導電塑料在通信設備電磁屏蔽上的應用介紹

隨著通信技術的發(fā)展，設備的集成度越來越高，系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容性也相應升級，為解決電磁波輻射泄露和干擾問題，一般會采用電磁屏蔽材料進行屏蔽。5G基站核心技術升級，基站數(shù)量增加帶動著電磁屏蔽材料需求顯著提升。目前應用較多的電磁屏蔽器件有導電塑料器件、導電硅膠、金屬屏蔽器件、導電布襯墊、吸波器件等。

各種電磁屏蔽器件

一：電磁屏蔽原理

電磁屏蔽的原理是對于干擾源電磁波的反射與吸收，一般是通過材料對電磁能流進行反射和引導作用，在內(nèi)部產(chǎn)生與源電磁場相反的電流和磁極化場，從而減弱源電磁場的輻射效果，其與屏蔽結構表面和屏蔽體內(nèi)部感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關。

一般作為電磁屏蔽的材料都具有一定的導電性，塑料在我們印象中一般是作為絕緣材料使用，那么導電塑料是如何應用于電磁屏蔽呢？下面我們就先來簡單了解下：

二：導電塑料介紹

其實對塑料進行一定的加工，例如將塑料基體與導電填料組成海島結構復合體系，能夠依靠量子力學隧道效應使得電子具有在粒子間的躍遷能力，提升塑料的導電性，變成“半導體”導電的作用，這種就稱為導電塑料。

一般用表面電阻率來表征材料對電流的阻抗大小，表面電阻率越小，導電性越強。按照材料表面電阻率的不同，塑料可以分為：

絕緣材料：10^12~10^15 ohm/sq

抗靜電材料：10^10~10^12 ohm/sq

靜電耗散材料：10^6~10^12 ohm/sq

導電材料：≤10^5 ohm/sq

電磁屏蔽材料：10^1~10^3 ohm/sq

其中表面電阻小于≤10^5 ohm/sq為導電級塑料，而表面電阻在10^1~10^3 ohm/s的導電塑料一般可作為電磁屏蔽材料。其電導率較高，對電磁波具有一定的吸收損耗，能夠減弱電磁場的輻射效果，是電磁屏蔽材料的重要選擇。

三：導電塑料分類

導電塑料分為兩大類， 用物理方法制成的導電塑料稱為復合型導電塑料，用化學方法制成的導電塑料稱為本征型（又稱結構型）導電塑料。

1.本征型導電塑料

是指高聚物本身具有導電性或經(jīng)過化學改性后具有導電性的塑料，能發(fā)揮自身化學結構的作用，使其本質上能夠導電，再通過化學方法進行摻雜以增長其導電性。

2.復合型導電塑料

是指經(jīng)物理改性后具有導電性的塑料，一般是將導電性物質如炭黑、碳纖維、石墨、金屬粉末、金屬纖維等摻混于樹脂中制成。目前90%的導電塑料都屬于復合型，其應用廣泛。

圖 飛榮達碳纖維填充系列導電塑料

選擇不同的塑料基體與甚至與不同比例的導電物質結合，其帶來的電磁屏蔽性能也不一樣。導電塑料作為屏蔽材料可根據(jù)產(chǎn)品的厚度來調節(jié)屏蔽效能，其屏蔽效能在30-90dB之間。

表：不同導電塑料的電磁屏蔽性能

來源：導電塑料在航天領域的應用展望

四：導電塑料生產(chǎn)工藝

將PC/ABS、PC、ABS、PA、PPE 等樹脂與鍍鎳碳纖維、不銹鋼纖維等導電物質結合，通過塑料與填料混合，經(jīng)過塑料加工工藝，導電性得到一定的提升，實現(xiàn)了從絕緣體到半導體再到導體的巨大變化，從而使其具有EMI屏蔽功能和接地功能。

導電塑料采用注塑工藝，一次成型，不需要機加工、電鍍、噴漆、鍍膜等等復雜的二次工藝，有利于大大降低加工成本，而且經(jīng)過注塑加工可以實現(xiàn)更為復雜的結構。導電塑料的密度（1.2~1.4g/cm3）為常用金屬的四分之一，即使與鋁相比也僅為鋁的一半，能被加工成1.0mm左右的薄壁結構，重量降低75%。

五：導電塑料部分應用介紹

導電塑料具有良好的電磁屏蔽性能，且具有密度小、韌性好、成本 低、易于加工、屏蔽性能可調節(jié)的優(yōu)點，是金屬屏蔽材料的潛在替代品。導電塑料主要用于集成電路、汽車電子、電氣等領域EMI屏蔽外殼以及中、高壓電纜中使用的半導電屏蔽料，能夠在保持塑料固有特性的同時具有類似金屬導電性的特性。

1.通信基站的懸掛結構件

導電塑料的密度（1.2~1.4g/cm3）為常用金屬的四分之一，即使與鋁相比也僅為鋼的一半。導電塑膠由于密度小，在通信基站發(fā)射塔上的懸掛結構上具有一定的應用優(yōu)勢，此外，也是金屬壓鑄殼體很好的替代方案。

2.電源蓋板

目前通信設備上的電源系統(tǒng)的電源蓋板還是以鋁壓鑄件為主，而鋁壓鑄件存在的主要問題是：質量重、成本偏高、不易加工，屏蔽效能不可調等。采用導電塑料的替代金屬材料就可以避免這些問題，滿足市場更高的需求。

3.屏蔽腔 目前通信設備上的屏蔽腔大多采用鋁合金壓鑄件，但壓鑄件密度大，易腐蝕，成型性差，采用普通塑料電鍍，在長期使用過程鍍層易脫落從而使產(chǎn)品功能失效；采用導電塑料一體方案，組裝方便，產(chǎn)品可靠性好，屏蔽性能可以滿足要求，成本也降低。

導電塑料在EMI上的應用還包括通信假面板、連接器（光纖護套、電源護套等）電腦顯示器后殼、導光盒，以及軍工用品等。

本文部分信息來源飛榮達

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審核編輯 ：李倩