Diseño de EMI O

Texto de Domingo | 25 de enero de 2023

Las juntas tóricas EMI son juntas en forma de rosquilla que combinan el sellado ambiental con la protección contra interferencias electromagnéticas (EMI), una perturbación que limita el rendimiento efectivo de los equipos electrónicos y eléctricos. Ya sea que se propaguen por conducción o radiación, las señales que causan EMI limitan la compatibilidad electromagnética (EMC), la capacidad de diferentes dispositivos para funcionar sin interferencias mutuas. Las aplicaciones de las juntas tóricas EMI incluyen vehículos eléctricos, brazos robóticos, bombas de fusión médica para intravenosas, equipos de telecomunicaciones 5G y electrónica militar y aeroespacial.

Un blindaje EMI como este no es la única forma de promover la EMC y garantizar la conductividad eléctrica, pero cumple una función específica e importante. Los diseñadores de electrónica también pueden usar filtros de supresión de EMI, generalmente en las entradas y salidas de un sistema eléctrico, o en otras ubicaciones de circuitos específicos para una protección específica. Sin embargo, en el caso de los gabinetes electrónicos y eléctricos, se necesitan juntas EMI para llenar los espacios entre las superficies de contacto, como tapas y paneles. Estas juntas se pueden fabricar en varias formas, pero las juntas tóricas EMI están diseñadas para encajar en una ranura y se aplastan en su lugar durante la instalación.

Los diseñadores deben especificar las dimensiones de la junta tórica EMI, como la sección transversal y el diámetro interior, pero la selección del material también es importante. Las siliconas, una familia de elastómeros sintéticos, normalmente son aislantes eléctricos. Sin embargo, con la adición de metal o partículas recubiertas de metal, la silicona se vuelve eléctricamente conductora. Como elastómero base para juntas tóricas EMI, las siliconas combinan una alta compresibilidad con una fuerte resistencia ambiental, incluida una amplia resistencia a la temperatura. Estas juntas EMI se comprimen para adaptarse a las ranuras en las que se colocan, pero también pueden "rebotar" cuando se elimina la fuerza de compresión.

Las partículas de las siliconas EMI están hechas de plata pura, plata recubierta sobre otro metal, o un metal y un no metal. La plata pura ofrece una excelente conductividad eléctrica, pero puede resultar costosa y se corroe fácilmente. Las partículas bimetálicas incluyen níquel-aluminio, plata-aluminio, plata-cobre y plata-níquel. Las partículas de níquel-grafito y plata-vidrio están hechas de materiales metálicos y no metálicos. Hoy en día, los compuestos rellenos de níquel y grafito ofrecen valores de eficacia de blindaje superiores a 100 dB desde 100 MHz hasta 1 GHz. Algunos de estos elastómeros EMI también cumplen con MIL-DTL-83528, una especificación detallada militar de EE. UU. para juntas de protección elastoméricas.

Además de las dimensiones y los materiales de las juntas tóricas EMI, los diseñadores deben considerar la creación de prototipos y los métodos de fabricación. Para evitar problemas de rendimiento, retrasos en los proyectos y sobrecostos, vale la pena comparar el moldeado con el pegado. Las juntas tóricas EMI pueden moldearse como piezas individuales o unirse a partir de tramos cortados de extrusiones. El moldeado admite una producción de mayor volumen, pero las herramientas son más caras y su producción lleva más tiempo. También es más difícil justificar el costo de un molde costoso para la creación de prototipos si el diseño pudiera cambiar. La unión utiliza herramientas más simples y menos costosas, pero algunos métodos de unión tienen desventajas.

La primera forma de unir juntas tóricas EMI es con un adhesivo de silicona vulcanizante a temperatura ambiente (RTV) no conductor que carece de relleno EMI. Este relleno de silicona RTV puede ser menos costoso, pero las señales pueden penetrar la junta y crear EMI en el producto final. Un segundo enfoque es utilizar un pegamento acrílico no conductor y sin silicona. Sin embargo, este adhesivo deja un "punto duro" en la junta y los adhesivos acrílicos no pueden igualar el rango de temperatura del propio cable EMI. En juntas tóricas EMI como ésta, la junta puede fallar a temperaturas muy altas o muy bajas. Se trata de un riesgo inaceptable en aplicaciones médicas, militares y muchas otras.

La tercera forma de unir juntas tóricas EMI es mediante una técnica conocida como empalme en caliente. A diferencia de los dos primeros métodos, que son formas de unión en frío, el empalme en caliente aplica calor y presión a una silicona conductora con un durómetro o dureza similar al propio cable EMI. Este enfoque reduce el riesgo de crear un "punto duro" y, debido a que el relleno es conductor, ayuda a evitar fugas de EMI. Debido a que esta técnica utiliza silicona en lugar de acrílico, la junta también tiene una mejor resistencia a la temperatura para un rendimiento más confiable en condiciones ambientales exigentes.

Considere el ejemplo de un diseñador que encarga prototipos de juntas tóricas EMI moldeadas con un diámetro de 0,93 pulgadas. sección transversal y 4,7 pulgadas. diámetro. El costo es de $2500 por un molde pequeño de una cavidad y el tiempo de entrega es de 8 semanas. Las pruebas de ajuste revelan un problema con las dimensiones del gabinete y, en su lugar, el diseñador necesita juntas tóricas EMI con un diámetro de 4,9 pulgadas. Se piden herramientas nuevas por otros $2500 y el plazo de entrega es de otras ocho semanas. Para cuando las pruebas de ajuste se completaron con éxito, el diseñador pagó $5000 solo por las herramientas y esperó 16 semanas solo para confirmar que la junta prototipo funciona.

Si el diseñador hubiera pedido juntas tóricas EMI empalmadas en caliente, el ahorro en términos de tiempo y dinero habría sido significativo. En lugar de moldes más grandes y más pequeños, se podría haber utilizado una única herramienta de empalme en caliente. El diseñador podría haber recibido muestras de 4,7 y 4,9 pulgadas, así como juntas tóricas con un diámetro intermedio de 4,8 pulgadas. Si el diseñador descubriera que el diámetro de la junta tórica EMI de 4,7 pulgadas era demasiado pequeño, no habría necesidad de herramientas adicionales. sido necesario. Producción para 4,9 pulgadas. Las juntas tóricas de diámetro podrían haber comenzado a utilizar la misma herramienta de empalme en caliente.

La interferencia electromagnética (EMI) es un desafío creciente para los diseñadores de productos electrónicos, por lo que es importante identificar soluciones que sean confiables y rentables y que respalden el proceso de desarrollo desde la creación de prototipos hasta la producción. Las juntas tóricas EMI moldeadas que están hechas de siliconas conductoras son una buena opción para la fabricación de mayor volumen o cuando un diseño está completamente maduro. Para aplicaciones de menor volumen que incluyen la creación de prototipos, y especialmente cuando existen posibles cambios de diseño o problemas dimensionales, las juntas tóricas EMI empalmadas en caliente hechas de siliconas conductoras demuestran el valor de la unión.

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