電磁屏蔽以及屏蔽材料的研究.ppt

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1、電磁屏蔽以及屏蔽材料的研究07096014侯瑞利1.電磁干擾的危害電磁波為人們的通訊、工作和生活帶來便利的同時，也帶來了許多不利影響。首先，電磁干擾會直接影響人們生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域中的電器設(shè)備、儀器儀表的正常工作，嚴重的電磁干擾可使電子裝置失靈甚至損壞；其次，由電子設(shè)備傳輸?shù)臋C密信息會因電磁泄漏而被他人截獲；最后，經(jīng)過大量科學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)，長時間接觸低低頻率的電磁輻射，生物的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)和免疫細胞功能都會受到損傷，與此同時，電磁輻射對遺傳、生育和致畸也會產(chǎn)生影響。為此，必須進行電磁屏蔽。2.屏蔽的概述(1)所謂屏蔽是用

2、導(dǎo)電或?qū)Т朋w的封閉面將其內(nèi)外兩側(cè)空間進行的電磁性隔離。因此，從其一側(cè)空間向另一側(cè)空間傳輸?shù)碾姶拍芰浚捎谑┬辛似帘味灰种频綐O微量。這種抑制效果稱為屏蔽效能或屏蔽插入衰減，用分貝表示。令空間某點在沒有屏蔽時的場強或Eo或Ho，設(shè)置屏蔽后該點的場強為Ei或Hi，于是屏蔽效能S為S=20lg（Eo/Ei）或S=20lg(Ho/Hi)屏蔽效能是頻率和材料電磁參數(shù)的函數(shù)。另外，材料的厚度和屏蔽體的連接對屏蔽效能也有顯著影響。（2）屏蔽的分類屏蔽是提高電子系統(tǒng)和電子設(shè)備電磁兼容性的重要措施之一，是利用屏蔽體阻止或減少電磁能量傳輸

3、的一種措施。它能有效地抑制空間中傳播的各種電磁干擾。屏蔽根據(jù)頻率和作用不同機理分為直流磁場屏蔽、地磁場屏蔽、低頻磁場屏蔽、電屏蔽（主要指靜電場和交變電場屏蔽）及電磁屏蔽（指電磁波屏蔽）。正如靜電場和靜磁場是電磁場的特殊情況一樣，靜電屏蔽和靜磁屏蔽也只是電磁屏蔽的一種特殊類型。3.電磁屏蔽電磁屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場在空間傳播的一種方法。金屬板屏蔽室問世后，相繼建立了一整套屏蔽理論，包括用來評定屏蔽材料的均勻屏蔽理論，和評價整個屏蔽室屏蔽效能的非均勻屏蔽理論。這里只介紹均勻屏蔽理論。目前，供評定屏蔽材料用的屏蔽效能計算

4、公式，常用的是謝昆諾夫公式。它是利用傳輸線原理，在屏蔽板是電薄的無限大平面和入射波為垂直入射的橫電磁波條件成立時，用一段長度為屏蔽板厚t、特性阻抗為屏蔽本征阻抗的有損耗傳輸線代替屏蔽板而得到的。其屏蔽效能（SE）由3部分組成，一是電磁波通過屏蔽體表面時，由阻抗突變引起的電磁波的反射損耗（R）；二是電磁波在屏蔽體內(nèi)部傳輸時，電磁能量被吸收的損耗（A）；三是電磁波在屏蔽體的兩個界面間多次反射時需考慮的多次反射修正系數(shù)（B）即：SE（屏蔽效能）=A+B+R通常A>10dB時，B部分可以忽略不計，電磁屏蔽SE可以表達為SE=A

5、+R。電磁波可以分解為相互垂直的電場和磁場，輻射源可以分為近區(qū)的電場源、磁場源和遠區(qū)的平面波，其電場分量和磁場分量有很大差異。同一種屏蔽材料，對于不同類型的電磁波，屏蔽效能不同。通常，屏蔽效果的具體分類為：O-10dB可視為沒有屏蔽作用；10—30dB有較低的屏蔽作用；30-60dB為中等屏蔽效果，可用于一般工業(yè)或商業(yè)用電子設(shè)備；60-90dB屏蔽效果較好，可用于航空航天及軍用儀器設(shè)備的屏蔽；90dB以上的屏蔽材料則具有最佳屏蔽效果，適用于要求苛刻的高精度、高敏感度產(chǎn)品。根據(jù)實用需要，對于大多數(shù)電子產(chǎn)品的屏蔽材料，在3

6、0-1000MHz頻率范圍內(nèi)，其SE至少要達到35dB以上，就認為是有效的屏蔽。4.常見的屏蔽材料根據(jù)應(yīng)用需要及各種法規(guī)的要求，當(dāng)材料的屏蔽效果達到30~60dB的中等屏蔽數(shù)值時，認為有效。屏蔽電磁干擾的方法很多。其中，表層導(dǎo)電型屏蔽材料（包括導(dǎo)電涂料、金屬熔射、貼金屬箔和電鍍塑料等）的開發(fā)和應(yīng)用已取得一定的進展。尤其是導(dǎo)電涂料以其低成本和中等屏蔽效果目前仍占據(jù)電磁屏蔽材料的主要市場。而填充復(fù)合型屏蔽材料（即導(dǎo)電塑料）由于其成型加工和屏蔽的一次完成，便于大批量生產(chǎn)，可以一勞永逸，因此是電磁屏蔽材料的一個發(fā)展方向。4.1

7、表層導(dǎo)電型屏蔽材料（1）導(dǎo)電涂料導(dǎo)電涂料作為電磁屏蔽材料的最大優(yōu)點是成本低，簡單實用且適用面廣。銀系導(dǎo)電涂料是最早開發(fā)的品種之一，美國軍方早在60年代就將它用作電磁屏蔽材料。銀系涂料性能穩(wěn)定，屏蔽效果極佳（可達65dB以上），但由于其成本太高，只能適用于某些特殊場合下使用。但鎳系涂料在低頻區(qū)（<30MHZ）的屏蔽效果不如銅系涂料。銅系涂料導(dǎo)電性好，但抗氧化性較差。隨著近年來抗氧化處理技術(shù)的發(fā)展，銅系涂料的開發(fā)與應(yīng)用也逐漸增多。由于銅的體積電阻率比鎳小，因此在涂層厚度相同時，銅系涂料的表面電阻率比鎳系料低。目前主要采用如

8、下2種處理技術(shù)來防止銅粉的氧化，一是用抗氧化劑對銅粉進行表面處理，或用較不活潑的金屬（如Ag、Al、Sn）包覆銅粉表面，其中抗氧化劑包括有機胺、有機硅、有機鈦、有機磷等化合物；另一種方法是在制備銅系涂料過程中，加入還原劑或其它添加劑等成分，從而制得具有一定抗氧化性的導(dǎo)電涂料。目前，對金屬系電磁屏蔽用導(dǎo)電涂料的研究關(guān)鍵是如何更好地解