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Há uma intuição de long a data no projeto de EMI do telefone móvel: adicionar uma cobertura de escudo metal acima da fonte de ruído para "fechar" energia eletromagnética dentro, e o problema é resolvido.
Essa intuição geralmente é verdadeira na banda de frequência Sub-6 GHz. A perda de reflexão da cobertura de escudo metal é alta o suficiente, o tamanho da cavidade é muito menor do que o comprimento de onda, e o problema de ressonância não é prominente. Mas na banda de frequência de ondas de milímetros acima de 24 GHz, a situação mudou fundamentalmente. O tamanho da cobertura de escudo é comparável ao comprimento de onda, e a cavidade metal encerrada se torna um resonator de fator de alta qualidade (valor Q). A energia de ruído não é "desligada", mas repetidamente refletida e superposta dentro da cavidade, formando um pico de onda de pé em um ponto de frequência específico, e acoplada a antenas de onda de milímetros adjacentes através de lacunas, aberturas e interfaces de embalagem. Neste momento, o próprio caso de escudo se torna o amplificador do problema, em vez da solução.
Limitações do escudo reflexivo no intervalo de frequência de ondas de milímetros
O comprimento de onda das ondas de milímetros é extremamente curto. O comprimento de onda de 28 GHz no espaço livre é aproximadamente 10,7 mm, o que é mais curto no meio. O tamanho típico da cobertura de escudo interno de um telefone móvel está no intervalo de centímetro a milímetro, que está na mesma ordem de magnitude que o comprimento de onda. Isso significa que os modos resonantes da cavidade são densos, e quaisquer pequenas mudanças estruturais - como lacunas na capa de escudo, buracos de screw, cabos FPC - podem desencadenar novos picos resonantes.
A cobertura de escudo metal mostra uma impedência extremamente baixa da superfície a ondas eletromagnéticas incidentes, e a energia é refletida quase sem perda dentro da cavidade. Quanto maior o valor Q da cavidade, mais agudo o pico de ressonância, e quanto mais concentrada a força de campo em um ponto de frequência específico. Para antenas de ondas de milímetros, o acoplamento resonante entre cavidades adjacentes pode elevar o chão de ruído e comprimir a gama dinâmica, resultando em diminuição da sensibilidade ou degradação da precisão de formação de feixe. A proteção de metal simples transfere energia para outras frequências e direções sem a consumir.
A posição de trabalho dos materiais absorventes de telefones móveis: de "pegar um pedaço" para "se tornar parte da estrutura"
O papel de engenharia dos materiais de absorção de telefones móveis está passando do primeiro método auxiliar de "pegar um pedaço de material perdido na parede interna da cobertura de escudo" para componentes funcionais estruturais. Cerca de módulos de onda de milímetros e antenas, os materiais absorventes precisam simultaneamente satisfazer várias condições interdependentes: espessura fina o suficiente para acomodar espaço de montagem de milímetros, profundidade de absorção útil em frequências específicas de 24-43,5 GHz, capacidade de resistir a deformação durante montagem ou compressão sem quebra ou separação, e incapacidade de exercer carga dielétrica excessiva nas características de radiação das antenas adjacentes.
Uma espuma fina absorvente de poros é um portador típico para essa transformação de papel. Seus parâmetros personalizados abrangem uma abertura de 80-300 μm, uma porosidade de 60% -90%, e uma espessura de 0,3-5,0 mm. A band a de frequência efetiva pode ser projetada dentro de 1-40 GHz, com foco em band as de frequência móvel comumente usadas como 2,4/5/6 GHz, 24-43,5 GHz e 76-81 GHz. O gradiente da impedância e a dispersão interna formada pela estrutura porosa dissipam gradualmente ondas eletromagnéticas durante a penetração, em vez de as refletir de uma vez na superfície. Para a estreita cavidade dentro da cobertura do escudo, este mecanismo de "entrar e descompor" pode baixar o pico do pico de ressonância mais eficazmente do que "reflexão superficial".
Perdas magnéticas e dielétricas: divisão do trabalho em diferentes faixas de frequência dentro dos telefones móveis
O mecanismo de perda de materiais absorventes de telefones móveis não é o mesmo nas faixas de baixa e alta frequência.
Nas faixas de frequência Sub-6 GHz e Wi-Fi (2.4/5/6 GHz), a harmonia das interfaces digitais de alta velocidade e o acoplamento de campo próximo de módulos RF são as principais fontes de ruído. Os materiais absorventes nessa faixa de frequências são geralmente dominados por perdas magnéticas, dependendo da ressonância natural e perdas de corrente de eddy de enchimentos magnéticos suaves para converter energia eletromagnética em calor. O microsegundo do material na banda de frequência alvo determina a capacidade de atenuação por espessura de unidade. Para o espaço interior estreito dos telefones móveis, a espessura é geralmente comprimida a 0,1-0,5 mm, e a força da perda magnética determina diretamente se essa camada fina é "suficiente".
Depois de entrar na banda de frequência de ondas de milímetros, o peso da perda dielétrica e da dispersão porosa aumenta. Uma espuma de poliuretano cargada absorve energia de frequência de rádio através da perda de polarização dipólica e desempenha um papel importante na interferência de alta frequência acima de 1 GHz. A estrutura de poro da espuma fina também contribui para o gradiente de impedência: quando ondas eletromagnéticas entram na espuma do ar, a constante dielétrica efetiva gradualmente muda com a porosidade, reduzindo o reflexo da interface e permitindo mais energia entrar no material e ser dissipada. Na band a de frequência de ondas de 5G milímetros de 24-43,5 GHz, espuma fina absorvente de poros com espessura de 1-3 mm pode suprimir o pico de ressonância da cavidade interna da cobertura de escudo por mais de 6 dB.
Banda de espessura e frequência correspondente: limite duro sob restrições de espaço de telefones móveis
Na seleção de materiais absorventes de telefones móveis, a relação entre espessura e banda de frequência é mais engenharia significativa do que "quão alto é o pico de absorção".
A profundidade de absorção da banda de frequência de ondas de milímetros está diretamente relacionada à espessura do material. Quanto maior a frequência, mais curto o comprimento de onda, e mais fino a espessura necessária para alcançar interferência efetiva ou gradiente de impedância - mas isso não significa que ela possa ser infinitamente reduzida. Na proximidade de 24 GHz, se a espessura da camada absorvente não for suficiente para cobrir o caminho de propagação das ondas eletromagnéticas na banda de frequência alvo dentro do material, a profundidade de absorção será insuficiente e o efeito de supressão da ressonância diminuirá. Na prática de engenharia industrial, aplicações de ondas de 5G milímetros requerem materiais absorventes para alcançar taxas de absorção de > 15 dB em frequências específicas como 24 GHz, 28 GHz e 39 GHz com espessura extremamente fina (geralmente < 0,5 mm). Esse ponto de dados revela a contradição típica dos materiais absorventes de telefones móveis: o requisito espacial é "fino", e o requisito de desempenho é "ainda efetivo dentro de uma camada fina".
Para supressão da ressonância da cavidade de ondas de milímetros, espuma fina de poro com espessura de 1-3 mm é uma escolha de engenharia mais comum porque requer caminhos suficientes de dispersão e gradiente para se formar dentro da cavidade. Para o ruído próximo ao campo no nível do chip ou módulo, placas finas absorventes ou filmes absorventes de nanocristalina com espessura de 0,1-0,5 mm são mais adequados. O primeiro passo na seleção não é comparar "quem absorve mais forte", mas confirmar se a banda de frequência alvo e a espessura disponível caim na interseção de operação material efetiva.
Conduitividade térmica integrada: materiais absorventes não podem se tornar um novo obstáculo térmico
Qualquer material novo adicionado dentro do telefone deve responder a perguntas quentes. Materiales absorventes ligados a coberturas de escudo, chips ou antenas podem se tornar uma "camada de isolamento térmico" para pontos quentes locais se sua própria condutividade térmica é insuficiente.
Gaskets compostos que combinam funções de condutividade térmica e absorção estão se tornando uma opção comum em projetos altamente integrados para telefones móveis. A dissipação de calor e camada de absorção podem ser feitas de material de grafeno, com uma condutividade térmica planar de até 500 W/mK, mantendo um efeito de absorção eletromagnética de ondas superior a 60 dB. Ela tem uma espessura de 0,1 mm e está ligada a um adesivo sensível à pressão de 0,03 mm. A condutividade térmica típica de um tampão de absorção termicamente condutivo está em ordem de 1,5 W/m · K (ASTM D5470), e a impedência térmica é aproximadamente 0,324 ° C-in ²/W a 10 psi. Este tipo de dados proporciona aos engenheiros um ponto de partida verificável: se a camada absorvente resolve o IME, ao menos não deteriorando o caminho térmico original.
Adaptabilidade de montagem: deformação de compressão e adequação a longo prazo
Espuma absorvente de telefones móveis geralmente sofre compressão durante a montagem. O intervalo de deformação de compressão que pode ser projetado é de 10% -50%. Quando a compressão é insuficiente, há uma lacuna de ar entre a espuma e a parede da cavidade, e o reflexo das ondas eletromagnéticas na lacuna vai enfraquecer o efeito de absorção; Quando a quantidade de compressão é grande demais, a estrutura de poros da espuma pode ser esmagada, resultando em perda síncrona de espessura efetiva e caminho gradiente de impedância.
A confiabilidade da adesão a longo prazo também precisa de atenção. O ciclo de temperatura interna e a vibração do telefone móvel podem causar fadiga na camada adesiva entre o material absorvente e a cobertura de escudo ou componentes estruturais. Para materiais de espuma, a resistência da deformação de compressão determina se eles ainda podem manter contato estreito com a parede após ciclo de temperatura. Ao selecionar, os dados de deformação permanente de compressão do fornecedor devem ser confirmados, não apenas a taxa de compressão inicial.
Seleção e julgamento de materiais absorventes de telefones móveis
Primeiro, confirmar o que precisa ser suprimido
Se é uma ressonância de cavidade dentro da cobertura de escudo, o ponto de partida da seleção é a reflexividade ou atenuação do material absorvente na banda de frequência de ressonância alvo, e se a espessura é suficiente para formar supressão efetiva sob o tamanho da cavidade. Se é um acoplamento próximo ao campo entre o chip ou o FPC e a antena, o ponto de partida da seleção é a habilidade de atenuação μ "e fina camada do material na banda de frequência alvo. Os indicadores de avaliação dos dois são diferentes e não podem ser misturados.
Em segundo lugar, usar a banda de frequência de espessura correspondente como o primeiro sieve, em vez de absorver valores máximos
Exigir que os fornecedores forneçam curvas de reflexão ou dados de atenuação para bandas de frequência alvo (como 24-28 GHz, 37-43,5 GHz) e espessura real disponível. Se a taxa de absorção máxima é medida em condições de espessura não correspondente, seu valor de referência é limitado.
Em terceiro lugar, para o material absorvente ligado perto da fonte de calor ou dentro da cobertura de escudo, confirmar os dados de condutividade térmica ou, pelo menos, confirmar que não se tornará um obstáculo térmico
A condutividade térmica, impedância térmica e espessura do material integrado para condução e absorção de calor precisam satisfazer os requisitos tanto da gestão térmica como da supressão do IME. Se o próprio material tem baixa condutividade térmica, a posição de montagem deve evitar o caminho principal de dissipação do calor ou deixar um bypass para o calor através do design estrutural.
Advanced Institute (Shenzhen) Technology Co., Ltd.A linha de produtos de materiais absorventes de telefones móveis cobre espuma fina absorvente por poros, placas de ondas absorventes finas e placas compostas absorventes por condução térmica.
Uma espuma fina absorvente de poros com tamanho de poro de 80-300 μm pode ser personalizada, com espessura de 0,3-5,0 mm. A faixa de frequência efetiva cobre 1-40 GHz, com foco na ressonância da cavidade de ondas de milímetros e descoplação da antena a 24-43,5 GHz; Platas de absorção de ondas finas são projetadas para nível de chip e nível de módulo perto do campo, com uma espessura que pode ser reduzida para a ordem de 0,1 mm; A solução composta condutiva térmica sustenta design integrado de absorção e gestão térmica.
O produto suporta corte de precisão, corte irregular e composto de múltiplas camadas, e pode ser combinado de acordo com o tamanho real da cavidade, banda de frequência e condições de compressão de montagem dentro do telefone. Para mais informação técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.