アルミ箔が電子部品をシールドするしくみ
アルミ箔は反射と吸収によりシールドします。ノイズ源と敏感な回路の間の導電性バリアは、ほとんどの入射電磁エネルギーを表面で反射し、残りのわずかな磁場は箔を通過するときに減衰します。バリアが機能するには、フォイルが電気的に連続しており、アースまたはシャーシの基準面に接続されている必要があります。接地されていないフォイルは部分的なシールドにすぎず、隣接する回路にノイズが混入する可能性さえあります。
電子アセンブリ作業の場合は、厚さ 0.008 ～ 0.05 mm の 1xxx- シリーズのソフト フォイル (1235、1145、1100 など) が一般的です。 O または焼きなましにより、フォイルはケーブル、コネクタ、不規則な形状のコンポーネントに巻き付けるのに十分な柔軟性が保たれ、高純度の表面は酸化して安定した非導電性の膜となり、不要な短絡を防ぎます。-
シールド効果の期待
適切な接地とシーム処理を行うと、0.01 ～ 0.05 mm の範囲のアルミ箔は通常、30 MHz から最大約 1 GHz まで 60 ～ 100 dB の減衰を実現します。これにより、産業用および家庭用電子機器におけるほとんどの伝導および放射の問題がカバーされます。 1 GHz を超えると、表皮効果によってフィールドの効果的な浸透が減少するため、周波数が上昇するにつれてパフォーマンスが低下します。 10 GHz を超えると、通常、単一の薄い箔層では不十分であり、代わりに厚い箔、金属メッシュ、またはコーティングされた導電性フィルムが指定されます。
インストールのベストプラクティス
継ぎ目や重なり部分はシールドが機能しない箇所です。ホイルの端を少なくとも 25-30 mm 重ね、エアギャップが残らないように接合部を導電性粘着テープで接着します。ケーブル シールドの場合は、撚り角 45-55 度で約 50% の重なりを持つスパイラル ラッピングを適用します。これにより、ケーブル軸に沿って 2 層のバリアが形成されます。-接地点には、ストラップの周囲に 360 度接触する導電性接着剤を使用し、ホイルが塗装または陽極酸化処理されたシャーシと接触する場所には、酸化層を食い込んで地金に達する星形ワッシャーまたはセルフタッピング ハードウェアを使用します。車両などの振動環境では、ラミネートが折り目部分での疲労亀裂を生じにくいため、フォイルをラミネートしたポリエステル複合材料が好まれます。
環境、高周波、5G に関する考慮事項-
アルミニウム箔は、約 -40℃ ～ +150C の通常の電子動作範囲にわたってシールド特性を維持します。約 150 ℃を超えると、酸化物の成長が加速し、接合部の接触抵抗が上昇します。これにより、長期暴露ではシールド効果が 10{7}}15% 低下する可能性があります。-。このような用途では、高純度 1xxx 箔が好まれます。その理由は、その緻密で均一な酸化物が最も予測可能な挙動を与えるからです。湿気の多い環境では、吸湿により繊維コーティングが劣化する一部の導電性布地とは異なり、ホイルは一般的に安定しています。腐食性雰囲気の場合は、裸箔ではなく耐食性コーティングまたはニッケルメッキ導電層を指定してください。
シールド効果のテスト: 平らな材料に対する標準的な実験室方法は ASTM D4935 です。これは、同軸伝送線治具を使用して、定義された周波数帯域にわたる平面シートのシールド効果を測定します。-組み立てられたエンクロージャについて、IEEE 299 では、完全な部屋とボックスのシールド効果をチャンバーに基づいて測定する方法について説明しています-。生産現場では、近傍界プローブは-ミリメートル未満の分解能で漏洩箇所を特定でき、タイムドメイン反射率測定法は-シールドされたケーブル アセンブリ内のインピーダンスの不連続性を特定します。シールド性能が契約上の要件である場合は、これらの方法で測定データを要求します。
1 GHz を超えるアプリケーションの場合は、いくつかのルールが適用されます。すべての継ぎ目を短くして接着し、共振空洞を避けるために複数の点で接地し、対象の最高周波数で減衰目標を満たし続ける最も薄いフォイルを選択して表皮効果を考慮します。絶縁酸化物層により RF 接合部の接触抵抗が上昇するため、陽極酸化または塗装された表面は接触点でマスキングまたは研磨する必要があります。熱管理とシールドの両方が必要な場合は、熱伝導性接着剤を使用したフォイルラミネート材料を使用して、両方の機能を 1 つの層に組み合わせます。{3}
よくある質問
アルミ箔は本当に金属筐体と同様に EMI をブロックしますか?約 1 GHz 未満の周波数では、フォイルを適切に接地すると、薄いゲージの金属エンクロージャに匹敵する減衰が得られ、ケーブルや既存のアセンブリに適用するのがはるかに簡単になります。-機械的保護、熱経路、非常に高い周波数性能が必要な場合は、依然として剛性の高いエンクロージャが最適です。-
なぜフォイルを接地しなければならないのですか?接地すると、反射および吸収されたエネルギーが発生源に戻る経路が与えられます。低インピーダンスのアース接続がないと、フォイルは浮遊導体として機能し、ノイズを再放射し、特定の周波数で共振してエミッションを悪化させる可能性があります。-
フォイルシールドははんだ付けまたはリフロー温度に耐えられますか?標準のアルミニウム箔は短時間のリフローに耐えますが、酸化膜と低い融点（純アルミニウムの場合約 660℃）により、はんだ接合部付近での使用は制限されます。ホイルを直火、熱棒はんだ付け、および 150℃ を超えて継続的に動作するコンポーネントに近づけないでください。-
シールドに最適なアルミ箔のグレードはどれですか?1235、1145、1100 などの高純度 1xxx 箔は、導電性、柔軟性、均一な酸化物により通常選択されます。-合金 8011 は、延性の要件が中程度である場合、低コストの代替品です。-
2 ～ 5 GHz のアプリケーションでは、フォイルの厚さはどのくらいにすべきですか?2 GHz でのアルミニウムの表皮深さはおよそ 2 ミクロンであるため、実際の箔の厚さ (8 ミクロン以上) は数個の表皮深さを超えます。高周波における制限要因は、フォイルの厚さではなく、継ぎ目の完全性、接地、および開口部のサイズです。最初にそれらに対処してください。
アルミホイルシールドは正式な基準に対してテストされていますか?はい。 ASTM D4935 は平面シールド材の同軸治具-測定を対象とし、IEEE 299 はエンクロージャのシールド効果を対象としています。多くの OEM 仕様では、これらの方法に加えて、海洋機器向けの塩水噴霧などの環境テストも参照しています。
