一文教你EMI屏蔽是什么

EMI" target="_blank">EMI屏蔽‌是指采取措施减少或防止电磁干扰(EMI)的传播。电磁干扰是指由电子设备或系统产生的电磁能量，这些能量可能会影响其他设备的正常工作。EMI屏蔽的目的是保护敏感设备免受外部电磁干扰，同时也防止设备本身发出的电磁干扰影响到其他设备‌。

EMI，即电磁干扰(Electromagnetic Interference)，是指电磁波与电子元件相互作用所产生的干扰现象。这种干扰现象分为两种类型：传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指一个电网络上的信号通过导电介质耦合到另一个电网络，而辐射干扰则是干扰源通过空间将信号耦合到另一个电网络。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚以及各类接插件都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，它们能够发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。

“干扰”在这里有两层含义：一是设备受到干扰后性能降低，二是产生干扰的设备或源。例如，雷电可能导致收音机产生杂音，摩托车在附近行驶后电视画面出现雪花，拿起电话后听到无线电声音等。这些现象都可以归为与“BC I”(广播干扰)、“TV I”(电视干扰)和“Tel I”(电话干扰)相关的干扰现象。而EMI标准和EMI检测则主要针对的是这些干扰源以及受到干扰之前的电磁能量进行测量和评估。

EMI屏蔽的方法和原理

EMI屏蔽通常包括以下几种方法：

‌屏蔽材料‌：使用导电或磁性材料来阻挡电磁波。常见的屏蔽材料包括铜、铝、镍、银等金属，以及铁氧体等磁性材料‌。

‌屏蔽涂层‌：在设备表面涂覆一层导电或磁性材料，形成屏蔽层‌。

‌屏蔽罩‌：设计一个金属罩来覆盖特定的电子组件或设备，以减少电磁干扰的传播‌。

‌屏蔽室‌：使用完全屏蔽的房间来隔离电磁干扰，房间的墙壁、地板、天花板都由屏蔽材料构成‌。

‌滤波器‌：在电源线或信号线上使用滤波器，减少通过这些线路传播的电磁干扰‌。

‌接地‌：适当的接地可以提供一个低阻抗的路径，让电磁干扰的能量流向地面，从而减少干扰‌。

‌电缆屏蔽‌：使用屏蔽电缆可以减少信号传输过程中的电磁干扰‌。

‌设计优化‌：通过优化电路设计和布局，减少电磁干扰的产生和传播‌。

电磁屏蔽材料简介

导电布

纤维布(一般常用聚酯纤维布)经过前置处理后施以电镀金属镀层使其具有金属特性而成为导电纤维布。可分为：镀镍导电布、镀炭导电布、镀镍铜导电布、铝箔纤维复合布。外观上有平纹和网格等区分;最基本层为高导电铜，结合镍的外层具有耐腐蚀性能;镍/铜/镍涂层的聚酯纤维布提供了优异的导电性、屏蔽效能及防腐蚀性能够适应各种不同范围的要求，屏蔽范围在100K-3GHz。

特点及应用领域：

特点及应用：具有良好的导电性和屏蔽效果，热传导性能佳，延展性好，易挤压加工，耐蚀性、耐候性均佳，良好的抗摩擦性能，抗摩擦次数可达5,000,000次。

可用于从事电子，电磁等高辐射工作的专业屏蔽工作服，屏蔽室专用屏蔽布; IT行业屏蔽件专用布，触屏手套，防辐射窗帘等。广泛应用于PDA" target="_blank">PDA掌上电脑、PDP等离子显示屏、LCD显示器、笔记本电脑、复印机等等各种电子产品内需电磁屏蔽的位置。

导电布衬垫

导电布衬垫采用高导电性和防腐蚀性的导电布，内包高度压缩高弹性的泡棉芯，经过精密加工而组成。导电布衬垫具有良好的电磁波屏蔽效果。可按照客户要求加工各种不同形状和尺寸，广泛用于各种电子产品的EMI屏蔽材料/EMC防治。

应用领域：

导电布衬垫适用于各种电子设备的电磁屏蔽，防静电(ESD)和接地等场合。可广泛应用于电子机箱、机壳、室内机箱、工业设计、笔记本电脑、移动通讯设备等等。

EMI屏蔽的应用领域和重要性

EMI屏蔽在电子设备设计中非常重要，特别是在军事、医疗、航空和通信等领域，这些领域对电磁兼容性(EMC)有着严格的要求。通过有效的EMI屏蔽措施，可以确保设备的性能和可靠性，同时遵守相关的电磁兼容性标准‌。

一、产生EMI的主要原因电磁干扰(EMI)是由三个来源引起的电流和电压变化产生的干扰。

1.自然电磁干扰

在自然界中，地球的雷电或太空的高能宇宙射线都会导致自然EMI产生。在这里，人类没有参与产生EMI，它们都是由于诸如暴风雪、雨水、雷暴等天气变化而发生的，其他自然现象(如太阳辐射和宇宙噪声)也会产生EMI。值得注意的是，自然EMI其实对现代电子设备来说影响很轻微。

2.人为EMI

所有人类制造的电气设备都会释放人为的EMI，当两个信号彼此接近或多个信号以相同的频率相遇时，就会引起干扰。当设备与EMI接触时，这会阻碍设备的正常运行。这种类型的EMI主要存在于发电机、点火器、无线电发射器、电力线、电话、电动机等设备中，而且此类设备和装置导致的EMI的通常都比较高。

3.电子设备本身的EMI

在固有EMI的情况下，从设备本身释放的电磁干扰能够轻易地在内部传递，这些内部产生的噪声通常是由于电流通过电阻器等电子元件产生的热搅动引起的。

二、EMI屏蔽的重要性随着技术的发展，电子产品已成为日常生活中不可或缺的一部分，电磁干扰或信号越来越多。这些看不见的信号来自各种地方，有些已造成严重的干扰。这些EMI信号可能会对设备和周围设备中的其他易损坏组件产生负面影响，这可能会导致设备出现各种问题，比如性能下降甚至是永久性损坏。现在，面临的情况是，对于运行速度较快的小尺寸组件，限制其产生的电磁污染变得更加困难。为了保护组件，需要做适当的屏蔽以确保系统的安全运行。因此，使用EMI屏蔽来保护系统免受有意和无意的干扰就变得非常重要了。

三、EMI屏蔽材料选择用于EMI屏蔽的材料应具有一定的电磁性能，比如吸收或偏转电子设备和通信仪器发出的辐射。一般情况下，采用吸收性质的防护罩更为有效，因为它对环境安全。轻质且非侵入性的材料是用于EMI屏蔽的首选。较重的材料会导致妨碍设备正常运行的问题。

EMI屏蔽中使用的一些典型材料：镀锡钢、碳钢、铜(铜合金770)、铝、镍、锌、镍银等。在这些材料中，镀锡钢板应用最多，因为它的成本较低。从低频率的kHz范围到低频率的GHz范围，都是理想的选择。

铜是衰减或吸收电磁辐射最可靠和有效的材料。铜合金770(也称为770合金)由铜、镍和锌制成，它专门用于EMI屏蔽中的需要具备耐腐蚀的应用场景。此外，铝也是一种用于EMI屏蔽的材料，因为它具有各种特性，例如高电导率和适当的强度重量比。铝在本质上也是有色金属，但是，铝确实表现出了一些不良特性，例如可焊性差，并且非常容易受到电腐蚀和氧化的影响。

四、应用领域现在，移动无线通信和电子设备的空前增长，迫使制造商必须保护其产品免受有害无线电频率的干扰。

1.汽车行业

快速变化的汽车行业在全球范围内引领了电动汽车和自动驾驶汽车的新浪潮。这些车辆配备了先进的功能，例如车载GPS导航系统、触摸屏系统、蓝牙、免提系统等。这些车辆中的高级电子设备在应对EMI方面带来了挑战。因此，与传统汽车相比，电动和自动驾驶汽车对EMI屏蔽的需求更高。

EMI屏蔽的商业必要性

在项目的规划阶段就预先考虑屏蔽措施，是降低屏蔽成本的关键。如果等到问题已经显现才着手解决，往往需要付出巨大的代价。同时，屏蔽措施可能会增加成本和仪器的重量，因此，在可能的情况下，应尽量通过其他电磁兼容性(EMC)技术来解决问题，以减少对屏蔽的依赖。

对于印刷电路板(PCB)的设计，有以下几点值得注意：

1、优化PCB设计以减少对屏蔽的需求

在印刷电路板(PCB)设计中，应尽量让导线及元器件靠近一块大面积的金属板，但需注意，此金属板并非专为屏蔽设计。同时，将电气部件和线路布置在地层附近，这样不仅能减少层间信号的电磁干扰，还能利用地层吸收部分干扰。通过这些优化措施，可以降低对EMI屏蔽的需求。

2、深入理解EMI屏蔽的概念

屏蔽功能类似于一个滤波器，它被置于电磁波的传播路径上，并对特定频段形成高阻抗。阻抗比越大，屏蔽效果越显著。对于常规金属材料，仅需0.5mm的厚度即可对1MHz的电磁波实现良好的屏蔽效果，而对于100MHz的电磁波，则能达到非常出色的屏蔽效果。然而，需要注意的是，薄层金属屏蔽在1MHz以下的频率或存在孔隙的情况下，其屏蔽效果可能会受到影响。本文将主要探讨这些方面的内容。

3、增加间距与采用矩形屏蔽以优化效果

(1) 增大电路之间以及屏蔽之间的间距，可以有效减少相互间的电磁干扰。

(2) 选用矩形(或非规则形状)的屏蔽外壳，能够最大程度地降低频率共振的可能性。相比之下，正方形外壳更容易引发共振。

但值得注意的是，在实际应用中，由于电路板通常被置于屏蔽体内，其上的元器件和线路布局会改变预期的共振频率点，因此在实际操作中不必过于担忧共振问题。

4、趋肤效应

趋肤效应，又称集肤效应，是指当电磁波在导体中传播时，电流密度会随着离导体表面深度的增加而迅速减小。这一现象在高频电路中尤为显著，导致电流主要聚集在导体的表面附近，而非均匀分布在导体截面上。这一效应对于电路设计、电磁兼容性以及屏蔽效果都具有重要影响。