金河田工程师谈机箱防辐射

对于日益重视生活品质和身体健康的现代人来说，电磁辐射已经成为他们关注的一大焦点。而电脑作为与人每天接触时间长的电子设备之一，其防辐射功能已经成为今年的一大热点。其中，由于机箱担负起电脑大部分的电磁屏蔽作用，因此机箱防辐射受用户看重。那么，究竟什么是电磁辐射，它对人体有什么危害，防辐射机箱是如何制造出来？带着种种问题，我们邀请金河田公司生产总监邓雄先生为大家答疑解惑。

邓雄 金河田公司生产总监
澳门国际公开大学MBA，1999年进入金河田公司，
从事电脑机箱技术工作十年，在电脑机的生产工
艺及技术方面有着极为丰富的经验。

什么是电磁辐射？

电磁辐射是能量以电磁波形式由“源”发射到“空间”的现象。其原理是任意一个振动的电荷在其周围产生电磁场，并以电磁波的形式向远方辐射能量。电磁辐射所衍生的能量，取决于频率的高低，频率愈高，能量愈大。而频率极高的X光和伽玛射线会产生较大的能量，能够破坏合成人体组织的分子（例如放射治疗对人体造成的副作用）。正因为如此，人们普遍对电磁辐射心存畏惧，并想方设法减小电磁辐射对自己的危害，其中电脑防辐射是重点。当电脑主机开始运行时，内部配件如电源、主板、内存、显卡等都有电流通过，电流的方向和大小持续不断变化时就产生电磁波并向外辐射，当这种电磁辐射超过一定的强度时，就会产生负面效应。因此机箱的防辐射能力对于经常使用电脑的用户来说非常重要。

EMI、EMS、EMC的区别

大家在关注电子电气设备的电磁辐射时，经常会看到EMC、EMI和EMS等专用名词，它们之间有什么不同呢？

我们先来看EMI，它是电磁干扰（Elector Magnetic Interference）的简称，是指电子产品中的电磁能量经由传导或辐射的方式对外传播的过程。简而言之，就是电子产品（相当于“犯罪分子”）对外进行电磁辐射的程度。

而EMS是电磁敏感度（Electro Magnetic Susceptibility）的简称，是指由于电磁能量造成性能下降的容易程度。简而言之，是电子产品（相当于“受害者”）抵抗外部的电磁辐射的能力。

EMC则是电磁兼容性（Electro Magnetic Compatibility）的简称，包括了EMI和EMS两个方面，意指设备所产生的电磁辐射既不对其它设备产生干扰, 也不受其它设备的电磁辐射干扰。

防辐射机箱如何“炼成”？

机箱的防辐射原理是：利用机箱材料的导电性，让机箱形成封闭的金属壳体，当机箱内配件产生的交变电磁场传向机箱金属壳体时，一部分电磁波被金属壳体表面反射，一部分电磁波被金属壳体吸收，这样穿透机箱而出的电磁场强度便大幅度衰减，从而达到保护人体健康的目的。要让机箱具备良好的防辐射能力，在选材和生产制造上必须严格把关，与生产普通机箱相比，差异主要体现在以下几个方面。

1.选择优质的机箱板材

为了提高机箱的电磁辐射屏蔽能力，首先需要考虑机箱材料的选择。由于不同材料的屏蔽作用各不相同，故应根据屏蔽的效率和原材料的费用比选择具备高导磁率、高导电率的金属材料。在常用的钢板材料中，按照耐腐蚀度、导电度和成本从高到低顺序，依次可分为SECC电镀锌钢板、
SGCC热浸锌钢板、SPCC冷轧板。三种钢板本身都是铁，但SPCC冷轧板由于要进行防锈喷漆处理，喷漆后变得不导电，降低了机箱的防辐射能力，行业内一般认为SECC点镀锌钢板的防辐射能力较强。三种板材识别起来很简单，因为冷扎板容易生锈，需要涂油防锈，所以冷扎板上很多油污；电解板看起来像水泥板，颜色发青；镀锌板的表面则比较光亮。

除了钢板材料的选择之外，钢板的厚度和表面光洁度也很重要。由于电磁波是直线传播的，其传播到金属表面时，一部分会穿透金属向外传播，另一部分则会在金属表面产生反射现象。如果机箱钢板的厚度太薄，不但起不到机械保护作用，而且电磁波极易穿透，令屏蔽作用大打折扣；机箱钢板太厚又造成不必要的原材料浪费。因此，行业内选择的机箱钢板厚度大多在0.7mm～1mm之间。而在表面光洁度方面，光洁度越好的钢板，对电磁波的反射能力就越强，因此应选择表面光洁度易加工的材料，同时还要考虑到金属板材的化学防腐蚀性。

2.缝隙与开口的高密合处理

机箱内部有电源线、信号线、控制线等各种线束及板卡的插入、引出，机箱外部有开关、指示灯、软驱、光驱等设备，同时为了散热还要设置通风孔，因此机箱不可能做到完全密封，而是存在着或多或少的接缝和开口。这些接缝和开口会引起电气的不连续性，如处理不当则会引起屏蔽能力的下降。所以在机箱的设计当中，要提高屏蔽能力就必须对接缝和开口予以特别的“关照”。

由于机箱连接处表面的不平整和薄板型材料的变型，不可避免地产生狭长的缝隙，当缝隙的长度达到λ/4（λ为电磁波波长）或更长时，这个缝隙就会引起电磁辐射的大量泄漏。根据电磁波理论关于接缝处总体屏蔽能力的分析，在生产制造时可以对机箱接缝采取如下措施：

a.减少缝隙的长度：在接缝处涂上导电材料或增加导电衬垫，可增大接触面，从而减小电磁泄漏；缝隙的长度尽可能控制在5cm～7cm以内；在条件允许下，可增加螺钉等连接点的数目或减小螺钉等连接点的间距，缩小每段缝隙的长度。

b.增大缝隙的深度：从电磁泄漏的路程来看，增大接缝处的重叠尺寸就相当于增加缝隙的深度，这样电磁波在金属壁之间经过多次的反射、折射，其能量被大量消耗，从机箱内向外界泄漏的能量自然也就相应减少。

3.通风孔的合理设计

机箱需要利用通风孔辅助散热，而这些通风孔往往是引起电磁泄漏的一个重要因素。测试表明，当通风孔的大直径达到7mm时，屏蔽性能会下降60dB以上。因此为了兼顾散热与屏蔽作用，通风孔的形状大多数为正六角形、正方形或等边三角形，并且通风孔的直径要控制在6mm以内，这样才能有效防止电磁辐射泄漏。除此之外还可以采用覆盖金属丝网、用穿孔金属板和采用截止波导等方法增强屏蔽能力。

通风孔的直径要控制在6mm以内

4.有效的EMI弹片和触点设计

我们知道，良好的电磁屏蔽就是要尽量减小外壳的开孔和缝隙，一般来说机箱上不能有超过6mm的开孔，并且所有可拆卸部件必须能够和机箱导通。要做到这点，就要靠EMI触点将机箱主机架和侧板连为一体，让机箱整体导通，形成封闭的电磁环境，阻止电磁波的泄漏。值得一提的是，机箱内EMI触点的间距也是很有讲究的，间距过大无法起到有效的导通作用，间距过小又会增加无谓的加工难度和加工时间。EMI的强度是根据波长来决定的，行业内一般分为A、B、C、D、E和T级六个等级，T级是高级别，A、B、C属于中高级别，D、E属于较低级别，根据对产品防辐射的要求不同，一般机箱为C级。因此在机箱设计时，要求严格的EMI触点间距在50mm以下，要求不太严格的话大致范围在50mm～100mm之间，金河田机箱的EMI弹点根据产品结构的不同在40mm～
60mm之间。

EMI弹片（左）和触点（右）

此外，我们在实践中发现，机箱仅有EMI触点不能做到很好的导通性，因此在金河田机箱上还专门设计了EMI弹片，保证机箱主机架和侧板的充分接触。

要制造一款真正的防辐射机箱，不仅需要使用优质板材、高精密度生产模具，在缝隙、开口、通风孔和EMI触点等细节处理上也必须面面俱到，来不得一丁点马虎，在这样严格要求下制造出来的机箱才能真正有效地起到防辐射作用。而市场上不少杂牌劣质机箱也号称防辐射，但用户长期使用这种机箱会危害身体健康。本文希望在让广大读者了解防辐射机箱制造技术的同时，也能帮助大家提高鉴别能力，认清防辐射机箱。