CN102202452B - 一种防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，其主要结构分为三个部分，第一部分为抗静电层，第二部分为导电层，第三部分为电磁遮蔽层。此三层结构以导电层为中间层，其上黏贴抗静电层其下黏贴电磁遮蔽层。此外，还可以在电磁遮蔽层的底部外加一支撑层，以加强屏蔽的强度。本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置具有可简易安装、低成本、制作简单与不占空间的优点。

Description

一种防护装置

本申请是2007年11月15日递交的申请号为200710187911.X的发明专利申请“一种防护装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种应用于电子装置的屏蔽装置(shielding device)，尤其是一种可同时抗静电且防治电磁波的屏蔽装置，其具有制程简单和使用方便等的特性。

背景技术

随着电子、无线技术的快速进步，电子产品面临更多静电放电(Electrostatic Discharge，ESD)和电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)的问题。静电可累积在人体、仪器、储放设备之中，甚至在制作或使用的过程中，电子组件本身也会累积静电，而人们在不知情的情况下，使这些物体相互接触，因而形成了一放电路径，造成电子组件或系统遭到过度电性应力(Electrical Overstress，EOS)，进而使得电子产品工作不正常。

电磁干扰的来源包括微处理器、开关电路、静电放电以及电源本身或外部等，而这些噪声经由线路或组件本体辐射出来，耦合后容易形成共模噪声，影响电子产品的正常工作。

公知对于静电放电的防护方法大多在产品设计过程中在输入/输出(Input/Output)连接端口附近加上保护电路，或者将静电荷导入接地端等；而屏蔽电磁干扰的旧有的方法则是使用导电布、使用环状线圈(spring)或是黏贴导电衬垫(gasket)等。然而公知防护静电放电和电磁干扰的方式皆较占空间，且在成本上也耗费较多。

发明内容

根据本发明的较佳实施例，本发明提供一种抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，包括一具有一抗静电剂及一第一成形材料的抗静电层，一具有一第一导电材料及一第二成形材料的导电层，以及一具有一导磁材料、一第三成形材料以及一第二导电材料的电磁遮蔽层，其中该抗静电层与该导电层互相紧密贴合且该导电层与该电磁遮蔽层互相紧密贴合。

根据本发明的另一较佳实施例，本发明提供一种抗静电屏蔽装置，包括一具有抗静电剂及一第一成形材料的抗静电层，以及一具有一导电材料及一第二成形材料的导电层，其中该抗静电层与该导电层互相紧密贴合。

根据本发明的另一较佳实施例，本发明提供一种遮蔽电磁波的屏蔽装置，包括一具有第一导电材料及一第一成形材料的导电层，以及一具有一导磁材料、一第二成形材料以及一第二导电材料的电磁遮蔽层，其中该导电层与该电磁遮蔽层互相紧密贴合。

根据本发明的另一较佳实施例，本发明提供一种抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置的制程，包括将一抗静电剂、一第一铁磁性材料、一第一溶剂与一第一成形材料，依序混合后，制成一抗静电层；将一第一导电材料、一第二铁磁性材料、一第一分散剂、一第二溶剂与一第二成形材料，依序混合后，制成一导电层；将一导磁材料、一第二导电材料、第二分散剂、一第三溶剂、一第三成形材料，依序混合后，制成一电磁遮蔽层；以及将该导电层的两面分别与该抗静电层和该电磁遮蔽层互相紧密贴合。

根据本发明的一个方面，提供了一种抗静电屏蔽装置，包括：一抗静电层，包括一抗静电剂及一第一成形材料；以及一导电层，包括一导电材料及一第二成形材料，其中所述抗静电层与所述导电层互相紧密贴合。

其中，所述第一成形材料以及所述第二成形材料包括聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、尼龙或以上的组合。

其中，所述导电材料包括导电碳黑、纳米碳管或以上的组合。

其中，所述导电层中还包括铁磁性材料。

根据本发明的另一个方面，提供了一种遮蔽电磁波的屏蔽装置，包括：一导电层，包括一第一导电材料及一第一成形材料；以及一电磁遮蔽层，包括一导磁材料、一第二成形材料以及一第二导电材料，其中所述导电层与所述电磁遮蔽层互相紧密贴合。

其中，所述第一成形材料以及所述第二成形材料包括聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、尼龙或以上的组合。

其中，所述第一导电材料包括导电碳黑、纳米碳管或以上的组合。

其中，所述导电层中还包括铁磁性材料。

其中，所述导磁材料包括一导磁系数大于1500韦伯/安培-圈数-米的材料。

其中，所述第二导电材料包括铜、铁、铝或以上的组合。

根据本发明的另一个方面，提供了一种抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，包括：一抗静电层，包括一抗静电剂及一第一成形材料；一导电层，包括一第一导电材料及一第二成形材料；以及一电磁遮蔽层，包括一导磁材料、一第三成形材料以及一第二导电材料，其中所述抗静电层与所述导电层互相紧密贴合且所述导电层与所述电磁遮蔽层互相紧密贴合。

其中，所述第一成形材料、所述第二成形材料与所述第三成形材料包括聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、尼龙或以上的组合。

其中，所述第一导电材料包括导电碳黑、纳米碳管或以上的组合。

其中，所述导电层中还包括铁磁性材料。

其中，所述导磁材料包括一导磁系数大于1500韦伯/安培-圈数-米的材料。

其中，所述第二导电材料包括铜、铁、铝或以上的组合。

其中，所述屏蔽装置，还包括一支撑层，其中所述支撑层系与所述电磁遮蔽层紧密贴合。其中所述支撑层的材料包括聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、尼龙或以上的组合。

根据本发明的另一个方面，提供了一种制作抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置的方法，包括以下步骤：将一抗静电剂、一第一铁磁性材料、一第一溶剂与一第一成形材料，依序混合后，制成一抗静电层；将一第一导电材料、一第二铁磁性材料、一第一分散剂、一第二溶剂与一第二成形材料，依序混合后，制成一导电层；将一导磁材料、一第二导电材料、第二分散剂、一第三溶剂、一第三成形材料，依序混合后，制成一电磁遮蔽层；以及将所述导电层的两面分别与所述抗静电层和所述电磁遮蔽层互相紧密贴合。

其中，所述第一导电材料、所述第二铁磁性材料与所述第二分散剂的混合方式是利用预分散机作上下左右四个方向的混合，使所述第一导电材料能够均匀分散成小颗粒，且所述预分散机底部配有一磁性材料，用以将所述第二铁磁性材料吸住。

其中，所述第一铁磁性材料以及所述第二铁磁性材料包括铁粉。

其中，所述第一导电材料包括碳黑、纳米碳管或以上的组合。

其中，所述导磁材料包括一导磁系数大于1500韦伯/安培-圈数-米的材料。

其中，所述第二导电材料包括铜、铁、铝或以上的组合。

其中，所述第一成形材料、所述第二成形材料与所述第三成形材料包括选自以下群组的材料：聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、尼龙。

为了使贵审查员能更近一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而所附的附图仅供参考与辅助说明之用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1所绘示的是一抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置。

图2所绘示的是图1的屏蔽装置的变化型。

图3所绘示的为一抗静电的屏蔽装置。

图4所绘示的为一遮蔽电磁波的屏蔽装置。

图5显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于码分多址系统850HMz的电磁波强度测试的结果图。

图6显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于全球移动通信系统850MHz的电磁波强度测试的结果图。

图7显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于通用移动通信系统850MHz的电磁波强度测试的结果图。

图8显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于全球移动通信系统900MHz的电磁波强度测试的结果图。

图9显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于全球移动通信系统1800MHz的电磁波强度测试的结果图。

图10显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于码分多址系统1900MHz的电磁波强度测试的结果图。

图11显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于宽带码分多址系统1900MHz的电磁波强度测试的结果图。

图12显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置黏贴于干扰源后，对于通用移动通信系统2100MHz的电磁波强度测试的结果图。

主要组件符号说明：

10、20抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置 12抗静电层

14导电层                           16电磁遮蔽层

18支撑层                           30抗静电的屏蔽装置

40遮蔽电磁波的屏蔽装置

具体实施方式

本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置主要结构分为三个部分，第一部分为抗静电层，第二部分为导电层，第三部分则为电磁遮蔽层。此三个部分的制作顺序没有先后之分，例如：制作顺序可以是先抗静电层，再导电层，最后电磁遮蔽层；或是先导电层，再抗静电层，最后电磁遮蔽层；或是其他的排列组合等等。以下的实施例的制作顺序将以先抗静电层，再导电层，最后电磁遮蔽层来作为说明。

首先将抗静电剂和一铁磁性材料，例如铁粉，均匀混合，接着，再注入甲乙酮作为溶剂，利用搅拌器将抗静电剂和铁粉的混合物和甲乙酮混合，最后再加入一成形材料，例如聚氨基甲酸酯(PU)，同样地，使用搅拌器将抗静电剂、铁粉和甲乙酮的混合物和聚氨基甲酸酯均匀混合，然后使用抽真空机将混合完成的混合物抽真空之后，将已抽真空的混合物倒入离型纸做成薄膜，此时，一抗静电层便已经制备完成。其中，本发明所使用的抗静电剂依化合物种类来区分包含酯类(esters)抗静电剂、胺类(amines)抗静电剂或有机盐类(organic salts)抗静电剂，但不限于上述种类的抗静电剂，只要是可以提供抗静电功能的添加剂，都可以使用。而成形材料不仅限于使用上述的聚氨基甲酸酯，还可以使用其他的成形材料，例如：聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)或是尼龙等。再者，上述的溶剂也不仅限于使用甲乙酮，只要是可以使抗静电剂和成形材料可以均匀混合的溶剂，都可以使用。此外，本实施例所加入的抗静电剂的重量百分比约为10.3％，而铁磁性材料的重量百分比约为5.1％，此比例还可以视实际产品需求而有所调整。

接着以下将叙述本实施例的导电层的制程，首先将一第一导电材料(例如导电碳黑)与分散剂和一铁磁性材料(例如铁粉)在预分散机中作上、下、左、右四个方向的混合，使导电碳黑能够均匀分散成小颗粒，值得注意的是：进行预分散所使用的预分散机，其底部可配有一磁性材料或一磁性产生装置，用以将铁粉吸住，如此一来，导电碳黑则可以因此分散成均匀的小颗粒。此外，本实施例所进行预分散的条件为以每秒30000转持续进行10分钟，同样地，此参数可以视实际产品需求而有所调整。

在预分散完成后，将甲乙酮加入分散后的导电碳黑、分散剂和铁粉的混合物，混合均匀后，再将成形材料加入导电碳黑、分散剂、铁粉的混合物和甲乙酮再做混合。然后使用抽真空机将混合完成的混合物抽真空之后，并将已抽真空的混合物倒入离型纸做成薄膜，至此，导电层业已制作完成。其中，前述的导电碳黑还可以以纳米碳管替换，或者使用任何可以使导电层的电阻约为0.07欧姆的材料替换。同样地，上述的溶剂不仅限于使用甲乙酮，只要是可以使第一导电材料、分散剂、铁磁性材料和成形材料可以均匀混合的溶剂，都可以使用；另外，成形材料不仅限于使用聚氨基甲酸酯。此外，所加入的第一导电材料其重量百分比约为6.3％，而铁磁性材料的重量百分比约为4.2％，分散剂的重量百分比约为2.1％，同样地，此百分比可以视实际产品需求而有所调整。

接着以下将叙述本实施例的电磁遮蔽层的制程，首先将一导磁材料和一第二导电材料，例如铜、铁或铝，和分散剂混合，接着再入甲乙酮作为溶剂，利用搅拌器将导磁材料和铜/铁/铝粉的混合物和甲乙酮混合，最后加入一成形材料，例如聚氨基甲酸酯(PU)，同样地，使用搅拌器，将导磁材料、铜/铁/铝粉和甲乙酮的混合物和聚氨基甲酸酯混合，然后使用抽真空机将混合完成的混合物抽真空之后，将已抽真空的混合物倒入离型纸做成薄膜，完成本实施例的电磁遮蔽层。其中，上述的导磁材料包含一导磁系数(Permeability，μ)大于1500韦伯/安培-圈数-米(Wb/At·m)的材料，例如电磁镁锌粉。值得注意的是：所加入的第二导电材料，除了使用铜、铁或铝之外，其他可以和导磁材料产生共振频率点的材料都可以用来替换，此外，根据本发明的较佳实施例，加入第二导电材料，可以使得电磁遮蔽层遮蔽电磁波的效力大幅提升。同样地，上述的溶剂不仅限于使用甲乙酮，只要是可以使导磁材料、分散剂、第二导电材料和成形材料可以均匀混合的溶剂，都可以使用；成形材料不仅限于使用聚氨基甲酸酯。另外，所加入的导磁材料的重量百分比约为20％，而第二导电材料的重量百分比约为6.6％，分散剂的重量百分比约为2.6％，同样地，此百分比可以视实际产品需求而有所调整。

此时，抗静电层、导电层、电磁遮蔽层皆已制备完成，并可以任意组合堆叠顺序，例如将电磁遮蔽层当作底层，导电层当作中间层，而抗静电层当作顶层，构成本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置。而若欲使之后的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置的强度更为良好，还可以选择性地利用前述的第一成形材料或第二成形材料或第三成形材料，经由均匀分散、抽真空等程序再制成至少一支撑层，再与抗静电层、导电层、电磁遮蔽层相贴合，构成本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置。因此本发明提供一种抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，其可放置于干扰处以及静电放电处，作为一有效的静电放电和电磁干扰防治特殊材料进而取代原来旧有的防治方法，因此能释放出更多的空间且减少成本，并且就工厂端的观点来说，单一料号的编排也可以大幅地降低控管成本及出错的概率，有效提高产能。

此外，本发明具有灵活安装放置的特性，藉由简易的安装施工，即能轻易且迅速将此屏蔽装置组装在任一电子设备上的干扰源及静电放电处，并且达到噪声抑制、防静电、低成本的目的。

请参阅图1，图1所绘示的是一抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，其利用抗静电层、导电层、电磁遮蔽层堆叠而成。如图1所示，一抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10包含一抗静电层12、一导电层14、一电磁遮蔽层16依序堆叠，其中抗静电层12包含抗静电剂及第一成形材料，所述第一成形材料例如聚氨基甲酸酯。导电层14包含第一导电材料，例如导电碳黑或是纳米碳管或是其他可以使导电层的电阻约为0.07欧姆的材料，此外，导电层14还包含一铁磁性材料，(例如铁粉)及一第二成形材料(例如聚氨基甲酸酯)。电磁遮蔽层16包含一导磁材料、一第二导电材料，一第三成形材料，所述第三成形材料例如聚氨基甲酸酯，其中该导磁材料包含导磁系数大于1500韦伯/安培-圈数-米(Wb/At·m)的材料，例如电磁镁锌粉，该第二导电材料包含铜、铁、铝或者其他可以和导磁材料产生共振频率点的材料。材料的导磁系数越高，表示越容易建立磁场，而磁阻(Reluctance，R)表示材料对于阻止建立磁场的特性，而当导磁系数越高时，磁阻则越小，因此越容易建立磁场，故外来能量(EMI Wave)受磁场影响而在导电层14和电磁遮蔽层16之间上下振荡(共振)，使其达到传播为破坏性干涉，但又因为在具有不同的介电系数的材料内传播，因此外来能量的波不会是连续性的，波的速度会变慢，最后慢慢会衰减掉，而加入高介电系数的材料，如前述的第二导电材料则是作为微波吸收体，将其调整为均匀分散而起到吸收波的能量的效用。因此在本发明中所选择的导磁材料必须为高导磁，而在第二导电材料的选择上则必须具有高介电系数。

由于本发明的抗静电层12可以藉由抗静电剂作一表面阻抗负载，因此可抗静电。而导电层14则作为电压消散传导之用，传入导电层14的电压可以藉由第一导电材料将其导离，因此也可抗静电。电磁遮蔽层16则可以使电磁波产生来回振荡，而增加传播路径，使得电磁波能量衰减，达到防治电磁波的功效。此外，根据实际的静电放电测试实验，本发明所制作的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，其至少可以承受+/-15KV的放电量。

根据本发明的另一实施例，可以在图1所绘示的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10的底层再外加一层支撑层，如图2所示，抗静电层12、导电层14、电磁遮蔽层16以及支撑层18依序堆叠，形成一抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置20，其中支撑层18包含聚氨基甲酸酯或是其他可以提供支撑效果的材料。如此一来，四层结构的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置20可以提供较佳的强度。

此外，利用本发明的制程不仅可以制作出抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置，还可以制作出抗静电的屏蔽装置或是遮蔽电磁波的屏蔽装置。

图3所绘示的为一抗静电的屏蔽装置，其可以视为图1的变化型，如图3所示，抗静电的屏蔽装置30包含抗静电层12、导电层14。和图1不同的是，抗静电的屏蔽装置30不具有电磁遮蔽层16。此外，同样地，还可以在导电层14的下层另外加一支撑层(图未示)，如此一来，即可提高屏蔽装置的强度。

图4所绘示的为一遮蔽电磁波的屏蔽装置，其也可以视为图1的变化型，如图4所示，遮蔽电磁波的屏蔽装置40包含导电层14、电磁遮蔽层16。和图1不同的是，抗静电的屏蔽装置40不具有抗静电层12。此外，同样地，还可以在导电层14的下层另外加一支撑层(图未示)，如此一来，即可提高屏蔽装置的强度。

图5显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于码分多址系统(Code Division Multiple Access，CDMA)850MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中标示“低压差分信号线”表示将抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于受测物的低压差分信号线(low voltage differential signaling cable，LVDS Cable)上所量得的电磁波强度，图中标示“液晶面板”表示将抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于受测物的液晶面板(LCD Panel)上所量得的电磁波强度，图中标示“对照组”则作为对照组(nosolution)，表示受测物上未黏贴任何屏蔽装置。其中图上标示“标准线”表示将抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴在受测物的正上方，其中“受测物的正上方”是指在受测物摆放于待测区后，进行测试时，其正上方的位置。

图6显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)850MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

图7显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)850MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

图8显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)900MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

图9显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于全球移动通信系统(Global System for Mobile Communications，GSM)1800MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

图10显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于码分多址系统(Code Division Multiple Access，CDMA)1900MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

图11显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于宽带码分多址系统(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)1900MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

图12显示的是将本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10黏贴于干扰源后，对于通用移动通信系统(Universal Mobile Telecommunication System，UMTS)2100MHz的电磁波强度测试的结果图。其中图中的标示含意如同图5。

由图5到图12可以看出受测物在贴上抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10之后，进行特定范围的电磁波强度的测试，有黏贴屏蔽装置的受测物，其被量得的电磁波强度比未黏贴屏蔽装置的受测物的被量得的电磁波强度小，也就是说，本发明的抗静电且遮蔽电磁波的屏蔽装置10的确提供了良好的遮蔽电磁波的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所作的等同变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种抗静电屏蔽装置，所述抗静电屏蔽装置通过以下方法制得：

将一抗静电剂、一第一铁磁性材料、一第一溶剂及一第一成形材料，依序混合后，制成一抗静电层；

将一导电材料、一第二铁磁性材料、一分散剂、一第二溶剂及一第二成形材料，依序混合后，制成一导电层；以及

将所述抗静电层与所述导电层互相紧密贴合，

其中，所述导电材料、所述第二铁磁性材料与所述分散剂的混合方式是利用预分散机作上、下、左、右四个方向的混合，且所述预分散机底部配有一磁性产生装置，用以将所述第二铁磁性材料吸住，使所述导电材料能够均匀分散成小颗粒。

2.如权利要求1所述的抗静电屏蔽装置，其中所述第一成形材料以及所述第二成形材料包括聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、尼龙或以上的组合。

3.如权利要求1所述的抗静电屏蔽装置，其中所述导电材料包括导电碳黑、纳米碳管或以上的组合。

4.如权利要求1所述的抗静电屏蔽装置，其中该磁性产生装置为一磁性材料。