Was ist EMI-Abschirmung? Was bedeutet 70 dB genau?

Im Bereich der Entwicklung elektronischer Geräte Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen ist nicht länger optional. Ob Sie Smartphones, Elektronik für Elektrofahrzeuge, Kommunikationsgeräte oder industrielle Steuerungssysteme entwickeln – eine mangelhafte Abschirmung kann zu Signalinstabilität, Rauschstörungen, Datenverlust und Verstößen gegen die EMV-Vorschriften führen.

Dennoch haben viele Ingenieure nach wie vor Schwierigkeiten, Abschirmungsspezifikationen zu interpretieren:

• Was bedeutet eine Schirmdämpfung von 70 dB?
• Wie groß ist der Unterschied zwischen 60 dB und 90 dB?
• Wie viel elektromagnetische Abschirmung benötigt ein Produkt tatsächlich?

Dieser Leitfaden erläutert die Grundlagen der elektromagnetischen Abschirmung, wie die Abschirmwirkung gemessen wird und wie man die richtigen Abschirmmaterialien für reale Anwendungen auswählt.

Falls Sie mit den wichtigsten Kategorien von Abschirmmaterialien noch nicht vertraut sind, beginnen Sie am besten mit diesem Artikel:
Arten von EMI-Abschirmmaterialien: Vollständiger Auswahlleitfaden

Was ist elektromagnetische Abschirmung?

Elektromagnetische Abschirmung bezeichnet die Verwendung von leitfähigen oder magnetischen Materialien zum Blockieren, Reflektieren oder Absorbieren elektromagnetischer Wellen, um Störungen zwischen elektronischen Systemen zu verhindern.

In der EMV-Technik (Elektromagnetische Verträglichkeit) spielt die Abschirmung eine zentrale Rolle bei der Kontrolle:

Das Prinzip ist einfach:

Wenn elektromagnetische Wellen auf ein Abschirmmaterial treffen, wird ein Teil der Energie reflektiert, ein Teil wird absorbiert und im Material dissipiert, und nur ein kleiner Teil dringt hindurch.

Aus diesem Grund werden EMI-Abschirmmaterialien in der modernen Elektronik häufig eingesetzt.

Gängige Anwendungen für elektromagnetische Abschirmung

• Abschirmdosen über Smartphone-Chipsätzen
• EMI-Folien hinter Laptop-Displays
• Leitfähige Schaumstoffdichtungen an Kommunikationsschränken
• Abgeschirmte Gehäuse und EMV-Kammern in Laboren
• Leiterplatten-Erdungsstrukturen in der Automobilelektronik

Für ein tieferes Verständnis leitfähiger Schaumstoffabschirmungsstrukturen siehe:
Was ist EMI-Schaumstoff? Ein umfassender Leitfaden zu EMI-Schaumstoff

Wie wird die Schirmleistung gemessen?

Die Leistungsfähigkeit der elektromagnetischen Abschirmung wird gemessen mit:

Schirmwirkung (SE)
Einheit: dB (Dezibel)

dB ist eine logarithmische, keine lineare Einheit. Das bedeutet, dass bereits eine geringe Erhöhung des dB-Wertes eine massive Verbesserung der Schirmdämpfung bewirken kann.

Umrechnungstabelle für die Schirmwirkung

Wichtige Regel, die man sich merken sollte

Jede zusätzliche Erhöhung um 20 dB verbessert die Schirmdämpfung um etwa das Zehnfache .

Das bedeutet, dass der Unterschied zwischen 70 dB und 90 dB nicht gering ist – er entspricht einer etwa zehnmal höheren Dämpfungsleistung .

Was bedeutet 70 dB EMI-Abschirmung?

Eine Schirmdämpfung von 70 dB bedeutet, dass die Energie elektromagnetischer Wellen auf etwa ein Zehnmillionstel ihrer ursprünglichen Stärke reduziert wird.

In der Praxis ist eine Abschirmung von 70 dB für die meisten kommerziellen und industriellen Elektroniksysteme bereits ausreichend.

Typische Abschirmungsanforderungen je nach Branche

Wenn ein Lieferant also behauptet, dass eine leitfähige Schaumstoffdichtung eine EMI-Abschirmung von 70 dB bietet, erfüllt sie bereits die Anforderungen vieler Automobil- und Kommunikationssysteme.

Es gibt jedoch ein wichtiges Detail:

Die Abschirmwirkung ändert sich mit der Frequenz.

Ein Material kann bei 100 MHz hervorragende Leistungen erbringen, bei 5 GHz jedoch deutlich an Leistung verlieren. Aus diesem Grund liefern professionelle Anbieter vollständige Schirmdämpfungskurven anstelle einzelner Messwerte.

Für Überlegungen zur Auslegung von Hochfrequenzsystemen können Sie auch Folgendes heranziehen:
EMI-RFI-Abschirmmaterialien: Vermeiden Sie 4 kostspielige 5G-Fehler

Schlüsselfaktoren, die die EMI-Abschirmleistung beeinflussen

Die Abschirmwirkung hängt von weit mehr ab als vom Material selbst.

1. Materialleitfähigkeit

Eine höhere Leitfähigkeit führt im Allgemeinen zu einer besseren Abschirmleistung.

Aus diesem Grund erzielt vergoldeter leitfähiger Schaumstoff in der Regel bessere und gleichmäßigere Ergebnisse als herkömmliche vernickelte Materialien.

2. Kontaktqualität

Selbst kleinste Spalten können zu elektromagnetischen Leckagepfaden werden.

Dies ist einer der Gründe, warum leitfähige Schaumstoffdichtungen oft zuverlässiger sind als flache leitfähige Gewebe – ihre Elastizität gleicht unebene Oberflächen aus und sorgt für einen gleichmäßigen Anpressdruck.

3. Verdichtungsverhältnis

Bei elastischen Abschirmmaterialien wie leitfähigem Schaumstoff wirkt sich die Kompression direkt auf die Abschirmleistung aus.

Empfohlenes Verdichtungsverhältnis:

• Typischerweise 25 %–30 %

Zu geringe Kompression führt zu schlechtem elektrischem Kontakt.
Zu starker Druck kann das Material dauerhaft beschädigen.

4. Frequenzbereich

Unterschiedliche Materialien verhalten sich in verschiedenen Frequenzbändern unterschiedlich.

Zum Beispiel:

• Kupferfolie weist bei niedrigeren Frequenzen eine außergewöhnlich gute Leistung auf.
• Absorbermaterialien sind in Hochfrequenz-5G-Anwendungen oft effektiver.

Wie man das Richtige auswählt EMI-Abschirmmaterial

Sobald man die Abschirmwirkung verstanden hat, wird die Materialauswahl deutlich einfacher.

Szenario 1: Kostensensible Unterhaltungselektronik

Empfohlen:

• Standard-FOF-leitfähigen Schaumstoff
• Leitfähiges Gewebe

Typische Abschirmung:

• 60–70 dB

Am besten geeignet für:

• Smartphones
• Tabletten
• Unterhaltungselektronik

Szenario 2: Automatisierte Leiterplattenbestückung

Empfohlen:

• SMT-leitfähige Schaumstoffdichtungen

Vorteile:

• Reflow-Lötkompatibel
• Automatisierte Platzierung
• Stabile Erdungsleistung
• Schirmwirkung ≥75 dB

Hier erfahren Sie mehr:
Was ist eine SMT-EMI-Abschirmdichtung?

Szenario 3: Hochfrequente 5G-Anwendungen

Empfohlen:

• Hybridkonstruktionen, die Absorbermaterialien und leitfähigen Schaumstoff kombinieren

Wichtiger Aspekt:

• Vollfrequenz-Abschirmkurvenleistung

Szenario 4: Raue Umgebungsbedingungen in der Automobil- oder Luft- und Raumfahrtindustrie

Empfohlen:

• Vergoldeter leitfähiger Schaumstoff
• Leitfähiger Silikonkautschuk

Vorteile:

• Abschirmung von über 90 dB
• Hochtemperaturbeständigkeit
• Salzsprühbeständigkeit
• Vibrationsbeständigkeit

FAQ

Frage 1: Ist elektromagnetische Abschirmung dasselbe wie Schalldämmung?

NEIN.

Elektromagnetische Abschirmung blockiert elektromagnetische Wellen, während Schalldämmung akustische Wellen kontrolliert. Die Materialien und Konstruktionsprinzipien sind völlig unterschiedlich.

Frage 2: Worin besteht der Unterschied zwischen einem Abschirmraum und einer Abschirmbox?

• Für EMV-Komplettsystemtests wird typischerweise ein abgeschirmter Raum verwendet.
• Eine Abschirmbox ist ein kompaktes Gehäuse für Modultests.

Beide Systeme verwenden leitfähige Gehäuse zur Abschirmung elektromagnetischer Störungen.

Frage 3: Welches ist das beste EMI-Abschirmmaterial?

Es gibt kein universell „bestes“ Material.

Jede Option beinhaltet Kompromisse zwischen:

• Schirmwirkung
• Mechanische Flexibilität
• Montageprozess
• Kosten

Kupferfolie bietet eine extrem hohe Abschirmwirkung, ist aber unelastisch. Leitfähiger Schaumstoff dämpft und füllt Lücken, weist jedoch eine etwas geringere Spitzenabschirmleistung auf.

Frage 4: Sind elektrische Feldabschirmung und magnetische Feldabschirmung dasselbe?

NEIN.

Die physikalischen Mechanismen sind völlig anders.

Über Konlida

Gegründet im Jahr 2006, Konlida Präzisionselektronik ist ein führender Hersteller von EMI-Abschirmungs- und Wärmemanagementlösungen.

Unsere leitfähigen Schaumstoffprodukte erreichen eine Schirmdämpfung von über 90 dB und finden breite Anwendung in der Unterhaltungselektronik, der Automobilelektronik, Kommunikationssystemen und medizinischen Geräten.

Konlida betreibt hochmoderne EMV-Labore, die vollständige Schirmdämpfungskurven im Frequenzbereich von 30 MHz bis 3 GHz liefern können. Dies hilft Ingenieuren, die Materialleistung in der Praxis zu bewerten, anstatt sich nur auf isolierte Spitzenwerte zu verlassen.