導電橡膠是一種常用的屏蔽應用材料,通常由金屬或半導體導電顆粒填充橡膠基質制成。以導電橡膠為原材料制成的彈性EMI屏蔽墊圈,不僅具有良好的屏蔽效果,一般還具有水汽密封的功能。作為屏蔽應用來講,屏蔽效能值一定是關鍵參數之一。那么,這個關鍵的屏蔽效能值,到底是由哪些因素決定的呢?這就是本文接下來要展開討論的話題。
首先,要澄清一個很流行的誤解,就是導電橡膠材料的導電性能,即體積電阻率,能夠直接推斷EMI墊圈的屏蔽效能高低。這個說法,不能說完全沒有道理,但是這個判斷方法過于片面,不夠準確。雖然,材料的體積電阻率與墊圈的屏蔽效能之間,的確是呈反向相關。但是,決定一個EMI墊圈的屏蔽效能因素卻有很多。這種綜合因素最終導致的結果,可能使得體積電阻率判斷屏蔽效能的方法,完全失效。實際的例子是,采用Parker Chomerics(派克固美麗)的CHO-SEAL 6503型(體積電阻率0.25Ω·cm)導電橡膠制成的墊圈,與CHO-SEAL 1298型(體積電阻率0.012Ω·cm)制成的墊圈相比較, 在2GHz相同條件下,實測的屏蔽效能值,CHO-SEAL 6503型為116dB,而1298型只有95dB。也就是說,體積電阻率高出20倍的材料制成的EMI墊圈,實測屏蔽效能居然會更高!可見綜合因素對于屏蔽性能的決定性影響。
接下來,簡單介紹一下,有哪些綜合因素會對屏蔽效能產生影響。主要有墊圈本身因素和配合結構因素,這兩部分。
墊圈因素:
• 導電顆粒的形態,即尺寸和形狀,體積電阻率相同的情況下,大而粗的顆粒更易咬穿涂層,形成良好的電接觸效果
• 導電顆粒以及鍍層的元素成分,這個實際上就是通過元素的導電性能進行判斷,純銀填料顯然最佳,半導體就相對較差
• 顆粒鍍層厚度,這一點要看是什么材質鍍層,純銀鍍層當然厚一點更好,如果是鍍鎳的話,太厚可能會降低屏蔽效能
• 導電填料百分比和配方,導電填料的含量會直接影響屏蔽性能,而且還要考慮配方中是否有其他可能造成影響的材料
• EMI墊圈的體積電阻率,這個之前已經詳細討論過,體積電阻率與屏蔽效能呈反向相關
• EMI墊圈的表面導電性,導電材料的趨膚特性在這里也同樣適用,這也是為什么會經常采用鍍銀顆粒替代純銀顆粒的原因
• EMI墊圈的幾何結構和接觸面積,結構要盡量穩定連續,并且保證墊圈與基板的良好接觸性,這是結構設計上要考慮的問題
• 墊圈壓縮量要盡量在推薦的范圍內,壓縮量太小,可能導致屏蔽效果不佳,壓縮量太大,可能導致永久變形的失效現象
配合結構因素:
• 金屬基板的材質,盡量選擇相似材質的導電橡膠,不僅能提高導電性能,還能減少電偶腐蝕現象
• 涂層或電鍍面材質,同樣建議選擇相似材質,能夠提高表面電流兼容性
• 如果使用墊圈安裝槽,其材質、涂層和電鍍面的要求與基板要求相同
• 輔助金屬件的材質要求同上,而且要保證良好的接觸效果
• 結構中的緊固件數量和分布位置,設計上要考慮墊圈的結構連續性,并且不能對墊圈造成太大的應力影響
