Enclosure Material의 영향 및 휴대용 기기의 Emc Performance에 대한 설계

- 연혁

전자기 호환성 (EMC)는 스마트 폰과 태블릿에서 의료용 착용 및 산업용 핸드 헬드에 이르기까지 현대 휴대용 장치에 대한 비 협상 가능한 요구 사항입니다. Poor EMC 성능은 제품 리콜, 비용 재 설계 및 안전 위험에 이어질 수 있습니다. 장치가 크기 및 팩 높이 처리 전력으로 인해 인클로저는 전자기 간섭 (EMI)에 대한 방어의 첫 번째 및 종종 가장 효과적인 라인이됩니다. 이 기사는 인클로저 재료 선택 및 디자인 형상 분석, EMC의 실제적인 지침 및 기술에 대한 직접적인 영향을 제공합니다.

휴대용 기기에서 EMC의 기초

EMC는 두 가지 측면을 포함한다 : [[FLT :0]]emissions[[FLT :1]] (장치에서 방출 또는 실시되지 않은 에너지) 및 [FLT :2] immunity[[FLT :3]] (외부 EMI의 존재에서 제대로 기능하는 장치의 능력). 휴대용 전자, 문자열 규정은 [[FLT :4]]FCC Part 15[FLT : 5]] (미국) 및 [FLT : 6] [FLT : 6]]] [FLT : 6]]] [FLT : 6]]]] [FLT : 6]]]] [FLT : 6]]]] [FLT : 6]]]]]] [FLT : 6]]]] [FLT : 6]] [FLT : 6] [FLT : 6]] [FLT : 6]] [FLT : 6]] [FLT : 6]]] [FLT : 6FLT : 6]]]] [FLT : 6FLT : 6]

휴대용 장치 내부 EMI의 일반적인 소스는 다음과 같습니다.

고속 디지털 시계 및 데이터 버스
스위칭 파워 컨버터 (예, DC-DC 컨버터)
무선 송신기 (Wi-Fi, Bluetooth, 셀룰러)
정전전환(ESD) 이벤트

EMI 에너지는 광선로 (경장 및 주변)를 통해 또는 케이블과 추적을 따라 경로 수행 할 수 있습니다. 효과적인 인클로저는 방출을 감쇠하고 실시 된 소음을 위해 지상에 낮은 임피던스 경로를 제공합니다.

Enclosure 물자의 역할

재료의 전기 전도성, 자기 침투성 및 두께는 ] 보호 효과 (SE) , decibels (dB)에서 측정. 더 높은 SE, EMI의 강렬. 휴대용 장치, 무게, 비용 및 제조 능력을 위해 추가 제약을 부과.

금속

금속은 EMI 차폐를 위한 금 기준 남아 있습니다. 알루미늄, 마그네슘 합금 및 강철은 일반적인 선택입니다:

알루미늄: 경량, 부식 방지, 그리고 널리 이용 가능. 0.5 mm 알루미늄의 보호 효과는 최대 1 GHz의 60dB를 초과할 수 있습니다. 그러나, 그것은 솔기에 주의깊게 지상에 놓는 것을 요구합니다.
Magnesium 합금: 알루미늄보다 가벼운, 좋은 뻣뻣함. 프리미엄 노트북 및 정제에 사용. 그들은 유사한 SE를 제공하지만 더 비싼 및 황동 부식에 머리.
Steel (지하 도금 또는 스테인리스): 고 자기 침투성 낮은 주파수에서 더 나은 보호 제공 (예를들면, 50 Hz-1 MHz). 무거운 하지만 특정 응용 프로그램에 비용 효과적.

금속 울안은 또한 열 싱크로, aiding 열 관리 이중 이득을 행동할 수 있습니다.

플라스틱

통합 플라스틱 (ABS, PC, 폴리탄산염)은 전기 절연체이며 눈에 띄는 보호 기능을 제공합니다. EMI 호환 가능하도록 설계자는 전도성 코팅을 적용하거나 전도성 필러를 통합합니다.

연속 코팅: 니켈, 구리, 또는 은의 살포에 또는 무전 도금 층. 니켈 구리 조합은 좋은 SE를 제안 (30–50 dB) 비용 균형을 잡는 동안. 접착과 착용 저항은 장기 신뢰성을 위해 중요합니다.
전도성 플라스틱 : 탄소 섬유, 스테인리스 섬유, 니켈 코팅 흑연으로 채워진 수지. 이차 코팅 단계를 제거하지만 금속보다 낮은 SE (일반적으로 20-40dB) 및 더 높은 재료 비용.

플라스틱은 무게, 복잡한 기하학, 또는 고주파 투명성 (유동 안테나를 위해) 요구되는 때 호의를 받습니다. 그런 경우에는, 선택적인 보호하 - 안테나 성과를 유지할 수 있는 내부 표면 만 자전하.

복합 및 하이브리드

복합 인클로저는 금속과 플라스틱의 레이어를 결합하여 성능을 최적화합니다. 예를 들어, 플라스틱 외부 쉘으로 박판으로 만들어진 얇은 금속 호일은 사용자 정의 색상과 질감을 허용하면서 높은 SE를 제공 할 수 있습니다. 또 다른 접근 방식은 ]금속 사출 성형 (MIM) 을 사용하여 플라스틱 프레임 내에서 통합 보호 구조.

Optimal EMC를 위한 Enclosure 디자인 고려

재료는 혼자 충분하지 않습니다. 인클로저의 물리적 디자인-그의 솔기, 조리, 그리고 지상 전략-often 실제 EMC 성공을 결정합니다.

솔기, 관절 및 가스켓

금속 울안에 있는 각 합동 또는 솔기 제대로 보세되지 않는 경우에 잠재적인 구멍 안테나로 작동합니다. Gaps degrade SE는 그들의 가장 긴 차원에 비례로 합니다. 부흥 기술은 다음을 포함합니다:

전도성 가스켓 사용(은 또는 니켈 흑연으로 채워진 탄성체)
고주파 신청을 위한 손가락 주식 틈막이 (1개 GHz 이상)
전도성 접착제로 용접, 접착제, 또는 다수 잠그개를 사용하여 우려의 가장 높은 빈도에 λ/20 보다는 더 적은 간격을 두십시오
모든 금속 부품을 공급하는 것은 시스템 접지 비행기에 낮은 임피던스로 전기적으로 결합됩니다.

가늠구멍과 환기

전시 창, 연결관, 단추 및 냉각 환풍은 EMI를 누출하는 오프닝을 창조합니다. 직사각형 가늠구멍을 위해, 슬롯 길이에 있는 십년간 증가 당 대략 20 dB에 의하여 SE 하락. 디자이너는 할 수 있습니다:

사용 honeycomb 환풍과 전도성 메쉬를 공기 흐름 동안 SE 유지
주요 방사성원과 반대쪽에 노출
반도체, 디스플레이 베젤 및 버튼홀
원형홀(e.g., 마이크 또는 LED 출구)용 파guide-below-cutoff 디자인 사용

케이블 및 커넥터 관리

안테나로 인클로저 행위를 떠나거나 떠나는 케이블. 모범 사례는 다음과 같습니다.

ferrite beads 또는 내부 케이블에 공통 모드 초크 사용
360° 접촉으로 두 끝에서 지상에 놓는 케이블 방패 (피그테일은 크게 효율성을 감소시킵니다)
apertures에서 케이블 멀리 및 울안 가장자리에 따라서
인클로저 경계에 feed-through 축전기 또는 필터 커넥터 추가

내부 분할 및 구성 요소 레이아웃

PCB 단면도의 물리적 배열은 울안에 짐을 감소시킬 수 있습니다. 그룹 noisy 회로 (예를들면, 스위치 형태 전력 공급)는 과민한 아날로그 또는 RF 회로에서 멀리 있습니다. 내부 보호 깡통 또는 금속 벽을 추가하는 것을 고려하십시오 (인클로저의 부분으로 던지기) 고주파 단면도를 고립시키기 위하여.

물자 간격, 표면 질 및 피부 효력

쉴 수 있는 효과는 단순히 두께에 비례하지 않습니다. 높은 주파수에서, ] 피부 효과] 표면의 가까이에 얇은 층에 현재를 confines. 1 GHz에 구리를 위해, 피부 깊이는 대략 2 μm-so 5 μm 코팅은 대부분의 고주파 신청을 위해 충분합니다. 낮은 주파수 (예를들면, 100 kHz), 알루미늄에 있는 피부 깊이는 ~260 μm, 낮은 금속 또는 탄소 강철에 대 한 요구 하 고.

표면 품질 문제: 거친 표면, 찰상, 또는 빈번하게 적용되는 코팅은 표면 저항력을 증가시키고 SE를 감소시킬 수 있습니다. Electroless 니켈 침수 금 (ENIG) 또는 은 도금은 수시로 솔기와 틈막이 공용영역에 낮은 접촉 저항을 유지하기 위하여 이용됩니다.

고급 Enclosure 기술

극한 EMC 요구 사항 (의료, 군사, 자동차)이있는 장치에는 추가 조치가 포함됩니다.

다층 인클로저: 플라스틱 외부 주거에 둘러싸여 금속 내부 쉘은 Faraday 케이지 플러스 미적 유연성을 만듭니다.
연속 폼 및 직물 오버 폼 가스켓] 고압 응용 분야에 사용됩니다.
보드 레벨 방패 (BLS): 금속 캔 또는 프레임은 PCB에 직접 판매, 인클로저에 보완.
전자흡수재 (철판 타일, 탄소 로드 폴리머) 내부에 댐핑 구멍 공명.

테스트 및 준수 통로

EMC 성능 검증은 설계 사이클에서 일찍 발생해야 합니다. 스펙트럼 분석기와 가까운 현장 조사를 가진 사전 컴플리스 테스트는 공식 인증 전에 문제를 잡을 수 있습니다. 전체 준수 테스트는 다음과 같습니다.

레이디케이드 배출 테스트 (30 MHz – 최대 소비자용 장치에 대한 1 GHz, 최대 40 GHz의 IT 장비)
배출시험(150kHz – 30MHz)
면역력 시험 (ESD, RF는, 전기 빠른 transients)

FCC RF 안전 규칙과 ]IEC 61000 시리즈] 적용 가능한 표준에 대한. 많은 제품 디자이너는 또한 ]Laird Performance Materials] 또는 3M EMI shielding 물자 선택 안내를 위해 활용합니다.