Trong thế giới hiện đại, thiết bị điện tử ngày càng trở nên phổ biến và phức tạp đặt ra nhu cầu cần thiết phải có sự che chắn cho các thiết bị khác cũng như con người khỏi sóng điện từ là một vấn đề quan trọng. Các sóng điện từ có thể ảnh hưởng xấu đến hiệu suất hoạt động của thiết bị điện tử và gây nguy hại cho sức khỏe con người. Từ các thiết bị gia dụng, điện thoại di động đến các hệ thống công nghiệp và quân sự, nhiễu điện từ có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như gián đoạn hoạt động, giảm hiệu suất và thậm chí gây hỏng hóc hoàn toàn. Tuy nhiên, việc giảm sử dụng các thiết bị điện tử không phải lúc nào cũng khả thi. Thay vào đó, chúng ta có thể tập trung vào việc giảm thiểu sự xâm nhập của sóng điện từ do các thiết bị này tạo ra. Bài viết này sẽ đi sâu vào giải thích cơ chế chống nhiễu điện từ và những giải pháp tối ưu để đảm bảo an toàn và hiệu suất cho các thiết bị.
Giải pháp Che chắn điện từ EMI
Các thiết bị yêu cầu chống nhiễu điện từ
Trong bối cảnh công nghệ ngày càng phát triển, nhiều thiết bị điện tử cần được bảo vệ khỏi nhiễu điện từ để đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả. Những thiết bị như máy đo tim, điện thoại di động, hệ thống điều khiển công nghiệp, và các thiết bị hàng không vũ trụ,… đều phải đối mặt với nguy cơ bị nhiễu điện từ, gây ra gián đoạn và giảm hiệu suất. Để đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác, việc chống nhiễu điện từ (EMI) cho các thiết bị này là rất cần thiết. Dưới đây là một số thiết bị và linh kiện điển hình yêu cầu các biện pháp chống nhiễu điện từ:
Sự phát triển của công nghệ chống nhiễu điện từ cho các thiết bị điện tử
Các thiết bị điện tử ngày nay không ngừng được cải tiến cả về công nghệ lẫn thiết kế, thúc đẩy các nhà sản xuất phải nâng cấp công nghệ sản xuất liên tục. Một xu hướng rõ ràng là sự thu nhỏ kích thước và đóng gói chặt chẽ các linh kiện nhạy cảm. Sự bùng nổ của các công nghệ không dây cũng làm tăng sự cần thiết của việc che chắn chống nhiễu điện từ (EMI) cho các linh kiện và thiết bị điện tử. Trong bối cảnh đó, các phương pháp che chắn chống nhiễu điện từ đã có những bước phát triển đáng kể:
Che chắn chống nhiễu ở mức bảng mạch
Phương pháp này sử dụng các vật liệu dẫn điện được hàn lên trên bảng mạch, là một trong những phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi không gian lớn và tăng cường trọng lượng cũng như độ dày của thiết kế, khiến việc sửa chữa trở nên khó khăn hơn. Bất chấp những hạn chế này, che chắn ở mức bảng mạch vẫn là một giải pháp hiệu quả cho nhiều ứng dụng cần sự bảo vệ mạnh mẽ.
Che chắn chống nhiễu ở mức linh kiện
Phương pháp này sử dụng các vật liệu dẫn điện được tích hợp trực tiếp trên chính linh kiện đó, cho phép mật độ linh kiện cao hơn trên bảng mạch, tạo ra thiết kế linh hoạt hơn, giúp sản xuất các thiết bị nhỏ gọn, mỏng và nhẹ hơn.
Cơ chế chống nhiễu điện từ
Chống nhiễu điện từ là việc sử dụng một vỏ che chắn (vật liệu dẫn được định hình) để bao bọc một phần hoặc toàn bộ mạch điện tử. Mạch này có thể là nguồn phát hoặc nguồn nhận có nguy cơ bị nhiễu điện từ. Do đó, nó hạn chế lượng năng lượng sóng điện từ phóng ra từ môi trường xung quanh có thể xâm nhập vào bảng mạch và, ngược lại, ảnh hưởng đến năng lượng EMI tạo ra bởi mạch điện tử có thể thoát ra môi trường bên ngoài.
Vỏ che chắn có thể hấp thụ hoặc phản xạ sóng điện từ thông qua vật liệu dẫn hoặc từ. Có ba cơ chế chính trong chống nhiễu điện từ:
- Phản Xạ: Cơ chế này giảm thành phần sóng điện từ thông qua phản xạ. Độ dẫn của vật liệu càng cao thì hiệu quả chống nhiễu điện từ càng tốt. Tuy nhiên, việc tồn tại các gián đoạn hoặc lỗ hở lớn hơn bước sóng của sóng điện từ có thể làm giảm hiệu quả chống nhiễu. Vì vậy, việc giảm kích thước lỗ hở trên vỏ che chắn là rất quan trọng.
- Hấp Thụ: Cơ chế này yêu cầu vật liệu có tính dẫn điện và từ. Chúng có khả năng hấp thụ điện trường và từ trường bằng cách tạo ra một đường dẫn bên trong chính nó. Tuy nhiên, các vật liệu này thường có độ dẫn điện không cao.
- Phản Xạ Nhiều Lần: Cơ chế này thường xuất hiện trong các vật liệu composite có diện tích bề mặt lớn hoặc có cấu trúc xốp. Chúng cho phép nhiều phản xạ sóng điện từ, dẫn đến hiện tượng tán xạ.
Các vật liệu chống nhiễu điện từ hiệu quả
Từ cơ chế chống nhiễu điện từ, có thể thấy rằng tính chất chính yêu cầu ở vật liệu chống nhiễu điện từ là tính dẫn điện và từ tính. Những vật liệu thường được sử dụng để chống nhiễu điện từ bao gồm kim loại, các đồng vị cacbon, polymer dẫn điện nội tại, silicone, foam, bạc mạ và vải chống nhiễu.
Vật liệu hấp thụ sóng điện từ
Vật liệu Hấp Thụ Sóng Điện Từ bảo vệ PCB và thiết bị điện tử bằng cách hấp thụ sóng điện từ. Chúng thường được cung cấp dưới dạng tấm, băng keo và foam, có thể cắt thành hình dạng 2D theo yêu cầu.
- Vật liệu silicone phủ hấp thụ nhiễu điện từ: Gluditec EMI6425, BERGQUIST GAP PAD TGP EMI4000, LOCTITE SI 5421, Momentive SnapSil CXE16-0226B
- Vật liệu dẻo, đàn hồi tốt chắn nhiễu và hấp thị nhiễu điện từ: 3M™ EMI Absorber AB6000, AB6000S, and AB6000G Series, VieTape EMI70 Series
Gioăng chống nhiễu điện từ (EMI Gasket)
EMI Gasket được sử dụng để bịt kín các khe hở của vỏ che chắn và ngăn chặn sự rò rỉ sóng điện từ vào hoặc ra khỏi thiết bị. EMI Gasket có khả năng đàn hồi tốt, dễ dàng lắp đặt và có thể tùy chỉnh để phù hợp với nhiều loại thiết bị và ứng dụng khác nhau. Ngoài các dạng o-ring, foam, dòng keo dẫn điện cũng là một lựa chọn phổ biến, đặc biệt là với các bề mặt khá phức tạp, việc gia công gioăng theo nhiều hình dạng sẽ tốn nhiều chi phí hơn là sử dụng keo dẫn điện.
Băng keo chống nhiễu điện từ (EMI shielding tape) – Chống nhiễu cho cáp
Băng keo chống nhiễu điện từ thường được làm từ các vật liệu dẫn điện như nhôm, đồng, hoặc vải dẫn điện. Băng keo chống nhiễu được quấn quanh cáp để tạo lớp che chắn bảo vệ, ngăn chặn sự xâm nhập của sóng điện từ từ bên ngoài và giảm thiểu sự phát ra sóng điện từ từ bên trong cáp.
- Băng keo dẫn nhiệt, dẫn điện: 3M™ Electrically Conductive Double-Sided Tape 9711S Series
- Băng keo nhôm và vải: Băng keo nhôm 3M™ EMI 1170
- Băng keo xốp dẫn nhiệt, dẫn điện: tesa® 60246, Tglobal – TGJ3C Electrically Conductive Cushion Tape
Vỏ Chắn Cứng chống nhiễu điện từ (Solid enclosures)
Vỏ chắn cứng thường được làm từ các kim loại như nhôm, thép không gỉ, hoặc hợp kim nhôm-đồng. Những vỏ kim loại này vừa hoạt động như một bộ phận hỗ trợ cấu trúc hoặc khung của thiết bị hoặc bảng mạch, vừa ngăn chặn sóng điện từ không xâm nhập vào hoặc phát ra khỏi hệ thống. Vỏ bọc này được nối đất để nếu có dòng điện rò rỉ, nó sẽ được truyền xuống đất và giảm nguy cơ bị điện giật.
Phủ chống nhiễu điện từ (EMI coating)
Các loại lớp phủ này thường được áp dụng trên bề mặt các bo mạch in (PCB), vi mạch và các thiết bị điện tử khác để giảm thiểu tác động của nhiễu từ và đảm bảo hoạt động ổn định của các linh kiện điện tử. Các tính năng chính của EMI coating bao gồm:
- Chống Nhiễu Từ Điện Từ (EMI): Ngăn chặn việc xâm nhập của nhiễu từ điện từ từ bên ngoài vào thiết bị điện tử.
- Chống Nhiễu Từ Tính (RFI): Ngăn chặn việc xâm nhập của nhiễu từ tính từ các nguồn nhiễu từ bên ngoài.
- Chống Oxy Hóa: Bảo vệ bề mặt linh kiện khỏi oxy hóa và các tác động khác của môi trường.
Các loại EMI coating thường được chia thành hai loại chính là lớp phủ dẫn điện và lớp phủ dẫn nhiệt. Lớp phủ dẫn điện thường được sản xuất từ chất liệu dẫn điện như graphite, carbon, hoặc kim loại dẫn điện để tạo ra một lớp phủ có khả năng dẫn điện và chống nhiễu. Trong khi đó, lớp phủ dẫn nhiệt thường được sản xuất từ các polymer có tính dẫn điện hoặc các hợp chất kim loại để tạo ra một lớp phủ có khả năng chống nhiễu từ tốt và có khả năng chịu nhiệt.
Prostech là đơn vị chuyên cung cấp giải pháp bảo vệ EMI, bạn có thể tìm kiếm sản phẩm phù hợp từ danh mục sản phẩm chống nhiễu điện từ tại đây:
Với nhiều năm kinh nghiệm trong ngành và sự hiểu biết sâu sắc về các giải pháp bảo vệ EMI, chúng tôi cam kết mang đến cho bạn những giải pháp chất lượng cao và phù hợp nhất. Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn miễn phí lựa chọn các vật liệu chống nhiễu điện từ phù hợp nhất cho từng ứng dụng.
