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Oct 16, 2023

EMI Oの設計

Dominic Testo 25 gennaio 2023 Un O-ring EMI è una combinazione di guarnizioni a forma di ciambella.

ドミニクテキスト | 2023 年 1 月 25 日

EMI O リングは、環境シールと、エレクトロニクスや電気機器の効果的な性能を制限する妨害である電磁干渉 (EMI) に対する保護を組み合わせたドーナツ型のガスケットです。 EMI の原因となる信号は、伝導または放射によって伝播するかどうかに関係なく、電磁両立性 (EMC)、つまりさまざまなデバイスが相互干渉せずに動作する能力を制限します。 EMI O リングの用途には、電気自動車、ロボット アーム、点滴用医療用融合ポンプ、5G 通信機器、軍事および航空宇宙電子機器が含まれます。

このような EMI シールドは、EMC を促進し、導電性を確保する唯一の方法ではありませんが、特定の重要な機能を果たします。 エレクトロニクス設計者は、通常は電気システムの入力と出力、または目的の保護のために他の特定の回路位置で EMI 抑制フィルタを使用することもできます。 ただし、電子および電気エンクロージャでは、蓋やパネルなどの合わせ面間の隙間を埋めるために EMI ガスケットが必要です。 これらのガスケットはさまざまな形状に加工できますが、EMI O リングは溝にフィットするように設計されており、取り付け中に所定の位置に押しつぶされます。

設計者は、断面や内径などの EMI O リングの寸法を指定する必要がありますが、材料の選択も重要です。 合成エラストマーの一種であるシリコーンは、通常は電気絶縁性です。 しかし、金属または金属でコーティングされた粒子を添加すると、シリコーンは導電性になります。 EMI O リングのベース エラストマーとしてのシリコーンは、高い圧縮性と幅広い温度耐性を含む強力な耐環境性を兼ね備えています。 これらの EMI ガスケットは、配置されている溝にフィットするように圧縮されますが、圧縮力が取り除かれると「跳ね返る」こともあります。

EMI シリコーンの粒子は、純銀、別の金属上にコーティングされた銀、または金属と非金属でできています。 純銀は優れた導電性を備えていますが、高価であり、腐食しやすい場合があります。 バイメタル粒子には、ニッケル - アルミニウム、銀 - アルミニウム、銀 - 銅、および銀 - ニッケルが含まれます。 ニッケルグラファイトおよび銀ガラス粒子は、金属および非金属材料でできています。 現在、ニッケルグラファイト充填コンパウンドは、100 MHz ～ 1 GHz で 100 dB を超えるシールド効果値を提供します。 これらの EMI エラストマーの一部は、エラストマー シールド ガスケットの米軍詳細仕様である MIL-DTL-83528 にも準拠しています。

EMI O リングの寸法と材質に加えて、設計者はプロトタイピングと製造方法を考慮する必要があります。 パフォーマンスの問題、プロジェクトの遅延、コストの超過を回避するには、成形と接着を比較する価値があります。 EMI O リングは、単一部品として成形することも、切断した長さの押し出し材から接着することもできます。 成形は大量生産をサポートしますが、金型はより高価で、生産に時間がかかります。 また、設計が変更される可能性がある場合、プロトタイピング用の高価な金型のコストを正当化することも難しくなります。 接合には、よりシンプルで安価な工具が使用されますが、いくつかの接合方法には欠点があります。

EMI O リングを接着する最初の方法は、EMI フィラーを含まない非導電性の室温加硫 (RTV) シリコーン接着剤を使用するものです。 この RTV シリコーン フィラーは安価かもしれませんが、信号が接合部を通過して最終製品に EMI を引き起こす可能性があります。 2 番目の方法は、非シリコン、非導電性のアクリル接着剤を使用することです。 ただし、この接着剤はガスケットに「ハードスポット」を残し、アクリル系接着剤は EMI コードストック自体の温度範囲に適合できません。 このような EMI O リングでは、非常に高い温度または非常に低い温度で接合部が破損する可能性があります。 これは、医療、軍事、その他多くの用途においては容認できないリスクです。

EMI O リングを接着する 3 番目の方法は、ホット スプライシングとして知られる技術を使用するものです。 コールドボンディングの形式である最初の 2 つの方法とは異なり、ホットスプライシングでは、EMI コード自体と同様のデュロメーターまたは硬度を持つ導電性シリコーンに熱と圧力を加えます。 このアプローチにより、「ハード スポット」が発生するリスクが軽減され、フィラーが導電性であるため、EMI 漏洩の回避に役立ちます。 この技術ではアクリルの代わりにシリコーンを使用するため、接合部の耐熱性も向上し、厳しい環境条件下でもより信頼性の高い性能を発揮します。

0.93 インチの成形 EMI O リングのプロトタイプを注文する設計者の例を考えてみましょう。 断面と4.7インチ。 直径。 小型の 1 キャビティ金型のコストは 2,500 ドルで、納期は 8 週間です。 フィット テストの結果、エンクロージャの寸法に問題があることが判明したため、設計者は代わりに直径 4.9 インチの EMI O リングを必要としました。 新しい工具はさらに 2500 ドルで注文され、納期はさらに 8 週間かかります。 適合テストが正常に完了するまでに、設計者は工具代だけで 5000 ドルを支払い、プロトタイプのガスケットが機能することを確認するためだけに 16 週間待ちました。

設計者が代わりにホットスプライス EMI O リングを注文していたら、時間と費用の面で大幅な節約ができたでしょう。 大小の金型の代わりに、単一のホットスプライス ツールを使用することもできたはずです。 設計者は、4.7 インチと 4.9 インチの両方のサンプルと、中間直径 4.8 インチの O リングを受け取ることもできました。もし設計者が、EMI O リングの直径 4.7 インチが小さすぎることに気付いた場合、追加の工具は必要ありませんでした。必要とされてきた。 4.9インチの生産直径の O リングは、同じホットスプライス ツールを使用して開始できたはずです。

電磁干渉 (EMI) はエレクトロニクス設計者にとってますます大きな課題となっているため、信頼性が高くコスト効率が高く、プロトタイピングから生産までの開発プロセスをサポートするソリューションを特定することが重要です。 導電性シリコーンで作られた成形 EMI O リングは、大量生産の場合、または設計が完全に成熟した場合に適しています。 プロトタイピングを含む少量のアプリケーション、特に潜在的な設計変更や寸法の問題がある場合、導電性シリコーン製のホットスプライス EMI O リングは接着の価値を実証します。

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