産業オートメーション向けEMIシールド材の種類

EMIシールド材とは何ですか？

機器の操作中には、さまざまな種類の電磁干渉に遭遇する可能性があります。; 電磁シールド材 これらは、そのような干渉を遮断するように設計されています。外部からの電磁波が機器内部に侵入するのを防ぎ、また機器自体が生成する信号が外部に漏れるのを防ぐことで、回路の安定した動作を保証します。これらは一般的に、機器の筐体、接続部、プリント基板、ケーブルコネクタなどに使用されています。.

産業オートメーションにおいてEMIシールドが必要な理由とは？

電磁干渉（EMI）シールドは、スマート製造システムを保護し、機器の動作に対する電磁干渉の影響を最小限に抑えるのに役立ちます。適切なシールド材は、電磁エネルギーの一部を反射または吸収することで、干渉に敏感な電子部品へのリスクを低減します。工場にとって、これは機器間の適切な通信を確保する上で不可欠であるだけでなく、生産ラインの安定稼働にも影響し、不要なダウンタイムや故障を削減します。.

スマートマニュファクチャリングにおいて、EMIシールドは単に偶発的な電磁干渉を低減するだけでなく、生産業務に大きな影響を与える機器や部品の保護を優先することも不可欠です。.

センサー：センサーはリアルタイムデータを収集し、システムにフィードバックを提供する役割を担います。信号が途絶えると、収集されるデータが不正確になり、その結果、後続の制御動作に影響が出ます。.

制御装置：制御装置は、受信したデータに基づいて機器の動作状態を調整します。電磁干渉が発生すると、コマンドの送信や処理に問題が発生し、生産プロセスに影響を与える可能性があります。.

通信システム：無線ネットワーク、産業用通信機器、その他のデータ伝送リンクは、異なる機器間で正常な情報交換を可能にするために、安定した状態を維持する必要があります。.

これらの重要な部品に適したEMIシールド材を選択することで、信号異常や機器故障のリスクを低減し、自動化システムのすべての部分がより確実に連携して動作し、干渉によって引き起こされる生産の中断を最小限に抑えることができます。.

産業オートメーションにおける一般的なEMIシールド材

導電性ゴムおよび導電性エラストマー

導電性ゴム 導電性エラストマーは、ゴム本来の弾性を保持し、圧力がかかった状態でも機器の隙間にフィットすると同時に、電磁波を遮断する導電性も備えています。機器の筐体にEMIシールドと一定レベルの環境密閉性の両方が必要な場合は、導電性ゴムを検討する価値があります。これらの材料は、制御盤、電子機器筐体、および接合部で導電性接触が必要なその他の用途に使用できます。.

導電性フォームおよび布地重ねフォームガスケット

どちらも発泡体ベースです。導電性布巻き発泡体は、導電性発泡体の上にさらに導電性布の層を重ねることで、発泡体の柔らかさと表面導電性を兼ね備えています。これら2種類の材料は、隙間を埋める必要がある電子機器の製造において一般的に使用されています。非剛性の遮蔽材であるため、筐体構造に大きなストレスを与えることはありません。これらの製品は柔らかく圧縮性があるため、不規則な隙間にも適しています。.

これらをコントローラー筐体、電子機器筐体、取り外し可能なパネルの接合部に設置することで、接合部間の電気的接触を維持するのに役立ちます。.

SMT EMIガスケットおよび基板レベルシールド

ボードレベルのシールド 一般的に、基板上の異なるモジュール間の干渉を分離するために、PCBに直接実装されるコンパクトな金属構造です。一方、SMT EMIガスケットは、表面実装技術（SMT）に適したシールド接点部品であり、設計要件を満たす電子部品や接続点に使用できます。オートメーションコントローラやI/Oモジュールのメインボードでは、一般的にスペースが限られています。ボードレベルのシールドエンクロージャと SMT EMIガスケット 非常に省スペースであるため、このような用途に最適です。.

導電性テープと銅箔テープ

導電性テープは通常、導電性基材と粘着層から構成されており、使い方は簡単で、裏紙を剥がして貼るだけです。. 銅箔テープ, 一方、銅箔を主要基材として使用する。これらは、局所的な遮蔽、継ぎ目の封止、および導電性接続に使用できる。.

これらは、平らで固定された表面のシールドに最適です。粘着層が経年劣化すると剥がれやすくなるため、頻繁に曲げたり摩擦を受けたりする場所では使用しないでください。機器筐体の局所的な継ぎ目を処理したり、電子部品にシールド層を追加したりする必要がある場合は、導電性テープが便利な選択肢となるでしょう。.

導電性ゴムチューブ

導電性ゴムチューブ これは、信号ケーブルに直接被せることができる、管状構造の柔軟で導電性のある素材です。通常のゴムチューブとは異なり、ケーブル表面に連続したシールド層を形成し、ケーブルから放射されるノイズを抑制すると同時に、外部からの干渉がケーブルを通って機器に伝わるのを防ぎます。個々の信号ケーブルや小型ケーブルハーネスのシールドに使用できます。.

導電性ファブリック

導電性ファブリック 一般的にポリエステルやナイロンなどの基材から作られ、軽量で薄く、必要に応じて切断や曲げ加工が可能です。比較的柔らかく、形状が固定されておらず、高い柔軟性を備えています。また、発泡体を覆う外層としてもよく使用されます。ただし、持続的な高圧下での密閉が必要な用途での使用は推奨しません。導電性ファブリックは、剛性のある圧縮が不要な状況でより一般的に使用されます。.

フィンガーストック

フィンガーストックガスケット これらは金属シールド部品であり、弾性変形によって相手面との電気的接触を維持する柔軟な金属ストリップでできています。強力なバネ保持力を備えているため、筐体をメンテナンスのために繰り返し開けても、シールド性能が急速に低下することはありません。.

制御盤や試験機器の筐体を頻繁に開閉する必要がある場合は、この製品が最適です。また、産業機器に定期的なメンテナンスが必要な場合、金属製のスプリングストリップは、接合部の遮蔽材としても適しています。.

成形ガスケット

成形ガスケット ディスペンシング成形されたシールドガスケットは、塗布装置を用いてハウジング上の所定の経路に液体材料を塗布して作られます。室温または加熱下で硬化すると、EMIシールド材となります。成形による既成ガスケットの製造コストが高すぎるような複雑で不規則な形状や隙間には、ディスペンシング成形されたシールドガスケットが理想的なソリューションです。ただし、塗布チャネルを設け、接着剤の幅と高さを制御する必要があります。硬化後の高さのずれは、圧縮性能に影響を与えます。.

マイクロ波吸収体

マイクロ波吸収材は、これまで説明してきたほとんどの遮蔽材とは異なる原理で動作します。従来の遮蔽材は電磁波を反射しますが、マイクロ波吸収材は特定の周波数帯域内の電磁エネルギーを吸収します。産業用コントローラで特定の周波数帯域に継続的な干渉問題が発生しており、テストの結果、局所的な反射や共振が原因の一つであることが判明した場合は、マイクロ波吸収材の導入を検討することをお勧めします。 マイクロ波吸収体. しかし、標準的な低周波干渉のシナリオでは、費用対効果が低いため、これらを選択する必要はありません。.

最適なEMIシールド材の選び方

EMI発生源と動作周波数を特定する

EMIシールド材を選ぶ際には、単に電気伝導率の高い材料を選ぶのではなく、干渉が発生している機器の正確な位置と、その動作周波数を特定する必要があります。低周波干渉に適した材料と高周波干渉に適した材料は全く異なるからです。.

例えば、可変周波数ドライブが動作中に誤動作した場合、これはモータードライブによって発生する干渉が原因である可能性があります。センサーの読み取り値が不安定な場合は、信号ケーブル、接地、および周辺機器も確認する必要があります。機器の周波数帯域に合ったオプションを優先的に選択することで、試行錯誤にかかるコストを削減できます。.

囲いの設計と利用可能なスペースを考慮する

筐体の形状と、内部にシールド部品を配置できるスペースを確認してください。シーリング設計によっては、薄いガスケットしか使用できない場合があり、厚い素材は入りません。コーナーが狭い場合は、導電性テープ、銅箔テープ、導電性布など、サイズに合わせて簡単にカットでき、ぴったりとフィットする柔軟な素材が適しています。メンテナンスのために頻繁に開閉する必要のある制御盤には、通常、指状のバネ（ベリリウム銅バネ）が最も適しているため、これらを優先的に検討することをお勧めします。.

運用環境を評価する

機器が最終的に使用される具体的な動作条件を確認する必要があります。高温、高湿度、または油や粉塵を含む環境に長時間さらされると、材料の劣化が加速します。このような条件下で標準的な遮蔽材を使用すると、遮蔽性能が徐々に低下します。製品が長期にわたって仕様を満たし続けるためには、関連する環境条件に耐性のある材料を選択する必要があります。耐熱性、耐薬品性、その他の関連仕様を確認するために、サプライヤーから関連データシートを請求することをお勧めします。.

設置および製造要件を確認してください

材料自体が要件を満たしている場合でも、どのように設置するか、そして既存の生産プロセスでこの工程を確実に実行できるかどうかを考慮する必要があります。.

SMT実装に適した材料は、自動生産ラインで直接加工できますが、手作業で位置合わせと取り付けを行う必要がある材料もあります。粘着テープは適切な接着面が必要であり、成形ガスケットは適切な塗布装置と硬化条件が必要です。既存の生産ラインに必要なサポートプロセスが不足している場合、最高品質の材料を使用しても生産の複雑さが増し、欠陥が発生する可能性があり、工場の自動化に影響を与える可能性があります。.

遮蔽性能と総コストのバランスを取る

EMI/EMCシールド材を選定する際、価格はもちろん重要ですが、単に各材料の購入価格を比較するだけでは不十分です。価格が安すぎる材料は機器の構造に適さない場合があり、追加加工が必要になったり、試験に不合格になった場合は設計変更が必要になる可能性もあります。.

よくある質問