智慧座艙電磁幹擾屏蔽：電磁相容泡棉材質的應用

現代智慧駕駛艙將大型顯示器、5G 連接、語音互動、數位儀錶板、抬頭顯示器 (HUD) 和高功率音訊系統整合到日益緊湊的空間內。隨著電子設備密度的增加，電磁幹擾屏蔽對於維持訊號完整性、通訊可靠性和使用者體驗至關重要。

關鍵問題是：當多個高速無線系統在同一狹小空間內運作時，汽車工程師如何控制電磁幹擾？

導電泡棉墊片透過創建低阻抗接地路徑、密封外殼縫隙和隔離敏感電子模組，提供切實可行的解決方案。

為什麼電磁幹擾屏蔽智慧座艙中的問題

現代汽車駕駛艙可能包含中央顯示器、數位儀表板、4G/5G 天線、Wi-Fi、藍牙、GPS、FM/AM 收音機、UWB、NFC、音訊放大器和高速數位介面——所有這些都在有限的區域內運行。

如果沒有適當的屏蔽和接地，電磁幹擾會導致：

• Wi-Fi 或藍牙斷開連接
• GPS定位速度緩慢或定位不準確
• 無線電噪音和乾擾
• 顯示器閃爍或影像偽影
• 觸控螢幕誤輸入
• 高速通訊錯誤
• 電子模組之間的訊號完整性問題

對於著眼於基本原理的工程師而言， PCB電磁幹擾屏蔽：從點保護到系統級隔離更全面地概述了接地和屏蔽在 PCB 層面上的協同工作方式。

1. 智慧座艙面臨的主要電磁相容性挑戰

傳統汽車駕駛艙和智慧駕駛艙最大的差異在於電子硬體的密度要高得多。

挑戰一：更大的顯示屏，更少的屏蔽空間

早期的車輛通常使用7吋的中央顯示器。現代車輛可能使用15.6吋的顯示器或全寬整合螢幕。

顯示面積顯著增加，而螢幕背後的可用安裝空間卻變得更窄。窄邊框和輕量化結構幾乎沒有給傳統的屏蔽組件留下任何空間。

這使得低矮的EMI泡棉和低壓縮力解決方案變得越來越重要。

挑戰二：更多無線頻段

智慧駕駛艙可以同時使用：

• 5G NR 和 4G LTE
• Wi-Fi 2.4 GHz、5 GHz 與 6 GHz
• 藍牙
• GPS L1/L2/L5
• FM/AM
• UWB
• NFC

由於這些天線和電子模組安裝得很近，因此難以控制不必要的電磁耦合。

挑戰三：高速數位訊號

中央顯示器和駕駛艙域控制器通常透過高速介面（如 FPD-Link 和 GMSL）進行通訊。

資料傳輸速率可達數千兆赫茲，這使得這些介面對電磁雜訊非常敏感。屏蔽不良或回流路徑不穩定會導致閃爍、影像失真，甚至顯示故障。

挑戰四：使用者會立即註意到EMC問題

與位於動力系統或底盤深處的電子設備不同，駕駛艙電子設備對駕駛員來說是可以直接看到和聽到的。

收音機噪音過大、藍牙連接不穩定、顯示器閃爍或觸控螢幕故障都會立即影響人們對車輛品質的感知。

2. 五大主要應用EMC泡沫在智慧座艙中

應用 1：駕駛艙域控制器

駕駛艙域控制器已成為現代汽車電子電氣架構的核心組件。它可以整合以前由單獨的儀表、資訊娛樂、抬頭顯示器和後座娛樂控制器處理的功能。

其印刷電路板通常包含高密度處理器、高速數位電路、射頻電路和電力電子元件。因此，有效的接地和各功能區域之間的隔離至關重要。

對於駕駛艙域控制器而言，其工作溫度可能低於牽引逆變器，但對訊號完整性的要求卻異常苛刻。 SMT墊片的接地阻抗必須夠低，才能提供有效的高頻回流路徑。

應用 2：中央顯示器和儀表板

中央顯示器是智慧駕駛艙中最顯眼的組件之一。從電磁相容性（EMC）的角度來看，它面臨著雙重挑戰：它既會受到外部電磁幹擾的影響，也會輻射自身電子元件所產生的雜訊。

典型應用包括：

為什麼要在大型顯示器周圍使用空氣環？

大型汽車顯示器對機械壓力非常敏感。傳統的FOF密封墊會將壓縮力集中在顯示器邊緣，長期使用可能會影響光學均勻性或觸控性能。

AIR LOOP採用中空結構，在保持電氣接觸的同時，顯著降低了壓縮力。這使其特別適用於需要同時提供電磁幹擾屏蔽和機械保護的大型顯示器。

有關此結構的更多信息，請參閱空氣環路墊片：輕量化電磁幹擾屏蔽設計指南。

範例應用

在某汽車顯示應用中，電磁相容性測試期間，在特定頻段出現了觸控螢幕誤觸發現象。調查發現，觸控螢幕與顯示器之間的接地不良，為來自牽引逆變器的雜訊提供了耦合路徑。

用 AIR LOOP 導電泡棉解決方案取代屏蔽介面後，觸控螢幕幹擾問題就消除了。

應用3：T-Box和無線通訊模組

T-Box 可作為通訊中心，支援 4G/5G 連線、Wi-Fi、藍牙和 GPS 等功能。

它通常安裝在儀表板後面或手套箱附近，靠近中央顯示器和駕駛艙網域控制器。

GPS對電磁雜訊特別敏感，因為接收到的衛星訊號極為微弱。即使是相對較小的電磁雜訊也會降低定位精度或增加衛星訊號捕獲時間。

EMC泡沫材料的典型應用包括：

• T型盒外殼密封
• PCB接地
• 天線連接器屏蔽層
• 主連接器屏蔽層

D 形和 P 形 FOF 墊片可以密封外殼接縫，而鍍金 SMT 接點提供局部 PCB 接地。

在高於 1 GHz 的頻率下，材料選擇和接觸穩定性變得越來越重要。電鍍工藝的選擇也會影響長期電氣性能。一個有用的參考資料是：鍍金、鍍鎳、鍍錫EMC泡沫：哪種塗層最好？ 。

應用 4：汽車音頻放大器

高級車用音響系統可提供數百瓦甚至超過 1 千瓦的功率。高功率 D 類放大器使用 PWM 開關電路，會在很寬的頻率範圍內產生開關雜訊和諧波。

典型應用包括：

為什麼音頻放大器需要專用的電磁幹擾屏蔽？

功率放大器會產生相對較強的寬頻電磁雜訊。如果機箱屏蔽不足，這種雜訊會耦合到附近的調頻/調幅收音機電路中，造成可聽見的背景幹擾。

這就是為什麼EMI 泡棉材質經常用於擴大機外殼、PCB 介面和其他外殼接縫處。

應用5：抬頭顯示器（HUD）

抬頭顯示系統（HUD）將車速、導航資料等駕駛資訊投射到擋風玻璃上。其內部結構結合了高亮度LED或雷射光源、顯示晶片和精密光學元件。

光驅動電路可能會產生電磁噪聲，幹擾附近的儀器或顯示電子設備。

由於HUD包含明確的光路，因此屏蔽墊圈不得阻擋光路。因此，FOF EMI泡棉通常放置在外殼的非光學邊緣周圍。

主要要求如下：

• 可靠的機櫃接地
• 緊緻幾何
• 穩定壓縮
• 光路無阻塞
• 長期抗振性能

3. 智慧座艙電磁相容泡棉的特殊要求

智慧座艙應用與動力系統電子設備截然不同。其首要目標並非僅僅是最大限度地提高屏蔽效果；工程師還必須平衡電氣、機械、尺寸和美觀方面的要求。

因此，設計良好的導電海綿必須提供穩定的電氣接觸，同時又不會產生過大的機械負載。

4. 智慧座艙與電動驅動電磁相容性要求

智慧座艙電子設備的環境條件與電動驅動和電力電子設備的環境條件有很大不同。

在選擇電磁幹擾屏蔽墊片時，這種差異至關重要。針對高溫逆變器最佳化的材料可能不是大型駕駛艙顯示器的最佳選擇。

5. 智慧座艙應用快速選擇指南

應用	推薦產品	關鍵要求
駕駛艙域控制器PCB	鍍金SMT EMI泡沫	低阻抗和訊號完整性
中心顯示周界	黑色 AIR LOOP EMI 泡沫	極低的壓縮力
T-Box 保護殼	D/P 型 FOF EMI 泡沫	高頻屏蔽
音訊放大器	D形FOF EMI泡沫	防止噪音洩漏
HUD圍護結構	定制FOF EMI泡沫	維持光學間隙

如何選擇合適的EMI泡沫適用於智慧座艙

選擇合適的材料不僅取決於屏蔽效能。工程師也應綜合評估頻率範圍、接觸電阻、壓縮力、間隙容差、工作溫度、振動環境、鍍層、幾何形狀和安裝方法等因素。

對於大型顯示器，通常優選低阻力空氣環路結構。對於PCB接地，SMT墊片可提供精確且可重複的接觸點。對於外殼接縫，FOF型材可提供靈活的間隙填充和連續屏蔽。

在高頻應用中，電氣介面的品質與屏蔽材料本身同樣重要。無法保持穩定接觸的導電墊片會在屏蔽路徑中產生間隙，增加阻抗。

關於KONLIDA

蘇州康利達精密電子有限公司成立於2006年，並通過了相關認證。IATF 16949汽車品質管理標準。

KONLIDA提供種類齊全的汽車EMI屏蔽產品，包括FOF墊片， SMT墊片，空氣迴路墊片， 和全方位導電海綿解決方案。可選方案包括鍍金、鍍鎳、鍍錫和黑色導電織物結構。

對於智慧座艙應用，KONLIDA 的 AIR LOOP 和黑色導電泡棉解決方案已被汽車客戶的中央顯示器、儀錶板和座艙控制器所採用。

從導電PI薄膜開發和汽車級矽膠芯材成型到客製化電鍍和模切，KONLIDA 為工程師提供從初始設計到原型製作和批量生產的全方位支援。