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Hay una intuición que se ha utilizado durante mucho tiempo en el diseño del EMI del teléfono móvil: agregar una cubierta de blindaje metálico por encima de la fuente de ruido y "apagar" la energía electromagnética en ella, el problema se resuelve.
Esta intuición es generalmente válida en la banda Sub - 6 ghz. La pérdida de reflexión de la cubierta de blindaje metálico es lo suficientemente alta, el tamaño de la cavidad es mucho menor que la longitud de onda, y el problema de resonancia no es prominente. Pero a la banda de ondas milimétricas por encima de 24 ghz, la situación ha cambiado fundamentalmente. El tamaño de la cubierta blindada comienza a ser comparable a la longitud de onda, y la cavidad metálica cerrada se convierte en un resonador con un factor de alta calidad (valor q). La energía acústica no está "cerrada", sino que se refleja y superpone repetidamente en la cavidad, formando picos de ondas estacionarias en puntos de frecuencia específicos y acoplados a antenas de ondas milimétricas adyacentes a través de grietas, aberturas e interfaces de encapsulamiento. En este momento, la cubierta de blindaje en sí se convierte en un amplificador del problema, no en una solución.
Limitaciones del blindaje reflectante en la banda de ondas milimétricas
La longitud de onda de las ondas milimétricas es extremadamente corta. La longitud de onda de 28 GHz en el espacio libre es de unos 10,7 mm, lo que se acorta aún más en el medio. El tamaño típico de la cubierta de blindaje interior del teléfono móvil es de centímetros a milímetros, en el mismo orden de magnitud que la longitud de onda. Esto significa que el modo de resonancia de la cavidad es denso, y cualquier pequeño cambio estructural - grietas en la cubierta del blindaje, agujeros de tornillo, cableado FPC - puede estimular nuevos picos de resonancia.
La cubierta de blindaje metálico presenta una resistencia superficial extremadamente baja a las ondas electromagnéticas incidente, y la energía se refleja casi sin pérdida en la cavidad. Cuanto mayor sea el valor q de la cavidad, más agudo será el pico de resonancia y más concentrada será la intensidad del campo en un punto de frecuencia específico. Para las antenas de ondas milimétricas, el acoplamiento resonador de las cavidades adyacentes elevará el Fondo de ruido y comprimirá el rango dinámico, lo que se manifiesta en una disminución de la sensibilidad o un deterioro de la precisión de la formación del haz. El simple blindaje metálico "transfiere" energía a otras frecuencias y direcciones sin "consumirla".
Ubicación del material absorbente de ondas del teléfono móvil: de "pegar una pieza" a "formar parte de la estructura"
El papel de ingeniería de los materiales absorbentes de ondas de los teléfonos móviles está cambiando de los primeros medios auxiliares de "pegar un material de pérdida en la pared interior de la cubierta de blindaje" a piezas funcionales estructurales. Alrededor del módulo de ondas milimétricas y la antena, el material absorbente debe cumplir varias condiciones condicionantes al mismo tiempo: el espesor es lo suficientemente delgado como para adaptarse al espacio apilado a nivel milimétrico, tiene una profundidad de absorción disponible en un punto de frecuencia específico de 24 - 43,5 ghz, puede soportar la deformación durante el montaje o compresión sin agrietarse ni desprenderse, y no puede generar una carga dieléctrica excesiva sobre las características de radiación de la antena vecina.
La espuma absorbente de ondas de agujeros finos es un portador típico de esta transformación de papel. Sus parámetros personalizables cubren una apertura de 80 - 300 micras, una permeabilidad del 60% - 90%, un espesor de 0,3 - 5,0 mm, y las bandas efectivas se pueden diseñar en 1 - 40 ghz, centrándose en bandas comunes para teléfonos móviles como 2,4 / 5 / 6 ghz, 24 - 43,5 GHz y 76 - 81 ghz. El gradiente de resistencia y la dispersión interna formada por la estructura poroso hacen que las ondas electromagnéticas se disipen gradualmente durante la penetración, en lugar de reflejarse de una sola vez en la superficie. Para las cavidades estrechas dentro de la cubierta blindada, este mecanismo de "entrada y atenuación" puede reducir el pico del pico de resonancia más que el "reflejo superficial".
Pérdida magnética y pérdida dieléctrica: división del trabajo en diferentes bandas de frecuencia dentro del teléfono móvil
El mecanismo de pérdida del material absorbente de ondas del teléfono móvil en la banda de baja y alta frecuencia no es el mismo.
En las bandas Sub - 6 GHz y Wi - Fi (2,4 / 5 / 6 ghz), los armónicos de la interfaz digital de alta velocidad y el acoplamiento de campo cercano del módulo de radiofrecuencia son las principales fuentes de ruido. Los materiales absorbentes de esta banda de frecuencia suelen estar dominados por pérdidas magnéticas, que se basan en la resonancia natural y las pérdidas de vórtice de los rellenos magnéticos blandos para convertir la energía electromagnética en calor. La "mu" del material en la banda objetivo determina la capacidad de atenuación por unidad de espesor. Para el pequeño espacio interior del teléfono móvil, el espesor generalmente se comprime a 0,1 - 0,5 mm, y la intensidad de la pérdida magnética determina directamente si esta fina capa es "suficiente".
Después de entrar en la banda de ondas milimétricas, el peso de la pérdida dieléctrica y la dispersión poroso aumenta. Las espumas de poliuretano cargadas de carbono absorben la energía de radiofrecuencia a través de la pérdida de polarización dipolo y desempeñan un papel importante en la interferencia de alta frecuencia por encima de 1 ghz. La estructura de poros del algodón espumoso de poros finos también contribuye al gradiente de resistencia: cuando las ondas electromagnéticas entran en el algodón espumoso desde el aire, la constante dieléctrica efectiva cambia gradualmente con la permeabilidad, lo que reduce la reflexión de la interfaz y hace que más energía entre en el interior del material para disiparse. En la banda de ondas milimétricas 5g de 24 - 43,5 ghz, la burbuja de absorción de ondas de agujero fino de 1 - 3 mm de espesor puede inhibir el pico de resonancia del cuerpo de la cavidad interna de la cubierta blindada en más de 6 db.
Coincidencia de espesor con banda de frecuencia: límites duros bajo restricciones de espacio del teléfono móvil
En la selección de materiales absorbentes para teléfonos móviles, la relación de coincidencia entre el grosor y la banda de frecuencia es más significativa de ingeniería que "qué tan alto es el pico de absorción".
La profundidad de absorción de la banda de ondas milimétricas está directamente relacionada con el grosor del material. Cuanto mayor sea la frecuencia, más corta será la longitud de onda y más delgado suele ser el espesor necesario para lograr una interferencia efectiva o un gradiente de resistencia, pero esto no significa que se pueda reducir infinitamente. Cerca de 24 ghz, si el espesor de la capa absorbente no es suficiente para cubrir la ruta de propagación de las ondas electromagnéticas en la banda objetivo dentro del material, la profundidad de absorción será insuficiente y el efecto de supresión de resonancia disminuirá. En la práctica de ingeniería de la industria, las aplicaciones de ondas milimétricas 5G requieren que los materiales absorbentes de ondas milimétricas todavía logren una tasa de absorción superior a 15 DBS en puntos de frecuencia específicos como 24 ghz, 28 GHz y 39 GHz con un espesor extremadamente delgado (generalmente inferior a 0,5 mm). Este punto de datos revela la contradicción típica del material absorbente de ondas del teléfono móvil: el espacio requiere "delgado" y el rendimiento requiere "seguir siendo válido dentro de la capa delgada".
Para la supresión de la resonancia de la cavidad de onda milimétrica, la burbuja de agujero fino de 1 a 3 mm de espesor es una opción de ingeniería más común, ya que requiere formar suficientes rutas de dispersión y gradiente en el interior de la cavidad. Para el ruido de campo cercano a nivel de chip o módulo, la placa absorbente delgada o la película absorbente nanocristalina de 0,1 a 0,5 mm son más adecuadas. El primer paso en la selección no es comparar "quién absorbe más", sino confirmar si la banda objetivo y el grosor disponible caen en la intersección del trabajo efectivo del material.
Integración de la conducción térmica: el material absorbente de ondas no puede convertirse en un nuevo cuello de botella térmico
Cualquier nuevo material dentro del teléfono móvil debe responder preguntas calientes. El material absorbente de ondas se adhiere cerca de la cubierta blindada, el Chip o la antena, y si su propia conductividad térmica es insuficiente, puede convertirse en una "capa térmica" de puntos calientes locales.
Las juntas compuestas con funciones de conducción térmica y absorción de ondas se están convirtiendo en una opción común en el diseño de alta integración de teléfonos móviles. La capa de absorción de calor puede utilizar materiales de grafeno, con una conductividad térmica plana de hasta 500 W / mk, manteniendo al mismo tiempo el efecto de absorción de ondas electromagnéticas de más de 60 dbs, con un espesor de 0,1 mm y un adhesivo sensible a la presión de 0,03 mm. La conductividad térmica típica de las juntas absorbentes térmicas es de 1,5 W / M · K (astm d5470), y la resistencia térmica es de aproximadamente 0324 ° C - inm2 / w a 10 psi. Este tipo de datos proporciona un punto de partida verificable para los ingenieros: si la capa absorbente no deteriora al menos la vía térmica original mientras resuelve el emi.
Adaptabilidad al montaje: deformación por compresión y ajuste a largo plazo
La espuma absorbente de ondas del teléfono móvil generalmente experimenta compresión en el montaje. El rango de deformación por compresión que se puede diseñar es del 10% - 50%. Cuando la cantidad de compresión es insuficiente, hay una brecha de aire entre la espuma y la pared de la cavidad, y la reflexión de las ondas electromagnéticas en la brecha debilitará el efecto de absorción; Cuando la cantidad de compresión es demasiado grande, la estructura de poros de la espuma puede ser aplastada, y el espesor efectivo y la ruta de gradiente de resistencia se pierden simultáneamente.
La fiabilidad del ajuste a largo plazo también requiere atención. El interior del teléfono móvil experimenta ciclos de temperatura y vibraciones, y la capa adhesiva entre el material absorbente y la cubierta de blindaje o los miembros estructurales puede sufrir fatiga. Para los materiales de espuma, la springabilidad de la deformación por compresión determina si todavía puede mantener un contacto cercano con la pared después del ciclo de temperatura. Al seleccionar el modelo, se deben confirmar los datos de deformación permanente comprimida del proveedor, no solo la tasa de compresión inicial.
Juicio sobre la selección de materiales absorbentes de ondas para teléfonos móviles
Primero, primero confirme "qué va a inhibir"
Si se trata de una resonancia de cavidad dentro de la máscara, el punto de partida de la selección es la reflectividad o atenuación del material absorbente en la banda de resonancia objetivo y si el espesor es suficiente para formar una inhibición efectiva bajo el tamaño de la cavidad. Si se trata de un acoplamiento de campo cercano entre el Chip o FPC y la antena, el punto de partida de la selección es la capacidad de atenuación de mu "y capa delgada del material en la banda objetivo. Los indicadores de evaluación de los dos son diferentes y no se pueden mezclar.
En segundo lugar, la coincidencia de banda de espesor se utiliza como el primer tamiz en lugar del pico de absorción.
Se requiere que el proveedor proporcione bandas de frecuencia objetivo (como 24 - 28 ghz, 37 - 43,5 ghz) y datos de curva de reflectividad o atenuación bajo el espesor disponible real. Si la tasa de absorción máxima se mide en condiciones de desajuste de espesor, el valor de referencia es limitado.
En tercer lugar, para los materiales absorbentes pegados cerca de la fuente de calor o dentro de la cubierta de blindaje, confirme los datos de conducción térmica o al menos confirme que no se convertirán en cuellos de botella térmicos.
La conductividad térmica, la resistencia térmica y el espesor de los materiales integrados de conducción térmica y absorción de ondas deben cumplir con los requisitos de gestión térmica y supresión EMI al mismo tiempo. Si la conductividad térmica del material en sí es muy baja, la posición de montaje debe evitar la ruta principal de disipación de calor o desviar el calor a través del diseño estructural.
Academia avanzada (shenzhen) Technology co., Ltd.La línea de productos de materiales absorbentes de ondas de teléfonos móviles cubre burbujas absorbentes de ondas de agujeros finos, placas absorbentes de ondas delgadas y juntas compuestas absorbentes térmicas.
El diámetro del agujero fino es personalizable de 80 a 300 micras, el espesor es de 0,3 a 5,0 mm, y la banda efectiva cubre de 1 a 40 ghz, centrándose en la resonancia de la cavidad de onda milimétrica de 24 a 43,5 GHz y el desacoplamiento de la antena; La placa absorbente delgada está orientada al ruido de campo cercano a nivel de chip y módulo, y el espesor puede bajar a la magnitud de 0,1 mm; El esquema compuesto de conducción térmica apoya el diseño integrado de absorción de ondas y gestión térmica.
El producto admite Troquelado de precisión, Corte de forma especial y compuesto multicapa, y puede coincidir con los parámetros de acuerdo con el tamaño real de la cavidad, la banda de frecuencia y las condiciones de compresión de montaje en el interior del teléfono móvil. Para más información técnica, visitehttp://www.avanzado.cn/.