Projetando EMI O

Domingos Texto | 25 de janeiro de 2023

Os O-rings EMI são juntas em forma de rosquinha que combinam vedação ambiental com proteção contra interferência eletromagnética (EMI), uma perturbação que limita o desempenho efetivo de equipamentos eletrônicos e elétricos. Quer sejam propagados por condução ou radiação, os sinais que causam EMI limitam a compatibilidade eletromagnética (EMC), a capacidade de diferentes dispositivos operarem sem interferência mútua. As aplicações para anéis de vedação EMI incluem veículos elétricos, braços robóticos, bombas de fusão médica para IVs, equipamentos de telecomunicações 5G e eletrônicos militares e aeroespaciais.

A blindagem EMI como essa não é a única maneira de promover a EMC e garantir a condutividade elétrica, mas serve a uma função específica e importante. Os projetistas eletrônicos também podem usar filtros de supressão de EMI, normalmente nas entradas e saídas de um sistema elétrico ou em outros locais de circuitos específicos para proteção direcionada. Com gabinetes eletrônicos e elétricos, no entanto, as juntas EMI são necessárias para preencher as lacunas entre as superfícies de contato, como tampas e painéis. Essas juntas podem ser fabricadas em vários formatos, mas os anéis de vedação EMI são projetados para encaixar em uma ranhura e são esmagados no local durante a instalação.

Os projetistas devem especificar as dimensões do anel de vedação EMI, como seção transversal e diâmetro interno, mas a seleção do material também é importante. Os silicones, uma família de elastômeros sintéticos, são normalmente isolantes elétricos. Com a adição de metal ou partículas revestidas de metal, no entanto, o silicone torna-se eletricamente condutivo. Como o elastômero de base para anéis de vedação EMI, os silicones combinam alta compressibilidade com forte resistência ambiental, incluindo ampla resistência à temperatura. Essas juntas EMI comprimem para caber nas ranhuras nas quais são colocadas, mas também podem "retornar" quando a força compressiva é removida.

As partículas nos silicones EMI são feitas de prata pura, prata revestida sobre outro metal, ou um metal e um não metal. A prata pura oferece excelente condutividade elétrica, mas pode ser cara e corroer facilmente. Partículas bimetálicas incluem níquel-alumínio, prata-alumínio, prata-cobre e prata-níquel. As partículas de níquel-grafite e prata-vidro são feitas de materiais metálicos e não metálicos. Hoje, os compostos preenchidos com níquel-grafite oferecem valores de eficácia de blindagem de mais de 100 dB de 100 MHz a 1 GHz. Alguns desses elastômeros EMI também atendem a MIL-DTL-83528, uma especificação militar dos EUA para juntas de proteção elastoméricas.

Além das dimensões e materiais do O-ring EMI, os projetistas precisam considerar a prototipagem e os métodos de fabricação. Para evitar problemas de desempenho, atrasos no projeto e custos excessivos, vale a pena comparar a moldagem com a colagem. Os anéis de vedação EMI podem ser moldados como peças únicas ou colados a partir de comprimentos cortados de extrusões. A moldagem suporta produção em maior volume, mas o ferramental é mais caro e leva mais tempo para ser produzido. Também é mais difícil justificar o custo de um molde caro para prototipagem se o design puder mudar. A colagem usa ferramentas mais simples e menos dispendiosas, mas alguns métodos de colagem têm desvantagens.

A primeira maneira de unir anéis de vedação EMI é com um adesivo de silicone não condutivo de vulcanização em temperatura ambiente (RTV) que não possui um enchimento EMI. Este enchimento de silicone RTV pode ser menos caro, mas os sinais podem penetrar na junta e criar EMI no produto final. Uma segunda abordagem é usar uma cola acrílica não condutiva e sem silicone. Este adesivo deixa um "ponto duro" na junta, no entanto, e os adesivos acrílicos não podem corresponder à faixa de temperatura do próprio estoque de cabos EMI. Em anéis EMI como este, a junta pode falhar em temperaturas muito altas ou muito baixas. Esse é um risco inaceitável em aplicações médicas, militares e muitas outras.

A terceira maneira de unir anéis de vedação EMI é com uma técnica conhecida como emenda a quente. Ao contrário dos dois primeiros métodos, que são formas de colagem a frio, a emenda a quente aplica calor e pressão a um silicone condutivo com um durômetro, ou dureza, semelhante ao próprio cabo EMI. Essa abordagem reduz o risco de criar um "ponto difícil" e, como o preenchimento é condutivo, ajuda a evitar vazamento de EMI. Como essa técnica usa silicone em vez de acrílico, a junta também tem melhor resistência à temperatura para um desempenho mais confiável sob condições ambientais exigentes.