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Nov 09, 2023

Progettare l'EMI O

Dominic Testo | Jan 25, 2023 EMI O-rings are donut-shaped gaskets that combine

Dominic Testo | Jan 25, 2023

Gli O-ring EMI sono guarnizioni a forma di ciambella che combinano la tenuta ambientale con la protezione contro le interferenze elettromagnetiche (EMI), un disturbo che limita le prestazioni effettive delle apparecchiature elettroniche ed elettriche. Sia che si propaghino per conduzione o per radiazione, i segnali che causano EMI limitano la compatibilità elettromagnetica (EMC), ovvero la capacità di diversi dispositivi di funzionare senza interferenze reciproche. Le applicazioni per gli O-ring EMI includono veicoli elettrici, bracci robotici, pompe di fusione medica per IV, apparecchiature di telecomunicazione 5G ed elettronica militare e aerospaziale.

La schermatura EMI come questa non è l'unico modo per promuovere la compatibilità elettromagnetica e garantire la conduttività elettrica, ma svolge una funzione specifica e importante. I progettisti elettronici possono anche utilizzare filtri di soppressione EMI, in genere sugli ingressi e sulle uscite di un sistema elettrico o in altre posizioni specifiche del circuito per una protezione mirata. Con gli involucri elettrici ed elettronici, tuttavia, sono necessarie guarnizioni EMI per riempire gli spazi tra le superfici di accoppiamento come coperchi e pannelli. Queste guarnizioni possono essere realizzate in varie forme, ma gli O-ring EMI sono progettati per adattarsi a una scanalatura e vengono schiacciati in posizione durante l'installazione.

I progettisti devono specificare le dimensioni dell'O-ring EMI come la sezione trasversale e il diametro interno, ma anche la scelta del materiale è importante. I siliconi, una famiglia di elastomeri sintetici, sono normalmente isolanti elettricamente. Con l'aggiunta di metallo o particelle rivestite di metallo, invece, il silicone diventa elettricamente conduttivo. Come elastomero di base per gli O-ring EMI, i siliconi combinano un'elevata comprimibilità con una forte resistenza ambientale, inclusa un'ampia resistenza alla temperatura. Queste guarnizioni EMI si comprimono per adattarsi alle scanalature in cui sono posizionate ma possono anche "rimbalzare" quando la forza di compressione viene rimossa.

Le particelle nei siliconi EMI sono costituite da argento puro, rivestito di argento su un altro metallo o su un metallo e un non metallo. L’argento puro offre un’eccellente conduttività elettrica, ma può essere costoso e si corrode facilmente. Le particelle bimetalliche includono nichel-alluminio, argento-alluminio, argento-rame e argento-nichel. Le particelle di nichel-grafite e vetro-argento sono costituite da materiali metallici e non metallici. Oggi i composti caricati con nichel-grafite offrono valori di efficacia schermante superiori a 100 dB da 100 MHz a 1 GHz. Alcuni di questi elastomeri EMI sono conformi anche a MIL-DTL-83528, una specifica di dettaglio militare statunitense per le guarnizioni schermanti elastomeriche.

Oltre alle dimensioni e ai materiali degli O-ring EMI, i progettisti devono considerare i metodi di prototipazione e produzione. Per evitare problemi di prestazioni, ritardi nei progetti e superamento dei costi, vale la pena confrontare lo stampaggio con l'incollaggio. Gli O-ring EMI possono essere stampati come pezzi singoli o incollati da lunghezze tagliate di estrusioni. Lo stampaggio supporta la produzione in volumi più elevati, ma gli strumenti sono più costosi e richiedono più tempo per la produzione. È anche più difficile giustificare i costi di uno stampo costoso per la prototipazione se il design può cambiare. L'incollaggio utilizza strumenti più semplici e meno costosi, ma alcuni metodi di incollaggio presentano degli inconvenienti.

Il primo modo per incollare gli O-ring EMI è con un adesivo siliconico non conduttivo, vulcanizzante a temperatura ambiente (RTV) privo di riempitivo EMI. Questo riempitivo siliconico RTV potrebbe essere meno costoso, ma i segnali possono penetrare nel giunto e creare EMI nel prodotto finale. Un secondo approccio consiste nell'utilizzare una colla acrilica non siliconica e non conduttiva. Tuttavia, questo adesivo lascia un "punto duro" nella guarnizione e gli adesivi acrilici non possono adattarsi all'intervallo di temperature del materiale del cavo EMI stesso. Negli O-ring EMI come questo, il giunto può guastarsi a temperature molto elevate o molto basse. Questo è un rischio inaccettabile nelle applicazioni mediche, militari e in molte altre applicazioni.

Il terzo modo per incollare gli O-ring EMI è con una tecnica nota come giunzione a caldo. A differenza dei primi due metodi, che sono forme di giunzione a freddo, la giunzione a caldo applica calore e pressione a un silicone conduttivo con un durometro, o durezza, simile al cavo EMI stesso. Questo approccio riduce il rischio di creare un "punto duro" e, poiché il riempitivo è conduttivo, aiuta a evitare perdite EMI. Poiché questa tecnica utilizza silicone anziché acrilico, il giunto presenta anche una migliore resistenza alla temperatura per prestazioni più affidabili in condizioni ambientali difficili.