學術干貨 | 帶你深入了解電磁屏蔽材料

         電磁兼容性指某電子設備既不干擾其它設備，同時也不受其它設備的影響。電磁兼容性和我們所熟悉的**性一樣，是產品質量*重要的指標之一。**性涉及人身和財產，而電磁兼容性則涉及人身和環境保護。電子元件對外界的干擾，稱為EMI；電磁波會與電子元件作用，產生被  干擾現象，稱為EMS。例如，TV熒光屏上常見的“雪花”，便表示接受到的訊號被  干擾。電磁屏蔽在空間某個區域內，用以減弱由某些源引起的場強的措施。在絕大多數情況下，屏蔽體可由銅、鋁、鋼等金屬制成，但對于恒定和極低頻磁場，也可采用鐵氧體等材料作為屏蔽體。在一個系統內或不同系統間常會產生電磁噪聲或干擾而引起系統性能惡化，因此要求：

①  將電力線或磁力線限制在一定區域內；

②  使某一區域不受外來電力線和磁力線的影響。

圖1 石墨烯基電磁屏蔽材料研究展示

一、電磁屏蔽的原理

          真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個因素：一個是整個屏蔽體表面必須是導電連續的，另一個是不能有直接穿透屏蔽體的導體。屏蔽體上有很多導電不連續點，*主要的一類是屏蔽體不同部分結合處形成的不導電縫隙。這些不導電的縫隙就產生了電磁泄漏，如同流體會從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決這種泄漏的一個方法是在縫隙處填充導電彈性材料，消除不導電點。這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣。這種彈性導電填充材料就是電磁密封襯墊。在許多文獻中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器，似乎只有當用導電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠防止電磁波泄漏。實際上這是不確切的。因為縫隙或孔洞是否會泄漏電磁波，取決于縫隙或孔洞相對于電磁波波長的尺寸。當波長遠大于開口尺寸時，并不會產生明顯的泄漏。

二、電磁屏蔽的機理

圖3 電磁屏蔽材料的應用

1、當電磁波到達屏蔽體表面時，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續，對入射波產生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度，只要求交界面上的不連續；

2、未被表面反射掉而進入屏蔽體的能量，在體內向前傳播的過程中，被屏蔽材料所衰減。也就是所謂的吸收；

3、在屏蔽體內尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時，遇到金屬－空氣阻抗不連續的交界面，會形成再次反射，并重新返回屏蔽體內。這種反射在兩個金屬的交界面上可能有多次的反射。

          總之，電磁屏蔽體對電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收。如今有許多關于產品輻射和傳導發射限制的國家標準和國際標準。有些還規定了對各種干擾的*低敏感度要求。

三、屏蔽體簡介

        根據屏蔽目的的不同，屏蔽體可分為靜電屏蔽體、磁屏蔽體和電磁屏蔽體三種。

        靜電屏蔽體:由逆磁材料（如銅、鋁）制成，并和地連接。靜電屏蔽體的作用是使電場終止在屏蔽體的金屬表面上，并把電荷轉送入地。

        磁屏蔽體:由磁導率很高的強磁材料（如鋼）制成，可把磁力線限制于屏蔽體內。

        電磁屏蔽體:主要用來遏止高頻電磁場的影響，使干擾場在屏蔽體內形成渦流并在屏蔽體與被保護空間的分界面上產生反射，從而大大削弱干擾場在被保護空間的場強值，達到了屏蔽效果。有時為了增強屏蔽效果，還可采用多層屏蔽體，其外層一般采用電導率高的材料，以加大反射作用，而其內層則采用磁導率高的材料，以加大渦流效應。

四、應用范圍

圖5 幾種電磁屏蔽材料在實際生活中的應用

        筆記本電腦、GPS、ADSL和移動電話等3C產品都會因高頻電磁波干擾產生雜訊，影響通訊品質。另若人體長期暴露于強力電磁場下，則可能易患癌癥病變。因此防電磁干擾已是必備而且勢在必行的制程。導電漆EMI導電漆噴涂技術具有高導電性、高電磁屏蔽效率、噴涂操作簡單等特點，廣泛應用于通訊制品（移動電話）、電腦（筆記本）、便攜式電子產品、消費電子、網絡硬件（服務器等）、醫療儀器、家用電子產品和航天及國防等電子設備的EMI屏蔽。噴涂導電漆解決了因做金屬屏蔽罩受空間限制、操作、成本壓力的限制，因其導電漆噴涂操作極其簡單，做到了塑膠金屬化，而受到越來越多的關注及推廣。逐漸取代了以往貼錫箔、銅紙、做金屬屏蔽罩的工藝。屏蔽導電漆就是能用于噴涂的一種油漆干燥形成漆膜后能起到導電的作用，從而屏蔽電磁波干擾的功能。屏蔽就是對兩個空間區域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區域對另一個區域的感應和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽體將接收電路、設備或系統包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。