Kan ledende plast gi effektiv EMI-skjerming i 5G-applikasjoner?

For å gi effektiv EMI-skjerming for 5G-applikasjoner som forhindrer forstyrrelser og interferens med elektroniske enheter og individuelle komponenter, er det behov for gjennombrudd innen materialvitenskap. Utviklingen av Parker Chomerics sin Premier-linje av ledende plastmaterialekvaliteter for spesifikk bruk i virkelige 5G EMI-skjermingsløsninger har derfor banebrytende potensiale.

Hver spesifikk ledende plastkvalitet er en syntese av PC/ABS termoplastiske polymerlegeringer og ledende fyllstoffer konstruert for balansert elektrisk, mekanisk og fysisk ytelse. Fyllstoffteknologien bruker forniklet karbon (C-Ni)-fibre som basisfyllstoff, blandet med nikkel-grafitt (NCG)-pulver for å gi høye ytelsesnivåer. Hvert fyllmateriale leverer unike egenskaper som hjelper OEM-er for elektroniske enheter/utstyr med å møte EMC-kravene i det globale 5G-markedet.

Evaluere for å akkumulere

Å sikre egnetheten til alle nye EMI-skjermingsmaterialer for kravene til 5G-applikasjoner krever selvfølgelig omfattende testing, så Parker Chomerics satte i gang med å evaluere en rekke Premier UL-94 V-0 og Super Temperature (ST)-kvaliteter, nemlig: A230- FRHF, A230-ST, A240-FRHF og A240-ST.

Tidligere har hele Premier-familien av produkter sett omfattende testing for EMI-skjermingsegenskaper, spesielt ved å distribuere industristandardene ASTM-D4935 og IEEE-STD-299 på tvers av frekvensbånd som strekker seg fra 30 MHz til 40 GHz. Imidlertid er det et voksende behov for materialer som er i stand til EMI-skjerming ved de høyere frekvensene som 5G vil operere i. Disse testene ville derfor bryte ny mark.

Nye tester krever ofte nye testmetoder og utstyr, noe som fikk Parker Chomerics til å utvikle et unikt, høyfrekvent skjermingseffektivitets-testkabinett, kjent som «Mini Box». Denne typen småskala IEEE-STD-299-testoppsett evaluerer skjermingseffektiviteten ved frekvenser opp til 115 GHz. Dessverre er store testkamre som brukes til skjermingstester generelt ikke egnet for så høye frekvenser på grunn av utstyrskabellengder og bruk av standardutstyr. I tillegg, på grunn av testarmaturen og prøvestørrelsen, er teknikker for overføringsimpedanstesting vanligvis ikke nyttige utover 1-10 GHz.

De støpte Premier last- og referanse-testprøvene målte 133 mm i diameter. En viktig fordel med denne prøvestørrelsen er at den samme diameteren er egnet for testing i henhold til ASTM D4935 og IEEE-STD-299 ved bruk av enten Parker Chomerics hovedtestkammer eller Mini Box. Som et resultat krever innsamlingen av testdata fra 30 MHz til 110 GHz bare én testprøve.

ASTM D4935-testene brukte koaksial armatur designet spesielt for å teste homogene materialer over et frekvensområde på 30 MHz til 1,5 GHz. Når det gjelder konfigurasjon, satt en testprøve mellom to halvdeler av testarmaturen. Ved å bruke en konvensjonell spektrumanalysator, fant den første testen sted med referanseskiven, mens den andre skjermingstesten brukte last-testprøven.

IEEE STD 299 tester

IEEE STD 299-testing brukte to forskjellige oppsett. Først testet hovedkammeret prøven ved frekvenser fra 800 MHz til 40 GHz. Dette kammeret er et helsveiset stålkabinett som måler 3,7 x 6 m i størrelse med to seksjoner og en felles vegg med et tilgangspanel som testprøven sitter på. Den ene siden av testkammeret holder senderutstyret og antennen, mens den andre siden holder mottaksutstyret og antennen.

For det andre testet Mini Box frekvenser fra 50 MHz til 110 GHz ved hjelp av en Keysight N5225A nettverksanalysator. To målinger av overføringskoeffisienten fant sted, en med materialet på plass på Mini Box og en med ingenting i det hele tatt mellom de to antennene (IEEE-STD-299 åpen referanse). Å identifisere forskjellen mellom de to overføringskoeffisientavlesningene vil bestemme skjermingseffektiviteten til materialet.

Også her ble den samme testprøven plassert over åpningen foran på kabinettet. En antenne, som fungerte som sendeantenne, satt i motsatt ende av åpningen inne i kabinettet. En annen antenne, som naturlig fungerte som mottaksantenne, satt utenfor Mini Box i umiddelbar nærhet til materialet som ble testet.

IEEE STD-299 #fri plass» referansetestmetoden letter testing i hovedkammeret og miniboksen. I begge tilfeller pekte sender- og mottaksantennene direkte mot hverandre med samme avstand som ved endelige målinger av skjermingseffektivitet.

Etter slutttesting var det mulig å beregne skjermingseffektiviteten basert på forskjellen mellom verdien oppnådd under den åpne referansemålingen og den endelige målingen, uttrykt i desibel (dB).

Prøvd og testet

Resultatene viser imponerende skjermingseffektivitet for alle Premier ledende plastkvaliteter UL-94 V-0 og Super Temperature (ST), nærmere bestemt: 71-99 dB (Premier A230-ST); 63-99 dB (Premier A230-FRHF); 71-104 dB (Premier A240-ST); og 63-100 dB (Premier A240-FRHF).

Visst nok er det noen få forskjeller i resultatene, men sammenligningen er faktisk ganske bemerkelsesverdig med tanke på forskjellene i testteknikker.

Det er mulig å konkludere med at ledende plast for 5G-markedet er svært effektive løsninger innen EMC-design. Avhengig av den spesifikke frekvensen til 5G-applikasjonen, spenner skjermingseffektiviteten over et typisk område fra 40 til 100 dB. OEM-er og sluttbrukere kan stole på disse dataene ettersom Parker Chomerics designer skjermingseffektivitetstestarmaturer og metoder for å speile det ledende beleggproduktet som brukes i virkelige bruk. Selskapet rapporterer at sluttbrukere har oppnådd lignende skjermingseffektivitetsresultater som de publiserte testdataene.

Finn ut mer her.