机箱的屏蔽设计

机箱的屏蔽设计

* 机箱在设计阶段就要考虑屏蔽问题，当然如果机箱内部的印刷板及布线设计得合理的话，无论从干扰或者抗干扰的任意一个角度来看，都能降低对机箱的屏蔽要求。

* 但是单就机箱的屏蔽设计来说，机箱本身导电结构的连续性是最重要的。影响机箱导电连续性的主要因素有接缝的不平整，接缝表面的污染以及带有油漆等装饰性绝缘材料等；此外，机箱表面所必要的孔缝（供操作、

显示、输入输出电缆及通风等）也是影响机箱屏蔽性能的重要因素。这些导电结构上的不连续给电磁波的通过提供机会，因此屏蔽设计的要点也就是为杜绝或限制电磁波的通过提供必要的知识与手段。

* 设计经验告诉我们，机箱屏蔽性能好坏取决于孔缝尺寸与通过孔缝的电磁波波长。一般认为孔缝尺寸大于λ/2时，电磁波便能豪无衰减地通过孔缝（基于这一关系，将对应孔缝尺寸为λ/2的电磁波的波长称为截止波长，相应的频率称为截止频率）。随着孔缝尺寸的减小，孔缝对电磁波的衰减作用逐渐显现出来。

* 当孔缝尺寸小于波长的1/2后，电磁波的衰减可表示为：A=20lgλ/2d 式中d是孔缝尺寸，而且孔缝尺寸d大于机箱材料的厚度t 。

* 其次，机箱的屏蔽效能还与产生电磁噪声源的距离有关。当噪声源与箱体的距离小于最大孔缝尺寸时，屏蔽效能将要降低。在这种情况下的电磁波截止频率表示为

fc=（c/2d）. (r/d)

式中c为电磁波的传播速度；

r为电磁噪声源与孔缝间的距离。

* 最后，机箱的屏蔽效能还和孔缝的数目有关。孔缝数目越多，则机箱的屏蔽效能越差；相邻的孔缝间距越小，则机箱的屏蔽效能也越差。但如果机箱上的孔缝尺寸都相同，而且孔缝的间距至少为电磁波的半波长时，则由孔缝间互耦所导致的屏蔽量减少可以忽略不计。然而孔缝间距离很近时，屏蔽效能的降低就不可避免，其值正比于尺寸相同孔缝总数的开方A=20lgλ/2d -- 20lg n1/2

在实用中，一般的工业产品要避免开大于λ/20的孔缝，对工作在微波环境中的产品要避免开大于λ/50的孔缝。考虑到产品的电磁发射常常是宽带的，因此这里要考虑的是在带宽范围内的最高频率。

1．机箱连接中的缝隙问题

*为了达到屏蔽效果，在构件不必拆卸或分离的场合下，最好是沿配合表面四周进行连续缝焊。这些缝焊要求不高，只要连续，无焊接气孔即可。对于机箱上不可避免的缝隙设计与装配，则应注意以下几点：

Ÿ在经济的前提下，结合表面应尽可能地平整。

Ÿ结合面宽度至少应5倍于最大预料接缝的不平整度。

Ÿ当结合表面采用不同金属材料时，应选择电化学性能兼容的金属材料（不相容的金属暴露在盐雾、燃油、化学药剂等可作为电解质的液体中时，会发生原电池反应，产生金属表面的腐蚀，导致连结不可靠）。

两组金属电化学性能兼容分组表：

组1：铝，铝合金，锌和锌镀层，铬镀层，镉镀层，碳钢，铁，镍和镍镀层，锡和锡镀层，锡/铅焊料，铅。

组2：镉镀层，碳钢，铁，镍和镍镀层，锡和锡镀层，锡/铅焊料，铅，黄铜，不锈钢，铜和铜合金，镍/铜合金（蒙乃尔合金）。

对选用不兼容材料相互配合的情形，必须进行适当的表面处理，以减缓腐蚀过程。如：

①在钢制螺栓与铝接触面之间加一个镀锡或镀镉的垫片。

②确保阳极金属（同组金属中位置靠后的材料）面积小于阴极金属（同

组金属中位置靠前面的材料）。

③在需要可靠接触的表面上采用局部电镀，等等。

Ÿ注意装配表面的灰尘和氧化膜的清除。

Ÿ去除搭接表面区域的绝缘层和装饰性外膜。铝制表面使用铬酸盐处理；

钢制表面应镀锡，镀镍或镀锌。

Ÿ紧固件的数量要足够。紧固件不能过紧或过松；不能因垫衬物不当造成结合表面不平、变形、或弯曲。

2．对结合面缝隙引起的屏蔽问题的补救措施

*选择合适的导电填充材料消除结合面的缝隙。

下列情形应考虑使用导电填充材料：

Ÿ要求总的机箱屏蔽性能大于40dB ；

Ÿ机箱的结合面缝隙长度超过λ/20 ;

Ÿ敏感或发射频率超过100MHz ;

Ÿ无法采用机械加工来得到更好的导电配合；

Ÿ结合面采用了不同材料，且又工作在恶劣环境中

Ÿ需要对环境（如水、汽、粉尘等）采取密封措施。

常用的填充材料有下列各种：

2．1 金属丝网垫衬

金属丝网屏蔽垫衬是一种有弹性的、导电的编织型金属垫衬丝网条，可在电子设备的机箱上实现对干扰的屏蔽。产品有圆形、矩形、带侧翼的圆形和双芯等形状。用磷青铜、蒙乃尔合金等制成。其中矩形截面的适合铸造加工或机加工的壳体；圆形和带侧翼圆形的常用于板金壳体。它们能用导电胶粘合固定，也能用铆钉或点锌固定。金属丝网垫衬不能提

供压力或空气密封，因此不能用在有盐雾的环境中。

2．2带橡胶芯的丝网垫衬

带橡胶芯的丝网垫衬是将有优良弹性和导电性的编织金属丝网与有较好

压缩与形变特性的橡胶芯（氯丁海棉橡胶、硅海绵橡胶、硅实芯橡胶）

结合在一起的产品，其外形亦有多种可供选择。

带橡胶芯的丝网垫衬主要用在设备壳体有大范围不平整的接缝上，尤其

适合于门和其他低压力和低压缩，会永久变形的场合。当带有两层编织网的垫衬被压缩到原始的75%时，可获得最佳的干扰屏蔽作用。

2．3定向金属丝填充硅实芯橡胶

定向金属丝填充硅实芯橡胶是由许多独立的细金属丝嵌入实芯硅或氟硅橡胶材料构成。这种材料在中等压力下能提供有效的屏蔽和环境密封，接触电阻低，与许多金属及合金有电化学兼容性，使用温度范围宽，具有很好的弹性和防潮性能，特别适合于军事、工业和商业中对干扰的防护及静电释放。

2．4定向金属丝填充硅海绵橡胶

这是将许多独立的金属细丝嵌入到一种软性的闭孔硅海绵橡胶里制成的。这种材料有很好的压缩性，恢复性和牢固性。可用于军事、工业和商业中要求干扰抑制、接地和静电放电的场合。它非常适合于应用在低压力、严重的接合面不平整，作环境密封及反复开关的检修和观察门。