Projetando EMI O

Texto Domingos | 25 de janeiro de 2023

Os O-rings EMI são juntas em forma de rosca que combinam vedação ambiental com proteção contra interferência eletromagnética (EMI), um distúrbio que limita o desempenho eficaz 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 O-rings EMI incluem veículos elétricos, braços robóticos, bombas de fusão médica para IVs, equipamentos de telecomunicações 5G e eletrônicos militares e aeroespaciais.

Uma blindagem EMI como essa não é a única maneira de promover a EMC e garantir a condutividade elétrica, mas desempenha uma função específica e importante. Os projetistas de eletrônicos também podem usar filtros de supressão de EMI, normalmente nas entradas e saídas de um sistema elétrico ou em outros locais específicos do circuito para proteção direcionada. No entanto, com gabinetes eletrônicos e elétricos, são necessárias juntas EMI para preencher as lacunas entre as superfícies correspondentes, como tampas e painéis. Essas juntas podem ser fabricadas em vários formatos, mas os anéis de vedação EMI são projetados para se ajustarem a uma ranhura e são comprimidos no lugar 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 eletricamente. Com a adição de metal ou partículas revestidas de metal, entretanto, o silicone torna-se eletricamente condutivo. Como elastômero base para anéis de vedação EMI, os silicones combinam alta compressibilidade com forte resistência ambiental, incluindo ampla resistência à temperatura. Essas juntas EMI são comprimidas para se ajustarem às ranhuras nas quais são colocadas, mas também podem “retornar” quando a força de compressão é removida.

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

Além das dimensões e materiais do anel de vedação 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 moldagem versus colagem. Os O-rings EMI podem ser moldados como peças únicas ou colados a partir de comprimentos cortados de extrusões. A moldagem suporta uma produção de 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 utiliza ferramentas mais simples e menos dispendiosas, mas alguns métodos de colagem apresentam desvantagens.

A primeira maneira de unir anéis de vedação EMI é com um adesivo de silicone não condutor, vulcanizante à temperatura ambiente (RTV), que não possui enchimento EMI. Este enchimento de silicone RTV pode ser mais barato, mas os sinais podem penetrar na junta e criar EMI no produto final. Uma segunda abordagem é usar uma cola acrílica não condutora e sem silicone. No entanto, esse adesivo deixa um “ponto duro” na gaxeta e os adesivos acrílicos não podem corresponder à faixa de temperatura do próprio cabo EMI. Em O-rings 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 ligação a frio, a emenda a quente aplica calor e pressão a um silicone condutor com um durômetro, ou dureza, semelhante ao próprio cabo EMI. Esta abordagem reduz o risco de criação de um “ponto difícil” e, como o enchimento é condutivo, ajuda a evitar vazamentos de EMI. Como esta técnica utiliza silicone em vez de acrílico, a junta também possui melhor resistência à temperatura para um desempenho mais confiável sob condições ambientais exigentes.