Conception d'EMI O

Texte Dominique | 25 janvier 2023

Les joints toriques EMI sont des joints en forme de beignet qui combinent l'étanchéité environnementale avec une protection contre les interférences électromagnétiques (EMI), une perturbation qui limite les performances efficaces des équipements électroniques et électriques. Qu'ils se propagent par conduction ou par rayonnement, les signaux qui provoquent des interférences électromagnétiques limitent la compatibilité électromagnétique (CEM), soit la capacité de différents appareils à fonctionner sans interférence mutuelle. Les applications des joints toriques EMI incluent les véhicules électriques, les bras robotiques, les pompes de fusion médicale pour IV, les équipements de télécommunications 5G et l'électronique militaire et aérospatiale.

Un tel blindage EMI n'est pas le seul moyen de promouvoir la CEM et de garantir la conductivité électrique, mais il remplit une fonction spécifique et importante. Les concepteurs d'électronique peuvent également utiliser des filtres de suppression EMI, généralement aux entrées et sorties d'un système électrique, ou à d'autres emplacements de circuits spécifiques pour une protection ciblée. Cependant, avec les boîtiers électroniques et électriques, des joints EMI sont nécessaires pour combler les espaces entre les surfaces de contact telles que les couvercles et les panneaux. Ces joints peuvent être fabriqués sous différentes formes, mais les joints toriques EMI sont conçus pour s'adapter à une rainure et sont écrasés lors de l'installation.

Les concepteurs doivent spécifier les dimensions des joints toriques EMI telles que la section transversale et le diamètre intérieur, mais le choix des matériaux est également important. Les silicones, famille d'élastomères synthétiques, sont normalement isolants électriquement. Cependant, avec l’ajout de métal ou de particules recouvertes de métal, le silicone devient conducteur d’électricité. En tant qu'élastomère de base pour les joints toriques EMI, les silicones combinent une compressibilité élevée avec une forte résistance à l'environnement, y compris une large résistance à la température. Ces joints EMI se compriment pour s'adapter aux rainures dans lesquelles ils sont placés, mais peuvent également « rebondir » lorsque la force de compression est supprimée.

Les particules des silicones EMI sont constituées d'argent pur, d'argent recouvert d'un autre métal ou d'un métal et d'un non-métal. L'argent pur offre une excellente conductivité électrique, mais il peut être coûteux et se corrode facilement. Les particules bimétalliques comprennent le nickel-aluminium, l'argent-aluminium, l'argent-cuivre et l'argent-nickel. Les particules de nickel-graphite et de verre d'argent sont constituées de matériaux métalliques et non métalliques. Aujourd'hui, les composés chargés de nickel-graphite offrent des valeurs d'efficacité de blindage supérieures à 100 dB de 100 MHz à 1 GHz. Certains de ces élastomères EMI sont également conformes à la norme MIL-DTL-83528, une spécification militaire américaine relative aux joints de blindage en élastomère.

En plus des dimensions et des matériaux des joints toriques EMI, les concepteurs doivent prendre en compte les méthodes de prototypage et de fabrication. Pour éviter les problèmes de performances, les retards de projet et les dépassements de coûts, il vaut la peine de comparer le moulage au collage. Les joints toriques EMI peuvent être moulés en pièces détachées ou collés à partir de longueurs coupées d'extrusions. Le moulage permet une production en plus grand volume, mais l'outillage est plus coûteux et prend plus de temps à produire. Il est également plus difficile de justifier le coût d'un moule coûteux pour le prototypage si la conception peut changer. Le collage utilise des outils plus simples et moins coûteux, mais certaines méthodes de collage présentent des inconvénients.

La première façon de coller les joints toriques EMI consiste à utiliser un adhésif silicone vulcanisant à température ambiante (RTV) non conducteur et dépourvu de charge EMI. Ce mastic silicone RTV est peut-être moins cher, mais les signaux peuvent pénétrer dans le joint et créer des interférences électromagnétiques dans le produit final. Une deuxième approche consiste à utiliser une colle acrylique non silicone et non conductrice. Cependant, cet adhésif laisse un « point dur » dans le joint et les adhésifs acryliques ne peuvent pas correspondre à la plage de température du cordon EMI lui-même. Dans des joints toriques EMI comme celui-ci, le joint peut se rompre à des températures très élevées ou très basses. Il s’agit d’un risque inacceptable dans les applications médicales, militaires et bien d’autres.

La troisième façon de coller des joints toriques EMI consiste à utiliser une technique connue sous le nom d'épissure à chaud. Contrairement aux deux premières méthodes, qui sont des formes de liaison à froid, l'épissage à chaud applique de la chaleur et de la pression sur un silicone conducteur avec un duromètre, ou dureté, similaire à celui du cordon EMI lui-même. Cette approche réduit le risque de création d'un « point dur » et, comme le matériau de remplissage est conducteur, permet d'éviter les fuites EMI. Étant donné que cette technique utilise du silicone au lieu de l'acrylique, le joint présente également une meilleure résistance à la température pour des performances plus fiables dans des conditions environnementales exigeantes.