전자기 간섭(EMI) 과 무선 주파수 간섭(RFI)은 전자 기기의 정상적인 작동을 방해하여 영향을 미칠 수 있는 교란의 한 형태입니다. EMI는 전자 회로의 성능을 방해하는 원치 않는 노이즈나 신호를 말하며, 종종 다른 전자 기기, 전력선 또는 자연 현상에 의해 발생합니다. RFI는 일반적으로 10kHz에서 300GHz까지의 무선 주파수 스펙트럼에서 발생하는 특정 유형의 EMI이며, 무선 통신 및 신호 처리를 방해할 수 있습니다.
EMI/RFI 차폐는 간섭을 일으키는 전자기장을 차단하거나 줄이는 재료와 기술을 사용하여 전자 장치와 회로를 이러한 간섭으로부터 보호하는 관행입니다. 차폐는 전자 장치가 외부 또는 내부 전자기 에너지 소스에 의해 방해받지 않고 올바르게 작동하도록 하는 데 필수적입니다. 차폐에 대한 필요성은 현대 전자 장치의 복잡성과 민감성이 증가함에 따라 커졌으며, 특히 산업 시설, 의료 기기 및 무선 통신 시스템과 같이 전자기 활동이 높은 환경에서 더욱 그렇습니다. EMI에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
- 방사 EMI: 이 유형의 간섭은 공기를 통해 전달되며 근처 장치에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 고주파 회로나 차폐가 제대로 되지 않은 장치에서 발생합니다.
- 전도성 EMI: 이러한 간섭은 전력선이나 신호 케이블과 같은 전기 도체를 통해 전달되며 이러한 도체에 연결된 회로에 영향을 미칠 수 있습니다.
EMI/RFI 차폐는 어떻게 작동하나요?
EMI(전자파 간섭) 및 RFI(무선 주파수 간섭) 차폐는 원치 않는 전자파 신호가 전자 장치의 민감한 부분에 들어오거나 나가는 것을 방지하는 물리적 장벽을 만들어냅니다.
본질적으로 EMI/RFI 실드는 반사, 흡수 및 전도를 결합하여 원치 않는 전자기 간섭을 차단하거나 줄여 전자 장치의 무결성과 성능을 유지하는 보호 장벽을 만듭니다. 실드의 효과는 종종 데시벨(dB)로 정량화되는 감쇠량으로 측정됩니다.
장벽을 만드는 데에는 세 가지 핵심 측면이 있습니다.
- 흡수: 차폐 재료는 전자파가 차폐 재료와 상호 작용할 때 전자파를 흡수합니다. 금속과 같은 전도성 재료는 전자기장에 반응하여 진동하는 자유 전자를 가지고 있으며, 이는 EMI/RFI의 에너지를 열로 변환하여 소산시킵니다. 페라이트와 같은 자성 재료는 고주파 간섭을 흡수하여 소량의 열로 변환하여 원치 않는 신호의 강도를 더욱 줄일 수 있습니다.
- 반사: 차폐재는 보호 구역에서 전자파를 반사합니다. 전자파가 금속 차폐재와 같은 전도성 표면에 부딪히면 파동의 일부가 다시 그 근원으로 반사됩니다. 이 반사는 전기장이 차폐재에 들어오는 파동에 반대하는 전류를 유도하여 반대 전자기장을 생성하기 때문에 발생합니다. 이 반사는 전자파가 차폐 구역을 관통하는 것을 방지하여 내부 구성 요소를 외부 EMI/RFI로부터 보호합니다.
- 방향 전환/전도: 차폐는 간섭이 따를 경로를 제공함으로써 전자기 에너지를 방향 전환할 수도 있습니다. 예를 들어, 케이블 차폐에서 간섭은 차폐를 따라 접지 지점으로 전달되며, 여기서 내부 신호 라인에 영향을 미치지 않고 안전하게 소산될 수 있습니다. 이 기술은 간섭이 더 널리 퍼질 수 있는 영역에서 전자 장치의 민감한 부분을 격리하는 데 도움이 됩니다.
EMI/RFI 차폐는 종종 민감한 구성 요소를 둘러싼 연속적인 전도성 인클로저인 패러데이 케이지 처럼 기능합니다 . 패러데이 케이지는 케이지 외부에 전자기장을 분산시켜 외부 전자기장이 내부로 침투하는 것을 방지하여 차단합니다. 차폐된 인클로저 내부에서는 재료의 전도성으로 인해 전기장이 상쇄되어 전자기 간섭이 최소화되는 중성 구역이 생성됩니다.
효과적인 EMI/RFI 차폐에는 종종 적절한 접지가 필요합니다. 차폐는 접지 지점에 연결되어 있어 보호 회로에서 멀리 떨어진 지구로 간섭이 흐를 수 있는 저임피던스 경로를 제공합니다. 접지는 차폐된 영역으로 들어오는 모든 흩어진 전자기 에너지가 빠르고 효율적으로 제거되어 간섭 가능성을 줄입니다.
EMI/RFI 실드의 주요 기능은 무엇입니까?
EMI 실드는 원치 않는 전자기 교란으로부터 전자 장치를 보호하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 실드는 전자 시스템의 안정적인 작동을 보장하기 위해 여러 기능을 제공합니다. EMI/EMC 실드의 주요 기능은 다음과 같습니다.
- 외부 및 내부 간섭 방지: 실드는 외부 전자기장을 차단하고 장치 자체의 방출을 포함시켜 내부 및 근처 외부 구성 요소와의 간섭을 방지합니다.
- 크로스토크 감소 및 신호 무결성: 실드는 회로를 분리하여 크로스토크를 최소화하고 전기 신호의 품질을 보존하여 고속 및 민감한 전자 장치의 안정적인 작동을 보장합니다.
- 환경 보호 및 시스템 신뢰성: 전자기 차폐 외에도 일부 설계는 물리적 환경 요인으로부터도 보호하여 전반적인 시스템 내구성과 신뢰성을 향상시킵니다.
- 규정 준수: 실드는 장치가 전자파 방출에 대한 규제 기준을 충족하는 데 도움이 됩니다.
EMI/RFI 차폐에 사용되는 재료에는 어떤 종류가 있습니까?
EMI/RFI 실드는 전도성, 자기성 또는 두 가지 속성을 모두 가진 재료를 사용합니다. 다음은 사용되는 재료 유형입니다.
- 전도성 금속: 일반적인 재료로는 알루미늄, 구리, 스테인리스 스틸, 니켈-실버, 주석 도금 강철이 있습니다. 이러한 재료는 높은 전기 전도성을 위해 선택되어 전자기파를 반사하고 흡수하는 데 효과적입니다.
- 자성체: 페라이트와 기타 자성 합금은 특히 자기장이 문제가 되는 응용 분야에서 고주파 간섭을 흡수하는 데 사용됩니다.
- 복합 재료: 어떤 경우에는 여러 재료를 조합하여 전기적 및 자기적 차폐를 모두 제공하여 광범위한 주파수에서 성능을 최적화합니다.
EMI/RFI 차폐에는 어떤 유형이 있나요?
전자 기기가 점점 더 소형화되고 무선 기술이 확산됨에 따라 전자파 간섭(EMI)과 무선 주파수 간섭(RFI)의 과제가 더욱 복잡해졌습니다. 이러한 과제는 PCB의 개별 구성 요소에서 전체 방이나 건물에 이르기까지 다양한 규모에서 발생할 수 있습니다. 이러한 문제를 효과적으로 해결하려면 EMI/RFI로부터 보호하는 데 필요한 다양한 유형의 차폐를 이해하는 것이 중요합니다. EMI 차폐는 패키지 수준 차폐, 보드 수준 차폐 및 장치/방 수준 차폐의 세 가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다. 아래에서 이러한 각 차폐 유형에 대해 자세히 설명했습니다.
1. 패키지 레벨 차폐: 패키지 레벨 차폐는 개별 구성 요소 또는 집적 회로(IC)를 차폐하는 데 중점을 둔 가장 기본적인 형태의 EMI 보호입니다. 이 레벨의 목표는 구성 요소에서 생성된 전자기장이 근처 구성 요소 또는 회로를 방해하지 않도록 하는 것입니다.
패키지 레벨 EMI/RFI 차폐에 대한 주요 접근 방식:
- 금속 스탬핑/캐닝: 역사적으로 개별 구성 요소는 알루미늄과 같은 재료로 만든 금속 인클로저로 둘러싸여 있었습니다. 이 방법은 효과적이기는 했지만 번거롭고 무게가 상당히 늘어나고 제조 비용이 증가했습니다.
- 전도성 페인트: 오늘날 전도성 페인트는 가벼운 특성과 적용 용이성으로 인해 패키지 레벨 차폐에 선호됩니다. 이러한 페인트는 구성 요소에 직접 적용하여 효과적인 EMI 차폐를 형성할 수 있습니다. 장점은 다음과 같습니다.
- 초박막 도포: 페인트를 8µm의 얇은 두께로 도포하여 부피를 줄일 수 있습니다.
- 유연성과 견고성: 이 페인트는 극한의 환경 조건에서도 내구성과 뛰어난 접착력을 제공합니다.
- 비용 효율성: 전도성 페인트는 전통적인 금속 통조림보다 비용이 저렴하고 노동비도 절감됩니다.
2. 보드 레벨 차폐: 패키지 레벨에서 위로 올라가는 보드 레벨 차폐는 전체 PCB 또는 특정 부분을 보호하는 데 중점을 둡니다. 이 접근 방식은 PCB 또는 특정 영역을 금속 인클로저로 둘러싼 것으로, EMI가 보드에서 빠져나가는 것을 방지하고 외부 EMI가 회로에 영향을 미치는 것을 차단합니다. 여기를 클릭하여 모든 RF에서 보드 레벨 EMI/RFI 차폐 인클로저를 확인하세요 .
출처: Masach , 보드 레벨 RF 실드 제조업체
보드 레벨 EMI/RFI 차폐에 대한 주요 접근 방식:
- 금속 인클로저: 처음에는 금속 하우징을 사용하여 PCB를 완전히 둘러싸았습니다. 이 방법은 효과적이기는 했지만 불필요한 무게를 더하고 생산 비용을 증가시켰습니다.
- 전도성 코팅이 있는 플라스틱 하우징: 비용과 무게를 줄이기 위해 설계자들은 이제 전도성 페인트로 코팅된 ABS와 같은 플라스틱 소재를 자주 사용합니다. 이 방법은 금속 차폐의 효과를 유지하면서도 더 가볍고 경제적입니다.
- 전도성 페인트: 보드 레벨 차폐용으로 설계된 특수 페인트는 EMI를 줄이는 실용적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 페인트는 가볍고, 바르기 쉽고, 대부분의 플라스틱 표면에 잘 붙습니다.
3. 장치 및 방 레벨 차폐
EMI/RFI 보호가 개별 구성 요소나 보드를 넘어 확장되어야 하는 경우, 장치 및 룸 레벨 차폐가 작용합니다. 이 수준의 차폐는 전체 장치나 룸을 EMI/RFI 간섭으로부터 보호하는 데 필수적입니다.
장치 레벨 차폐: 어떤 경우에는 전체 장치를 차폐해야 합니다. 예를 들어, 전기 자동차(EV) 배터리는 EMI가 차량의 전자 장치에 영향을 미치지 않도록 전체 차폐가 필요할 수 있습니다. 장치는 EMI가 누출되거나 장치로 유입되는 것을 방지하기 위해 전도성 페인트로 코팅된 하우징에 싸여 있습니다.
장치 수준 차폐의 예
실내 레벨 차폐: EMI 보호는 민감한 장비가 사용되는 서버실, 수술실 또는 비행기 조종석과 같은 실내로 확장될 수 있습니다. 전도성 페인트, 특히 수성 변형은 실내 레벨 차폐에 이상적입니다. 이러한 페인트는 냄새가 적고 VOC 함량이 낮으며 프라이머 없이도 건식벽체에 부착할 수 있습니다.
EMI/RFI 차폐는 최신 전자 장치의 설계 및 생산에서 중요한 고려 사항입니다. 패키지, 보드 또는 장치/실 수준에서 효과적인 차폐는 장치가 간섭 없이 작동하고 전자기 호환성(EMC)을 유지할 수 있도록 보장합니다 . 전통적인 금속 인클로저를 사용하든 최신 전도성 페인트를 사용하든 차폐 기술의 선택은 특정 응용 분야와 EMI/RFI 과제의 규모에 따라 달라집니다. 기술이 계속 발전함에 따라 효과적이고 확장 가능한 차폐 솔루션에 대한 필요성은 커질 뿐이므로 설계자와 엔지니어에게 중요한 관심 분야가 될 것입니다.