Xu hướng thị trường đệm EMI? 

Xu hướng thị trường miếng đệm EMI: Góc nhìn từ thực tế của một học viên

Bạn hỏi về xu hướng thị trường miếng đệm EMI và mọi người đều chuyển sang 5G và xe điện. Điều đó không sai, nhưng đó là một câu trả lời ở cấp độ bề mặt. Sự thay đổi thực sự nằm ở khoa học vật liệu và những thỏa hiệp kỹ thuật tàn bạo, thường bị bỏ qua mà chúng ta thực hiện hàng ngày. Nó không còn chỉ là về hiệu quả che chắn nữa; đó là về chi phí trên mỗi hiệu suất trong một thế giới nơi các bức tường bao vây ngày càng mỏng hơn và tiếng ồn điều tiết ngày càng lớn hơn. Tôi đã thấy quá nhiều thiết kế thất bại vì họ chỉ xác định một miếng đệm chỉ dựa trên biểu dữ liệu mà không hiểu cách nó hoạt động khi bị nén, theo thời gian hoặc trong dây chuyền lắp ráp trong thế giới thực.

Vũ điệu vật chất: Vượt xa chất đàn hồi dẫn điện

Trong nhiều năm, silicone chứa đầy bạc đã là vua. Đáng tin cậy, có thể dự đoán được nhưng đắt tiền và có các vấn đề về bộ nén ảnh hưởng đến độ tin cậy lâu dài. Xu hướng hiện nay là sự phân mảnh. Chúng tôi nhận thấy sự gia tăng nhu cầu về vải kim loại trên bọt các miếng đệm, đặc biệt là trong các tủ điện tử tiêu dùng và viễn thông. Chúng mang lại khả năng che chắn tuyệt vời, lực đóng thấp và dễ dàng tự động hóa hơn trong quá trình lắp ráp. Nhưng việc đánh bắt? Độ bền đối với chu kỳ cửa lặp đi lặp lại và khả năng bịt kín môi trường có thể là một điểm yếu. Đó là một sự đánh đổi.

Sau đó là sự gia tăng của nhựa dẫn điện và vật liệu cố định tại chỗ (FIP). FIP rất thú vị—nó hứa hẹn kết hợp hình học hoàn hảo và không có công cụ nào cho các hình dạng tùy chỉnh. Nhưng trên thực tế, thời gian bảo dưỡng là một điểm nghẽn trong sản xuất và việc không bám dính trên bề mặt sơn tĩnh điện là vấn đề đau đầu thường gặp. Tôi nhớ lại một dự án về thiết bị hình ảnh y tế trong đó đường FIP có tỷ lệ hỏng hóc là 2% chỉ ở độ bám dính. Chúng tôi đã mất nhiều tuần xử lý sự cố trước khi chuyển sang chế độ cắt sẵn chất đàn hồi dẫn điện dải bằng chất kết dính nhạy áp lực. Bài học: xu hướng không phải lúc nào cũng là giải pháp đúng đắn.

Ngay cả trong các vật liệu truyền thống, các công thức cũng đang phát triển. Silicon mật độ thấp hơn chứa niken-than chì hoặc nhôm đang có chỗ đứng cho các ứng dụng có trọng lượng và chi phí rất quan trọng, mặc dù bạn phải hy sinh một số lớp chắn ở tần số cao hơn. Đó là sự cân bằng liên tục giữa hiệu suất điện, tính chất cơ học và định mức vật liệu.

Sức ép của 5G và IoT: Đó là về mật độ và tần số

Đúng, 5G là một động lực lớn, nhưng không phải theo cách mà hầu hết mọi người nghĩ. Nó không chỉ là về nhiều trạm cơ sở hơn. Đó là về mật độ thành phần điên cuồng bên trong các tế bào nhỏ đó và việc đẩy vào sóng milimet. Ở tần số 28 GHz trở lên, trò chơi che chắn thay đổi hoàn toàn. Các đường nối của miếng đệm sẽ trở thành ống dẫn sóng nếu bạn không cẩn thận. Xu hướng là hướng tới lực nén cực thấp thiết kế và miếng đệm có bề mặt mịn hơn, nhất quán hơn để duy trì sự tiếp xúc chặt chẽ mà không làm biến dạng PCB hoặc vỏ dễ vỡ.

Trong các thiết bị IoT, thách thức là khác nhau. Hãy nghĩ đến đồng hồ thông minh, cảm biến công nghiệp. Chi phí là vấn đề lớn nhưng bạn vẫn cần phải vượt qua các quy định của EMC. Điều này đang thúc đẩy việc sử dụng các vật liệu có chi phí thấp hơn như cao su dẫn điện hoặc thậm chí là các ngón tay lò xo kim loại kẹp trong một số trường hợp. Xu hướng ở đây là che chắn đủ tốt. Chúng tôi không thiết kế theo thông số kỹ thuật quân sự; chúng tôi đang thiết kế để vượt qua FCC Phần 15B với lợi nhuận thoải mái và tồn tại được sau một thập kỷ ở ngoài trời. Điều này đã dẫn đến sự bùng nổ của các nhà sản xuất chuyên biệt có thể cung cấp tính nhất quán với số lượng lớn và chi phí thấp.

Tôi đã làm việc với một khách hàng trên một chiếc máy tính bảng chắc chắn. Thiết kế ban đầu sử dụng miếng đệm đàn hồi dẫn điện được đúc tùy chỉnh. Nó hoạt động hoàn hảo, nhưng chi phí đơn vị đã giết chết dự án. Chúng tôi chuyển sang một tiêu chuẩn lưới thép miếng đệm có lõi dệt kim từ nhà cung cấp có thể cung cấp khối lượng cần thiết. Độ che chắn giảm từ 80 dB xuống còn khoảng 65 dB nhưng vẫn quá đủ cho ứng dụng. Dự án đã được lưu. Đôi khi, xu hướng là việc lùi từ giải pháp tốt nhất sang giải pháp khả thi nhất.

Chuỗi cung ứng và những thay đổi trong khu vực

Toàn cầu hóa trong lĩnh vực này là có thật nhưng nó đang trưởng thành. Một thập kỷ trước, mọi người đều tìm đến một số nhà cung cấp đặc sản lớn của Mỹ hoặc châu Âu. Bây giờ, cảnh quan đã khác. Các nhà sản xuất chất lượng ở châu Á đã thu hẹp khoảng cách đáng kể, đặc biệt là đối với các cấu hình và vật liệu tiêu chuẩn. Điều này đã gây áp lực giảm giá và rút ngắn thời gian giao hàng cho các mặt hàng thông thường.

Lấy một công ty như Công ty TNHH Sản xuất Fastener Handan Zitai.. Có trụ sở tại Yongnian, Hà Bắc—trung tâm ngành công nghiệp dây buộc của Trung Quốc—vị trí của họ gần các tuyến giao thông chính như Đường sắt Bắc Kinh-Quảng Châu và Quốc lộ 107 không chỉ là một dòng trong một tập tài liệu (https://www.zitaifasteners.com). Nó mang lại hiệu quả hậu cần cho việc tiếp nhận nguyên liệu thô và vận chuyển hàng hóa thành phẩm. Đối với người mua số lượng lớn các miếng đệm dẫn điện tiêu chuẩn hoặc ốc vít che chắn, cơ sở hạ tầng này quan trọng hơn bạn nghĩ. Chúng đại diện cho một phân khúc thị trường vượt trội về các bộ phận kim loại có độ chính xác, khối lượng lớn, là nền tảng cho nhiều hệ thống lắp gioăng. Vấn đề không chỉ là về vật liệu đệm; đó là về toàn bộ hệ thống giao diện.

Tuy nhiên, đối với các công thức vật liệu độc quyền, tiên tiến hoặc các ứng dụng hàng không/quốc phòng quan trọng, các nhà cung cấp phương Tây lâu đời vẫn có lợi thế mạnh. Xu hướng này là sự phân nhánh: các sản phẩm tiêu chuẩn, số lượng lớn ngày càng có nguồn gốc từ các trung tâm cạnh tranh toàn cầu, trong khi các giải pháp thích hợp, hiệu suất cao vẫn thuộc về các nhà đổi mới chuyên biệt. Chiến lược tìm nguồn cung ứng thông minh hiện nay bao gồm cách tiếp cận theo hướng kép.

Tích hợp và mệnh lệnh thiết kế

Sai lầm lớn nhất mà tôi thấy là coi miếng đệm EMI như một thứ cần suy nghĩ lại, một thứ mà bạn nhét vào rãnh sau khi kiểu dáng công nghiệp bị đóng băng. Đó là công thức dẫn đến các vấn đề về chi phí và hiệu suất. Xu hướng rõ ràng là hướng tới sự hợp tác sớm hơn. Chúng tôi đang được đưa vào giai đoạn thiết kế để tư vấn về kích thước rãnh, độ hoàn thiện bề mặt và giới hạn nén.

Điều này dẫn đến các giải pháp tích hợp. Hãy nghĩ đến các miếng đệm kết hợp với vòng đệm môi trường hoặc các miếng đệm cũng cung cấp đường nối đất cho nhiều bộ phận. Ngoài ra còn có sự phát triển về các miếng đệm có hình dạng tùy chỉnh giúp giải quyết nhiều vấn đề cùng một lúc—bảo vệ một IC cụ thể, quản lý sự tiếp xúc của tản nhiệt và cung cấp một lớp bịt kín bụi. Ban đầu nó đắt hơn nhưng tiết kiệm được rất nhiều thời gian lắp ráp và làm lại.

Một trường hợp điển hình: mô-đun lidar ô tô. Vỏ được đúc bằng magiê phức tạp. Kế hoạch ban đầu sử dụng bốn miếng đệm và dây nối đất riêng biệt. Bằng cách làm việc từ mô hình CAD đầu tiên, chúng tôi đã đề xuất một mô hình đơn, đa thùy Miếng đệm EMI được làm từ nhựa nhiệt dẻo dẫn điện được gắn vào đúng vị trí trong quá trình lắp ráp, mang lại khả năng che chắn, nối đất và ngăn chặn độ ẩm chỉ trong một bước. Nó làm tăng thêm 15% chi phí cho miếng đệm nhưng giảm 70% thời gian lắp ráp và loại bỏ ba thành phần phụ. Xu hướng đang chuyển từ một bộ phận hàng hóa sang một hệ thống con được thiết kế theo giá trị.

Tính bền vững và áp lực vòng đời

Đây là xu hướng yên tĩnh đang trở thành một tiếng vang lớn. REACH, RoHS và nhu cầu của khách hàng về các sản phẩm xanh hơn đang tác động trực tiếp đến việc lựa chọn nguyên liệu. Một số vật liệu phụ và quy trình mạ đang được xem xét kỹ lưỡng. Sự thay đổi hướng tới các vật liệu không chứa halogen, kết cấu đệm có thể tái chế (như các thành phần kim loại và chất đàn hồi có thể tách rời) và các sản phẩm có tuổi thọ cao hơn để giảm chất thải.

Điện trở của bộ nén không còn chỉ là thước đo hiệu suất; đó là một sự bền vững. Một miếng đệm duy trì độ kín trong 15 năm thay vì 10 có nghĩa là thời gian bảo dưỡng ít hơn, ít điểm hư hỏng tiềm ẩn hơn trên hiện trường. Chúng tôi đang thực hiện nhiều thử nghiệm vòng đời hơn bao giờ hết, mô phỏng nhiều năm chu kỳ nhiệt và nén trong vài tuần.

Nó cũng thay đổi việc phân tích lỗi. Gần đây chúng tôi có một lô miếng đệm trong thiết bị viễn thông ngoài trời xuống cấp nhanh hơn dự kiến. Thủ phạm không phải là chất độn che chắn; đó là chất kết dính silicon bị phân hủy trong các điều kiện tia cực tím và ozon cụ thể ở môi trường ven biển. Việc sửa chữa liên quan đến một công thức polymer đắt tiền hơn một chút. Xu hướng này buộc chúng ta phải xem xét toàn bộ bức tranh về hóa học và môi trường chứ không chỉ các thông số kỹ thuật điện trên trang một của bảng dữ liệu.

Nhìn về phía trước: Trung tâm dữ liệu và ký tự đại diện AI

Mọi người đều nói về xe điện và 5G, nhưng điểm áp lực lớn tiếp theo có thể là các trung tâm dữ liệu mật độ cao và giá đỡ máy chủ AI. Mật độ năng lượng rất điên rồ và tiếng ồn chuyển đổi từ các kênh chuyển đổi nguồn và SerDes tốc độ cao đang tạo ra cơn ác mộng EMI mới bên trong tủ. Chúng tôi bắt đầu thấy RFQ dành cho các miếng đệm có thể xử lý tải nhiệt cao hơn, cung cấp khả năng che chắn ở cả cấp độ bảng mạch và cấp độ giá đỡ, đồng thời có thể bảo trì được—các kỹ thuật viên cần có khả năng mở và đóng cửa hàng trăm lần mà không làm hỏng lớp đệm kín.

Điều này có thể thúc đẩy việc áp dụng các vật liệu lai mới hoặc thậm chí là các khái niệm về đệm lót tích cực (mặc dù điều đó chủ yếu vẫn đang được thảo luận trong phòng thí nghiệm). Ngay lập tức, nó đòi hỏi độ chính xác cực cao trong sản xuất miếng đệm để đảm bảo tiếp xúc đồng đều trên các cửa tủ rất lớn. Ngăn xếp dung sai trở nên quan trọng. Có vẻ như những thách thức mà chúng ta phải đối mặt trong lĩnh vực điện tử quân sự 20 năm trước hiện đang tấn công các trung tâm dữ liệu thương mại.

Vì vậy, điều đó dẫn chúng ta đến đâu? Thị trường miếng đệm EMI không theo một xu hướng nào; nó đang bị kéo theo hàng tá hướng bởi các ứng dụng khác nhau. Sợi dây thống nhất là sự chuyển đổi từ một bộ phận che chắn hàng hóa đơn giản sang một thành phần giao diện được thiết kế quan trọng. Thành công giờ đây ít phụ thuộc vào việc có được vật liệu tốt nhất trong catalog mà phụ thuộc nhiều hơn vào sự hiểu biết về hệ thống—thiết kế cơ khí, áp lực môi trường, quy trình lắp ráp và tổng chi phí sở hữu. Bảng dữ liệu chỉ là điểm khởi đầu cho một cuộc trò chuyện.