Mechanische design tips voor EMC afscherming van elektronica  (EMI shielding gaskets)

Ieder bedrijf dat iets maakt of installeert wordt geconfronteerd met CE / EMC eisen. Het gebruik van elektronica neemt toe, evenals de frequenties hiervan. Hierdoor dient reeds in een vroeg stadium van de ontwikkeling rekening gehouden te worden met in- en uitstraling van elektromagnetische golven. In veel gevallen is het niet mogelijk EMC problemen op te lossen op PCB-niveau en dient het opgelost te worden door de behuizing of een gedeelte van het product of kabels af te schermen. Veelal gaat dit sneller en goedkoper.

Wanneer afschermen?

Shielding is een snelle manier om te voldoen aan wettelijke eisen of om EMC problemen op te lossen. Doordat geen langdurige ontwikkelingsperiode benodigd is het meestal een kostprijsbesparende methode. Afscherming kan bovendien gebruikt voor kleinere series of voor producten, waarbij een snelle marktintroductie vereist is. Daarnaast wordt afscherming veel gebruikt voor toepassingen, waarbij van tevoren geen duidelijkheid is over de storingsbronnen of gevoeligheid, zoals modulaire standaardbehuizingen. CE of FCC

Straling en geleiding

Elektromagnetische interferentie kan worden overgebracht door straling en geleiding. Geleiding speelt een belangrijke rol voor frequenties beneden de 10 MHz. Om dit te voorkomen dienen kabels en behuizingen afgeschermd te worden met magnetisch geleidende materialen als mu-metaal, mu-ferro en mu-copper. Hoe lager de frequentie, hoe dikker de afschermende laag dient te zijn. Voor hogere frequenties (HF shielding, >40 MHz) is slechts een hele dunne laag van hooggeleidend materiaal benodigd. Hierbij is niet zozeer de laagdikte, maar meer de dichtheid van de afscherming (mate van onderbrekingen in de afscherming) van belang. Klik HIER voor cable shielding oplossingen.

Voorkom openingen

Hoe hoger de frequentie, hoe kleiner de golflengte. Dit houdt in dat de toelaatbare grootte van de openingen afneemt bij toenemende frequentie. Met andere woorden: deuren, panelen en andere onderdelen dienen rondom goed elektrisch geleidend contact te maken. De eenvoudigste manier om dit tot stand te brengen is met behulp van een elektrisch geleidende pakking (EMC gasket). De meeste types zijn voorzien van een zelfklever voor eenvoudige montage.EMI shielding gaskets.

Om de juiste gasket te selecteren dienen een aantal zaken in ogenschouw te worden genomen: de stijfheid van de constructie, de afstand tussen de bevestigingspunten en de gebruikte constructiematerialen.



Zorg voor een lage sluitkracht

De gasket dient niet te stijf te zijn. Als dit het geval is zal namelijk door montage de constructie doorbuigen en zullen openingen in de afscherming ontstaan, in plaats van dat deze voorkomen worden (fig. 1). Speciaal voor deuren zijn gaskets ontwikkeld met een lage sluitkracht, een groot veerbereik en een hoge elektrische geleiding. Veel van deze gaskets kunnen worden toegepast worden in bestaande constructies zonder deze aan te passen. Een handig hulpmiddel om de juiste gasket te selecteren is de gasket selection diagram.

Galvanische corrosie

De elektrische geleidende buitenzijde van de gasket dient in de zelfde galvanische range te liggen als de gebruikte constructiematerialen. Anders zullen de constructiedelen of de gasket corroderen en zal het elektrisch geleidende contact tussen de delen verloren gaan, waardoor de afschermingwaarde zal verminderen.

Veel gebruikte criteria: niet meer dan 0.3 Volt voor heavy-duty omstandheden ( als er sprake is van een vochtige omgeving zeker in de buurt van de zee) Niet meer dan 0.5 Volt voor minder ruige omstandigheden (indoors, zoutvrije omgeving). Klik HIER voor een overzicht van de galvanische range.

Contaktoppervlakken

Een andere mogelijkheid om galvanische corrosie te voorkomen is door te zorgen dat vocht de EMC gasket niet kan bereiken. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden met een gecombineerde EMC / waterafdichting (fig. 3).

Voorzichtig met grafiet

Sommige producenten van EMI shielding gaskets maken gebruik van grafietgevulde lagen aan de buitenzijde om corrosie te voorkomen. Houdt u er rekening mee, dat deze niet in hetzelfde galvanische vlak liggen als de meeste veelgebruikte constructiemetalen. Als het ware wordt hiermee in veel gevallen dus een soort batterij gemaakt en zal corrosie versneld plaatsvinden. EMI shielding gaskets met een elektrisch geleidende laag van versterkt Amucor® folie zijn veel beter verenigbaar met materialen als verzinkt plaatstaal, aluminium en aluzinc en zullen deze vorm van corrosie voorkomen.

Displays / ventilatieroosters

Behalve verbindingen tussen de diverse constructiedelen dienen uiteraard ook displays en ventilatieroosters afgeschermd te worden. Displays kunnen worden afgeschermd door middel van een gesputterde transparante elektrisch geleidende laag voor hoogfrequente afscherming (>30 MHz, fig. 4a). Deze laag kan rechtreeks op de display worden aangebracht, maar kan voor kleinere hoeveelheden ook geleverd worden op een dun folie. Conductive Coating

Moet ook bescherming verkregen worden voor lagere frequenties of is een hogere afschermingwaarde wenselijk dan kunnen deze worden afgeschermd met behulp van een ragfijn metaalgaas (fig. 4b).Ook leverbaar in zelfklevende uitvoering: meshfoil

De afscherming van de display dient rondom goed contact te maken met de afscherming van de behuizing. Dit kan worden bereikt met behulp van een gasket of een metaaltape met elektrisch geleidende zelfklever.

Voor het afschermen van ventilatieroosters ventilatieroosters wordt normaalgesproken gebruik gemaakt van aluminium honeycomb vents. Deze hebben een zeer hoge afschermingwaarde met een minimale toename van de luchtweerstand. Voor extra hoge afschermingwaarde kan gebruik gemaakt worden van zogenaamde cross-cell honeycombs vents.Deze bestaan uit twee of meer lagen aluminium honeycomb, die 90° gedraaid zijn ten opzichte van elkaar (fig. 5). Honeycomb vents worden normaalgesproken toegepast in een stevig aluminium frame en een gasket van 2- 5 mm voor optimale verbinding met de constructie. Voor bescherming tegen inslag voor regen of dat iets in de behuizng gestoken kan worden worden ook gaskets gemaakt met een rooster onder 45 graden: slant-honeycombs. Vraagt u onze engineers hiernaar.

Kabels

Kabels werken als een antenne. Om te voorkomen dat interferentie de afscherming van de behuizing passeert door overdracht via voedings- en signaalkabels dienen deze afgeschermd of gefilterd te worden. Voor afscherming kan gebruik worden gemaakt van kant-en-klare afgeschermde kabels, shielding tube of cable wrapping. Shielding tube bestaat uit een holle gevlochten kous van metaaldraden, waar de kabel doorheen getrokken kan worden. Cable Wrapping is een geweven metaalkous, welke als een verbandgaas om de kabel of kabelbundel gewikkeld wordt. Hiermee kunnen eenvoudig aftakkingen gemaakt worden.

Kabelinvoer

De afscherming van de kabels dient in alle gevallen optimaal verbonden te worden met de afscherming van de behuizing, anders zullen de kabels als antenne fungeren en zal het effect van de afscherming verloren gaan. Voor heavy duty en militaire toepassingen worden speciale kabeldoorvoeren met samengedrukt elektrisch geleidend rubber gebruikt. Voor commerciële toepassingen en producten waarbij geen waterafdichting benodigd is wordt veelal Entryshield gebruikt. Deze bestaat uit twee veerkrachtige elektrisch geleidende strips, waartussen de kabels onder voorspanning worden ingevoerd. Hiermee kunnen meerdere kabels gelijktijdig worden ingevoerd en is het eenvoudig om achteraf kabels toe te voegen.

Connectors

Voor connectors. geldt hetzelfde als voor kabels. Deze dienen eveneens afgeschermd of gefilterd te worden en verbonden te worden met behulp van een gaskets. Deze gaskets bestaan uit 1 of 2mm gestanst materiaal en kunnen eenvoudig geproduceerd worden volgens klantspecificaties met minimale modelkosten (fig. 7).

Connectors

Voor connectors. geldt hetzelfde als voor kabels. Deze dienen eveneens afgeschermd of gefilterd te worden en verbonden te worden met behulp van een gaskets. Deze gaskets bestaan uit 1 of 2mm gestanst materiaal en kunnen eenvoudig geproduceerd worden volgens klantspecificaties met minimale modelkosten (fig. 8).

Afscherming van de bron

Als de srtralingsbron precies bekend is, dan kan afscherming op dit niveau plaatsvinden. De storende onderdelen kunnen worden ingepakt in een gevouwen doosje of een envelop van gestanst folie met een isolerende binnenzijde om kortsluiting te voorkomen (fig. 8). De afscherming kan ook worden gedaan door verticale metalen strips op de printplaat te solderen om op die manier verschillende compartimenten te maken. Deze kunnen worden afgesloten met een deksel van veerkrachtig shielding folie (fig. 9) of door er een zacht schuim met een elektrisch geleidend oppervlak tegen te drukken (fig. 10). Met de laatste methode kunnen eenvoudig een groot aantal compartimenten worden gesloten met een enkele deksel.