를 수 있습니다.

 

엔지니어와 디자이너에게는 EMI의 원인과 그 영향을 이해하는 것이 중요합니다. 작동 환경 내에서 전자기 에너지(EME)가 어떻게 간섭을 일으킬 수 있는지를 인식하는 것이 필수적입니다. EMI 차폐의 역할은 특히 3kHz ~ 300GHz 범위의 무선 주파수(RF) 스펙트럼에서 이러한 간섭을 완화하는 것입니다. RF파는 무선 기술의 기본이지만 간섭 신호를 전송하여 무선 통신을 방해할 수도 있습니다. 적절한 EMI 차폐를 고려하지 않으면 설계에서 이러한 전자기장에 대해 필요한 보호를 제공하지 못해 기기의 신뢰성과 안전성이 손상될 수 있습니다.

 

EMI 소스

 

철도 및 대중 교통 시스템은 다음을 포함한 여러 응용 분야별 원인으로 인해 전자기 간섭(EMI)에 취약합니다.

 

• 열차 제어 및 추진 시스템의 배출
• 고전압 접점 전환
• 제3의 레일슈즈와 접촉
• 열차 신호 및 제어 시스템

 

의료 장비는 전자기 간섭(EMI)에도 취약하며 다음과 같은 의료 환경 고유의 잠재적 소스가 있습니다.

 

• 수술실에 사용되는 전기 및 전자 기기
• 인공호흡기 및 주입 펌프를 포함한 생명 유지 기계
• 환자 모니터링 및 보조 장비
• 진단 및 치료용 X선 장비

 

군사 자산과 중요 인프라는 종종 '전자전'이라고 불리는 의도적 EMI(IEMI)와 다음과 같은 기타 특정 위협을 포함하되 이에 국한되지 않는 전자기 간섭(EMI) 위협에 노출됩니다.<p >

 

• 고고도 핵 전자기 펄스(HNEMP)
• 고출력 마이크로파 무기
• 전자기 폭탄(E-폭탄)
• 전자기 펄스(EMP) 대포

 

고도 핵 전자기 펄스나 전자기 폭탄과 같은 일부 전자기 간섭(EMI) 위협은 극단적인 것처럼 보일 수 있지만 엔지니어가 모든 잠재적인 EMI 위험을 평가하는 것은 중요합니다. 이 종합적인 평가를 통해 개스킷 설계에 적절한 보호 조치를 통합하여 광범위한 EMI 위협으로부터 보호할 수 있습니다.

 

EMI 차폐 개스킷

 

EMI 차폐 개스킷은 전자기 간섭으로부터 전자 장치를 보호합니다. 전통적으로 알루미늄, 구리, 강철과 같은 금속 시트로 제작되었으며 전자 인클로저에 딱 맞는 모양으로 제작되었습니다. 효과적이긴 하지만 이러한 금속은 밀봉 압력에 따라 변형되어 잠재적으로 차폐물을 손상시킬 수 있습니다.

 

현재 EMI 차폐 분야의 발전에는 전자 인클로저 내부를 위한 유연한 금속 스크린, 와이어, 폼 및 금속 잉크 코팅이 포함됩니다. 그 중에서도 금속의 전기적 이점과 실리콘 고무의 유연성을 결합한 입자 충전 실리콘이 단연 돋보이는 제품입니다. 이 조합은 다양한 밀봉 및 단열 작업에 직면한 설계자에게 특히 유용합니다.

 

예를 들어 견고한 터치스크린은 금속 입자로 채워진 실리콘 기반 EMI 개스킷을 사용하는 경우가 많습니다. 이 개스킷은 EMI 방출을 줄이고 전도성을 제공할 뿐만 아니라 터치스크린 기능이나 기계적 충격에 대한 내구성을 저해하지 않고 극한 환경에서도 밀봉됩니다. 비용과 제조 단순성은 다양한 분야의 개스킷 설계자에게 중요한 고려 사항입니다.

 

전도성 실리콘

 

입자 충전 실리콘 개스킷은 까다로운 응용 분야를 위한 솔루션이지만 이러한 전도성 탄성중합체가 프로젝트의 모든 요구 사항에 부합하는지 평가하는 것이 중요합니다. 많은 양의 금속 입자를 통합할 때 발생할 수 있는 절충안을 고려하면 비용 효율성과 제조 가능성에 대한 의문이 제기됩니다. 여기에는 잠재적인 경도 또는 취성, 금형 치수로 인한 부품 크기 제약, 매끄러운 전자 설계의 재료 두께에 대한 우려 등이 포함됩니다. 역사적으로 입자 충전 실리콘, 특히 은-알루미늄을 필러로 사용하는 실리콘의 비용은 특히 은 가격이 급등했을 때 억제력을 발휘했습니다.

 

사용성에 대한 과거의 회의론에도 불구하고, 발전으로 인해 입자 충전 실리콘이 더욱 매력적으로 변했습니다. 군용 MIL-DTL-83528 사양은 EMI 차폐에 있어 은-알루미늄의 중요성을 강조했지만 은 가격 상승으로 인해 대안을 모색하게 되었습니다. 이제 디자이너들은 은-구리, 은-유리, 특히 니켈-흑연 실리콘과 같은 저렴한 옵션을 이용할 수 있습니다. 비용 효율적이고 MIL-DTL-83528의 차폐 요구 사항을 준수하는 이러한 니켈 흑연 옵션은 은 기반 엘라스토머의 프리미엄 가격 없이도 강력한 EMI 보호를 달성할 수 있는 실행 가능한 솔루션을 제공합니다.

 

EMI 자료

 

최근 실리콘 컴파운딩의 발전으로 입자 충진 탄성중합체가 다른 프로젝트 기준을 충족하면서 엄격한 EMI 차폐 요구 사항을 충족할 수 있게 되었습니다. 예를 들어, 니켈-흑연 실리콘은 이제 30, 40, 45 경도(Shore A) 등 다양한 부드러움 수준으로 제공되므로 인클로저 개스킷에 적합합니다. 연료 및 화학 물질에 대한 내성이 필요한 환경의 경우 50, 60, 80 경도로 제공되는 고경도 플루오로실리콘 기반 엘라스토머가 강력한 솔루션을 제공합니다.

 

이 현대 소재에는 효과적인 EMI 차폐 및 전기 전도성을 보장하기 위해 충분한 금속 필러가 포함되어 있어 안정적이고 경제적인 제조 공정을 지원합니다. 입자로 채워진 실리콘은 절단 중에 모양을 유지하여 커넥터 구멍이 올바르게 정렬되도록 하고 벽이 얇은 개스킷에 중요한 기능인 찢어짐 방지 기능을 향상시킵니다. 설계자는 보다 간단한 설치를 위해 뒷면이 접착된 버전을 선택할 수 있습니다. Z축 전도성이 필요한 응용 분야의 경우 이러한 실리콘은 전기 전도성 접착제와 잘 작동하여 차폐 효과를 높입니다.

 

니켈-흑연 실리콘의 다양한 경도계는 다양한 요구 사항을 충족하지만 특정 응용 분야에서는 강도를 높이기 위해 강화 소재가 필요합니다. 옵션에는 니켈 코팅 메시로 강화된 65경도 엘라스토머와 전도성 직물 레이어와 결합된 저경도 버전이 포함됩니다. 이러한 강화재는 전도성과 재료 견고성을 향상시켜 EMI 개스킷 생산 시 취성 및 찢어짐을 방지합니다.