5G的更高频率和更小的外形尺寸石英晶体带来了几个EMI挑战，但这些障碍正在推动EMI屏蔽创新。
5G正在整个电子行业迅速掀起波澜。这些速度更快、带宽更高的网络为消费者和企业带来了广泛的好处，但它们需要硬件的重大转变。在这些必要的变化中，5G电磁干扰（EMI）屏蔽是电子工程师面临的最大挑战之一。
对可靠EMI屏蔽的需求并不新鲜。然而，5G带来了新的障碍，随着开发人员绕过这些障碍，激发了一波创新浪潮。
紧凑型EMI屏蔽
5G网络和EMI屏蔽的最大挑战之一是5G的高频率。尤其是高频段毫米波，有波长1到10毫米之间，导致更高的容量和吞吐量，但范围更短。因此，他们依赖小型基站的分布式网络，而不是大型集中式基站，这需要较小的EMI屏蔽。
以较小的外形尺寸石英晶体提供足够的屏蔽是一项挑战。在更小的空间内处理超高频信号也使过热成为一个更突出的问题，但散热器的空间更小了。
这一挑战导致紧凑型屏蔽和热管理设计激增。随着法拉第笼和散热器变得不可行，人们开始重新考虑屏蔽材料。热凝胶和轻质合金（如铝）为大型传统材料提供了有效的替代品。
较小的开孔
同样，5G EMI屏蔽必须考虑设备上的任何开放孔径。较短的波长会增加射频信号通过非导电区域或开放区域泄漏的风险。虽然这些孔通常是可以避免的，但充电口或散热口却是一个问题。
更好的内部热管理有助于减少对散热开孔的需求。使用电池或能量收集系统代替有线电源连接具有类似的效果，因为不再需要电缆端口。
该解决方案适用于工业4.0应用，碰巧5G的一些最大用例今天。设计放弃充电线而支持内置系统的设备可以满足这一需求，同时降低开放式充电端口带来的电磁干扰风险。
环境屏蔽
随着5G的发展，它将刺激更广泛的物联网和车载晶振采用。因此，5G设备必须应对具有挑战性的环境条件，除了EMI之外，还需要防热、防潮、防水和防尘。
传统的屏蔽技术和材料对电磁干扰有效，但对环境危害无效。设备设计者可以实现单独的EMI屏蔽和环境保护，但这使得产品体积庞大且复杂。
一个更好的替代方案是在一个机箱中提供两种防御。嵌入金属的硅树脂非常适合这种应用，因为它防水和耐极端温度同时阻挡电磁干扰。如果屏蔽需要更高的导电性，银等耐腐蚀金属比传统铜更可靠，因为银的抗氧化性更强，导电性更好。镀银铜在高弹性和成本效益之间提供了一个有效的中间地带。
柔性屏蔽
5G EMI屏蔽的另一项创新是柔性屏蔽日益突出。随着5G提高了对更小和环保保护的需求，刚性金属笼正在迅速过时。柔性织物、泡沫和环氧树脂替代品正在取而代之。使用环氧树脂或泡沫让屏蔽层在受保护部件周围形成完全密封。
柔性屏蔽对于使用系统级封装（SiP）设计而不是更流行的片上系统（SoC）的设备尤其有利。虽然SOC提供了更好的性能，但sip提供了更大的设计灵活性，贴片晶振适合使用5G网络的移动设备。然而，它们也需要对单个组件进行更多的分割，这使得柔性屏蔽更受欢迎。
热管理创新
5G还在EMI屏蔽方面引入了更多的热管理问题。5G基础设施和设备在更小的封装中同时处理更多数据，导致温度更高。这一障碍导致了几项重要的热管理创新。
相变材料（PCM）提供被动冷却，比主动系统或传统散热器占用更少的空间和能源。然而，它们以前的导电性不足以在电子冷却应用中工作。最近的研究表明，通过向相变材料中添加更多的导电材料，它们的功效显著提高，石英晶体振荡器使其适用于手机或物联网设备等5G应用。
改变5G设备的运行方式也有所帮助。与4G、5G不同不需要持续传输，从而实现更低的功耗。设计5G基站和物联网设备在不发送数据时默认进入睡眠模式将降低其能耗，从而减少产生的热量。
5G设备需要完全的EMI屏蔽，以确保它们始终正常工作。虽然这可能是一项具有挑战性的任务，但它为广泛的技术改进铺平了道路。因此，开发更具弹性、柔性和有效的EMI屏蔽可以使整个电子行业受益，而不仅仅是5G设备。
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