【導(dǎo)讀】隨著醫(yī)療器械迭代加速，電子系統(tǒng)日趨復(fù)雜。如何有效密封設(shè)備以防電磁干擾（EMI）變得越發(fā)重要。今天就讓我們一同從系統(tǒng)級(jí)別來(lái)考慮以設(shè)計(jì)合規(guī)設(shè)備的策略。
隨著醫(yī)療器械迭代加速，電子系統(tǒng)日趨復(fù)雜。如何有效密封設(shè)備以防電磁干擾（EMI）變得越發(fā)重要。今天就讓我們一同從系統(tǒng)級(jí)別來(lái)考慮以設(shè)計(jì)合規(guī)設(shè)備的策略。
讓我們從一些術(shù)語(yǔ)開始：
●電磁干擾（EMI）是指外部源的電磁感應(yīng)、靜電耦合或傳導(dǎo)對(duì)電路（例如醫(yī)療設(shè)備內(nèi)的電路）造成影響，并引起干擾（通常是不希望的）。電磁干擾的影響可能會(huì)降低設(shè)備性能，甚至使其無(wú)法正常工作。
●這讓我們必須考慮電磁兼容性（EMC），這代表著電氣設(shè)備和系統(tǒng)在電磁環(huán)境中可以正常工作的能力，同時(shí)還確保它們不會(huì)對(duì)附近的設(shè)備產(chǎn)生負(fù)面影響。工程師通過(guò)限制電磁能量的意外產(chǎn)生、傳播和接收來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的，也就是避免電磁干擾（EMI）。
●電磁屏蔽是一種通過(guò)使用導(dǎo)電和/或磁性材料的屏蔽體來(lái)減小場(chǎng)強(qiáng)的方法，無(wú)論是作為電纜的覆蓋層、PCB組件上的金屬薄板覆蓋層，還是用于封閉干擾的外殼、墊片乃至系統(tǒng)。
●靜電放電（ESD）是兩個(gè)帶電物體之間由于接觸或電介質(zhì)擊穿而突然流動(dòng)的電流。盡管ESD與EMI無(wú)關(guān)，但某些EMI組件可以通過(guò)將多余的電荷從敏感的組件上分流而兼作ESD保護(hù)。
●發(fā)射是指單個(gè)組件或設(shè)備本身發(fā)出電磁輻射時(shí)的情況。
●抗干擾能力是設(shè)備抵抗外部電磁輻射的能力。回顧以上定義后，您可能會(huì)明白為什么EMI因素在設(shè)計(jì)中很重要。那么，可接受的閾值是多少？這完全取決于要設(shè)計(jì)的區(qū)域。通常要依據(jù)IEC-61000系列標(biāo)準(zhǔn)，但是在設(shè)計(jì)之前，應(yīng)仔細(xì)檢查所給定區(qū)域相關(guān)的法規(guī)。
設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)：
電氣工程師可以在設(shè)計(jì)中首先使用降低輻射和抗擾度的策略來(lái)解決電磁干擾。這些策略包括與電路板集成的解決方案，例如覆蓋敏感組件的接地層和機(jī)架。而在布線時(shí)，可以考慮環(huán)形屏蔽層和鐵氧體夾片。經(jīng)過(guò)這些步驟之后，在一般情況下，系統(tǒng)仍將需要屏蔽以保護(hù)免受外部干擾。這就是機(jī)械工程師參與其中的部分。從電氣工程師處得知對(duì)屏蔽的要求后，機(jī)械工程師可以朝著EMC密封的方向努力。
可能涉及的要求包括：
可接受的間隙寬度（零件之間或零件內(nèi)部）；
接地接口點(diǎn)（用于系統(tǒng)內(nèi)的接地基準(zhǔn)）；
可靠性（例如屏蔽層是否會(huì)被劃傷和破壞）；
密封/外殼的電導(dǎo)率水平；
可維修性（損壞時(shí)進(jìn)入內(nèi)部組件和/或加裝防護(hù)罩）；
散熱考慮
許多電磁屏蔽層均由金屬薄板制成。考慮到工藝能力，從成本和尺寸公差的角度來(lái)看，鈑金成形在小批量和大批量時(shí)都表現(xiàn)良好。早期測(cè)試可以確認(rèn)設(shè)計(jì)是否能改進(jìn)電磁兼容性。當(dāng)在外部環(huán)境中使用時(shí)，鈑金外殼還具有額外的優(yōu)勢(shì)，即可以抵抗外力和長(zhǎng)時(shí)間的磨損。
鈑金既能起到機(jī)械保護(hù)作用又可以減輕電磁干擾的示例就是臺(tái)式計(jì)算機(jī)，其外殼由粉末涂層低碳鋼和鋁制成。將屏蔽層直接放置在印刷電路板上時(shí)，可以用焊接孔、夾片、緊固件、焊盤甚至熱熔柱（如果在塑料表面上）來(lái)固定屏蔽層。
電磁干擾屏蔽層可使用多種材料，包括：
銅合金（例如鈹銅）；
鋼；
鍍鋅/錫；
不銹鋼；
鋁合金（例如MILDTL-83528銀鋁合金）；
黃銅；
鎳合金；
在各種合金上鍍銀
如果將設(shè)備封裝在塑料外殼內(nèi)，有多種方法可以利用塑料外殼本身來(lái)滿足電磁兼容性要求。通過(guò)在塑料成型后添加導(dǎo)電涂層，可以產(chǎn)生不透明的電磁干擾屏蔽層。這可以通過(guò)幾種方法完成：真空金屬噴鍍、電弧和火焰噴涂、導(dǎo)電薄膜或電鍍。
組件的外表面或內(nèi)表面都可以涂覆，但是由于外表面可能會(huì)磨損，并且需要基于已知的間隙寬度閾值來(lái)連續(xù)涂覆電磁屏蔽表面，因此最好將其應(yīng)用在內(nèi)表面上。如果可以成功采用該方法，則無(wú)需在組件中添加諸如鈑金之類的其他組件，從而實(shí)現(xiàn)集成的屏蔽解決方案。
第三種解決方案是使用導(dǎo)電網(wǎng)套、薄膜、膠帶和襯墊。
這些可以手動(dòng)使用，作為設(shè)備組裝的一部分，尤其是對(duì)于零件接口沒(méi)有確切定義的大型設(shè)備。在早期的原型測(cè)試中，由于這些方法是模塊化的，所以可在檢測(cè)到電磁漏洞時(shí)對(duì)它們進(jìn)行修補(bǔ)，并應(yīng)用在未來(lái)的設(shè)備原型中。
所有零件間的接口都會(huì)有一些差距，可以通過(guò)幾種方法來(lái)彌補(bǔ)。如果零件是金屬板，則零件接口可以設(shè)計(jì)成根據(jù)最大允許寬度來(lái)控制間隙寬度。這些可以是非緊固件，也可以是單獨(dú)的組件，例如指形簧片、圓頂和墊圈。還可以利用緊固方法進(jìn)行密封，包括焊接/錫焊/銅焊、鉚釘、PEM螺釘、導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
專為電磁密封目的而設(shè)計(jì)的墊片由多種材料制成。其中一些是編織在泡沫上的導(dǎo)電線（通常是鍍鎳的銅），它們能順滑地?cái)D壓在零件接口之間。其他還包括銅合金指形簧片。另一種選擇是填充導(dǎo)電纖維或顆粒的彈性體材料，當(dāng)壓縮量達(dá)到制造商指定的量時(shí)，該材料會(huì)以一定水平導(dǎo)電。其他還有金屬化或金屬泡沫，將導(dǎo)電性能整合到泡沫本身中。
最可靠并且易于制造的解決方案之一是使用集成在零件中的類似彈簧的凸片來(lái)在零件之間建立接觸。這意味著零件可以可靠地密封，而無(wú)需其他過(guò)程或組件。
結(jié)論：
首先我們應(yīng)從電氣工程師的角度來(lái)考慮電磁兼容性，以解決印刷電路板方面的問(wèn)題。封閉印刷電路板或設(shè)備時(shí)，機(jī)械工程師可能會(huì)參與其中。這是一個(gè)合作的過(guò)程。利用針對(duì)電磁外殼的多種材料和組件的能力，工程師可以做出明智的選擇，以滿足設(shè)備的電磁兼容性要求。
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