如何有效地密封设备免受电磁干扰变得越来越重要

随着医疗设备迭代的加速，电子系统变得越来越复杂。如何有效地密封设备，防止电磁干扰变得越来越重要。今天，让我们从系统层面考虑设计合规设备的策略。

让我们从一些术语开始：

电磁干扰(EMI)是指外部来源的电磁感应、静电耦合或传导对电路(如医疗设备中的电路)的影响，并导致干扰(通常是不希望的)。电磁干扰的影响可能会降低设备的性能，甚至使其无法正常工作。

这要求我们考虑电磁兼容性(EMC)，它代表电气设备和系统在电磁环境中正常工作的能力，同时确保它们不会对附近的设备产生不利影响。工程师通过限制电磁能量的意外产生、传输和接收来实现这一目标，即避免电磁干扰。

电磁屏蔽是一种通过使用由导电和/或磁性材料制成的屏蔽来降低场强的方法，无论是用作电缆的覆盖层、印刷电路板组件上的金属片覆盖层，还是用于屏蔽干扰的外壳、垫圈或甚至系统。

静电放电(ESD)是由于接触或电介质击穿而突然在两个带电物体之间流动的电流。虽然静电放电与电磁干扰无关，但一些电磁干扰元件也可以通过分流敏感元件的多余电荷来用作静电放电保护。

发射是指单个部件或设备本身发射电磁辐射的情况。

抗干扰能力是设备抵抗外部电磁辐射的能力。回顾以上定义后，您可能会理解为什么电磁干扰因素在设计中很重要。那么，什么是可接受的阈值？这完全取决于要设计的区域。一般来说，要求符合IEC-61000系列标准，但在设计之前，应仔细检查给定区域的相关规定。

设计考虑：

电气工程师可以首先使用降低辐射和抗扰度的策略来解决设计中的电磁干扰。这些策略包括与电路板集成的解决方案，如覆盖敏感元件的接地层和机架。但是，布线时可以考虑环形屏蔽层和铁氧体夹。经过这些步骤后，在正常情况下，系统仍需要屏蔽来防止外部干扰。这是机械工程师参与的部分。在学习了电气工程师的屏蔽要求后，机械工程师可以着手进行电磁兼容性密封。

可能涉及的要求包括：

可接受的间隙宽度(零件之间或内部零件)；

接地接口点(用于系统中的接地参考)；

可靠性(例如，屏蔽层是否会被刮伤和损坏)；

密封/外壳的导电水平；

可维护性(在损坏的情况下，接近内部部件和/或安装保护罩)；

散热考虑

许多电磁屏蔽层是由金属片制成的。考虑到技术能力，从成本和尺寸公差的角度来看，板材成形在小批量和大批量中都表现良好。早期测试可以确认设计是否能提高电磁兼容性。当在外部环境中使用时，金属板壳还具有抵抗外力和长期磨损的额外优点。

可以在机械保护和减少电磁干扰方面发挥作用的金属板的一个例子是台式计算机，其外壳由粉末涂覆的低碳钢和铝制成。当屏蔽层直接放置在印刷电路板上时，屏蔽层可以用焊接孔、夹子、紧固件、焊盘甚至热熔柱(如果在塑料表面上)来固定。

各种材料可用于电磁干扰屏蔽层，包括：

铜合金(如铍铜)；

钢。

镀锌/镀锡；

不锈钢。

铝合金(如MILDTL-83528银铝合金)；

黄铜。

镍合金；

各种合金镀银

如果设备封装在塑料外壳中，有许多方法可以使用塑料外壳本身来满足电磁兼容性的要求。通过在塑料成型后添加导电涂层，可以产生不透明的电磁干扰屏蔽层。Th

组件的外表面或内表面都可以被涂覆，但是由于外表面可能被磨损，并且有必要基于已知的间隙宽度阈值连续涂覆电磁屏蔽表面，所以优选将其施加到内表面。如果能够成功地采用这种方法，就不需要在元件上增加其他元件，例如金属片，从而实现集成的屏蔽解决方案。

第三种解决方案是使用导电网盖、薄膜、胶带和垫圈。

这些可以作为设备装配的一部分手动使用，特别是对于没有精确定义零件接口的大型设备。在早期的原型测试中，因为这些方法是模块化的，所以当检测到电磁漏洞并将其应用于未来的设备原型时，可以对其进行修复。

所有部件之间的接口会有一些间隙，可以通过几种方法来弥补。如果零件是金属板，零件界面可设计为根据最大允许宽度控制间隙宽度。这些可以是非紧固件或独立部件，如指形簧片、圆顶和垫圈。密封也可以通过紧固方法进行，包括焊接/钎焊/铜焊、铆钉、质子交换膜螺钉和导电环氧树脂。

专门为电磁密封设计的垫圈由各种材料制成。其中一些是编织在泡沫上的导线(通常是镀镍的铜)，可以在零件界面之间平滑挤压。其他包括铜合金手指簧片。另一种选择是填充有导电纤维或颗粒的弹性材料，当压缩量达到制造商规定的量时，该材料将在一定水平上导电。还有其他金属化或金属泡沫，将导电性结合到泡沫本身。

最可靠且易于制造的解决方案之一是使用集成到零件中的弹簧状凸片来建立零件之间的接触。这意味着零件可以在没有其他工艺或部件的情况下可靠地密封。

结论：

首先，我们应该从电气工程师的角度考虑电磁兼容性来解决印刷电路板的问题。当密封印刷电路板或设备时，可能会涉及机械工程师。这是一个合作的过程。利用各种材料和部件的电磁外壳能力，工程师可以做出明智的选择，以满足设备的电磁兼容性要求。