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Oct 16, 2023

Conception EMI O

Dominique Testo | 25 janvier 2023 Les joints toriques EMI sont des joints en forme de beignet qui combinent

Texte de Dominique | 25 janvier 2023

Les joints toriques EMI sont des joints en forme de beignet qui combinent étanchéité environnementale et protection contre les interférences électromagnétiques (EMI), une perturbation qui limite les performances effectives des équipements électroniques et électriques. Qu'ils se propagent par conduction ou par rayonnement, les signaux qui causent les EMI limitent la compatibilité électromagnétique (CEM), la capacité des différents appareils à fonctionner sans interférence mutuelle. Les applications des joints toriques EMI comprennent les véhicules électriques, les bras robotiques, les pompes à fusion médicales pour IV, les équipements de télécommunications 5G et l'électronique militaire et aérospatiale.

Un blindage EMI comme celui-ci n'est pas le seul moyen de promouvoir la CEM et d'assurer la conductivité électrique, mais il remplit une fonction spécifique et importante. Les concepteurs d'électronique peuvent également utiliser des filtres de suppression EMI, généralement aux entrées et sorties d'un système électrique, ou à d'autres emplacements de circuit spécifiques pour une protection ciblée. Avec les boîtiers électroniques et électriques, cependant, les joints EMI sont nécessaires pour combler les espaces entre les surfaces de contact telles que les couvercles et les panneaux. Ces joints peuvent être fabriqués dans différentes formes, mais les joints toriques EMI sont conçus pour s'adapter à une rainure et sont écrasés en place lors de l'installation.

Les concepteurs doivent spécifier les dimensions des joints toriques EMI telles que la section et le diamètre intérieur, mais la sélection des matériaux est également importante. Les silicones, une famille d'élastomères synthétiques, sont normalement électriquement isolants. Cependant, avec l'ajout de métal ou de particules recouvertes de métal, le silicone devient électriquement conducteur. En tant qu'élastomère de base pour les joints toriques EMI, les silicones combinent une compressibilité élevée avec une forte résistance à l'environnement, y compris une large résistance à la température. Ces joints EMI se compriment pour s'adapter aux rainures dans lesquelles ils sont placés, mais peuvent également "rebondir" lorsque la force de compression est supprimée.

Les particules des silicones EMI sont constituées d'argent pur, d'argent recouvert d'un autre métal ou d'un métal et d'un non-métal. L'argent pur offre une excellente conductivité électrique, mais il peut être coûteux et se corrode facilement. Les particules bimétalliques comprennent le nickel-aluminium, l'argent-aluminium, l'argent-cuivre et l'argent-nickel. Les particules de nickel-graphite et d'argent-verre sont constituées de matériaux métalliques et non métalliques. Aujourd'hui, les composés chargés de nickel-graphite offrent des valeurs d'efficacité de blindage supérieures à 100 dB de 100 MHz à 1 GHz. Certains de ces élastomères EMI sont également conformes à la norme MIL-DTL-83528, une spécification militaire américaine détaillée pour les joints de blindage en élastomère.

Outre les dimensions et les matériaux des joints toriques EMI, les concepteurs doivent tenir compte des méthodes de prototypage et de fabrication. Pour éviter les problèmes de performance, les retards de projet et les dépassements de coûts, il vaut la peine de comparer le moulage au collage. Les joints toriques EMI peuvent être moulés en une seule pièce ou collés à partir de longueurs coupées d'extrusions. Le moulage prend en charge une production à volume plus élevé, mais l'outillage est plus cher et prend plus de temps à produire. Il est également plus difficile de justifier le coût d'un moule coûteux pour le prototypage si la conception peut changer. Le collage utilise un outillage plus simple et moins coûteux, mais certaines méthodes de collage présentent des inconvénients.

La première façon de coller les joints toriques EMI consiste à utiliser un adhésif en silicone non conducteur à vulcanisation à température ambiante (RTV) dépourvu de charge EMI. Ce mastic silicone RTV est peut-être moins cher, mais les signaux peuvent pénétrer dans le joint et créer des EMI dans le produit final. Une deuxième approche consiste à utiliser une colle acrylique non silicone et non conductrice. Cependant, cet adhésif laisse un "point dur" dans le joint et les adhésifs acryliques ne peuvent pas correspondre à la plage de température du cordon EMI lui-même. Dans les joints toriques EMI comme celui-ci, le joint peut échouer à des températures très élevées ou très basses. C'est un risque inacceptable dans les applications médicales, militaires et bien d'autres.

La troisième façon de coller les joints toriques EMI consiste à utiliser une technique connue sous le nom d'épissage à chaud. Contrairement aux deux premières méthodes, qui sont des formes de liaison à froid, l'épissure à chaud applique de la chaleur et de la pression à un silicone conducteur avec un duromètre, ou dureté, similaire au cordon EMI lui-même. Cette approche réduit le risque de créer un "point dur" et, comme la charge est conductrice, permet d'éviter les fuites EMI. Parce que cette technique utilise du silicone au lieu de l'acrylique, le joint a également une meilleure résistance à la température pour des performances plus fiables dans des conditions environnementales exigeantes.

Prenons l'exemple d'un concepteur qui commande des prototypes de joints toriques EMI moulés avec un diamètre de 0,93 pouces. section transversale et un 4,7 pouces. diamètre. Le coût est de 2500 $ pour un petit moule à une cavité et le délai de livraison est de 8 semaines. Les tests d'ajustement révèlent un problème avec les dimensions du boîtier, et le concepteur a plutôt besoin de joints toriques EMI d'un diamètre de 4,9 pouces. De nouveaux outils pour 2 500 $ supplémentaires sont commandés et le délai de livraison est de huit semaines supplémentaires. Au moment où les tests d'ajustement sont terminés avec succès, le concepteur a payé 5 000 $ pour l'outillage seul et a attendu 16 semaines juste pour confirmer que le prototype de joint fonctionne.

Si le concepteur avait plutôt commandé des joints toriques EMI épissés à chaud, les économies de temps et d'argent auraient été importantes. Au lieu de moules plus grands et plus petits, un seul outil de raccordement à chaud aurait pu être utilisé. Le concepteur aurait pu recevoir des échantillons de 4,7 et 4,9 pouces ainsi que des joints toriques d'un diamètre intermédiaire de 4,8 pouces. Si le concepteur découvrait que le diamètre du joint torique EMI de 4,7 pouces était trop petit, aucun outillage supplémentaire n'aurait été nécessaire. Production pour 4,9 pouces. joints toriques de diamètre aurait alors pu commencer à utiliser le même outil de raccordement à chaud.

Les interférences électromagnétiques (EMI) représentent un défi croissant pour les concepteurs en électronique. Il est donc important d'identifier des solutions fiables et rentables et qui prennent en charge le processus de développement, du prototypage à la production. Les joints toriques EMI moulés en silicone conducteur sont un bon choix pour la fabrication à plus grand volume ou lorsqu'une conception est complètement mature. Pour les applications à faible volume qui incluent le prototypage, et en particulier lorsqu'il existe des changements de conception potentiels ou des problèmes dimensionnels, les joints toriques EMI épissés à chaud en silicones conducteurs démontrent la valeur de la liaison.

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