电磁屏蔽玻璃

电磁屏蔽玻璃摘要：由于电子技术和设备的大量运用，随之而来的各种干扰和泄露问题迫切需要解决，电磁屏蔽玻璃也就因此应运而生。电磁屏蔽玻璃因其可透光性良好等特点，一直是电磁屏蔽材料中的研究热点。本文主要从电磁屏蔽玻璃的应用范围、主要特点、屏蔽原理、生产过程等方面对其进行介绍。1前言电磁波被广泛应用，为军事、工业、民用等带来莫大的方便，同时也带来了严重的危害。一是由于电子线路和元件的集成化、微型化，所使用的电流为弱电流，其控制讯号的功率与外部电磁波噪音的功率接近，容易造成误动、声音及图像障碍等；二是这些电子产品本身也向外发射不同频率的电磁波，同样会给附近运行的电子计算机以及其他通讯或电气设备等造成干扰；三是对于军工电子设备，除了防止外界电磁波对其工作产生干扰外，还要防止其本身的电磁波向外泄露。国际较为先进的技术和设备可以准确地接受几十公里外泄露出的电磁波，进行放大还原，从而导致泄密；四是电磁波通过辐射也给生物体造成伤害，如在中短电磁波辐射下，人体的神经中枢系统会出现功能失调。所以，在当今社会，不论是军用电子设备，还是民用电子设备，从环保角度出发，都应进行电磁屏蔽。电磁屏蔽材料中最常见的是电磁屏蔽玻璃。本文主要从电磁屏蔽玻璃的定义、应用、分类、原理及方法、新进展等方面对其进行介绍。2电磁屏蔽玻璃的定义电磁屏蔽玻璃是经过特殊工艺处理，在玻璃表面涂覆导电涂层或在玻璃中夹入特殊介质而实现对电磁波的阻挡和衰减，达到阻挡电磁波透过、防止电磁辐射、保护信息不泄露以及抗电磁干扰的屏蔽玻璃器件。4电磁屏蔽玻璃的特点电磁屏蔽比例具有良好的透光性能和高解图像，可视效果好，无网感，使图像更加清晰。电磁屏蔽玻璃主要解决电子系统与电子设备之间的电磁干扰，防止电磁信息泄露，防护电磁辐射污染；有效保障仪器设备正常工作，保障机密信息的安全，保障工作人员身体健康。因此，电磁屏蔽玻璃必须满足两个条件：一是良好的抗电磁波干扰和防信息泄漏性能；二是良好的透视性能。[1]5电磁屏蔽玻璃的应用电磁屏蔽玻璃是结合电磁屏蔽技术而研制出来的特种玻璃，它主要使用在既有电磁屏蔽要求，又有一定可视要求的部位，如：特种飞机的座舱、风挡、国家安全保卫部办公室的可视窗口，军队指挥操作仪的可视面板，大使馆、外交部等部门通信室的玻璃窗，电子计算机室、医院、广播大厦的玻璃窗，商业写字楼办公室的玻璃隔墙，各种仪器设备的电磁屏蔽外壳等。6电磁屏蔽玻璃的生产我国生产的电磁屏蔽玻璃从性能上大致分为三类：夹金属丝网电磁屏蔽玻璃、镀膜电磁屏蔽玻璃和镀膜玻璃夹金丝网的电磁屏蔽玻璃，使用最多的仍属夹丝网屏蔽玻璃，生产工艺流程如下：[2]金属丝网+PVB胶片玻璃原片预处理合片预压高压釜检验包装6.1金属丝网金属丝网材料一般为铜、铝、镀锌铁丝、银丝或者镀银的网丝等，也可以使用不锈钢网。电磁屏蔽是利用电磁感应的作用而进行屏蔽，利用电磁场在屏蔽体上所感应的涡流作用，从而衰减通过的能量。也就是利用屏蔽材料的导电性和磁性将电磁波反射或吸收，达到屏蔽的目的。因此，增强丝网材料的导电性和磁性是生产高屏蔽玻璃的关键。所选择的金属丝网一般要进行化学浸镀处理，在丝网表面镀金、银、铜等金属，增强丝网的屏蔽效能。6.2PVB胶片电磁屏蔽玻璃的结构为：玻璃+PVB+丝网+PVB+玻璃，PVB胶片是连接玻璃和丝网的重要材料，在使用前一定要进行处理和挑选，胶片表面不允许有任何疵点和绒毛，厚度要均匀，一般选用0.38mm和0.76mm的优质胶片。6.3玻璃原片选用优质浮法玻璃原片，厚薄差符合用户要求，经前处理后的玻璃表面不允许有任何划伤。6.4合片合片要在一定温度和湿度的净化车间进行。为了避免出现莫尔干涉条纹，金属丝网的经纬度要进行调整，一般先用制作好的、垂直经纬度的屏蔽玻璃在显示器的窗口初装，旋转玻璃至无干涉条纹出现，记录该角度，制作屏蔽玻璃时按照该角度铺设金属丝网。金属丝网和胶片在铺置时不能有皱褶，尤其注意胶片不能过度拉伸，以免造成制品周边的流胶，流胶过多会影响用户的安装。6.5预压和高压釜预压一般通过抽真空的方式来完成，目的是排出玻璃与胶片、胶片与丝网间的气体。玻璃入釜后要严格按操作规程操作，尤其温度控制，过高会引起金属丝网的收缩变形，过低胶片与金属丝网、胶片与玻璃不能很好的结合，容易开胶。6.6生产注意事项电磁屏蔽玻璃的生产质量主要有全片过程中产生的杂质、玻璃划伤、丝网变形、开胶、屏蔽效能差等。6.6.1产品中的杂质产品中的杂质是影响质量的主要原因，而造成杂质的主要原因又在于胶片的洁净度。首先要选择优质胶片，在合片过程中，保持环境洁净，认真筛选金属丝网，避免将绒毛及空中灰尘合入制品中。6.6.2玻璃划伤首先玻璃原片进行严格检验，不允许有划伤的玻璃进入下道工序；避免人为划伤。6.6.3丝网变形丝网变形的原因是多方面的，主要是丝网本身变形和胶片引起的变形。丝网本身是软性材料，在铺置时不能过度拉伸，但又不能产生皱褶，尤其在制作大面积屏蔽玻璃时更应该注意。一般是在合片时按丝网的经纬方向轻轻拉平，不能操之过急。胶片变形会引起丝网变形是因为胶片的厚薄不均匀，入釜后的温度不均等产生胶片收缩变形，应严格控制胶片的质量、入釜后的温度制度，避免丝网变形。6.6.4开胶开胶是夹层玻璃工艺较为常见的质量问题，环境潮湿、玻璃表面不洁净、夹层材料不洁净、蒸压过程温度低等都会造成夹层玻璃的开胶。要严格清洗材料和玻璃的表面，不能有任何油渍，要在一定的湿度下合片，在蒸压过程中要严格控制温度。6.6.5屏蔽效能低屏蔽效能一般分为A、B、C三档，在30MHz—1GHz频段内，A档的屏蔽效能在85dB以上，B档在65dB以上，C档在50dB以上。在制作高效能的屏蔽玻璃时金属丝网的处理非常重要，丝网表面杂质和油渍、洗涤剂的适宜度、清洗丝网的纯净水纯度等都会影响金属丝网的化学镀膜质量。产生电磁屏蔽效能的不是玻璃，而是所选的屏蔽材料，因此，必须使金属丝网的表面连续、均匀地施镀一层高导性的金属，才能达到最大的屏蔽效能。施镀材料的选择也是很重要，金、银是最理想的材料，但价格比较昂贵，在施镀金膜时，工艺条件也比较苛刻。为了提高玻璃的屏蔽效能,可采用导电膜玻璃作为玻璃原片制作屏蔽玻璃。真正影响屏蔽玻璃屏蔽效能的有两个因素:一是整个屏蔽体表面必须是连续导电的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。显然金属丝网上有很多导电不连续点,因为此处形成了不导电缝隙,而这些不导电的缝隙产生了电磁泄漏,如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料,消除不导电点。而导电膜玻璃就可以起到填充作用。7电磁屏蔽的原理电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来，使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施；或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来，使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。[3]电磁屏蔽效能是在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比。常用分贝数(dB)表示。屏蔽效能SE又包括吸收损失A、反射损失R和多次反射损失B组成。如图1所示。即SE＝A+R＝B根据电磁屏蔽的基本原理还可将电磁屏蔽技术分为如下几种：（一）静电屏蔽技术静电屏蔽技术可分为外电场屏蔽和内电场屏蔽。（1）外电场屏蔽如下图为利用导体空腔屏蔽外电场的示意图。Ａ为需要屏蔽的物体，Ｓ为导体屏蔽的空腔。由静电平衡原理可知在静电平衡的条件下，空腔为等势体，腔内无电场线，因而实现了给Ａ电磁屏蔽的效果。（2）内电场屏蔽如下图为导体空腔屏蔽内电场的示意图。用导体空腔来屏蔽带电体的电场时，除了要用导体空腔屏蔽起来外，还必须将空腔接地，在将空腔接地时，空腔外表面所感应出来的电荷会流入大地，外部电场消失，电场线被限制在空腔内部，从而达到了屏蔽的效果。（二）交流电场的屏蔽为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压，可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体接地。交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。电场屏蔽以反射为主，因此屏蔽体的厚度不必过大，而以结构强度为主要考虑因素。（三）磁场的屏蔽对于磁场的屏蔽比较复杂，要分低频磁场和高频磁场两个方面研究。（1）低频磁场的屏蔽低频磁场的屏蔽原理是利用高导磁材料所具有的低磁阻特性，使磁场通过磁阻小的通路而不至于扩散到外围空间去，从而达到磁屏蔽的效果，如下图所示。（2）高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流的反向磁场来抵消干扰磁场而实现的。具体图示如下：通过计算可知，屏蔽体的感应电流与线圈电流成正比，说明感应电流产生的磁场足以抵消线圈磁场的干扰，起到了屏蔽的效果。（四）综合的电磁屏蔽方法：多层实心屏蔽如果要求屏蔽体对电场和磁场同时具有较好的屏蔽效果，可以采用多层屏蔽结构。多层屏蔽结构主要有以下三种：（1）兼有电屏蔽与磁屏蔽的组合屏蔽（2）多层电屏蔽（3）多层磁屏蔽8总结随着电子技术和设备的进一步发展，电磁泄漏的问题会进一步严重化，电磁屏蔽玻璃的出现正好提供了一种较好的解决方案。在今后的发展中电磁屏蔽玻璃必将有一个更加广阔的应用前景。但由于电磁屏蔽玻璃的使用特殊性，用户一般对该产品的质量要求非常高。由于这个原因，我国的电磁屏蔽玻璃的成品较低。因此，要将电磁屏蔽玻璃质量和成品率提高，还得加强技术和生产环节的各方面的探究。参考文献：[1]林鸿宾,陆万顺.电磁屏蔽原理及电磁屏蔽玻璃(J).玻璃,2008(3)[2]张义武,安钢.电磁屏蔽玻璃的生产与质量控制(J).玻璃,2007(2)[3]林鸿宾,陆万顺.电磁屏蔽原理及电磁屏蔽玻璃(J).玻璃,2008(3)