EMI与真空溅镀-培训资料课件.ppt

1、20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1 1 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan內容摘要內容摘要 EMC 意義及其架构意義及其架构 EMI 的法規与的法規与Mark EMI 的測試場地与儀器的測試場地与儀器 EMI 的輻射限值的輻射限值(Limit Line) 屏蔽原理屏蔽原理 ESD基本常識基本常識 總結總結20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2 2 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan EMC: EMC: Electromagnetic Com

2、patibility 電磁兼容電磁兼容在同一個電磁環境里各個儀器或設備可以互相獨立的工作並不受干扰也不干扰別的儀器或設備範圍範圍：宇宙空間、自然現象、人工設施、電力系統、電子設備、人體生物。演變演變：因資訊時代來臨，產品越精密速度越快，PC上有限的容積擠滿各類週邊，且使用共用的電源及接地迴路，極易造成電磁干擾問題。觀念觀念：所謂EMC的觀念除了不產生電磁雜訊妨礙其他電子設備外，尚要能夠承受其他電子設備所產生的電磁干擾。20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3 3 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanCS(Conducted

3、 Sus)RS(Radiated Sus)CE(Conducted Emi)RE(Radiated Emi)EMC(Electromagnetic compatibility)EMI(Electromagnetic Interference)EMS(Electromagnetic Susceptibility)MRER20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 4 4 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanEMIEMI的傳播方式的傳播方式20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 5 5 页页Created Crea

4、ted by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan 常用法規常用法規GB9254（國家標准）CISPR22（國際無線電干扰特別委員會標准）IEC61000（國際電工委員會標准）EN55022（歐洲標准）FCC-Part15（美國標准）ANSI-63.4-2 （美國標准）20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 6 6 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanChinaCCCTaiwanBSMIAmericaFCCEuropeCEAustraliaC-tickJapanVCCIGermanyTUV GSAmericaULC

5、anadaULNorway NEMKO Sweden SEMKO Finland FIMKO Denmark DEMKO Switzerland SEV20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 7 7 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan開闊試驗場(open site)屏蔽室(shielding room)電波暗室( Anechonic chamber) 半電波暗室 全電波暗室橫電磁波室20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 8 8 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rush

6、er.Tan開闊試驗場一般選擇電磁環境干淨本底電平低的地方以免周圍環境中的電磁波干扰EMI試驗包括3m,10m,30m法20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 9 9 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan開闊試驗場開闊試驗場天線天線EUT10m20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1010 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan電波暗室又稱電波消聲室或電波無反射室我們所用到的是半電波暗室半電波暗室五面貼吸波材料模擬開闊試驗場即電波傳播時只有直射波和地面反射

7、波主要用于電磁兼容測量20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1111 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan頻譜分析儀(Spectrum Analyzer)前置放大器(RF Amplifier)天線(Antenna)20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1212 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1313 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan2

8、0222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1414 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan頻率范圍(MHz)30-230230-1000級QP (dBV)4047級QP (dBV)3037RE10m法QP: Quasi Peak(QP: Quasi Peak(準峰值）準峰值）20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1515 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan測試數据20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1616 页页Created Crea

9、ted by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan波形對比(30-300MHz)20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1717 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan波形對比(300-1000MHz)20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1818 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanQP of 215.6MHz20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 1919 页页Created Created by:Rusher.Tanby:

10、Rusher.Tan 電屏蔽電屏蔽 磁屏蔽磁屏蔽 電磁屏蔽電磁屏蔽 屏蔽概念屏蔽概念20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2020 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanNoiseSourceShieldingShieldingNoiseSource20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2121 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan 電屏蔽也稱電屏蔽也稱電場屏蔽電場屏蔽, ,它能抑制電場耦合干它能抑制電場耦合干扰扰, ,即抑制寄生電容的耦合干扰即抑制寄生

11、電容的耦合干扰. .實質是減小兩實質是減小兩個回路個回路( (或兩個元件或兩個元件, ,組件組件) )之間的電場感應之間的電場感應. .電電屏蔽体利用良導体做成屏蔽体利用良導体做成, ,即可阻止屏蔽体內腔即可阻止屏蔽体內腔干扰源的電力線泄漏到外部干扰源的電力線泄漏到外部, ,同時可阻止屏蔽同時可阻止屏蔽体外的電力線進入到屏蔽体內腔体外的電力線進入到屏蔽体內腔. .20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2222 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan未屏蔽時的電場耦合等效電路:scSRcRGRURGUSGGG簡化電路:零電位零

12、電位USGQ-QQ-QcSRcRGURG得到:URG=cSRcRG+cSRUSG20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2323 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan有屏蔽且接地時的等效電路:scSRcRGRURGUSGGGcSMcM RM簡化電路:零電位零電位USGcSRcRGURGcM R得到:URG=cSRcRG+cSRUSG+cM R較屏蔽前要低故達到屏蔽效果URG20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2424 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Ta

13、n有屏蔽但未接地時的等效電路:scSRcRGRURGUSGGGcSMcM RMcM UG得到:URG=cSMcMG+USG()()cMRcRG+cSMcMR+cMRcRG相對于CSM,CMG 要小很多,故忽略后化簡得到:URG=USG+cSMcM R+cSMcM RcSMcM R+cSMcM RcRG屏蔽金屬板不接地會造成更大干扰屏蔽金屬板不接地會造成更大干扰因為金屬板面積比干扰源和接收器間形成的電容面積大得多,距离也近,所以cSMcM R+cSMcM RcSR20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2525 页页Created Created by:Rusher.Tanby

14、:Rusher.Tan 磁屏蔽稱磁場屏蔽,用來消除或抑制由于磁場耦合引起的干扰. 因低頻磁場的屏蔽适用于恒定磁場和100KHz以下的低頻磁場產生的干扰,故在此不作討論. 高頻磁場屏蔽采用的是低電阻率的良導体材料,利用電磁感應現象在屏蔽殼体表面產生的渦流反磁場來達到屏蔽目的. 依据楞次定律,變化的磁通量會產生感應電動勢,而感應電動勢引起感應電流,這一電流產生的磁通量用來阻礙原磁通量的變化.意即感應電流產生的磁通方向 与原磁通方向相反.20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2626 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan如圖:i

15、isRsLLs等效電路:渦流渦流高頻磁場高頻磁場反磁場反磁場金屬板金屬板屏蔽体上產生的渦流直接影響屏蔽效果:sssLjRji20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2727 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan頻率(w=2f)頻率特別高時,高頻下,渦流与頻率無關,即感應渦流的反磁場足以排斥原干扰磁場頻率較低時,可見屏蔽電阻越小可見屏蔽電阻越小, ,產生產生的渦流越大的渦流越大, ,損耗也越小損耗也越小, ,故需用良導体材料故需用良導体材料. .sssLjRjisRsRsLssLMissRMji20222022年年6 6月月6

16、 6日星期一日星期一第第 2828 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan入射電磁波A-吸收損耗通過屏蔽的波B-多次反射損耗R-反射損耗tSE=A+R+B (單位為dBdB)我們將通過屏蔽体后的能量衰減總和表示為:20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 2929 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tant -金屬屏蔽体厚度f -電磁波頻率 -屏蔽体的磁導率 =or o=410-7H/m r -屏蔽体的相對磁導率 -屏蔽体的電導率 =cr c=5.82107/m r -屏蔽体相對于

17、銅的電導率物理量定義物理量定義 -趨膚深度 20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3030 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan屏蔽体 Z2Z1入射電磁波波 RAt低頻: Z1 = 377 Z1 Z2 .幾乎全反射高頻: Z1 = 377 Z1 Z2 (Z2變大) .幾乎無反射 屏蔽体的波阻抗与頻率的關系為在低頻時在低頻時, ,反射損耗主導反射損耗主導SE;SE;在高頻時在高頻時, ,吸收損耗主導吸收損耗主導SESE/2jZ20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3131 页页Created Create

18、d by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan吸收損耗吸收損耗 A A吸收損耗是電磁感應在屏蔽体上產生的渦流形成的隨一衰減常數按規律衰減.有公式:tA686. 8 -趨膚深度,表示電磁波透入屏蔽体內衰減到原來大小1/e時的距离:f1所以:rrftftA43.131686. 820222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3232 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanrrftftA43.131686. 8 由上式可知,吸收損耗 A的大小与屏蔽体的厚度,材質以及電磁波的頻率有關:若若已定已定, ,則厚度則厚度t t越大越大,

19、 ,吸收損耗越大吸收損耗越大; ;只改變材料只改變材料, ,則則与与越大越大, , 越小越小, ,吸收損耗吸收損耗就越大就越大; ;只改變頻率只改變頻率, ,則頻率越大損耗越大則頻率越大損耗越大. .20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3333 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan反射損耗反射損耗 R R電磁波在屏蔽体外部產生反射是由于電磁波在空气介質中和在金屬導体中的波阻抗不同,分為以下几种情況:)遠場情況(電磁波為平面波,与源的性質無關)lg(10168fRrr)近場,電場(高阻抗,高電壓小電流場)lg(107.32

20、123rfRrr)近場,磁場(低阻抗,低電壓大電流場)lg(104 .142rrfrRr-干扰源至屏蔽体的距离20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3434 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan10Hz10Hz100Hz100Hz1KHz1KHz10KHz10KHz100KHz100KHz1M Hz1M Hz10M Hz10M Hz 100M Hz100M Hz1GHz1GHz0 05050100100150150200200250250300300CuCuFeFeCu, r=1mCu, r=1mFe, r=1mFe, r

21、=1mCu, r=1mCu, r=1mFe, r=1mFe, r=1m平面波平面波電場電場磁場磁場頻率頻率 f f反射損耗 反射損耗 R/ dBR/ dB近場:r/2 同一狀態下,不同材料的R相差一常數同一材料在同一頻率下,近場(電場)的R最大,平面波次之,近場(磁場)的R最小.20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3535 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan 此外,外殼的作用不僅僅体現在屏蔽上,如果PCB的地層阻抗過高, 它還充當著地回路的角色,即訊號會尋找一條阻抗最低的路徑回返.所以為了提供給訊號一條最短最便利的路徑

22、(也是防止EMI的措施),我們應該保証其阻抗的最小且連續性.PCB 信號層PCB 信號層PCB 地層PCB 地層外殼外殼阻抗高阻抗高阻抗低阻抗低20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3636 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanESD: Electrostatic Discharge (靜電放電抗擾度試驗)靜電放電是由電勢不同的物体間電荷的轉移而產生的,靜電放電試驗的目的就是檢驗電气,電子設備在遭受靜電騷扰時的性能.試驗條件要求:溫度15C35C；濕度10%90%；氣壓86kPa106kPa電磁環境必須不會影響試驗結果20

23、222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3737 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan試驗等級接觸放電電壓(kV)空氣放電電壓(kV)1222443684815X特殊特殊20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3838 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanESD包括直接放電和間接放電兩種模式。 直接放電包括接觸放電和空氣放電。 間接放電對放置或安裝在EUT附近的物體的放電， 應用發生器對耦合板接觸放電的方式進 行模擬。-耦合板包括水平耦合板(HCP)和垂直耦合

24、板(VCP) 空氣放電用空氣放電頭對EUT所有縫隙孔隙進行放電試 驗（不直接接觸EUT）。接觸放電用接觸放電頭直接接觸EUT表面會被使用者直 接觸摸到的金屬部份進行放電試驗。20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 3939 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.TanESDESD試驗結果分為個等級試驗結果分為個等級A. 在技術要求限值內性能正常。. 功能或性能暫時降低或喪失，但可自行恢復。.功能或性能暫時降低或喪失，但要人員干預或 系統復位才可恢復. 因設備元件或軟件的損壞或數據丟失而不能 自行恢復至正常狀態。20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 4040 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan 簡單來說簡單來說, ,在真空濺鍍時為防止在真空濺鍍時為防止EMIEMI最最需要做到的是需要做到的是: :材料的良好電導率材料的良好電導率; ;一定的一定的厚度厚度( (可以体現在低的阻抗上可以体現在低的阻抗上););阻抗的均阻抗的均勻勻, ,連續性連續性; ;能夠很好地接地能夠很好地接地. .20222022年年6 6月月6 6日星期一日星期一第第 4141 页页Created Created by:Rusher.Tanby:Rusher.Tan