EMIシールドの理論と応用
EMIシールドの理論と応用
EMIシールドの理論と応用
様々な用途における明確なシールド理論
前書き
今日、エレクトロニクス業界のすべての企業はCE / EMIの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ます。 新製品の開発の初期段階では、放射線とイミュニティを考慮に入れる必要があります。 多くの場合、EMIの問題はPCBレベルだけでは解決できず、代わりにエンクロージャーとケーブルもシールドする必要があります。
シールドを適用するための法的要件およびその他の理由
シールドは、次のような機関によって発行された法的要件に準拠するための迅速な方法です。 CEまたはFCCまたは電磁干渉を防ぐため。 当社のシールドソリューションは、EMI要求に準拠する前に時間のかかる開発を必要としないため、費用対効果が高くなります。 シールドは通常、エンクロージャー内で外部の影響から内部の電気機器を分離するために、またケーブルが通る環境からワイヤーを分離するためにケーブルに使用されます。 企業が製品を迅速に市場に投入することを意図しているが、排出量が規定の制限を超えている場合、簡単に適用できる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、放射線または感度レベルが高いアプライアンス、またはモジュラーエンクロージャーなど、これらのレベルが事前にわからない製品に使用できます。 シールドは、周囲の電界によっても影響を受ける可能性のある敏感な測定を処理するときに使用されます。 シールドは明らかに広範囲にわたる現象であり、今日の排出基準を満たすためにエレクトロニクス業界で必要とされています。
シールドされたエンクロージャの設計で考慮すべき側面
材料と腐食
電磁シールドの最も安価な材料は、亜鉛メッキ鋼とアルミニウムです。 今日、すべてのキャビネットとエンクロージャーの推定90％がこれらの材料で作られています。 そのため、特別な素材を開発しました。 6800Amucorシールド。 Amucorは亜鉛メッキ鋼とアルミニウムの両方と互換性があります。 腐食性雰囲気で使用する場合は、ステンレス鋼、真ちゅう、またはクロム酸アルミニウム層（アロクロム1200）との接触を防ぐことをお勧めします。
腐食防止は、海に近い用途（塩分による）および屋外用途にとって非常に重要です。 ガスケットの材質が、使用している構造/エンクロージャの材質と互換性があることも重要です。 図面をメールにて、info@japanhomeland-security.jp までお送り下さい。
エンクロージャー材料の厚さ
1 MHz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。 30 kHz以下などの低周波数では、優れた透磁率（および渦電流を処理する場合の電気伝導率）を備えた材料を使用する必要があり、より厚い材料が必要になる場合があります。
たとえば、EMPミリタリーバンカーは6mmの厚さの素材で作られています。 これらのバンカーは、80dBの減衰で10kHzの周波数をシールドします。 変圧器からの影響（健康上のリスクを引き起こしたり、機械のオペレーティングシステムに影響を与えたりする可能性があります）を制限するために約50 Hzの周波数に対するシールドが必要な場合は、高密度の金属層とMu-ferroと呼ばれる特殊な材料の使用を検討する必要があります。（磁気シールドを参照）
エンクロージャーの開口部を防ぐ
特に5kHzを超える周波数では、エンクロージャーのギャップを防ぐことが重要です。 100 MHz〜40 GHzの範囲の高周波は、エンクロージャーの小さなギャップに非常に敏感です。 周波数が高いほど、シールドの穴や隙間を防ぐために注意を払う必要があります。 そこで、柔らかくて柔軟なガスケットが活躍します。 ガスケットは、高い導電性を提供するだけでなく、低い圧縮力でエンクロージャーと継続的に電気的に接触する必要があります。
マウンティング、ヒンジ、ロック間の距離
次のような特殊な弾力性のあるガスケットを設計しましたウルトラソフトシールドそしてV字型ガスケット。 これらのガスケットは、取り付けポイント間およびヒンジ付近での曲がりを防ぎます。 エンクロージャーに基本的な変更を加える必要がなく、追加の留め具も必要ないため、費用対効果の高いソリューションです。
どのような種類のガスケットがアプリケーションに適しているかを知るために、当社のスペシャリストが図面を喜んで受け取ります（できれば、寸法、必要な数量、エンクロージャーの材料、エンクロージャーの材料の剛性の表示を含む）。 私たちはあらゆる種類のシールドアプリケーションで幅広い経験を持っており、毎日50以上のデザインを目にすることがよくあります。 当社のスペシャリストが、あらゆる用途に適したガスケットのタイプを選択するお手伝いをします。アドバイスは無料です。
ガスケットは、1個でも1000個でも、ご希望の数量で製造でき、すべてのガスケットをお客様の仕様に合わせて製造することができます。
図面をメールにて、info@japanhomeland-security.jp までお送り下さい。
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ぐために、建設資材と同じガルバニック範囲内にある必要があります。 これにより、シールド性能が低下します。 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、良性環境（屋内、無塩結露のみ）では0.5ボルト以下。
特定のエンクロージャー材料に最適なガスケット材料を示します
アルミハウジング：
アルミハウジングをEMIシールドする必要がある場合は、 6800シリーズAmucorシールドガスケット。
ステンレス鋼のハウジング：
ステンレス鋼のハウジングをEMIシールドする必要がある場合は、 6800シリーズAmucorシールドガスケットまたは場合によっては7400シリーズウルトラソフトシールド。
金属製ラック：
金属ラックのEMIシールドにはお勧めします6800シリーズAmucorシールドガスケットまたは場合によっては7400シリーズウルトラソフトシールド。 通気口（通風口）をシールドするために、9500シリーズハニカム換気パネル。 キャビネット内のガラスをシールドするには、9000シリーズメッシュホイル。
ガスケットの導電性カバーと同じガルバニック範囲内の接触面を得るには、導電性テープ裏面に導電性の自己接着剤を塗布することができます。 エンクロージャーを塗装する場合は、テープに少し幅の狭いマスキングテープを付けることができます（塗料は導電性テープの端を覆い、接着性と耐食性を向上させます）（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。たとえば、ウォーターシールとEMIシールドを組み合わせたガスケットを使用します（図2）。
EMIシールドガスケットの一部のメーカーは、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しています。 残念ながら、これらの炭素層ガスケットは、一般的に使用される多くの建設資材と電気的に互換性がないため、建設の接触面が腐食します。 一方、強化Amucor®箔の導電層を備えたEMIシールドガスケットは、亜鉛メッキ鋼やアルミニウムなどの材料と互換性があるため、ガルバニック腐食を防ぎます。
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される可能性があります。 伝導は、30MHz未満の周波数で重要な役割を果たします。 低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導電性材料でシールドする必要があります。 周波数が低いほど、シールドを厚くする必要があります。
高周波用（HFシールド>40 MHz）、高導電性材料の非常に薄い層だけで十分です。
隙間にガスケットを使用
周波数が高いほど、波長は短くなります。 これにより、周波数が高くなるにつれて許容ギャップ寸法が減少します。 言い換えれば、ドア、パネル、その他の部品は、すべての側面で（隙間なく）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、導電性の高い方法を使用することです。 EMIシールドガスケット。 これらのガスケットのほとんどは、簡単に取り付けるために粘着性があります。
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
- 使用した建材
- 構造を頻繁に開閉する必要があるかどうか-固定アプリケーションとヒンジ付きアプリケーション
ガスケットの剛性は、構造の剛性と固定具間の距離に依存します。 ガスケットが硬すぎると、ドア、蓋、またはパネルがたわみ、隙間ができなくなります（図3）。 特にドア用には、非常に広い圧縮範囲と低い閉鎖力および高い導電性を組み合わせた数種類のガスケットが開発されています。 これらのガスケットは、構造を変更することなく、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料を決定するのに役立つ場合があります。
ドアと蓋のシールド
ドアや蓋をシールドするには、適切な弾力性のある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ゆがんで小さな隙間ができ、エンクロージャがより高い周波数からシールドする能力を失う可能性があります。 ドア（および他の開口部）とエンクロージャーの残りの部分との間の完璧な接触は、より高い周波数のシールドの完全性を維持するために重要です。
以下は、EMIガスケットを使用した構造の例です。 各構造には、適切なタイプのEMIガスケットが必要です。
ウォーターシールも可能（ 7300 EMC / IPガスケット）。
ディスプレイ/ウィンドウシールド
建設部品間の接続だけでなく、ディスプレイとベント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シールド用のスパッタ透明導電性コーティングを施すことができます（> 30 MHz、図。 4）または高品質の低周波シールド用の細い金属金網（図5）。 透明導電性コーティングはに供給されますホイル（曲げて窓に貼り付けやすい）、ガラス（標準ウィンドウ）またはその他の資料（頑丈な目的のために）。 ワイヤーメッシュウィンドウを含む他のウィンドウおよびディスプレイの場合、ここをクリック。 既存のディスプレイ/ウィンドウがあり、それらをスパッタ導電層でコーティングしたい場合は、お問い合わせください。可能性を検討します。
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、導電性の自己接着性を備えたガスケットまたは金属テープを使用して行うことができます。
換気口のシールド
ベントパネルは通常、アルミニウムでシールドされていますハニカムベント。 これらは、気流の損失を最小限に抑えながら、優れたシールド性能を提供します。 最高のシールドは、いわゆるクロスセルハニカムベントで実現されます。 これらの通気孔は、90°回転した2層以上のアルミニウムハニカムで構成されています（図6）。 ハニカムには通常、構造との最適な接触のために、剛性のあるアルミニウムフレームと2〜5mmのガスケットが付属しています。
ケーブルシールド
電源ケーブルと信号ケーブルからの放射エミッションを防ぐには、シールドまたはフィルターをかける必要があります。 シールドは、ケーブルをシールドチューブで覆うか、導電性材料をケーブルに巻き付けることで提供できます。 既製のシールドケーブルでもかまいません。シールドチューブ中空の編組金属線で構成されており、ケーブルまたはケーブルの束を引っ張ってシールドすることができます。ラップシールドは、ケーブルまたはケーブルの束に巻き付けられた金属製のワイヤーテープです。 シールドチューブよりもラッピング方式の方が側枝を作成しやすいです。 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。
ケーブルシールドは、常にエンクロージャのシールドに適切に接続する必要があります。そうしないと、減衰が低くなり、場合によっては不十分になります。 頑丈な軍事用途には、シールドケーブルグランドと特別に設計されたケーブルエントリーシステムが利用できます。 2つの異なるケーブルエントリーシールドを開発しました。1つはスロットの上面と下面にある2つのフリンジ付きEMIガスケットで構成されています（4910-ケーブル入口シールド）およびもう1つは、ケーブルを通すための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で構成されます（4930-高性能ケーブルエントリーシールド）。 高性能コンタクトプレートエントリーシールドは、気密および水密にすることができます。 プレートシステムの方がパフォーマンスは高くなりますが、フリンジシステムを使用すると、後でケーブルを簡単に配線できます。
シールドジャケットのないケーブルも、アンテナのように機能しないように、シールドされたエンクロージャの外側でシールドする必要があることに注意してください。 EMIシールドのこのような漏れは、電源または信号線フィルターを取り付けるか、別のシールドエンクロージャーにつながる短いケーブルを扱う場合は、ラップシールドまたはシールドチューブを使用することで防ぐことができます。
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コネクタシールド
ケーブルについて上で述べたことは、コネクタにも当てはまります。 また、シールドまたはフィルターをかけ、エンクロージャーと導電性の接触をする必要があります。コネクタガスケットそのような接続を簡単に提供できます。 厚さ1mmのダイカット材で構成されており、お客様の仕様に合わせて簡単に製造でき、追加の工具費もほとんどかかりません（図8）。 標準サイズもご用意しております。
回路基板レベルでのシールド
干渉の原因となる部品は、短絡を防ぐために内部に絶縁層を備えたMu-銅シールドフォイルまたはプラスチックスタッドで作られた折り畳まれたシールドボックスまたはエンベロープ（図9）に梱包できます（図9）。 折りたたまれたシールドボックスまたは封筒の代替品は、既製のハウジングです（を参照）。 1900シリーズEMIシールドハウジング/エンクロージャ）。
PCBのシールドと個々のコンポーネントのシールドは、垂直に配置された金属ストリップ（Mu-copperやMu-ferroなど）をPCBにはんだ付けして、コンパートメントを作成することによっても実現できます。 これらのコンパートメントは、柔軟なダイカットシールドフォイルの蓋を追加するか、柔らかい導電性フォーム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ます（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シールドできます。
放射線源またはEMIに敏感なコンポーネントがわかっている場合は、特定のコンポーネントにシールドを適用できます。 ソースでシールドする最良の方法は、特別に開発されたPCBの干渉部分または敏感な部分のみをシールドすることです。 1500シリーズPCBシールドシステム。
空間及び部屋の完全シールド
一部のアプリケーションでは、壁を次のような金属箔で覆うことによって部屋全体をシールドすることが望ましいです。 Muコッパーホイルたとえば、非常に感度の高い測定を実行することを目的とした医療および軍事用途や部屋で。 この手法は、法医学にも適用できます。たとえば、デバイスの検査中にデバイスが外界との通信を完全にブロックする必要がある場合などです。
IP定格
多くのアプリケーションでは、IP定格が必要です。 ただし、問題は次のとおりです。どのIP定格ですか。 目的の結果を得るために必要なIP定格を見つけるのに役立つように、すべてのIP定格を明確な表にまとめました。
クロック速度の増加
今日のPCおよび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、時計を使用して放射を生成する可能性のある電子機器によって生成される電磁放射に制限を設けることを余儀なくされています。
電磁干渉分析
クロック、データ、アドレス、制御など、鋭いエッジを持つほとんどすべての電気的遷移は、電磁放射を生成します。 パフォーマンス要件が増加するにつれて、クロック速度も増加しました。 遷移エッジ、またはエンジニアリング用語ではスルーレートは、セットアップ時間とホールド時間を満たすことがより困難になるにつれて、ますます速くなっています。
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なくなりました。 むしろ、それらは回路基板全体に分散されています。 また、増加したメモリ要件、およびクロックライン上の他の負荷は、電磁放射に大きく貢献しています。
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。
