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シールド効果計算ツール

導電性エンクロージャーの電磁シールド効果の計算

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公式

SE = A + R = 8.686×(t/δ) + 20×log₁₀(|1+η₀/η_s|/2)

参考: MIL-STD-285, Schulz et al.

SE — Total shielding effectiveness (dB)
A — Absorption loss (dB)
R — Reflection loss (dB)
δ — Skin depth (m)
t — Shield thickness (m)
σ — Conductivity (S/m)
μ_r — Relative permeability

仕組み

電磁両立性（EMC）エンクロージャーのシールド効果（SE）は、不要な電磁放射を減衰するエンクロージャーの能力を定量化する電子設計における重要なパラメーターです。シールド性能は、吸収損失、反射損失、多重反射という3つの主要なメカニズムによって決まります。吸収損失は、電磁波が材料の導電率と厚さによって減衰され、電磁エネルギーが熱に変換されるときに発生します。反射損失は、電磁波が方向を変えたり散乱したりする材料界面で発生します。これらのメカニズムを組み合わせた総合的なシールド効果によって、エンクロージャーの電磁絶縁機能を総合的に測定できます。SEに影響する要因には、材料の導電率 (σ)、透磁率 (μ)、厚さ (t)、動作周波数などがあります。通常、銅、アルミニウム、特殊合金などの高導電性材料は、優れたシールド性能を発揮します。

計算例

1 GHzの周波数で厚さ1mmのアルミニウム製エンクロージャーを考えてみましょう。アルミニウムの導電率は約 3.77 × 10^7 S/m で、シールド効果の計算を使用して、まず吸収損失を計算します。つまり、se_吸収 = 20 log10 (hz × t × √ (fμσ))、ここで、δ は波動インピーダンスです。1 GHz のアルミニウムの場合、これにより約 35 dB の吸収損失が生じます。反射損失の計算には材料インピーダンスと波動インピーダンスが必要で、通常はさらに 20 ～ 30 dB の減衰が行われます。これらのメカニズムを組み合わせると、全体のシールド効果は約55～65 dBになり、電磁干渉を大幅に低減し、敏感な電子部品を外部の放射線から保護します。

実践的なヒント

  • ✓電気伝導率の高い材料を選択
  • ✓エンクロージャーの継続的かつシームレスな接続を確保
  • ✓周波数固有のシールド要件を検討

よくある間違い

  • ✗材料の厚みのばらつきを無視する
  • ✗周波数に依存するシールド性能を無視
  • ✗特定の周波数範囲に不適切な素材を使用する

よくある質問

導電率の高い銅、アルミニウム、特殊合金は、優れた電磁シールドを提供します。ミューメタル合金とニッケル合金は、低周波磁場に特に効果的です。
材料の厚さを増やすと、一般に吸収損失が改善され、全体的なシールド効果が高まります。ただし、特定の厚みを超えると収益は減少します。
塗料や非導電性コーティングは、表面抵抗を高めて不連続性を生み出すため、シールド効果を大幅に低下させる可能性があります。
1 GHzを超える高周波数範囲では、複雑な波の相互作用メカニズムにより、より高度なシールド技術が必要になります。
エンクロージャーのインターフェースでの電磁漏れを最小限に抑えるには、導電性ガスケット、オーバーラップデザイン、連続的な電気接続を使用してください。

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