EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)是指电子设备发出的电磁波 干扰其他设备或电路正常工作的现象。 电磁屏蔽(EMI Shielding)则是利用导电材料对电磁波进行反射和吸收、从而阻断这种干扰的技术。 本文整理了EMI的含义、与EMC的区别、屏蔽原理以及材料选型标准。
EMI 与 EMC 的概念
所有电子设备在工作时都会发出非预期的电磁波(噪声)。这种电磁波干扰周边电路或其他设备正常工作的现象称为 EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)。 而设备在外部电磁环境中不发生误动作、自身也不发出超标电磁波的能力，则称为 EMC(Electromagnetic Compatibility，电磁兼容)。
像智能手机这样将AP、通信模块、显示屏、摄像头密集集成在掌心大小空间里的设备， 以及5G、电动汽车等使用高频率、大功率的产品，EMI问题都是设计阶段的核心课题。
EMI 为什么是问题
- 设备误动作：随着IC芯片高性能化产生的噪声，会导致触控失灵、通信灵敏度下降、屏幕噪点等问题。
- 认证法规：韩国KC、美国FCC、欧盟CE以及中国CCC等，大多数国家都以法规限定电磁波发射标准，超标产品无法上市。
- 开发进度风险：EMC认证测试通常在开发后期进行，此时发现问题将因重新设计而大幅增加时间和成本。在设计初期就纳入屏蔽对策要经济得多。
电磁屏蔽的原理：反射与吸收
屏蔽(Shielding)是在电磁波传播路径上设置高导电性材料来阻挡噪声的技术。屏蔽性能由三种机制共同决定：
- 反射(Reflection)：电磁波碰到导电表面时，因阻抗差异大部分被反射。这是金属和导电纤维屏蔽的基本原理。
- 吸收(Absorption)：电磁波穿过材料内部时能量转化为热而衰减。磁损耗型材料(电磁波吸收材料)利用的就是这一原理。
- 多次反射(Multiple Reflection)：在材料内部界面反复反射，进一步衰减。
表征屏蔽材料导电性的代表性指标，数值越低，屏蔽与接地(Grounding)性能越好。 要求水平因应用部位和用途而异，比较材料时应连同测试标准一起确认。
代表性屏蔽材料及应用部位
| 材料 | 作用 | 典型应用部位 |
|---|---|---|
| 导电胶带 (Conductive Tape) |
屏蔽电路·布线泄漏的噪声，形成接地通路(Grounding Path)，兼作段差补偿。 | FPCB固定部、显示模组、结构件接合部 |
| 电磁波吸收材料 (EMI Absorber) |
以吸收而非反射的方式衰减噪声能量本身，对金属罩无法解决的噪声尤为有效。 | AP·RF芯片·电源IC上方 |
| EMI 衬垫 (EMI Gasket) |
以弹性导电材料填充结构件之间的缝隙，同时实现电气连接与屏蔽。 | 导航仪、行车记录仪、HUD等车载设备 |
| 热扩散片 (Thermal Spread Tape) |
解决发热的同时，Cu层兼具EMI屏蔽功能。 | AP芯片、OLED模组背面 |
各产品的详细规格与应用案例，请参见 EMI Shielding Solution 页面。
屏蔽材料选型要点
- 表面电阻·体积电阻：能否满足所需的屏蔽与接地性能。
- 厚度：越轻薄的设备越需要薄型材料，应先确认可用的设计空间。
- 粘着力：能否耐受组装·返工工艺以及使用环境(温度·振动)。
- 加工性：模切·裁断时是否产生粉尘，能否以卷材(Roll Type)形式供货。
- 复合功能：是否需要在屏蔽的同时兼顾散热、缓冲、防漏光等附加功能。
常见问题
- EMI 与 EMC 有什么区别？
- EMI指的是"干扰现象"本身——某台设备发出的电磁波干扰其他设备或电路； 而EMC指的是设备的"电磁兼容性"——在电磁环境中既能正常工作、自身发出的电磁波也不超标。 要通过EMC认证，就需要通过屏蔽设计将EMI控制在允许限值以下。
- 屏蔽材料应在开发的哪个阶段进行评估？
- 最经济的做法是在电路设计完成、结构设计进行中的阶段进行评估，最迟也应在EMC认证测试前的样机阶段。 若在认证阶段才发现问题，可选方案会受限、进度压力也会加大；在设计初期预留屏蔽部位与材料厚度， 可大幅降低重新设计的成本。
- 已经使用了金属罩(SUS Cover Shield)，噪声还是压不下去。
- 金属罩以反射屏蔽为主，噪声可能被困在罩内反复反射放大，或从缝隙泄漏。 此时在罩体上方加贴导电胶带，或并用电磁波吸收材料会更有效。 详见 电磁波吸收材料 vs 屏蔽材料 一文。
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