CN1143610C - 制造屏蔽外壳的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造屏蔽外壳(4)的方法，其中设置一个填充第一和第二相邻外壳部件(1、2)之间的间隙的密封和屏蔽型材(9)，软膏状材料的型材在压力下从一个具有涂覆针或喷嘴的坐标控制式涂覆机(5)直接涂覆在第一外壳部件上，并接着在那里通过粘附悬臂式弹性地固定在此第一外壳部件上，在这种情况下，密封和屏蔽型材通过由至少设计有一个第一通道和一个第二通道(6a、6b)的涂覆针或涂覆喷嘴(6)同时涂覆至少第一种具有良好密封特性的材料(8a)和第二种具有良好屏蔽特性的材料(8b)生成，第二种材料由此牢固地粘附在第一种材料上。

Description

制造屏蔽外壳的方法
技术领域
本发明涉及一种制造用于机械保护和电磁屏蔽电子功能单元的屏蔽外壳的方法，其中设置一个填充第一和第二相邻外壳部件之间的间隙的密封和屏蔽型材，密封和屏蔽型材是由软膏状材料在压力下从一个具有涂覆针或喷嘴的坐标控制式涂覆机直接涂覆在第一外壳部件上形成的，并接着在那里通过粘附悬臂式地弹性地固定在此第一外壳部件上。
背景技术
用于安装和电磁屏蔽发射电磁辐射射线的或对电磁辐射敏感的组件的屏蔽外壳长期以来是已知的。
以前由于容易理解的原因这种外壳大多用金属制造，随着其越来越广泛地使用，例如在移动电话或无绳电话中，出自于成本和重量的原因改为主要用塑料制造这种外壳。预制的尤其压注的外壳部分用导电材料镀层，例如通过喷镀导电漆，蒸镀铝或电镀。
这些外壳起先一般设预制的密封装置，它们用导电的弹性体制成并在装配时置入。DE 3812943A1公开了一种用纤维增强塑料制的内部镀层的屏蔽外壳和这样一种预制的置入槽和键之间的密封装置。
由EP 0629114B1及EP 0654962A1也已知上述类型的外壳。
在那里所介绍的外壳由两个部分组成，为了外壳内腔的电屏蔽它们(至少部分地)用导电材料制造或有这样的镀层，在组合的状态它们构成一个法兰第笼。为了外壳的电磁屏蔽，在相互接触的外壳部分之间的接缝区内设屏蔽密封装置，它用一种导电的并与此同时为弹性的材料制造，以及能适应于表面公差和表面不平度，所以即使在大批生产时也能保证外壳内部极高的屏蔽质量。这种屏蔽密封装置直接加工在至少一个外壳部分上，在这种情况下在结构上还可能包括一个附加的支架。
采用这种结构，例如为了维护或为了置换能源，此外壳可以打开和接着在保持密封与屏蔽效果的情况下重新简单地闭合。
然而，在生产用于屏蔽密封装置的材料时业已证实其困难在于，要在高弹性、良好导电性及尽可能低的材料成本之间找到一种最佳的妥协办法。一种具有良好的有利的屏蔽效果的材料是一种添加高份额银粉的塑料，但是这种材料比较贵，并只有有限的令人满意的机械性能。
DE 3934845A1介绍了生产一种具有双层屏蔽型材的屏蔽外壳，其中涂覆一种弹性的但不导电的密封型材在一个外壳部分上，接着在此密封型材上喷镀一个导电层。这种方法原则上可以节省材料费用，但技术复杂以及所提供的密封装置其机械性能尤其是电磁特性不能完全令人信服。
在WO 97/26782中由本申请人提出的方案也需要(假如密封型材已配制在一个外壳部分上)实施一个附加的工艺步骤并只能构成一个比较薄的导电层。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种生产前言所述类型屏蔽外壳的方法，这种方法可以简便和经济地生产具有非常良好的机械及电磁特性及长的使用寿命的屏蔽外壳。
为完成上述任务，本发明提供一种制造用于机械保护和电磁屏蔽电子功能单元的屏蔽外壳的方法，其中设置一个填充第一和第二相邻外壳部件之间的间隙的密封和屏蔽型材，密封和屏蔽型材是由软膏状材料在压力下从一个具有涂覆针或喷嘴的坐标控制式涂覆机直接涂覆在第一外壳部件上形成的，并接着在那里通过粘附悬臂式地弹性地固定在此第一外壳部件上，其中，密封和屏蔽型材通过由至少设有一个第一通道和一个第二通道的涂覆针或涂覆喷嘴同时涂覆至少被弹性地固定的第一种具有良好密封效果的材料特性的材料和第二种具有良好屏蔽效果的材料特性的材料形成，第二种材料由此牢固地粘附在第一种材料上，且该第一种材料形成一基底部件，第二种材料则形成至少部分地围绕该基底部件的层。
本发明的技术关键在于，屏蔽型材在单一的涂覆步骤中由(至少)两种不同的、弹性硬化的、但在不同的功能方面最佳的成分构成，它们牢固和持续地互相连接并因而形成一个可靠的双功能单元。
作为单一的涂覆步骤，从至少具有一个第一通道和一个第二通道的针或喷嘴压出两种成分，它们可以用高的过程速度在此外壳上涂覆一个足以带来出色的密封和屏蔽效果的厚度。因为两种成分的表面在起始状态亦即在进行交联或固化前互相接触，所以它们互相交联或构成一个扩散边界层，从而保证了两个型材部件实际上不可脱开的连接。
由第一种材料构成的型材部件或型材段最初的功能是充填接缝空隙，为的是尽管外壳部件由于加工公差或表面不平度引起机械间隙，仍能可靠地使外壳内部防潮和防尘以及必要时防止外壳部件之间的相对运动。基于第一种材料有最佳的机械性能，可以使外壳内腔持久气密地密封。与此同时，第一种型材部件是电磁屏蔽装置部分天然的支架并保证其密闭性。尤为有利的是选择高度弹性的材料和/或密封装置形状弹性的造型，因此，在外壳部分装配时由于密封件压缩和/或变形在外壳部分之间产生预紧力，这种预紧力例如可以防止螺钉连接或夹紧连接松动。
按照本发明一有利的方案，作为第二种材料采用与第一种材料同类的通过添加导电物质使之导电的塑料。由此获得的材料的基本统一性有助于强化前面提及的效果。
通过使用空气温度和室温硬化以及尤其有触变特性的特别是硅酮基的塑料制造屏蔽型材，以有利的方式简化了工艺和降低了成本，但按另一种可选择的方案也可采用加热硬化或辐射交联的材料。
作为导电的添加物质，为了获得满足高的试验要求的屏蔽效果，采用具有高导电性的金属或合金尤其是银或合银的合金的特殊粒子。更经济的是使用另一种金属(镍、铜等)或非导电载体粒子(例如玻璃)包银的粉末。金属含量占硅-酮金属混合物质量一般大于25％(质量)，为达到最高的屏蔽效果在移动电话等中必要时甚至大大超过50％(质量)。
除金属粉末外尤其还规定采用金属短纤维或金属小片，它们在塑料基体内通过适当规定其尺寸调整基体材料的性质和工艺特性参数可以按有利的方式构成一种类型的金属晶格。这种金属晶格可以在金属份额较小的情况下赋予导电的型材部件以高的导电能力，与之相关地同时导致硬度和脆性较低的优点。
对于希望第一和第二种材料的硬度相同的使用情况，可以在第一种材料中掺合一种不导电的填充料，尤其是一种便宜的氧化物或陶瓷粉末(SiO2、硅酸盐等)。
根据密封和屏蔽型材要涂覆在其上面的外壳表面的具体材料性质，为了提高在外壳表面的粘附能力，可以在涂覆第一和/或第二种材料时使用粘附剂。粘附剂尤其可以掺合在材料中；但也可以例如在外壳部分表面处理过程中预先涂覆。
在生产能打开和重新闭合的外壳时，第二外壳部件最好在第一和/或第二种材料基本上完全硬化后才与密封和屏蔽型材发生接触。因此不会粘附在第二外壳部件上，以及，即使此屏蔽外壳多次打开和重新闭合，仍能提供一种形状和功能稳定性极高的型材。
为了形成最佳的型材形状，在涂覆密封和屏蔽型材时采用涂覆针/喷嘴，其中第一通道至少沿其圆周的一部分(在最简单的情况下是全部)被第二通道所围绕。尤其可以使用这样一种涂覆针或喷嘴，即，它的第一通道基本上有圆形横截面并同心地被第二通道围绕，在这种情况下第二通道有基本上圆环段形状的横截面。
针的形状和横截面在一种对许多应用情况为最佳的方案中选择的，使第二种材料在型材横截面内涂覆为有不均匀的厚度。尤其是第二种材料涂覆在外壳内侧的厚度大于涂覆在面朝一个外壳部分的区段内的厚度和/或大于涂覆在外壳外侧的厚度，由此可以实现一种倾向于“较软”的密封装置。通过将第二种材料仅涂覆在型材的内侧上，可以例如防止尤其在极端的使用场合(热带、远洋航行等)由于可能腐蚀第二种材料的金属填料而会产生的问题。
在本发明的另一种方案中，屏蔽型材通过按三明治的结构方式由三通道的针同时涂覆三股材料条构成，其中涂覆两股机械性能最佳类型的材料(“第一种材料”)条，在它们之间涂覆导电材料条，后者起电磁屏蔽作用。通过将导电材料制的型材部件安排在两个弹性部分的可变形层或条之间的基本上不变形的区域内，有利地防止了在导电材料内开裂，这尤其对于这样的结构有重要意义，即当外壳部件组合时这种结构中的屏蔽元件可能产生严重的变形。此外，这种结构有特别好的防腐蚀能力。
为获得一种适用于此方法的原材料，可在一种可交联的通过交联硬化的硅酮橡胶内添加一种长链的不交联的硅氧烷以形成凝胶的状态。由这样的混合物构成的密封和屏蔽型材的特点是，有在底物上的高的粘附强度以及可调整为低值的肖氏A-硬度和有尽可能高的变形度。比较软但仍有足够机械强度的EMI屏蔽型材可由一些材料构成，它们含有质量百分比约为5％的双功能不交联的硅氧烷，例如甲基或羟基的(聚)二甲基硅氧烷，粘度在10与103mPa.S之间的范围内。此外，在一种对于某些应用场合有利的改进中，还可以在密封材料内规定硅酮树脂的份额，最好是质量百分比超过3％的市场上有售的加热或辐射硬化的树脂成分的方案。
用实心材料制的近似于U形的双成分密封和屏蔽型材的变形度，相对于未受载时的型材高度可为30％或更大，对于某些应用场合最好至50％以上。通过特殊的型材截面造型设计，例如选择一种同时可压缩和可弯曲变形的唇形型材，可有目的地附加影响型材有效的变形度和复位力。采用上述工艺方面的措施和必要时附加的几何措施，也可以可靠地屏蔽密封沿纵向延伸的宽度差别很大的间隙。这就允许为了降低成本在外壳部分预制时有较大的公差。
附图的简要说明
本发明有利的进一步改进在其余从属权利要求的特征部分中和下面借助于附图结合对最佳实施例的说明进一步阐述，附图中：
图1为实施本发明的原理图；以及
图2a至2j按最佳实施形式的密封和屏蔽型材和制造它们时分别使用的涂覆针的横截面示意图。
具体实施方式
图1在原理简图中表示用于电子设备(实践中例如是移动电话)的压注塑料制的外壳下部1和外壳盖2，两者的内侧设有金属镀层1a或2a。在两个外壳部分1、2中成形有螺钉孔1b或2b，其中，在外壳下部的螺钉孔1b设计为用于攻丝螺钉3部分地自攻式旋入，以及在盖中的螺钉孔2b各有一容纳螺钉3的螺钉头的埋头沉窝。采用这种螺钉连接，必要时设备外壳4可以重新打开和再次闭合。
在此图中示意表示，坐标控制式操作设备(图中没有全部画出)的臂5，如何导引具有两个同心延伸的通道6a、6b和软管接头7a、7b的涂覆针6，沿箭头A的方向在外壳下部1的边缘部分上供给两种处于压力下的密封原材料8a、8b。这样，一个近似U形的其芯部9a由第一种原材料8a及其表层9b由第二种原材料8b构成的密封和屏蔽材料条9，配制在边缘部分上并牢固地粘附在那里。
第一种原材料8a是一种调整为软膏状凝胶状态无填充料的空气温度和室温硬化的硅酮混合物，第二种原材料8b是调整为软膏状的填充质量份额约为50％的包银镍粒子的硅酮导电混合物，它的基体基本上有与第一种材料8a相同的成分，但第一种材料中附加地掺合有质量份额为至少1％的表面活性剂作为粘附剂。
从针6排出后，无需附加的技术措施，立即从表面那里开始，使材料条9硬化为一个弹性的自由成形的密封和屏蔽型材，它有一软的芯和一个良好导电的但同样仍比较弹性的各方面包封着芯的表层。在硬化基本上结束后，如用箭头B所表示的那样，将盖2装在下部1上并借助螺钉3与下部连接，在这种情况下硬化成密封和屏蔽型材的条9不粘附在盖2上地弹性变形，并可靠密封和屏蔽3外壳部分1、2之间的间隙。
图2a至2j中用横截面图表示了按最佳实施形式的各种密封和屏蔽型材和为制造它们所分别使用的涂覆针。加工好的型材分别借助于相邻外壳表面1′或2的片段来表示，其中1′(与图1中的规格不同)代表金属的外壳下部，而作为盖2的材料仍选择有金属镀层2a的塑料。(本发明当然也可以用于全金属外壳)。
按图2a的密封和屏蔽型材91由不导电的基本部分91a和略超过二分之一圆周覆盖着此基本部分的导电层91b组成，并借助于在图2b中概略表示的涂覆针61涂覆在外壳部分1′上，涂覆针61有一个圆形横截面的第一通道61a和一个部分地围绕着第一通道的有圆环段形状的横截面的第二通道61b。
按图2c的密封和屏蔽型材92由不导电的基本部分92a与略少于二分之一圆周覆盖着此基本部分的导电侧面部分92b组成，以及借助于在图2d中表示的涂覆针62涂覆在外壳部分1′上，涂覆针62有一个圆形横截面的第一通道62a和一个部分地围绕着第一通道的近似于圆环段形状的横截面的第二通道62b。
按图2e的密封和屏蔽型材93与按图2所示的差别在于，在不导电的基本部分93a的两侧各设一个略少于二分之一圆周地围绕着它的导电的型材部分93b、93c。型材93借助于在图2d中所表示的涂覆针63生成，它有一个圆形横截面的第一通道63a和两个布置在第一通道侧面的近似于圆环段形状横截面的通道63b、63c。
在按图2g的密封和屏蔽型材94中，不导电的芯部94a被导电层94b完全包封，但它的厚度在外壳部分1′、2的附近小于在间隙中的厚度。此型材94借助于一个在图2h中概略表示的涂覆针64构成，它有一个圆形横截面的第一通道64a和围绕此第一通道具有椭圆形横截面的第二通道64b。
按图2i的密封和屏蔽型材95与图2e中所表示的有类似的(三部分)结构，但材料的配置不同，即在导电的屏蔽的中央部分95a的两侧，各设一个个不导电的密封的型材部分95b、95c。型材95借助于一个图2d中所表示的涂覆针65生成，它有三个并列布置的具有近似矩形横截面的通道65a至65c。
本发明在其实施中不限于前面已阐述的那些最佳实施例。确切地说可以有一些变型方案，在图中所表示的方案的变型也使用于其他类型的设计中。
例如对第一种材料“不导电”的详细说明可进一步理解如下，即，这种材料有比第二种材料差得多的导电能力(例如相应地有小得多的金属充填系数)。采用硅酮基的塑料并非强制性的；也可以使用氯丁橡胶或其他弹性的硬化的材料，这种材料也不一定非要室温硬化。
要生成的型材的几何形状并因而要选择的针或喷嘴横截面的形状，取决于使用目的和屏蔽外壳具体的造型，除了在图2a至2j中示意表示的方案外，可以使用其他多种方案。

Claims (13)

1.一种制造用于机械保护和电磁屏蔽电子功能单元的屏蔽外壳的方法，其中设置一个填充第一和第二相邻外壳部件之间的间隙的密封和屏蔽型材，密封和屏蔽型材是由软膏状材料在压力下从一个具有涂覆针或喷嘴的坐标控制式涂覆机直接涂覆在第一外壳部件上形成的，并接着在那里通过粘附悬臂式地弹性地固定在此第一外壳部件上，其特征在于：密封和屏蔽型材通过由至少设有一个第一通道和一个第二通道的涂覆针或涂覆喷嘴同时涂覆至少被弹性地固定的第一种具有良好密封效果的材料特性的材料和第二种具有良好屏蔽效果的材料特性的材料形成，第二种材料由此牢固地粘附在第一种材料上，且该第一种材料形成一基底部件，第二种材料则形成至少部分地围绕该基底部件的层。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在第一和/或第二种材料硬化后，使第二外壳部件与密封和屏蔽型材形成接触。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：作为第一种材料使用不导电、可在空气中和室温下硬化的塑料，以及作为第二种材料使用与第一种材料同类的通过添加导电物质使之具有导电性的塑料。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：该导电添加物质使用具有高导电能力的金属或合金的粒子。
5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：第一种材料含有一种不导电的填充料。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在涂覆第一和/或第二种材料时使用一种粘附剂。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：该涂覆针或涂覆喷嘴的第一通道中至少沿其圆周的一部分被第二通道所围绕。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：形成该密封屏蔽型材的操作受涂覆针或喷嘴的影响，它的第一通道有圆形横截面并至少部分地被第二通道同心地围绕，其中此第二通道具有圆环段形状的横截面。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：第二种材料在型材横截面内以不均匀的厚度涂覆。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于：第二种材料涂覆在外壳内侧的厚度大于涂覆在面朝外壳部件的区段内的厚度。
11.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：该不导电塑料物质由硅酮基制成，并具有触变的特性。
12.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：该掺入粒子为银或含银合金的纤维或小片。
13.按照权利要求5所述的方法，其特征在于：该不导电填充料为氧化物的或陶瓷的。
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