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採用導電泡棉的ADAS感光元件EMI屏蔽
ADAS感測器電磁幹擾屏蔽：導電泡棉在攝影機、雷達和光達的應用
高級駕駛輔助系統 (ADAS) 感測器是智慧駕駛的核心，也是汽車電磁相容性 (EMC) 設計中最具挑戰性的組件之一。從車載攝影機、77GHz 毫米波雷達到雷射雷達 (LiDAR)，每種感測器對電磁幹擾 (EMI) 屏蔽材料的要求都不盡相同。
導電泡棉為這些緊湊型感測器組件的接地、間隙密封和電磁屏蔽提供了一個靈活的解決方案。本文基於康利達在汽車感測器專案方面的經驗，闡述了導電泡棉在ADAS感測器中的應用，以及工程師如何選擇合適的結構和材料。
ADAS（進階駕駛輔助系統）的普及速度正在迅速加快。系統已從基本的後視攝影機發展到L2級自適應巡航控制和車道維持系統，而L3級自動駕駛技術也正在進入量產應用階段。隨著自動化程度的提高，感測器數量、訊號靈敏度和電磁相容性（EMC）的要求也相應提高。
典型的L2+級車輛可能包含8-12個攝影機、3-5個毫米波雷達感測器、1-2個光達單元以及大約12個超音波感測器。這些設備分佈在車輛周圍，並在複雜的電磁、熱和機械環境中運行。同時，每個感測器都必須避免干擾其他電子系統。
康利達的導電泡棉解決方案已應用於中國一級供應商的汽車攝影機模組、毫米波雷達和光達專案。應用範圍涵蓋用於攝影機模組的微型全嚮導電泡沫，以及用於雷達系統的專用高頻屏蔽結構。
有關材料本身的介紹，請參見什麼是EMI泡沫？ EMI泡棉完全指南。
本文探討了導電泡沫在四種主要ADAS感測器類型中的作用。
1. ADAS感測器的電磁相容性挑戰
ADAS感測器面臨的電磁環境與傳統車廂電子設備不同。
挑戰一：感測器安裝在暴露或半暴露的位置
攝影機通常安裝在擋風玻璃後方、前格柵內或側視鏡周圍。毫米波雷達通常位於前保險桿後方，而光達則可能安裝在車頂或前格柵上。
這些地點可能相對靠近高雜訊源，例如馬達驅動系統和直流/直流轉換器。它們也會經歷較大的溫度波動和機械振動。
挑戰二：感測器訊號極其微弱
毫米波雷達接收來自周圍物體的極低功率反射訊號。即使是少量的耦合電磁雜訊也會降低探測靈敏度。
光達也面臨類似的挑戰。其光電探測器對電噪聲非常敏感，不必要的電磁耦合會導致測量誤差或誤檢。
挑戰3：感測器之間必須相互隔離
同一輛車上可能同時安裝多個雷達感測器。如果隔離措施不足，感測器之間可能會相互幹擾。
因此，ADAS屏蔽必須同時解決外部幹擾和內部串擾問題。
挑戰四：高頻屏蔽的要求越來越高
汽車雷達已經從24GHz系統發展到77GHz和79GHz平台。這些頻率遠高於傳統屏蔽規範中通常引用的3GHz範圍。
因此，工程師在評估用於雷達應用的導電泡沫材料時，不能僅依賴低頻屏蔽資料。接觸電阻、表面電導率、材料結構、接頭幾何形狀以及整個屏蔽罩都會影響高頻性能。
康利達的高頻測試能力
康利達的EMC實驗室可將屏蔽效能測試擴展到40GHz ，支援先進感測器應用的高頻材料和結構驗證。
需要注意的是，這與直接進行77GHz測試不同：40GHz測試本身並不等同於77GHz測量。相反，它提供了有用的高頻特性分析和預驗證數據，可用於支援雷達屏蔽設計和材料選擇。
2. 導電泡沫在四種ADAS感測器應用中的應用
應用1：汽車攝影機模組
最廣泛使用的ADAS感測器
攝影機是現代車輛中最常見的感測器之一。其應用包括後視攝影機、用於自動緊急煞車系統的前置攝影機、環視攝影機和駕駛員監控系統（DMS）攝影機。
相機模組可能包含：
- CMOS影像感測器
- ISP晶片
- 序列化器
- 電源管理電路
- 高速訊號介面
影像感測器產生的類比訊號對電噪聲非常敏感。同時，透過同軸電纜或屏蔽雙絞線傳輸的視訊訊號需要適當的接地和屏蔽。
導電泡沫的使用地點
| 應用領域 | 推薦材料 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 模組外殼接地 | 全方位導電泡沫 | 外殼與支架之間的低阻抗接地 |
| CMOS感測器屏蔽 | 微型全方位泡沫 | 敏感元件周圍的近場屏蔽 |
| 電纜/連接器屏蔽 | 導電織物或環形泡沫 | 訊號路徑的屏蔽和接地 |
| 鏡頭座到外殼 | 微型FOF泡沫 | 金屬部件之間的導電連接 |
為什麼全嚮導電泡棉非常適合用於相機模組
相機模組非常小巧，可用於安裝屏蔽墊圈的空間可能只有0.5-2毫米。
全方位導電泡棉材料在 X、Y 和 Z 方向上提供導電通路。這使得在相對較小的壓縮下即可實現低阻抗電接觸，同時最大限度地減少光學組件上的機械應力。
有關此結構的更多信息，請參閱全方位導電泡棉墊片與標準導電泡棉墊片的比較。
在多個汽車攝影機專案中，康力達建議在金屬攝影機外殼和安裝支架之間使用薄的全嚮導電泡沫，厚度通常在 0.5-1 毫米左右。
這種配置可在不給予光學對準施加過大機械應力的情況下實現電氣接地。如果需要更高的電氣性能，也可以考慮使用鍍銀全向泡沫材料。
應用二：毫米波雷達
高頻屏蔽面臨的新挑戰
毫米波雷達是以下應用的核心ADAS感測器：
- 自適應巡航控制（ACC）
- 自動緊急煞車（AEB）
- 盲點偵測（BSD）
- 前向碰撞預警（FCW）
汽車雷達系統越來越多地在77GHz 和 79GHz左右運作。
雷達天線發射和接收高頻電磁波。在這些頻率下，屏蔽設計對電氣連續性、接頭幾何形狀、接觸品質和材料特性特別敏感。
典型的導電泡沫應用
| 應用領域 | 推薦材料 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 雷達外殼接縫 | D形或P形FOF泡沫 | 外殼接縫處的電磁幹擾密封 |
| PCB與外殼接地 | 鍍金SMT導電泡沫 | 低阻抗接地 |
| 雷達罩/外殼接口 | 環形導電泡沫 | 天線區域周圍的屏蔽和隔離 |
| 外部連接器 | 環形導電墊片 | 360°連接器屏蔽 |
高頻材料選擇
77GHz 雷達應用需要比傳統的低頻屏蔽規範更高的要求。
導電層、表面電導率、接觸電阻、壓縮性能和機械穩定性都會影響屏蔽性能。與某些鍍鎳結構相比，鍍金導電泡棉在導電性和耐腐蝕性方面具有優勢。
有關導電泡沫塗層的詳細比較，請參見鍍金、鍍鎳和鍍錫EMC泡沫材料。
康利達的電磁相容性實驗室能夠測試高達 40GHz 的屏蔽效能，用於高頻材料特性分析。對於 77GHz 雷達設計，這些數據可以與特定應用的模擬和系統級驗證相結合，從而為材料選擇提供支援。
應用3：光達
平衡光學和電磁性能
光達在L3級及更高級別的自動駕駛系統中日益重要。它發射雷射脈衝並測量返回時間以確定物體距離，這需要高精度的光學和電子訊號處理。
在雷射雷達系統中，雪崩光電二極體（APD）或單光子雪崩光電二極體（SPAD）對電雜訊非常敏感。電磁幹擾可能會影響訊號完整性，並導致測量誤差。
機械式雷射雷達系統也帶來了另一個挑戰：移動或旋轉部件會產生持續的振動和機械運動。
典型的導電泡沫應用
| 應用領域 | 推薦材料 | 主要功能 |
|---|---|---|
| 房屋接縫 | D/P 型 FOF 泡沫 | 電磁幹擾密封 |
| 內部PCB接地 | 鍍金SMT泡沫 | 高速電路接地 |
| 光電模組 | 微型全方位泡沫 | 近場屏蔽 |
| 旋轉/掃描機構 | 微型FOF泡沫 | 導電接地 |
光達的三項特殊要求
1. 請勿阻擋光路
導電泡沫必須放置在光路之外，並遠離關鍵光學表面。
2. 抗振動和抗疲勞
機械式雷射雷達系統可能需要在振動環境下持續工作。密封墊片結構必須保持穩定的電氣接觸，且不得過度磨損或永久變形。
3. 控製粒狀物污染
光學元件對清潔度要求極高。屏蔽材料應盡可能減少粒狀物的產生和異物污染。
康利達的導電泡棉產品可在1000 級無塵室環境中生產，有助於控制光學感測器應用中的粒狀物和污染風險。
應用4：超音波感測器
超音波感測器通常用於短距離障礙物檢測，包括自動停車和盲點輔助。
它們的運作頻率通常比毫米波雷達低得多，通常在40–58kHz左右。
雖然超音波感測器本身對高頻屏蔽的要求通常較低，但它們在保險桿上的位置可能會受到電動驅動系統和其他車輛電子設備的干擾。
導電泡沫的主要應用領域包括：
- 感測器外殼接地
- 連接器和線纜屏蔽
- 導電元件之間的間隙密封
雖然屏蔽要求可能不如雷達那麼高，但汽車等級的耐用性、耐溫性、抗振性和長期接觸穩定性仍然很重要。
3. ADAS感測器類型對導電泡沫的要求
選擇合適的導電泡沫材料，不僅取決於屏蔽效能。工程師還應考慮工作頻率、可用壓縮空間、振動、潔淨度和光學限制等因素。
| 要求 | 相機 | 毫米波雷達 | 光達 | 超音波感測器 |
|---|---|---|---|---|
| 典型屏蔽範圍 | 30MHz–3GHz | 用於材料驗證的頻率最高可達 40GHz；系統應用頻率為 77/79GHz | 30MHz–10GHz | 40kHz–100MHz |
| 空間限制 | 非常緊 | 緊的 | 緩和 | 緩和 |
| 低壓縮需求 | 高的 | 中等的 | 高的 | 中等的 |
| 抗振性能 | 中等的 | 高的 | 高的 | 中等的 |
| 清潔要求 | 高的 | 中等的 | 非常高 | 低的 |
| 典型解決方案 | 全方位泡棉 | 鍍金光纖/表面貼裝 | 鍍金FOF+全方位泡沫 | FOF泡沫 |
這些頻率範圍應視為應用和驗證參考值，而非通用的材料極限。實際屏蔽性能取決於完整的密封墊、外殼、接地路徑、頻率、幾何形狀和測試方法。
4. 為什麼選擇康利達 (Konlida) 的 ADAS 感知器 EMI 屏蔽？
1. 廣泛的導電泡棉產品組合
ADAS感測器對機械和電氣性能的要求各不相同。康利達提供多種導電泡沫結構，包括：
- 用於小型相機模組的全嚮導電泡沫
- 用於雷達應用的鍍金光纖和SMT泡沫材料
- 用於光達外殼的定制形狀FOF泡沫
- 用於訊號和連接器屏蔽的導電織物結構
豐富的產品組合使客戶能夠從一家供應商獲得多種屏蔽解決方案。
2. 高頻電磁相容性測試
康利達的EMC實驗室可將屏蔽效能測試擴展到40GHz ，為先進的汽車電子產品提供高頻特性分析。
對於 77GHz 雷達應用，40GHz 資料應視為支援性驗證，而不是直接的 77GHz 認證或測量。
3. 1000級無塵室生產
相機和光達模組對顆粒物和污染物非常敏感。潔淨室生產有助於降低異物風險，並支援光學感測器的應用。
4. 內部材料開發
Konlida 開發專用導電材料，包括厚度低至 0.016 毫米的超薄導電織物和鍍銀全嚮導泡泡棉。
這些材料支援日益緊湊的感測器設計，尤其適用於屏蔽性能和可用安裝空間都有限的情況。
5. 汽車級品質和大量生產
康利達營運30 條導電泡沫生產線，日產能約200 萬件。
該公司擁有IATF 16949、ISO 13485 和 ISO 9001 認證，符合汽車和電子製造要求。
快速原型製作最快可在4 小時內完成，幫助工程團隊加速設計驗證和產品開發。
5. ADAS感測器導電泡棉快速選型指南
| 感應器 | 關鍵位置 | 推薦解決方案 | 關鍵要求 |
|---|---|---|---|
| 前置鏡頭 | 模組式外殼 | 薄型全向泡沫，0.5–1毫米 | 低壓縮率，光學穩定性 |
| 環景攝影機 | 模組屏蔽 | 全向泡棉或微型FOF | 尺寸小巧，阻抗低 |
| DMS相機 | 模組+電纜 | 全向泡棉+導電織物 | 訊號完整性 |
| 毫米波雷達 | 房屋接縫 | 鍍金D形FOF | 高頻性能 |
| 毫米波雷達 | PCB接地 | 鍍金SMT泡沫 | 低阻抗、抗振性 |
| 光達 | 房屋接縫 | 定制形狀的FOF泡沫 | 光學透明，低顆粒生成 |
| 光達 | 光電模組 | 微型全方位泡沫 | 近場屏蔽 |
| 超音波感測器 | 房屋接地 | FOF泡沫 | 標準屏蔽，汽車可靠性 |
6. ADAS導電泡棉常見問題解答
問題1：導電泡棉能否有效屏蔽77GHz毫米波雷達？
這取決於完整的屏蔽結構。傳統的導電泡棉材料規格通常基於低頻測試條件，因此不應僅以 3GHz 的額定值來評估 77GHz 雷達應用。
高頻電導率、鍍層、接觸電阻、墊片幾何形狀、外殼設計、接地品質都會影響最終結果。 40GHz 的實驗室測試可以提供有用的高頻特性信息，但不應將其直接作為 77GHz 的測量結果。
Q2：為什麼全嚮導泡泡棉材質是相機模組的首選材料？
相機模組的安裝空間極為有限，通常小於 1 mm。
全方位導電泡棉只需較小的壓縮即可建立電氣接觸，從而降低光學元件所承受的機械負荷。這使其適用於需要保持光學對準的緊湊型組件。
Q3：光達的旋轉機構可以使用導電泡棉嗎？
是的，前提是泡沫結構的設計能夠適應機械條件。
對於運動部件，工程師應考慮耐磨性、壓縮疲勞性和長期電氣穩定性。可考慮採用矽芯光纖結構或特殊設計的全嚮導電泡沫，同時機械設計應防止泡沫承受過大的旋轉摩擦。
Q4：ADAS導電泡棉與傳統的汽車EMI墊片有何不同？
ADAS應用通常較著重於：
- 高頻響應
- 安裝空間極為有限
- 低壓縮力
- 光學潔淨度
- 抗振性能
- 溫度循環
- 鹽霧與環境耐久性
有關汽車PCB屏蔽要求，請參見汽車PCB屏蔽墊片：為什麼汽車需要特殊材料。
Q5：康力達在ADAS專案方面有哪些經驗？
康利達的導電泡棉產品已被中國多家一級供應商用於相機模組、毫米波雷達和光達專案。
其工程團隊可以為從材料選擇和墊片結構設計到原型開發和EMC驗證的整個過程提供支援。
關於康利達
蘇州康利達精密電子有限公司成立於2006年，專門從事電磁屏蔽和熱管理材料的研發和製造。
製造能力
- 45,000平方公尺的生產設施
- 30條導電泡棉生產線
- 12台旋轉式模切機
- 日產能約200萬件
- 本公司自主研發的第四代自動化包裝成型設備
- IATF 16949、ISO 13485 及 ISO 9001 認證
- 1000級無塵室生產
技術能力
- 近20年的電磁幹擾屏蔽經驗
- EMC實驗室測試頻率高達40GHz
- 自主研發的超薄導電織物，厚度僅0.016毫米。
- 鍍銀全導導電泡沫
- 最快4小時即可完成快速原型製作
- 擁有與多家一級汽車供應商合作的生產經驗
對於 ADAS 感測器應用，康利達的全嚮導電泡棉、鍍金 FOF/SMT 泡棉和客製化形狀的 FOF 泡棉已應用於相機、毫米波雷達和光達專案中。
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