EMC调试工具(三):导电泡棉的使用

图1:导电泡棉

导电泡棉是由具有导电性和防腐蚀性的导电纤维布,内衬低压缩力的PU泡棉而构成,具有良好的导电与屏蔽效果,还具有重量轻、柔性好、抗压缩疲劳性能优、导电性能好的优点,广泛应用于金属件搭接、端口屏蔽、缝隙屏蔽。

01、导电泡棉分类

导电泡棉按材质可以分为:铝箔布泡棉、导电纤维布泡棉、镀金布泡棉、镀炭布泡棉、铜箔布泡棉、镀锡导电泡棉、镀镍铜导电泡棉等。

图2:铝箔布导电泡棉

          

    

图3:铜箔布导电泡棉

02、导电泡棉主要参数

导电泡棉的技术参数指标:屏蔽效能、表面电阻、使用温度、永久压缩变形、阻燃性、耐麿试验次数等。为了确保导电泡棉在使用过程中的可靠性和稳定性,导电泡棉需要满足以下性能要求。导电性能导电泡棉的导电性能是衡量其质量的重要指标之一,导电泡棉的导电层应具有低电阻和稳定的导电性能,通常以导电层的电阻值来评估,一般来说,导电泡棉的导电阻值应低于10mohm以下。压缩性能导电泡棉需要具备优秀的压缩性能,能够在受到压力后迅速恢复并保持原有形状,且良好的压缩性是衡量导电泡棉性能的重要指标之一,良好的压缩性能够有效保护电子元器件等脆弱部件,并提供有效的缓冲和保护。导电层的粘附性能导电泡棉的导电层应具有良好的粘附性能,能够牢固地附着在泡沫基材上,避免因粘附不牢引起导电性能降低或失效,导电层的粘附胶的导电性能也是影响导电泡棉导电性的关键因素。其它技术参数阻燃性符合UL94-VO认证,屏蔽效能90dB,表面电阻0.07ohm/㎡,使用温度为-40到70,压缩形变为3%-10%,耐磨次数10000。

03、导电泡棉的应用

I/O端口静电放电防护与辐射屏蔽    

图4:I/O端口静电防护与屏蔽导电泡棉

在笔记本电脑、台式PC、显示器、电视机等消费电子产品,在外部I/O端口增加导电泡棉与金属档板、金属支架进行充分搭接不仅可以阻止外部干扰噪声进入内部电路,也可以防止内部辐射噪声通过端口泄露。CPU散热片与金属壳之间的屏蔽搭接

图5:CPU散热片与金属壳体之间屏蔽搭接

笔记本电脑CPU芯片的散热片是高频噪声干扰耦合发射的重要路径,散热片与金属壳体之间的搭接缝隙也是高频噪声泄露的主要途径,通过在CPU散片与金属壳体之间增加导电泡棉,不仅可以有效降低散热片本身的空间辐射,还可以解决缝隙泄露问题。金属壳体之间的等电位接地    

图6:金属壳体之间等电位搭接

使用金属壳体进行电磁干扰屏蔽时,金属壳体之间的高频等电位搭接是决定屏蔽效能的重要因素之一,由于产品ID设计限制、结构设计的局限性等原因,金属壳体之间的搭接有时需要通过导电泡棉进行低阻抗的连接。

芯片散热片接地等电位

图7:芯片散热片接地等电位泡棉

主控芯片散热片与芯片之间的容性耦合,会将芯片内部的高频噪声耦合到散热片上,散热片本身就成为辐射天线,将高频噪声向外发射。散热片接地是降低其电场辐射的有效手段,通过贴片导电泡多点棉接地,是降低散热片电场噪声的重要措施之一。

04、导电泡棉的选型    导电泡棉根据应用场景,选择合适的规格参数,具体需要关注结构尺寸、表面阻抗、压缩比例、接触面积等。

结构尺寸的选型

图8:贴片导电泡棉结构尺寸图

应用在不同场合的导电泡棉,应根据实际情况选择长、宽、高合适的尺寸,尤其高度尺寸更应特别关注,高度选型不合适导电泡棉的导电性就无法达到最佳效果,严重情况下根本没有起到导电作用。

技术参数的选型

影响导电泡棉性能的除结构尺寸外,技术参数也非常关键,具体应关注表面电阻值,压缩比、应用温度范围、阻燃性、等指标。

图9:贴片导电泡棉压缩比与表阻抗之间的关系曲线(一)    

图10:贴片导电泡棉压缩比与表阻抗之间的关系曲线(二)

根据贴片导电泡棉压缩比与表面阻抗之间的关系曲线可知,在相同的压缩比下,不同的导电泡棉表面阻抗也差异很大,选型时优选表面阻抗小的泡棉,尤其是用于高频噪声的接地。在实际应用中应保证泡棉的压缩比30%,否则会降低导电泡棉的导电性能。从导电性的角度出发,导电泡棉的表面阻抗越小越好,一般建议小于0.05ohm/㎡,必要时可以使用多颗导电泡棉降低高频接地阻抗。

05、导电泡棉应用注意事项

温度参数的选型一般导电泡棉规格书中都会给出温度应用范围,不同的导电泡棉温度应用范围不同,尤其应用于高温条件的导电泡棉,应结合实际的环境测量温度选择合适的规格。    

图11:贴片导电泡棉规格书给出的温度应用范围高度选型问题

图12:贴片导电泡棉的结构尺寸标注

在实际中经常会遇到增加导电泡棉没有达到预期的接地效果,或者没有达到导电性的要求,分析原因很多与导电泡棉的高度选型相关,选择高度时不能仅依据接触良好就可以,还要充分考虑压缩后的高度应满足要求,否则表面阻抗较大,达不到预期的接地效果。材质的选择不同材质的导电泡棉其表面阻抗不同,不同材质的导电泡棉其可压缩性、形变可恢复性也不同,承受拉扯力的能力也不同。铜的导电性要优于锡、铝、承受拉扯力受差,容易受到外力断裂,引起导电性不良问题。    

图13:贴片导电泡棉(表面铜箔)

导电泡棉放置位置与数量选择高频噪声最小阻抗路径回到源端,是降低高频辐射发射的有效对策,导电泡棉放置是影响高频接地阻抗的重要因素,由于高频下寄生电感的影响,多个泡棉接地可以有效降低高频寄生电感对接地阻抗的影响。    

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