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导电弹性体衬料设计
衬料结合处设计
        理想的安装衬料的接触表面是硬的和完全把衬料凹在里面,但是它应当尽可能的导电。和衬料配合的金属表面,理想情况下应当是无腐蚀的。

        使用导电弹性体衬料是EMI/EMP密封和屏蔽最理想的材料,它具有优良的导电性和屏蔽效能。在实践中已发现,衬料和配合安装表面的导电阻抗尽可能的小。衬料的导电率一般要高于安装槽金属导电率。

1  法兰的材料
        考虑到成本问题,法兰衬料一般用与金属安装槽或机箱相同的材料,当然,也可以用更好的材料。通常,导电率越高的金属材料屏蔽效能越好。尽管如此,象银这样的材料会产生氧化问题,可以在其表面电镀非氧化物,如镍等。

2  法兰设计的考虑
        多数设计者要为空间的受限而苦恼,理想的法兰设计包括一个槽沟用于限制衬料的变位,用螺钉或者螺栓紧固衬料的外侧。如下图:

                                                         
   
         对于实体O形圈一般限制25%的变位。槽沟的宽度一般等于1.1倍O形圈的直径。槽沟的深度应该等于0.75倍O形圈的直径.

         对于方形或者矩形衬料在槽沟中使用,槽沟应该提供足够的宽度安装。设计经验表明;不允许衬料的高度超过其宽度,以免发生衬料侧翻。一种好的衬料高宽比为1:2是理想的。

        板材衬料一般用在板材金属的法兰上,法兰上的螺栓孔应当位于距法兰边缘起码1.5倍的螺栓直径,防止当金属穿孔时撕裂.如果孔已经钻好,从法兰边到孔的位置应当不小于衬料厚度。如下图:

                                                                  

3  尺寸公差
        槽沟应当保持+/-0.002英寸的加工公差。在加工件上钻的孔,就孔的位置而言应当保持在+/-0.005英寸以内,冲压孔的位置应当在+/-0.01英寸以内。板料金属的弯曲应当保持在+0.030和-0.000英寸之间。衬料公差在后面的“密封件断面选择”中给出。

4  波导法兰
         对于波导法兰三个关心是保证电磁通量最多的传输通过法兰界面,防止从界面泄露RF和维护波导的高压密封,导电弹性体衬料提供电气和密封二种功能。

         波导法兰的峰值功率输送能力主要受到不同心和法兰与衬料的锐边的限制。平均功率输送受到由于法兰衬料界面的接触电阻引起的热效应的限制。

腐蚀
       所有的金属都容易受到腐蚀。但金属有一个固有趋势,它与环境发生化学或者电化学反应,生成在环境中的是稳定的复合物,对电性能会产生重大的影响。

      大多数电子封装必须设计成用于4种普通环境中的一种:
             A类:湿度和温度受控。普通室内可居住条件下暴露。
             
             B类:湿度和温度不受控。暴露在偶然侵湿的100%湿度下,室外暴露或者暴露在不受控的仓库里
            
             C类:航海环境船上暴露,离盐水不到2哩的陆地暴露。
            
             D类:空间环境暴露在高真空和高辐射下。

镀层
       一些金属要求电镀,为防止环境化学腐蚀。在下表中被列出金属镀层合适的厚度和镀层材料。请参考下表:
                

有机涂料
       有机涂料用在防腐上是非常好的。我们推荐采用Cho-Shield 2000系列导电涂料和Cho-Seal 1298导电弹性体衬料。

1091底剂
       1091底剂是一种用于Cho-Shield 2000系列涂料的粘合力促进剂。当按照MIL-C-5541 3级用碱性酸洗或化学转换涂料在结合处使用时,如果正确使用1091底剂将提供最佳的粘合力。这种底剂仅推荐使用在2000系列涂料,涂在正确处理过的铝件上,不推荐使用在复合物上。

耐腐蚀控制的设计
       对于采用EMI衬料密封的法兰,控制腐蚀的关键是法兰和衬料的正确设计。一个正确的设计界面要求有密封水分的衬料,衬料的厚度,形状和压缩变位特性允许它填充由不均匀或者不平整的法兰,表面不平度,紧固件和公差增大之间的弯曲所引起的全部空隙。如果衬料设计和使用正确,它将隔离水分并且防止在法兰表面和内部组件腐蚀。

一些用于EMI法兰设计,进行正确的腐蚀控制的设计方法是:
      1   选择镀银铝填充的弹性体,用于优良的综合密封和腐蚀保护。Cho-Seal 1298材料具有最高抗腐蚀性
           能

      2   对于航空器上的应用,考虑一对一密封设计,用相同的衬件材料用在2个法兰表面上。参考下图;
                                                    
      3   为了防止暴露在恶劣腐蚀环境下的外缘腐蚀,使用一对导电/非导电衬料或者允许用非导电的保护
           稍微加在衬料下。如下图:

                                                    
     4   在C类航海环境,如果预计水分要到达法兰的界面,法兰表面应当加涂料或者加镀层使其与EMI衬
          料更为相容。

     5   避免会产生贮液槽区域的设计。

     6   对所有可能成为自然贮液槽的零件提供排液或排泄孔。

     7   对贮液槽留有泄露孔的零件提供干燥剂,干燥剂过滤器也能提供用于空气进气口。

     8   避免锐边或者凸出。

     9   选择合适的涂层。

密封件断面的选择
       选择合适的导电弹性体衬料断面涉及到应用条件,综合平衡和设计经验。在选择使用的衬料的等级方面作为初始设计指南。

       1   扁平衬料
                在使用扁平衬料时,必须注意孔到边的距离不应小于衬料的厚度。扁平衬料的压缩不应该超过
            10%。

       2   成形衬料或者模制衬料
                 模制O形,D形衬料具有更好的压缩比,通常在15-30%之间。矩形衬料具有很好的断面,适合
            任何一种槽沟设计。 

       3   中空衬料
                中空衬料的压缩比达到50%,比较适合大空隙或者要求封闭力小的场合。中空衬料不贵,并且
            它们能够带有固定片或者不带,如P形衬料。
       
       4   压缩限制
                当压缩不能控制时,应当提供压缩止挡。防止衬料由于过压缩而破裂。下图提供了正常的推荐
            压缩范围值。 
          
       5   拉伸
                导电弹性体衬料的拉伸强度不高。限制拉伸低于10%是一种好的实用方法。

       6   拼接
                当槽沟衬料作为一个环形容器时,衬料就需要拼接。拼接可以用导电或不导电的复合剂来进行
            粘结。如果确定了拼接的衬料将提供满意的密封,拼接和模制之间的决定应当根据成本考量。 

衬料安装选择
       衬料安装有很多方法可以选择,具体使用何种方法可以根据衬料安装环境来考虑。以下提供了多种安装方法。如下图:


                压敏粘合剂                                     在槽沟中的磨檫配合                           粘合复合剂


    自动配制就地成形导电弹性体              扁尾上的磨檫配合                                     垫片衬料


                   金属夹                                             铆钉/螺栓                                                   框架

设计实体O形在槽沟中的导电弹性体衬料
        实体O形断面作为最常用的导电弹性体EMI衬料,和其他实体断面相比,它提供最宽的变位范围去补偿差一些的公差配合表面,并且提供可靠的EMI屏蔽和压力密封,它能够装在相对小的空间并且安装和制造最简单。由于没有角度,角落或者其他断面附属物,它被损害的可能性也小。

计算槽沟和EMI衬料的尺寸和公差
        槽沟的深度和衬料的直径的关系对密封性能来说是至关重要的。参考下图设计流程。
                                                     
                                               

       计算公式
          
      
       公式术语定义
           GaAmax:最大衬料断面面积                                       GaDfmax:最大衬料变位(%)

           GaDnom:标称衬料直径                                             GaDfmin:最小衬料变位(%)

           GaT:衬料公差                                                              Lmax:最大螺栓间隔

           GrWmin:最小槽沟宽度                                              FWmin:最小法兰宽度

           GrWT:槽沟宽度公差                                                   Tmin:最小罩盖厚度
           
           GrWnom:标称槽沟宽度                                             GDF:衬料的变位力(ppi/m)

           GrDT:槽沟深度公差                                                   CB:罩盖弯曲

           LOC:一致性偏差
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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