屏蔽效能总达标不了?改性塑料研发师必须掌握的导电填料选择逻辑
2026年02月01日
随着电子设备普及,电磁干扰(EMI)已成为影响产品兼容性(EMC)的关键问题 。塑料外壳虽有轻量化、成本低和设计自由度高的优势,但因其对电磁波透明,无法提供固有屏蔽。
本文旨在解决生产中常见的屏蔽涂层附着力差、热循环开裂、划伤后失效以及改性成本难以平衡等痛点,对比化学镀、喷涂及导电混炼等方案,助您优化产品设计 。
深度解析
塑料电磁干扰(EMI)屏蔽技术方案
1.问题:为什么塑料外壳需要电磁屏蔽?
设备干扰: 所有电子设备在运行时都会产生电磁辐射,若无有效屏蔽,会干扰周边设备或飞机等敏感系统。
自身防护: 设备同样需要防止接收外界的杂乱电磁波,以确保自身正常运行。
材料缺陷: 传统金属外壳虽能屏蔽,但重量大且回收难 ;而塑料虽然解决了重量和成本问题,却无法阻挡电磁波。
法规要求: 随着无线通讯世界的发展,法律法规对新设备的屏蔽性能要求日益严苛。
2.原因:导致屏蔽失效的关键因素
屏蔽的本质是建立法拉第笼 。目前的失效原因主要集中在:
涂层粘附力不足: 聚烯烃、氟聚合物等材料很难与导电涂层结合,常需预处理(蚀刻)。
残留物污染: 模具脱模剂(如硅油)会严重破坏涂层与塑料基材的结合力。
狭缝天线效应: 涂层若被划伤或因装配摩擦(如卡扣处)脱落,会形成电磁泄漏缝隙。
CTE失配导致的开裂: 涂层与塑料的热膨胀系数差异巨大,在热循环中极易产生裂纹并导致电性中断。
体积效应波动: 对于导电改性塑料,屏蔽效果高度依赖填料的填充量(Loading)、分散性及部件厚度。
3. 解决方案:主流屏蔽工艺对比
01. 导电涂层方案(表面建立屏蔽层)
导电漆喷涂: 利用银、铜或镍等金属填料悬浮在漆层中形成连续导电网 。镍漆虽抗划伤但导电率稍低。
化学镀(Electroless Plating): 无需外加电流,自动催化沉积金属 。通常采用3微米铜层(导电)+1微米镍合金层(防腐)的结构。
真空镀铝: 在真空中沉积约10微米的铝层,导电性极佳且成本较低 。
02. 导电改性塑料(本体吸收屏蔽)
通过在塑料改性/混炼过程中直接加入导电纤维,使其具备本体屏蔽能力:
增强体: 不锈钢纤维、铜纤维、碳纤维或镀镍碳纤维。
核心优势: 屏蔽性能是产品固有的,不怕划伤或剥离,无需二次喷涂,显著降低了废品率。
工艺灵活性: 适用于注塑或挤出工艺,且无复杂的喷涂掩模需求,适合复杂形状设计。
4.性能测试与成本权衡
屏蔽效能(SE): 以分贝(dB)衡量,计算公式为:dB = 20log(EM入射/ EM透射)
测试方法: 涂层通常测试表面电阻率,而导电塑料需测试体积电阻率 。此外需参考ASTM D4935等标准测量平面材料的SE值。
成本建议: 导电改性塑料无初始模具及治具成本,适合中小批量 ;而涂层工艺在产量极大(如超过100万件)时,因治具摊销成本降低,更具竞争力。
写在最后
EMI屏蔽不再是单一的涂层课题。对于高精密和复杂设计的电子件,导电混炼塑料凭借其一次注塑成型的完整性正逐渐取代传统喷涂。