اتجاهات السوق طوقا EMI؟ 

اتجاهات سوق حشيات EMI: وجهة نظر الممارس من الأرض

تسأل عن اتجاهات سوق حشيات EMI، ويقفز الجميع إلى 5G والسيارات الكهربائية. هذا ليس خطأ، لكنه إجابة على المستوى السطحي. إن التحول الحقيقي يكمن في علم المواد والتسويات الهندسية الوحشية، التي غالبًا ما يتم تجاهلها، والتي نقوم بها يوميًا. لم يعد الأمر يتعلق فقط بفعالية الحماية؛ يتعلق الأمر بالتكلفة مقابل الأداء في عالم أصبحت فيه الجدران المغلقة أقل سمكًا والضوضاء التنظيمية أعلى. لقد رأيت العديد من التصميمات تفشل لأنها حددت حشية بناءً على ورقة بيانات وحدها، دون فهم كيف تتصرف تحت الضغط، أو بمرور الوقت، أو في خط تجميع حقيقي.

رقصة المواد: ما وراء اللدائن الموصلة

لسنوات، كان السيليكون المملوء بالفضة هو الملك. موثوقة ويمكن التنبؤ بها ولكنها باهظة الثمن ومع مشكلات مجموعة الضغط التي تطارد الموثوقية على المدى الطويل. الاتجاه الآن هو التجزئة. نحن نشهد زيادة في الطلب على نسيج معدني فوق الرغوة الحشيات، وخاصة في الالكترونيات الاستهلاكية وخزائن الاتصالات. إنها توفر حماية رائعة، وقوة إغلاق منخفضة، كما أنها أسهل في التجميع الآلي. لكن الصيد؟ يمكن أن تكون المتانة ضد دورات الأبواب المتكررة والختم البيئي نقطة ضعف. إنها مقايضة.

ثم هناك ظهور المواد البلاستيكية الموصلة والمواد التي يتم تشكيلها في مكانها (FIP). يعد FIP مثيرًا للاهتمام، فهو يعد بمطابقة هندسية مثالية ولا توجد أدوات للأشكال المخصصة. ولكن من الناحية العملية، يعد وقت المعالجة بمثابة عنق الزجاجة في الإنتاج، كما أن فشل الالتصاق على الأسطح المطلية بالمسحوق يمثل صداعًا شائعًا. أتذكر مشروعًا لجهاز تصوير طبي حيث كان معدل فشل خط FIP 2% عند الالتصاق فقط. لقد فقدنا أسابيع من استكشاف الأخطاء وإصلاحها قبل التبديل إلى القطع المسبق المطاط الصناعي موصل الشريط بمادة لاصقة حساسة للضغط. الدرس المستفاد: الاتجاه ليس هو الحل الصحيح دائمًا.

وحتى داخل المواد التقليدية، تتطور التركيبات. تكتسب السيليكونات ذات الكثافة المنخفضة المملوءة بالنيكل والجرافيت أو الألومنيوم أرضية للتطبيقات التي يكون فيها الوزن والتكلفة أمرًا بالغ الأهمية، على الرغم من أنك تضحي ببعض التدريع عند الترددات الأعلى. إنها عملية موازنة مستمرة بين الأداء الكهربائي، والخواص الميكانيكية، وفاتورة المواد.

ضغط 5G وإنترنت الأشياء: يتعلق الأمر بالكثافة والتردد

نعم، تعد شبكة الجيل الخامس محركًا ضخمًا، ولكن ليس بالطريقة التي يعتقدها معظم الناس. لا يتعلق الأمر فقط بالمزيد من المحطات الأساسية. يتعلق الأمر بكثافة المكونات المجنونة داخل تلك الخلايا الصغيرة والدفع إلى موجة المليمتر. عند تردد 28 جيجا هرتز وما فوق، تتغير لعبة التدريع تمامًا. تصبح طبقات الحشية أدلة موجية إذا لم تكن حذرًا. الاتجاه نحو قوة ضغط منخفضة للغاية تصميمات وحشيات بملامح سطحية أكثر دقة وأكثر اتساقًا للحفاظ على الاتصال الحميم دون تشويه مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور أو العبوات الهشة.

أما في أجهزة إنترنت الأشياء، فالتحدي مختلف. فكر في العدادات الذكية وأجهزة الاستشعار الصناعية. التكلفة هي الملك، ولكنك لا تزال بحاجة إلى اجتياز لوائح EMC. وهذا يدفع إلى اعتماد مواد منخفضة التكلفة مثل المطاط الموصل أو حتى الأصابع المعدنية المشبكية في بعض الحالات. الاتجاه هنا هو حماية جيدة بما فيه الكفاية. نحن لا نصمم وفقًا للمواصفات العسكرية؛ نحن نصمم لتمرير الجزء 15ب من لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بهامش مريح والبقاء على قيد الحياة لمدة عشر سنوات في الهواء الطلق. وقد أدى ذلك إلى ازدهار الشركات المصنعة المتخصصة التي يمكنها توفير الاتساق بكميات كبيرة وبتكلفة منخفضة.

لقد عملت مع عميل على جهاز لوحي متين. استخدم التصميم الأولي حشية مطاطية موصلة مصبوبة خصيصًا. لقد نجح الأمر بشكل مثالي، لكن تكلفة الوحدة كانت تقضي على المشروع. لقد تحولنا إلى المعيار شبكة سلكية حشية ذات قلب محبوك من مورد يمكنها توفير الحجم المطلوب. انخفض التدريع من 80 ديسيبل إلى حوالي 65 ديسيبل، لكنه كان لا يزال أكثر من كافٍ للتطبيق. تم حفظ المشروع. في بعض الأحيان، يكون الاتجاه السائد هو التراجع عن الحل الأفضل إلى الحل الأكثر قابلية للتطبيق.

سلسلة التوريد والتحولات الإقليمية

إن العولمة في هذا القطاع حقيقية، لكنها في طور النضج. قبل عقد من الزمن، كان الجميع يتطلعون إلى حفنة من كبار الموردين المتخصصين في الولايات المتحدة أو أوروبا. الآن، المشهد مختلف. وقد نجح المصنعون ذوو الجودة العالية في آسيا في سد الفجوة بشكل كبير، خاصة فيما يتعلق بالملامح والمواد القياسية. وقد أدى ذلك إلى الضغط الهبوطي على الأسعار وتقصير المهل الزمنية للسلع المشتركة.

خذ شركة مثل شركة Handan Zitai Fortener Manufacturing Co. ، Ltd.. يقع مقرها في يونغ نيان، هيبي - قلب صناعة أدوات التثبيت في الصين - وموقعها بالقرب من طرق النقل الرئيسية مثل خط سكة حديد بكين-قوانغتشو والطريق السريع الوطني 107 ليس مجرد خط في كتيب (https://www.zitaifasteners.com). إنه يترجم إلى الكفاءة اللوجستية لاستهلاك المواد الخام وشحن البضائع تامة الصنع. بالنسبة للمشتري بكميات كبيرة من الحشيات الموصلة القياسية أو مثبتات الحماية، فإن هذه البنية التحتية مهمة أكثر مما تعتقد. إنها تمثل شريحة من السوق تتفوق في الأجزاء المعدنية الدقيقة ذات الحجم الكبير، والتي تعتبر أساسية للعديد من أنظمة تركيب الحشيات. لا يتعلق الأمر فقط بمادة الحشية نفسها؛ يتعلق الأمر بنظام الواجهة بأكمله.

ومع ذلك، بالنسبة لتركيبات المواد المتطورة أو المسجلة الملكية أو تطبيقات الفضاء/الدفاع ذات المهام الحرجة، لا يزال الموردون الغربيون يتمتعون بميزة قوية. ويتسم هذا الاتجاه بالانقسام: حيث يتم الحصول على المنتجات القياسية ذات الحجم الكبير بشكل متزايد من مراكز عالمية تنافسية، في حين تظل الحلول المتخصصة عالية الأداء مع مبتكرين متخصصين. تتضمن استراتيجية التوريد الذكية الآن نهجًا مزدوج المسار.

التكامل وضرورة التصميم

أكبر خطأ أراه هو التعامل مع حشية EMI كفكرة لاحقة، وهو شيء يتم لصقه في الأخدود بعد تجميد التصميم الصناعي. هذه وصفة لتجاوز التكاليف ومشكلات الأداء. الاتجاه الواضح هو نحو التعاون المبكر. لقد تم إدخالنا إلى مرحلة التصميم لتقديم المشورة بشأن أبعاد الأخدود والتشطيبات السطحية وحدود الضغط.

وهذا يؤدي إلى حلول متكاملة. فكر في الحشيات المدمجة مع الأختام البيئية، أو الحشيات التي توفر أيضًا مسارات تأريض لمكونات متعددة. هناك أيضًا نمو في الحشيات ذات الشكل المخصص التي تحل مشكلات متعددة في وقت واحد، مثل حماية دائرة متكاملة معينة، وإدارة الاتصال بالمشتت الحراري، وتوفير ختم الغبار. إنه أكثر تكلفة مقدمًا ولكنه يوفر ثروة في وقت التجميع وإعادة العمل.

مثال على ذلك: وحدة ليدار للسيارات. كان السكن عبارة عن صب معقد من المغنيسيوم. استخدمت الخطة الأصلية أربع جوانات منفصلة وأشرطة تأريض. من خلال العمل من نموذج CAD الأول، اقترحنا نموذجًا واحدًا متعدد الفصوص حشية EMI مصنوعة من بلاستيك حراري موصل يتم تثبيته في مكانه أثناء التجميع، مما يوفر الحماية والتأريض وحاجز الرطوبة في خطوة واحدة. لقد أضافت 15% إلى تكلفة الحشية ولكنها خفضت وقت التجميع بنسبة 70% وألغت ثلاثة مكونات ثانوية. وينتقل هذا الاتجاه من جزء من السلع الأساسية إلى نظام فرعي قائم على هندسة القيمة.

الاستدامة وضغوط دورة الحياة

هذا هو الاتجاه الهادئ الذي أصبح هديرًا. تؤثر طلبات REACH وRoHS والعملاء على المنتجات الصديقة للبيئة بشكل مباشر على اختيارات المواد. تخضع بعض مواد الحشو وعمليات الطلاء للتدقيق. يتم التحول نحو المواد الخالية من الهالوجين، وإنشاءات الحشيات القابلة لإعادة التدوير (مثل المكونات المعدنية القابلة للفصل والمطاط)، والمنتجات طويلة الأمد لتقليل النفايات.

لم تعد مقاومة مجموعة الضغط مجرد مقياس للأداء؛ إنها استدامة. إن الحشية التي تحافظ على ختمها لمدة 15 عامًا بدلاً من 10 سنوات تعني فاصل زمني أقل للخدمة، ونقطة فشل محتملة واحدة في الميدان. نحن نجري المزيد من اختبارات دورة الحياة أكثر من أي وقت مضى، ونحاكي سنوات من التدوير الحراري والضغط في أسابيع.

كما أنه يغير تحليل الفشل. لقد حصلنا مؤخرًا على مجموعة من الحشيات في معدات الاتصالات الخارجية التي تدهورت بشكل أسرع من المتوقع. لم يكن الجاني هو حشو التدريع. لقد كان رابط السيليكون يتحلل تحت ظروف محددة للأشعة فوق البنفسجية والأوزون في بيئة ساحلية. تضمن الإصلاح تركيبة بوليمر طفيفة وأكثر تكلفة. يجبرنا هذا الاتجاه على النظر إلى الصورة الكيميائية والبيئية بأكملها، وليس فقط المواصفات الكهربائية في الصفحة الأولى من ورقة البيانات.

التطلع إلى المستقبل: مركز البيانات وAI Wildcard

يتحدث الجميع عن السيارات الكهربائية وشبكات الجيل الخامس، ولكن نقطة الضغط الهائلة التالية قد تكون مراكز البيانات عالية الكثافة ورفوف خوادم الذكاء الاصطناعي. كثافات الطاقة مجنونة، وضوضاء التبديل الناتجة عن تحويل الطاقة وقنوات SerDes عالية السرعة تخلق كابوسًا جديدًا لـ EMI داخل الخزانة. لقد بدأنا نرى طلبات عروض أسعار للحشيات التي يمكنها التعامل مع الأحمال الحرارية العالية، وتوفير الحماية على مستوى اللوحة ومستوى الرف، وتكون قابلة للخدمة - يجب أن تكون التقنيات قادرة على فتح وإغلاق الأبواب مئات المرات دون إتلاف الختم.

قد يدفع هذا إلى اعتماد مواد هجينة جديدة أو حتى مفاهيم الحشية النشطة (على الرغم من أن هذا لا يزال في الغالب نقاشًا معمليًا). وعلى الفور، يتطلب الأمر دقة متناهية في تصنيع الحشيات لضمان الاتصال الموحد عبر أبواب الخزانات الكبيرة جدًا. مداخن التسامح تصبح حرجة. يبدو أن التحديات التي واجهناها في مجال الإلكترونيات العسكرية قبل 20 عامًا أصبحت الآن تضرب مراكز البيانات التجارية.

إذًا، أين يتركنا ذلك؟ لا يتبع سوق حشيات EMI اتجاهًا واحدًا؛ يتم سحبها في عشرات الاتجاهات بواسطة تطبيقات مختلفة. الخيط الموحد هو الانتقال من جزء بسيط للحماية من السلع إلى مكون واجهة هندسي مهم. يعتمد النجاح الآن بدرجة أقل على وجود أفضل المواد في الكتالوج، ويعتمد أكثر على فهم النظام - التصميم الميكانيكي، والضغوط البيئية، وعملية التجميع، والتكلفة الإجمالية للملكية. ورقة البيانات هي مجرد نقطة البداية للمحادثة.