101 Tipps und Tricks zur EMI-Abschirmung

2 Idealerweise besteht die Abschirmschicht aus leitfähigen Blechen oder Metallschichten , die durch Schweißen oder Löten ohne Unterbrechung verbunden sind. Die Abschirmung ist dann perfekt, wenn zwischen den verwendeten Materialien kein Unterschied in der Leitfähigkeit besteht. Bei Frequenzen unter 30 MHz beeinflusst die Metalldicke die Abschirmwirkung. Auch für Kunststoffgehäuse bieten wir verschiedene Abschirmmethoden an. Das völlige Fehlen von Unterbrechungen ist kein realistisches Ziel, da der Faradaysche Käfig von Zeit zu Zeit geöffnet werden muss, damit Elektronik, Geräte oder Personen hinein- oder herausbewegt werden können. Außerdem werden Öffnungen für Displays, Belüftung, Kühlung, Stromversorgung, Signale usw. benötigt.

3 Die Abschirmung funktioniert in beide Richtungen, Gegenstände im abgeschirmten Raum werden vor äußeren Einflüssen abgeschirmt. (Abb. 3.1)

5 Es ist üblich , Feldstärkewerte in einer logarithmischen Skala (in dB) darzustellen .

6 Die Reduzierung ist abhängig von der Frequenz in Hz. Jede Frequenz hat eine Wellenlänge in Metern. Zum Beispiel 100 MHz = 100.000 kHz = 3 Meter. Eine bessere Erklärung finden Sie in der folgenden Tabelle.

Wellen

7 Eine Welle ist eine Kombination aus elektrischem Feld und magnetischen Feldern.
Eine elektromagnetische Welle besteht aus einem magnetischen Teil, der von der elektrischen Stromstärke (Ampere) abhängt, und einem elektrischen Teil, der von der elektrischen Spannung (Volt) abhängt. In der Nähe der Quelle (Nahfeld) dominiert der magnetische Anteil. In größerer Entfernung liegen der elektrische Anteil und der magnetische Anteil in einem festen Verhältnis vor (Fernfeld). (Abb. 7.1)

9 Für sehr niedrige Frequenzen und Gleichstrom, wo das Magnetfeld vorherrscht, werden neben dicken Schichten auch spezielle Materialien wie Mu-Metall und Mu-Ferro-Legierungen benötigt. Darüber hinaus sind Kombinationen mehrerer Schichten erforderlich, um eine ausreichende Abschirmleistung zu erhalten. Bitte wenden Sie sich an unsere Ingenieure.

10 Wenn ein Draht eine Abschirmung durchdringt , die nicht vollständig mit der Abschirmung verbunden ist, fungiert er als Antenne und verringert dadurch die Abschirmleistung des Käfigs. Dies ist insbesondere bei höheren Frequenzen der Fall. (Abb. 10.1)

12 Weitere Aspekte im Zusammenhang mit der Abschirmung

• Vorschriften bezüglich ESD (elektrostatische Entladung)
• Vorschriften zu ATEX (Explosionsschutz)
• Blitzschutz / EMP / HEMP / NEMP
• Kurzschlussschutz / Vermeidung von Funkenbildung

13 Identifikationssysteme wie RFID (Radio Frequency Identification). Verhindern Sie, dass RFID mit den Stationen in Kontakt kommt.
Mehrere Frequenzbereiche, niedrigere Frequenzen für größere Entfernungen

• 125 kHz (Niederfrequenz)
• 13,56 MHz (Hochfrequenz)
• 860 bis 950 MHz (Ultrahochfrequenz)
• 2,45 GHz (Mikrowelle)

14 Medizinischer/persönlicher Schutz
Durch die Abschirmung bestimmter Frequenzen können strahlungsbedingte Erkrankungen verhindert werden. Schutzkleidung kann die Feldstärke verringern. Abhängig von der Dichte. Hierzu gibt es persönlichen Schutz in Form von Kleidung, Mützen, Handschuhen, Strümpfen, Schlafsäcken, Zelten usw.

So schaffen Sie eine optimale EMI-Abschirmung

15 Im Allgemeinen ist eine Abschirmung, die aus mehreren Schichten oder Zonen besteht, günstiger in der Herstellung als eine Abschirmung, die aus einer Hochleistungsschicht besteht. Es ist einfach, 3 Zonen zu erstellen:
STUFE I Die Komponente auf der Leiterplatte ist durch eine Dose abgeschirmt. Abschirmung an der Quelle ( Abb. 15.1 )
STUFE II Die gesamte Leiterplatte ist durch Folie, Umhüllungen oder einen Kasten abgeschirmt ( Abb. 15.2 ), oder die Leiterplatte und alle daran angeschlossenen Kabel befinden sich innerhalb des abgeschirmten Kastens
STUFE III Oder auch das Außengehäuse ist abgeschirmt ( Abb. 15.3 ).

STUFE I 17 Clipmontage
Abschirmdosen werden mit SMD-Clips, die es in verschiedenen Größen gibt, auf der Leiterplatte befestigt. Nach dem Reflow wird die Dose (ein Deckel mit angebrachten Wänden) in die Clips eingesetzt und kann anschließend für Anpassungen entfernt werden. ( Abb. 17.1 )

Kabelschirmung

LEVEL II 21 Kabel im Inneren des Gehäuses
Sobald die Leiterplatte abgedeckt ist, können auch die angeschlossenen Kabel abgeschirmt werden. Je länger ein Kabel ist, desto höher ist sein Potenzial zur Aussendung niedrigerer Frequenzen. Die Abschirmung eines Kabels innerhalb des Gehäuses verhindert außerdem Übersprechen und sorgt dafür, dass das Hauptgehäuse als Hohlraum fungiert und so die Strahlung verstärkt. Um dies zu verhindern, kann das Gehäuse (teilweise) mit EM-Absorptionsmaterial laminiert werden. (Abb. 21.1)

STUFE III 23 Die Gehäuse selbst, also das Rack, die Box, das Gehäuse, die metallisierte Box und der Faradaysche Käfig, bilden die Haupthülle des gesamten Systems und auch die Verbindung zur Außenwelt. Die Gehäuse sind mit Displays, Einführungen für Strom- und Signalleitungen sowie Kühlluftöffnungen ausgestattet. Weitere Informationen finden Sie im Fall am Anfang dieses Artikels.

STUFE III 24 Elemente, die die Wirksamkeit eines Faradayschen Käfigs verringern können

• STUFE III A Nähte ( Abb. 24.1 ) 26 / 32
• STUFE III B Türen 45
• LEVEL III C Einträge 10 , 63/69
• STUFE III D Transparente Displays 70 / 74
• LEVEL III E Lüftungsplatten 79
• LEVEL III F Kabel für die Stromversorgung 64 / 69
• LEVEL III G Kabel für Signale 65
• STUFE III H Rohre für Flüssigkeiten, Luft, Heizung ( Abb. 24.2 ) 64 / 69
• LEVEL III I Kabel für optische Verbindung 64 / 69

26 Merkmale einer optimalen Naht

• Es ist flach und glatt 27
• Es hat die richtigen Abmessungen ( Abb. 26.1 ) 32
• Die Konstruktion ist steif genug ( Abb. 26.1 ) 41 / 44
• Es ist und bleibt frei von Korrosion ( Abb. 26.2 ) 33
• Wenn möglich, liegt es in einer Ebene

28 Um die Kosten zu senken, kann die Verbindung durch die Verwendung von a verbessert werden
leitfähige Dichtung , die eventuelle Lücken füllt. Eine Dichtung kann auch zur Abdichtung gegen Wasser oder zur Erfüllung anderer IP-Anforderungen verwendet werden. ( Abb. 26.1 ) ( Abb. 26.2 ).

29 Je weicher die Dichtung , desto mehr Toleranzen können ausgeglichen werden und desto leichter wird die letztendliche Konstruktion. ( Abb. 29.1 ).

31 Eine leichtere Konstruktion lässt sich auch durch geringere Befestigungsabstände realisieren: Dadurch entstehen mehr Scharniere, mehr Schlösser und mehr Bolzen. Alle diese zusätzlichen Elemente führen zu höheren Kosten und längeren Montage- und Demontagezeiten.

32 Richtiges Maß Es ist möglich, eine IP-Dichtung mit der EMI-Dichtung zu integrieren. Die IP-Dichtung auf der „Wasserseite“ schützt die EMI-Dichtung vor Korrosion.

Korrosionsschutz

33 In der Entwurfsphase ist es wichtig, die Umgebung festzulegen.
Dabei macht es einen Unterschied, ob die Konstruktion nur Feuchtigkeit aushalten muss oder der Einwirkung von Wasser (ggf. sogar Salzwasser), Nebel oder Kondenswasser, z. B. beim Transport, standhalten muss.

34 Ist das Metall des Gehäuses korrosionsempfindlich , kann eine Veredelung z. B. aus Nickel und Chrom dazu beitragen, dass die Kontaktfläche die erforderliche Leitfähigkeit behält. Materialien wie Aluminium und verzinkter Stahl bilden eine Oxidationsschicht, die den Korrosionsprozess verringert, aber weniger leitfähig ist.

35 Galvanische Korrosion
Auch wenn die Materialien des Gehäuses Korrosion gut widerstehen, ist es wichtig, dass sie nicht nur untereinander, sondern auch mit der Dichtung zusammenarbeiten ( Abb. 35.1 ).

37 Um die Schraubenlöcher herum sollte ausreichend Platz für eine Wasserdichtung vorhanden sein . Über die Schraubenlöcher darf niemals Wasser in die EMI-Dichtung oder die Konstruktion gelangen. Alternativ kann eine zusätzliche Wasserabdichtung in Form von Ringen rund um die Schrauben angebracht werden. ( Abb. 37.1 ).

39 Bei größeren Teilen kann es effizienter sein, eine kombinierte Dichtung zu verwenden. Eine EMI-Dichtung mit Wasserdichtung aus Neopren, Silikon oder EPDM-Gummi. ( Abb. 39.1 )

Faustregeln für die Auswahl der Dichtung, ABHÄNGIG VON DER ART DES GEHÄUSES

41 Sehr kleine Bauweise , (kleiner als 150 x 150) Rillen, gegossen, geformt oder bearbeitet: Geeignet sind leitfähige Profile, O-Ringe oder Schnittdichtungen aus hochleitfähigem Gummi ( Abb. 41.1 ).

47 Nur als Hinweis: Bei einem Serverschrank von 600 x 2500 mm kann eine 6 mm dicke Dichtung verwendet werden und bei einem Elektronikgehäuse von 200 x 600 mm ist eine Dichtung von 6 x 4 mm die optimale Größe. Alle unsere Dichtungen können auch mit einer Wasserabdichtung versehen werden. Damit eine Dichtung eine ausreichende Stabilität aufweist, sollte ihre Breite größer als ihre Höhe sein.

48 Bei einer Schraubverbindung an einem Gehäuse, Tür-, Fenster- oder Lüftungsklappen ist die Schließkraft weniger wichtig. Abhängig von der Plattendicke und dem Bolzenabstand sind 1–2 mm üblich und Amucor-Schild ist eine sehr gute Wahl für die am häufigsten verwendeten Materialien.

49 Wenn das Gehäuse nur einen Randflansch hat und eine Wasser- und EMI-Dichtung benötigt wird, kann dies durch den Einsatz von aufsteckbaren Dichtungen erreicht werden. Von diesen Dichtungen wurden mehr als 200 verschiedene Formen hergestellt, die mit Netz oder hochleitfähigen Textilien eingefasst sind. Die Montage erfolgt mittels Klemmung. Wenn wir sie nach Kundenwunsch in Form schneiden, können sogar Winkel von 90 Grad entstehen.

50 Für Instrumente und die Einleitung hoher Ströme in eine Konstruktion fertigen wir über 2400 verschiedene Be-Cu-Fingerleisten. Diese sind nicht in jedem Land erlaubt und können beschädigt werden, wenn sie in einer Konstruktion verwendet werden, die nicht ordnungsgemäß geschützt ist (Messerschneide).

51 Dichtungen können in Form eines Rahmens hergestellt werden , komplett mit Befestigungslöchern und selbstklebendem Streifen zur Montage, falls gewünscht. ( Abb. 51.1 ).

52 Um zu verhindern, dass eine Dichtung zu stark komprimiert wird , ist es möglich, neben den Schraubenlöchern Kompressionsstopper anzubringen. Bei genügend Platz können in die Dichtung Kunststoff- oder Metallringe (Kompressionsstopper) in der Enddicke integriert werden.

53 Zur einfachen Montage sind Dichtungen in P-Form oder U-Form erhältlich. Aufgrund ihrer Form können diese Dichtungen leicht auf einer Felge montiert werden. ( Abb. 53.1 ).

Die L-förmige Dichtung Nr. 54 kann in Konstruktionen verwendet werden, in denen EMI mit Wasserdichtigkeit erforderlich ist und nur ein Flansch vorhanden ist. Die maximale Komprimierung beträgt 30 %. ( Abb. 54.1 ).

57 Wasserdichte EMI-Dichtungen in jeder Form können aus Materialplatten wie leitfähigem Gummi oder Mehrfachabschirmungen mit kleinen leitfähigen Drähten im Material geschnitten werden. Sie haben eine Kompression von 10-15 %. ( Abb. 57.1 ).

59 Gestrickte Netze für den militärischen und niederfrequenten Einsatz sind aus Vollmetall-Neoprenschaum (10–15 % Kompression) erhältlich, der mit gestrickten Metalldrähten überzogen ist, die eine Kompression von 30–40 % haben. Mit Strick ummantelter Silikonschlauch hat eine Kompression von bis zu 50 % und eine geringe Kompressionskraft.

60 Die Gestrickdichtung kann in einer Nut montiert werden oder mit einer Rippe gefertigt werden, so dass sie verschraubt oder geklemmt werden kann.

61 Wenn in Ihrer Konstruktion keine Nut vorhanden ist, kann die gestrickte Drahtgeflechtdichtung auf selbstklebendes Gummi geklebt werden, um sie an Ort und Stelle zu halten.

62 Für Hochleistungsdichtungen zum Abdichten von Spalten in z. B. Faradayschen Käfigen für empfindliche Messungen können die Dichtungen in doppelter Ausführung hergestellt und in der Mitte verschraubt werden.

Kabelschirmung

63 Kabel, die in einen Faradayschen Käfig eingeführt werden, können unerwünschte Signale in das Gehäuse hinein und aus diesem heraus übertragen . Wenn diese Kabel abgeschirmt sind, sollte die Kabelabschirmung 360 Grad um das Kabel herum liegen und über eine Kabelverschraubung oder Kabeleinführungsplatte mit dem Gehäuse verbunden werden. Eingangsabschirmungen sind auch in wasserdichter und flammhemmender Ausführung erhältlich. Stromleitungen und Signalleitungen sollten gefiltert werden, wenn nicht sicher ist, welche Frequenzen auf der Leitung liegen. (Abb. 63.1)

67 Es ist am besten, alle Filter nahe beieinander zu positionieren, aber die Signalleitungsfilter von den Netzleitungsfiltern zu trennen, um zu verhindern, dass Ströme durch die Käfigwand von den Netzleitungsfiltern die Signalleitungsfilter stören.

68 Das abgeschirmte Gehäuse schafft eine neue „Erdung“ und sollte nur aus Sicherheitsgründen mit der gemeinsamen Erdung des Gebäudes verbunden werden. Dies dient dazu, Spannungen am Käfig gegenüber der Erde zu vermeiden.

69 Wenn Sie eine saubere Erdungsleitung in den Käfig einführen möchten , benötigen Sie neben der Erdungsleitung des Gehäuses auch einen Erdungsleitungsfilter für diese besonders saubere Erdungsleitung.

Zeigt an

70 Produkte für transparente Abschirmungen

• Gewebtes Netz 73
• Gewebtes Netz zwischen Acryl-, Polycarbonat- oder Glasplatten, an den Kanten verbunden (kantenverklebt) ( Abb. 73.1 ) 73
• Gewebtes Netz, vollständig laminiert zwischen Platten aus Acryl, Polycarbonat oder Glas ( Abb. 73.1 ) 73
• Gewebtes Netz zwischen Folie mit oder ohne Selbstklebung (Netzfolie) 73
• Indiumzinnoxid (ITO) auf Folie oder Glas, 4 oder 6 mm (transparente Folie) ( Abb. 74.1 ) 74
• Kupfergitter auf Folie, hohe Lichtdurchlässigkeit gegenüber Abschirmleistung
• Hochleistungskombinationen der oben genannten Materialien, mit Metallrahmen und Dichtungen zur einfachen Montage ( Abb. 75.1 ) 75
• Transparente Folie mit antistatischer Schicht (ESD-Folie)

71 Montage eines transparenten Fensters
Um eine gute Abschirmleistung zu gewährleisten, kann ein transparenter leitfähiger Schirm mit einer silbernen Kontaktschiene versehen werden. Einige Abschirmungen können mit Fluggeflecht hergestellt werden, sodass das Fluggeflecht mit dem abgeschirmten Gehäuse verbunden werden kann. Das abgeschirmte Fenster sollte an allen Seiten mit leitfähigem Kleber, leitfähigen Dichtungen, Klebeband mit leitfähigem Kleber oder bei Bedarf mit einer Dichtung vollflächigen Kontakt mit dem Gehäuse haben. ( Abb. 71.1 ).

Auswahl an transparentem Material

73 Netzfolie
Für die Abschirmung bei niedrigen Frequenzen zeigen Netzabschirmungstypen die beste Leistung. Sie haben eine geringere Lichtdurchlässigkeit als beispielsweise ITO-beschichtete Fenster und Folien, aber das ist bei einer Anzeige eher normal als problematisch. (Abb. 73.1)

Wenn die Folie auf einen Monitor aufgebracht wird und die Linien des Netzes in der Folie nicht mit den Punkten des Monitors übereinstimmen, entsteht der Newtonsche Ringeffekt oder es entsteht ein Moiré-Muster. Durch die Ausrichtung des Netzes in einem bestimmten Winkel zwischen 17 und 45 Grad wird dieser Effekt minimiert. Bitte beachten Sie: Es gilt eine physikalische Regel: Je feiner das Netz, desto dunkler das Material, desto besser die Abschirmleistung.

77 Für Gehäuse mit komplexen Formen kann eine Abschirmfarbe oder ein Spray (in Dosen) verwendet werden. Die Farbe ist mit leitfähigen Metallpartikeln wie Nickel, Kupfer, Silber oder Kombinationen gefüllt.

78 Eine weitere Möglichkeit ist die Metallisierung im Vakuum (Sputtern); dies kann auch teilweise erfolgen. Da für diesen Vorgang eine Vorrichtung erforderlich ist, ist er für kleine Produktionsmengen nicht zu empfehlen. ( Abb. 78.1 ).

Belüftungspaneele

80 Innerhalb weniger Tage können wir Honeycomb-Lüftungspaneele nach Kundenzeichnung herstellen. Die Wabenstruktur ähnelt Wellenleitern und lässt Luft durch, während sie gleichzeitig das Eindringen elektromagnetischer Wellen verhindert.

Die Zellgröße der Waben beträgt 3,2 mm und Kombinationen mehrerer Schichten sind möglich, auch in Kreuzkonstruktionen für höhere Leistungen. Eine Kreuzzellwabe besteht aus mindestens zwei Lagen Wabenmaterial, die versetzt und um 90 Grad zueinander gedreht sind. Dies führt zu einer guten Abschirmleistung unabhängig von der Polarisation der Wellen. ( Abb. 80.1 ).

84 Für den Außenbereich kann die Wabe mit einem Nickel- oder anderen Finish behandelt werden. Dadurch soll das Wabenlüftungspanel vor Umwelteinflüssen wie Korrosion geschützt werden. ( Abb. 80.1 ).

85 Um zu verhindern, dass Regentropfen in das Gehege fallen, können wir die Wabe auch schräg anbringen (45 Grad ist Standard) ( Abb. 81.1 ).

86 Zwei einander gegenüberliegende Lagen schräger Waben verhindern zudem das Eindringen von Metallstäben in den Käfig und schützen so vor Stromschlägen.

87 Die Montage von Rahmenwaben kann über Durchgangslöcher oder Gewindelöcher erfolgen, die in den Rahmen gefließt werden, um eine gute Schraubenlänge zu erreichen. Fließbohren ist besser als die Verwendung von Nieten, die sich lösen können.

88 Waben können auch als Strömungsgleichrichter eingesetzt werden, da die Struktur des Wabenmaterials dafür sorgt, dass die Luft in eine feste Richtung geblasen wird.

89 Die Waben können optional mit einem Flansch versehen werden, so dass die Waben nach der Montage eine einheitliche Form mit der abgeschirmten Umhüllung bilden. ( Abb. 89.1 & Abb. 89.2 ).

91 Eine optimale Kabelabschirmung kann mit verschiedenen Materialien wie leitfähigen flexiblen Abschirmschläuchen, Umwicklungen aus Metallgestricken, hochleitfähigen Textilien oder Folien erreicht werden . Alle diese Materialien können mit oder ohne Selbstklebung geliefert werden

92 Die Kabelabschirmung sollte niederohmig am Eingang der Abschirmung, der Wand oder dem Gehäuse des abgeschirmten Gehäuses angeschlossen werden . Dadurch entsteht nicht nur eine galvanische Verbindung, sondern es entsteht auch eine hochfrequente Kopplung.
Eine vollständige 360-Grad-Verbindung rund um das Kabel funktioniert am besten. Zu diesem Zweck fertigen wir Kabeleinführungen an ( Abb. 92.1 ).

Fingerstreifen

94 Um höhere Ströme für Eintrittsplatten usw. weiterzuleiten , eignen sich Fingerstreifen aus Berylliumkupfer sehr gut. Bitte beachten Sie, dass diese aufgrund des giftigen Berylliumanteils nicht in allen Ländern akzeptiert werden. Daher haben wir viele andere Arten leitfähiger Dichtungen entwickelt. Die umweltfreundlicher und auch weniger anfällig für Beschädigungen sind. Eine weitere gute Lösung besteht darin, gestricktes Netz zwischen der Eingangswand und der Käfigwand zu platzieren.

95 Für Schraubverbindungen erfreuen sich die gedrehten Fingerleisten der Serie 2400 großer Beliebtheit. Sie können auf die Materialstärke der Fingerstreifen von etwa 0,25 mm komprimiert werden. Die meisten Versionen können mit einem selbstklebenden Streifen verklebt werden, um den Streifen an Ort und Stelle zu halten.

96 Für abgeschirmte Türen und Faraday-Käfigtüren benötigen Sie einen größeren Kompressionsbereich. Sie finden diese Finger in der 2800er-Serie zum Klemmen, Löten oder Schrauben.

97 Die aufsteckbaren Fingerstrips der Serie 2100 können auf normale Metallplattenstärken wie 0,5, 0,8, 1 und 1,5 mm geklemmt werden . Manche haben sogar Lanzen, damit der Streifen nicht so schnell abrutscht.

98 Wenn ein großer Komprimierungsbereich erforderlich ist , können unsere aufsteckbaren Fingerstreifen der Serie 2200 oder unsere aufklebbaren Fingerstreifen der Serie 2300 geeignet sein. Diese selbstklebenden Fingerstreifen können in die Konstruktion integriert werden.
Snap-on Fingerstrips können fest in Schlitzen Ihrer Konstruktion montiert werden, sodass auch eine Kompression von nahezu 0,25 realisiert werden kann. ( Abb. 98.1 ).

101 Für gleitende, rotierende und bewegliche Anwendungen wenden Sie sich bitte an unsere Spezialisten. Zur Vermeidung von Verschleiß steht ein leitfähiges Schmiermittel zur Verfügung.