DE19744176A1

DE19744176A1 - Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung auf ein nicht-leitendes Teil

Info

Publication number: DE19744176A1
Application number: DE19744176A
Authority: DE
Inventors: Sen Anthony Scianna; Kenneth J Roback; John C Laugal
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1998-05-07
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: GB2318758A; GB9720010D0; BR9706688A; CN1182346A; KR100259950B1; JPH10135680A; DE19744176C2; KR19980033374A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren für Formteile, und insbesondere ein Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung auf ein nicht-leitendes Teil.

Teile werden geformt, um Gehäuse für eine Vielzahl von Produk ten zu schaffen, wie z. B. elektronische Geräte. Ein Beispiel für elektronische Geräte ist ein Radio. Radio. Radius enthalten beispielsweise Radiotelephone und Pager bzw. Rufanlagen. Gehäu se für Radios enthalten eine Radioschaltungsanordnung zum Über tragen oder Empfangen von Signalen zum Versorgen eines Benut zers eines Radios mit drahtlosen Kommunikationen.

Gehäuse für Radios benötigen typischerweise eine leitende Ab schirmung, welche verschiedenen bekannten Zwecken dient, und zwar einschließlich der Reduzierung folgender Effekte: Elektro magnetische Interferenz (EMI), Radiofrequenz-Interferenz (RFI) und statische Entladung (SD). Die Gehäuse bestehen typischer weise aus nicht-leitendem Plastikmaterial auf ihrer Außenober fläche, um ein ästhetisches Erscheinungsbild zu bieten. Die Ge häuse sind bzw. haben typischerweise eine leitende Abschirmung auf ihrer inneren Oberfläche als Schutz gegenüber EMI, RFI und SD.

Die Gehäuse werden typischerweise nach dem Spritzgußverfahren hergestellt. Übliche Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung auf die Innenoberfläche der durch Spritzguß gebil deten Gehäuse umfassen: Vakuummetallisierung, ein Besprühen mit einem leitenden Anstrich, eine Haftfolie, eine Elektroplattie rung, ein Plasmastrom- und Heißmetallbesprühen. Verschiedene Verfahren zum Grundieren einer elektronischen Schaltungsanord nung mit der leitenden Abschirmung sind im Stand der Technik wohlbekannt.

Ein Nachteil der Vakuummetallisierung, des Besprühens mit einem leitenden Anstrich, der Elektroplattierung, der Plasmastrom- und Heißmetall-Sprühverfahren besteht darin, daß die innere Oberfläche des durch Spritzguß gebildeten Gehäuses maskiert werden muß. Die Maske blockiert die Außenoberfläche des durch Spritzguß gebildeten Gehäuses gegenüber dem Aufnehmen der lei tenden Abschirmung. Diese Maske ermöglicht nur, daß die innere Oberfläche des durch Spritzguß gebildeten Gehäuses die leitende Abschirmung aufnimmt. Der Maskierungsprozeß wird üblicherweise manuell für jeden Teil angewendet und ist deshalb zeitaufwendig und teuer in seiner Durchführung. Weiterhin kann die leitende Abschirmung ineffektiv sein, falls die Maske nicht geeignet ausgerichtet ist.

Ein Nachteil des Verfahrens mit der durch ein Haftmittel aufge brachten leitenden Folie besteht darin, daß die Haftfolie übli cherweise manuell auf die innere Oberfläche des durch Spritzguß gebildeten Gehäuses aufgebracht wird. Deshalb ist dieses Ver fahren ebenfalls zeitaufwendig und teuer in seiner Durchfüh rung. Weiterhin kann die leitende Abschirmung ineffektiv sein, falls die durch Haftmittel aufgebrachte leitende Folie nicht richtig ausgerichtet ist.

Dementsprechend gibt es ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung auf ein nicht-leitendes Teil, welches die Verarbeitungszeit reduziert, welches die Stückzahlkosten reduziert und welches die Anordnung der leiten den Abschirmung und deren Effektivität verbessert.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung auf nicht leitendes Formteil nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Un teransprüche.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevor zugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleiten den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Höhenansicht einer Maschine zum Bilden von Form teilen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 2 einen Fließplan zum Beschreiben von Schritten eines Verfahrens, welches in Übereinstimmung mit der vor liegenden Erfindung durch die in Fig. 1 gezeigte Ma schine durchgeführt wird;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer planaren leitenden Schicht, welche in Übereinstimmung mit den im Fließ plan von Fig. 2 gezeigten Schritten hergestellt wird;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der in Fig. 3 gezeigten planaren leitenden Schicht, welche auf eine planare nicht-leitende Schicht in Übereinstimmung mit den im Fließplan von Fig. 2 gezeigten Schritten aufgebracht wird;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht der in Fig. 3 gezeigten planaren leitenden Schicht, welche auf eine planare nicht-leitende Schicht aufgebracht wird, und in einer vorbestimmten Gestalt in Übereinstimmung mit den im Fließplan von Fig. 2 gezeigten Schritten vakuumge bildet wird;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des vakuumgebildeten Teils, das in Fig. 5 gezeigt ist, wobei die planare nicht- leitende Schicht unter Verwendung eines Spritzgußver fahrens überformt bzw. überzogen wird, um ein fertig gestelltes Teil zu erzeugen, welches eine nicht- leitende Außenschicht und eine leitende Innenschicht in Übereinstimmung mit den in den Fließplan von Fig. 2 gezeigten Schritten aufweist; und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Gehäuses für einen tragbaren Radiotelephon-Hand apparat einschließlich eines Gehäuseoberteils und ei nes Gehäuseunterteils, welche in Übereinstimmung mit den im Fließplan von Fig. 2 gezeigten Schritten her gestellt worden sind.

Fig. 1 ist eine Höhenansicht eine Maschine 10 zum Bilden von Formteilen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Die Maschine 10 umfaßt im allgemeinen eine Vakuumbildungsform 14 und eine Spritzgußform 16 und 18 einschließlich einer beweg lichen Seitenformplatte 16 und einer stationären Seitenform platte 18. Die bewegliche Seitenformplatte 16 und die stationä re Seitenformplatte 18 bilden zusammen eine Formhohlraum 20 für Formteile mit einer vorbestimmten Gestalt. Ein Trichter 24 speichert Harz 22, welches aus einem nicht-leitenden Material gebildet ist, das in den Formhohlraum 20 über die stationäre Seitenformplatte 18 einzuspritzen ist. Eine metallisierte Wär metransferfolie 12 bildet eine leitende Schicht, welche durch die Maschine 10 in Übereinstimmung mit einem nachstehend mit Bezug auf Fig. 2 beschriebene Verfahren zu verarbeiten ist. Ein Steuermechanismus 26 liefert, indiziert und positioniert die metallisierte Wärmetransferfolie 12 in Übereinstimmung mit dem Positions- und Prozeßzeitablauf der Vakuumbildungsform 14 und der Spritzgußform 16 und 18, wenn sie durch die Maschine 10 verarbeitet wird, um ein fertiggestelltes Teil 7 zu erzeugen, wie in Fig. 6 gezeigt.

Fig. 2 ist ein Fließplan 28 zum Beschreiben der Schritte eines Verfahrens, welches durch die in Fig. 1 gezeigte Maschine 10 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird. Der Fließplan 28 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung 12 auf ein nicht-leitendes Form teil, wie in Fig. 6 gezeigt. Bei der bevorzugten Ausführungs form erzeugt die leitende Abschirmung 12 für ein nicht- leitendes Formteil ein abgeschirmtes Gehäuse für ein elektroni sches Gerät, wie z. B. ein Radio. Bei der bevorzugten Ausfüh rungsform dient das abgeschirmte Gehäuse für ein zelluläres Ra diotelephon. Alternativermaßen kann das abgeschirmte Gehäuse für irgendeine Radiovorrichtung bzw. Funkvorrichtung verwendet werden, wie z. B. einen Pager oder ein bidirektionales portables Landfunkgerät.

Das Verfahren beginnt mit dem Schritt 29. Das Verfahren fährt fort zu Schritt 30 zum Bereitstellen der leitenden Schicht 12, welche im wesentlichen planar bzw. eben ist. Vorzugsweise wird die leitende Schicht 12 auf einer Trägerschicht 31 befördert, wie in Fig. 3 bis 6 gezeigt, und bildet die leitende Abschir mung für das fertiggestellte Teil 27, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Trägerschicht 31 bietet eine Art und Weise zum Transportie ren der leitenden Schicht 12 während des Formverfahrens. Die Trägerschicht 31 bleibt vorzugsweise an der leitenden Schicht 12 während des Formprozesses angebracht, bis das fertiggestell te Teil aus dem Formhohlraum 20 ausgegeben wird. Somit bietet die Trägerschicht 31 vorteilhafterweise eine automatische Hand habung der leitenden Schicht 12 während des Formverfahrens. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die leitende Schicht 12 ei ne Metallschicht. Die leitende Schicht 12 hat eine bevorzugte Dicke von 0,0005 bis 0,001 Inch und vorzugsweise einen Wider stand von 0,2 Ohm pro Square. Jedoch kann eine beliebige andere leitende Schicht mit geeigneten Leitungseigenschaften und ge eigneter Festigkeit wie z. B. einen Anstrichfilm bzw. Lackfilm, verwendet werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform fährt das Verfahren fort mit dem Schritt 33 zum Bereitstellen einer nicht-leitenden Schicht 32, wie in Fig. 3-6 gezeigt, welche ebenfalls im we sentlichen planar ist. Die nicht-leitende Schicht 32 ist vor zugsweise ein Film zum Haltern der leitenden Schicht 12. Alter nativermaßen kann die nicht-leitende Schicht 32 eine dünne Schicht eines nicht-leitenden Harzes sein, beispielsweise von 0,0005-0,001 Inch. Es ist wichtig, daß die nicht-leitende Schicht 32 geeignete Materialeigenschaften aufweist, so daß sie richtig sowohl an der leitenden Schicht 12 als auch an dem nicht-leitenden Material 22 anhaftet. Alternativermaßen kann das nicht-leitende Material direkt auf die leitende Schicht 12 während des Spritzgußverfahrens aufgebracht werden.

Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt 34 zum Aufbringen der leitenden Schicht 12 auf die nicht-leitende Schicht 32 zum Bil den einer Doppelschichtstruktur 36. Die leitende Schicht 12 und die nicht-leitende Schicht 32 werden vorzugsweise vor dem Ver fahren des Formens des fertiggestellten Teils verbunden. Die Doppelschichtstruktur 36 wird üblicherweise durch einen anderen Anbieter zur Verfügung gestellt als denjenigen, der die fertig gestellten Teile bildet. Alternativermaßen kann die Doppel schichtstruktur 36 während des Verfahrens zum Bilden des fer tiggestellten Teils gebildet werden, falls dies erwünscht ist.

Das Verfahren fährt fort mit den Schritten 38 zum Liefern, In dizieren und Positionieren der Doppelschichtstruktur 36. Diese Schritte werden durch den Steuermechanismus 26 bewerkstelligt. Der Schritt des Lieferns liefert die Doppelschichtstruktur 36 durch die Maschine 10 während des Verfahrens zum Herstellen des fertiggestellten Teils. Der Formprozeß enthält die Schritte der Vakuumbildung, Beladung, Einspritzung des nicht-leitenden Materials, Auswerferis des fertiggestellten Teils und Beseiti gung der Trägerschicht 31, wie nachstehend beschrieben werden wird. Der Schritt des Indizierens indiziert die Doppelschicht struktur 36 durch die Maschine 10 in inkrementalen Abständen während des Verfahrens zum Herstellen des fertiggestellten Teils. Der Schritt der Positionierung positioniert die Doppel schichtstruktur 36 hinsichtlich der Vakuumform 14 und des Form hohlraums 20 der Spritzgußform 16 und 18 der Maschine 10 wäh rend des Verfahrens der Herstellung des fertiggestellten Teils. Die Schritte 38 der Lieferung, Indizierung und Positionierung der Doppelschichtstruktur 36 bieten vorteilhafterweise eine ge naue Positionierung der leitenden Schicht 12 auf dem fertigge stellten Teil während der automatischen Handhabung der leiten den Schicht 12 während des Formverfahrens. Die genaue Positio nierung der leitenden Schicht 12 auf dem fertiggestellten Teil 27 erhöht die Effektivität ihrer Abschirmcharakteristika.

Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt 40 der Vakuumbildung der Doppelschichtstruktur 36 mit der Vakuumbildungsform 14 zum Erzeugen eines Vakuumformteils 42 mit einer vorbestimmten Ge stalt. Die vorbestimmte Gestalt ist annähernd gleich der aber kleiner als die vorbestimmte Gestalt des fertiggestellten Teils, so daß das Vakuumformteil 42 leicht in den Formhohlraum 20 eingepaßt werden kann und Platz läßt, so daß zusätzliches Material über dem Vakuumformteil 42 durch Spritzguß gebildet werden kann. Die Vakuumbildungsform 14 bildet vorteilhafterwei se die Doppelschichtstruktur 36 in einer vorbestimmten Gestalt mit Extremgestalten und Konturen, welche nicht möglich wären, falls das Bilden der Doppelschichtstruktur 36 in der Spritzguß form 16 und 18 während des Spritzgußverfahrens durchgeführt würde.

Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt 44 des Ladens des Va kuumformteils 42 in einem Formhohlraum 20 der Maschine 10, so daß die nicht-leitende Schicht 32 einer Oberfläche 50 des Form hohlraums 20 gegenüberliegt. Der Formhohlraum 20 und das Vaku umformteil 22 haben im wesentlichen dieselbe vorbestimmte Ge stalt, so daß es möglich ist, daß der Formhohlraum 20 das Vaku umformteil 42 aufnimmt.

Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt 48 des Spritzgießens des nicht-leitenden Materials 22, wie z. B. Plastikharz, in den Formhohlraum 20 zwischen die nicht-leitende Schicht 32 und ei ner Oberfläche 50 des Formhohlraums 20, was ermöglicht, daß das nicht-leitende Material 22 auf die nicht-leitende Schicht 32 bondiert wird, so daß ein fertiggestelltes Teil 27 mit der vor bestimmten Gestalt gebildet wird. Bei der vorbestimmten Ausfüh rungsform ist das nicht-leitende Material 22, das das Plastik harz bildet, Polykarbonat. Das fertiggestellte Teil 27 hat das nicht-leitende Material 22 auf einer Außenoberfläche 52 des fertiggestellten Teils 27 und die leitende Schicht 12 auf einer Innenoberfläche 54 des fertiggestellten Teils 27.

Das Verfahren fährt fort mit dem Schritt 56 zum Ausgeben des fertiggestellten Teils 27 aus dem Formhohlraum 20. Der Schritt 56 des Ausgebens wird durch Öffnen des Formhohlraums 20 und Herausspringenlassen des fertiggestellten Teils 27 aus dem Formhohlraum 20 auf übliche Art und Weise, wie z. B. mit Aus wurfstiften durchgeführt.

Das Verfahren endet mit dem Schritt 58 zur Entfernung der Trä gerschicht 31 von der leitenden Schicht 12 zum Entfernen der Trägerschicht 30 von dem fertiggestellten Teil 27. An diesem Punkt hat das fertiggestellte Teil den Form- und Abschirmprozeß durchlaufen. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das fertiggestellte Teil 27 ein Gehäuseoberteil oder ein Gehäuseun terteil für einen tragbaren Radiotelephon-Handapparat. Gehäuse für tragbare Radiotelephon-Handapparate, welche in Übereinstim mung mit dem Verfahren nach dem vorliegenden Erfindung herge stellt werden können, sind beispielsweise in den US-Patenten D-350,348 und D348,665 gezeigt. Die leitende Schicht 12, welche die Abschirmungsoberfläche bildet, wird vorteilhafterweise ohne jegliche Markierungsoperation oder Handarbeit aufgebracht. Des halb ist die Verarbeitungszeit für das fertiggestellte Teil re duziert, was wiederum die Stückteilkosten bei der Herstellung des fertiggestellten Teils 27 reduziert. Weiterhin gewährlei sten die Schritte vom Schritt 38 zum Liefern, Indizieren und Positionieren der Doppelschichtstruktur 36 vorteilhafterweise, daß die leitende Schicht 12 richtig mit dem nicht-leitenden Ma terial 22 auf der Außenoberfläche 52 des fertiggestellten Teils 27 ausgerichtet ist, so daß eine konsistente und effektive Ab schirmung erzeugt wird.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht 58 der im wesentlichen planaren leitenden Schicht 12, welche in Übereinstimmung mit dem im Fließplan 28 von Fig. 2 gezeigten Schritten hergestellt wird. Die im wesentlichen planare leitende Schicht 12 ist so gezeigt, daß die Trägerschicht 31 auf der Oberseite des leiten den Schicht 12 angebracht ist. Bei der bevorzugten Ausführungs form wird die Trägerschicht 31 vorzugsweise aus Polyester her gestellt.

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht 60 der planaren leitenden Schicht 12, die in Fig. 3 gezeigt ist, welche auf eine planare nicht-leitende Schicht 32 in Übereinstimmung mit dem im Fließ plan 28 von Fig. 2 gezeigten Schritten aufgebracht ist. Die im wesentlichen planare leitende Schicht 12 ist so gezeigt, daß die Trägerschicht 31 noch angebracht ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die nicht-leitende Schicht 32, welche das Plastikharz bildet, Polykarbonat.

Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht 62 der planaren leitenden Schicht 12, welche in Fig. 3 gezeigt ist, die auf die im we sentlichen planare nicht-leitende Schicht 32 aufgebracht wird und danach vakuumgebildet wird, um ein Vakuumformteil 42 in ei ner vorbestimmten Gestalt in Übereinstimmung mit den im Fließ plan 28 von Fig. 3 gezeigten Schritten zu erzeugen. Ein Ab schnitt der Vakuumform 14, der leicht von dem Vakuumformteil 42 getrennt ist, ist zu Bezugszwecken gezeigt. Es sei bemerkt, daß die Gestalt des Vakuumformteils 42 bei der vorliegenden Anmel dung willkürlich ist und irgendeine erwünschte Form annehmen kann.

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht 64 des Vakuumformteils 42, das in Fig. 5 gezeigt ist, wobei die planare nicht-leitende Schicht 32 mit einem nicht leitenden Material 22 überformt wor den ist, und zwar unter Verwendung eines Spritzgußverfahrens zum Erzeugen eines fertiggestellten Teils 27 mit der nicht lei tenden Außenschicht 22 und der leitenden Innenschicht 12 in Übereinstimmung mit den im Fließplan 28 von Fig. 2 gezeigten Schritten. Ein Abschnitt des Formhohlraums 20 zwischen den Spritzgußplatten 16 und 18 ist zu Bezugszwecken leicht entfernt von dem fertiggestellten Teil 27 gezeigt. Es sei bemerkt, daß die Gestalt des fertiggestellten Teils 27 bei der vorliegenden Erfindung willkürlich ist und irgendeine gewünschte Form anneh men kann.

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Gehäuses 70 für einen tragbaren Radiotelephon-Handapparat mit einem Gehäuseoberteil 72 und einem Gehäuseunterteil 74. Der Ge häuseoberteil 72 und der Gehäuseunterteil 74 sind unter Verwen dung des Formverfahrens nach der vorliegenden Erfindung, das vorher beschrieben wurde, zur Erzeugung der fertiggestellten Teile hergestellt worden. Das fertiggestellte Teil 27, das in Fig. 6 gezeigt ist, repräsentiert das Gehäuseoberteil 72 und das Gehäuseunterteil 74. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Form- und Abschirmungsver fahren nach Fig. 2 auf die Herstellung für das Gehäuses 70 des portablen Radiotelephon-Handapparats angewendet.

Claims

1. Verfahren zum Aufbringen einer leitenden Abschirmung auf ein nicht-leitendes Formteil mit folgenden Schritten.
Bereitstellen einer leitenden Schicht, die im wesentlichen planar ist;
Formen der leitenden Schicht zum Herstellen eines Formteils;
Laden des Formteils in einen Formhohlraum einer Formmaschine, wobei der Formhohlraum und das Formteil eine vorbestimmte Ge stalt aufweisen, die im wesentlichen gleich ist;
Einspritzen eines nicht-leitenden Materials in den Formhohlraum zwischen die leitende Schicht und eine Oberfläche des Formhohl raums zur Bondierung des nicht-leitenden Materials auf die lei tende Schicht zur Bildung eines fertiggestellten Teils mit der vorbestimmten Gestalt, wobei das fertiggestellte Teil das nicht-leitende Material auf einer Außenoberfläche des fertigge stellten Teils aufweist, welche das nicht-leitende Formteil bildet, und die leitende-Schicht auf einer Innenoberfläche des fertiggestellten Teils aufweist, welche die leitende Abschir mung bildet; und
Ausgeben des fertiggestellten Teils aus dem Formhohlraum.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Bereitstellen einer nicht-leitenden Schicht, die im wesentli chen planar ist; und
Aufbringen der leitenden Schicht auf die nicht-leitende Schicht zum Formen des Formteils mit einer Doppelschichtstruktur;
wobei der Schritt des Beladens weiterhin den Schritt des Ladens des Formteils in den Formhohlraum der Formmaschine aufweist, so daß die nicht-leitende Schicht der Oberfläche des Formhohlraums gegenüberliegt; und
wobei der Schritt des Einspritzens weiterhin den Schritt des Einspritzens des nicht-leitenden Materials in den Formhohlraum zwischen der nicht-leitenden Schicht und der Oberfläche des Formhohlraums zum Bondieren des nicht-leitenden Materials auf die nicht-leitende Schicht zum Bilden des fertiggestellten Teils mit der vorbestimmten Gestalt aufweist, wobei das fertig gestellte Teil das nicht-leitende Material auf der Außenober fläche des fertiggestellten Teils und die leitende Schicht auf einer Innenoberfläche des fertiggestellten Teils aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgenden Schritt:
Liefern, Indizieren und Positionieren der leitenden Schicht während der Schritte der Formens, Beladens, Injizierens und Ausgebens.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß der Schritt des Formens weiterhin den Schritt des Va kuumbildens aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Befördern der leitenden Schicht auf einer Trägerschicht; und
Entfernen der Trägerschicht von der leitenden Schicht, nachdem der Schritt des Ausgebens vervollständigt ist.