DE3329164A1

DE3329164A1 - Elektromagnetisches stoerungsabschirmmaterial

Info

Publication number: DE3329164A1
Application number: DE19833329164
Authority: DE
Inventors: Yasuo Chiba Hashimoto; Ken Nagareyama Ishino; Yoshikazu Ichikawa Narumiya
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1983-02-28
Filing date: 1983-08-12
Publication date: 1984-08-30
Also published as: GB2135679B; GB8321799D0; FR2541844B1; US4474676A; DE3329164C2; FR2541844A1; JPS59158016A; GB2135679A

Description

HOEGER, ST-Eii-LR-ECHT & PARTNERo ο ο Q 1 β Λ

P A T E N τ a N V\ Λ L T Ii

UHLANDSTRAS5E 14 c U 7ΟΟΟ STUTTGART I

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A 45 780 b Anmelder: TDK Corporation

8.August 1983 13-1, Nihonbashi 1-c

x-35 Chuo-ku

Tokyo, Japan

Beschreibung Elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial, das für elektronische Geräte verwendet wird. Dabei umfassen die elektronischen Geräte eine Vielzahl von Geräten, wie Computer, elektronische Spielgeräte, Fernsehgeräte, Videorecorder, Computerregistrierkassen, schaltbare Stromquellen und Wortprozessoren. Da eine Vielzahl integrierter Schaltkreise und hochintegrierter Schaltkreise in einem Hochleistungscomputer mit hoher Speicherkapazität verwendet werden, werden darin Hochfrequenzpulse erzeugt, die einen erkennbaren Einfluss auf ein Fernsehgerät, ein Radio oder andere Geräte ausüben, welche neben dem Computer angeordnet sind. Der Einfluss eines elektronischen Gerätes auf ein neben diesem elektronischen Gerät angeordnetes Gerät wird als elektromagnetische Störung (EMI) bezeichnet.

Eine im stand der Technik bekannte Methode zur Verhinderung elektromagnetischer Störungen wird hinsichtlich eines elektronischen Gerätes, d.h. eines Computers, beschrieben. Da ein konventioneller Computer grosse Abmessungen besitzt und in geringen Stückzahlen hergestellt wird, wird das Computergehäuse aus Metallblech hergestellt und es tritt keine elektromagnetische Störung auf, da das Gehäuse ein neben dem Computer angeordnetes Gerät von den Hochfrequenzpulsen abschirmt.

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Neuerdings besitzen jedoch Computer viel geringere Abmessungen und sie werden in Grosserie hergestellt. Deshalb wird anstelle der Herstellung des Gehäuses aus Metallblech Kunststoffmaterial als Gehäuse verwendet. Da jedoch das Kunststoffmaterial für elektromagnetische Wellen, welche elektromagnetische Störungen erzeugen, durchlässig ist, ist es notwendig, dass das Gehäuse aus Kunststoffmaterial mit einem elektromagnetischen Störungsabschirmmaterial versehen wird, so dass eine Abschirmung für ein neben einem kleinen Computer angeordnetes Gerät zur Verfügung steht.

Konventionell wurden zwei Verfahren zur Herstellung elektromagnetischer Störungsabschirmmaterialien verwendet. Bei einem Verfahren wird eine elektrisch leitende Schicht auf der inneren Oberfläche eines geformten Körpers, wie z.B. eines Gehäuses, angebracht. Bei dem anderen Verfahren wird ein elektrisch leitender Füllstoff in einen geformten Körper, wie z.B. ein Gehäuse, auf dessen Innenseite eingelagert. Momentan wird das erste Verfahren industriell angewandt.

Ungefähr 90 % des auf dem Markt befindlichen elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials wird mittels eines Zinkflammensprühverfahrens und eines Verfahrens zum Auftragen von Leitlack hergestellt. Diese Verfahren sind jedoch teuer. Zusätzlich besteht bei einem elektromagnetischen Störungsabschirmmaterial, das mittels des Zinkflammensprühverfahrens hergestellt ist, das Problem der Lebensdauer, da die Hafteigenschaften des auf dem Körper aus Kunststoffmaterial ausgebildeten elektrisch leitenden Films sich während einer langen Nutzungsperiode

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verschlechtern und da der elektrisch leitende Film sich von dem Körper aus Plastikmaterial lösen kann, so dass elektromagnetische Wellen von dem Computer abgestrahlt werden.

Die Abschirmwirkung (SE) in dB wird durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

SE = 20 log (|i
SE = 10 log

wobei E die Feldstärke in V/m, P die Feldstärke in

2
W/m , i das Feld der e.

tragene Feld bedeuten.

W/m , i das Feld der einfallenden Welle und t das über

Das elektromagnetische Abschirmvermögen (S) wird ausge drückt durch SoC_n/er^a. u , wobei Cr die Leitfähigkeit, u die Permeabilität sowie a und b Konstanten bedeuten.

Die Anmeldrin untersuchte elektromagnetische Störungsabschirmmaterialien, in welchen Ferrite, Kohlenstoff, Metallpulver und Metallfasern in den Leitlack als elektrisch leitende Füllstoffe eingelagert wurden und stellte dabei fest, dass die Ferrite eine etwas höhere Leitfähigkeit, aber eine niedere Permeabilität besassen. Deshalb war das elektromagnetische Abschirmvermögen (S) bei Verwendung eines Ferritfüllstoffes nicht sehr gut. Der Kohlenstoff, das Metallpulver und die Metallfasern waren paramagnetisch und somit war deren Permeabilität ρ gleich

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Aus diesem Grund waren sie nur zur Abschirmung des elektrischen Feldes wirksam.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Abschirmwirkung (SE) aufweist, speziell wenn es zur Abschirmung eines elektronischen Gerätes gegenüber elektromagnetischen Wellen im Bereich von MHz bis GHz verwendet wird, und das eine hohe Lebensdauer besitzt, wenn es für verschiedene elektronische Geräte verwendet wird.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Störungsabschirmmaterial dadurch gelöst, dass eine ferromagnetische, amorphe Legierung mit einer Leitfähigkeit von mindestens

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10 Jl .cm und einer Permeabilität von mindestens 100 bei 1 kHz in eine organische Polymersubstanz in Form von kleinen Teilchen, kurzen Fasern, Flocken oder Körnern eingebaut ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Diese ferromagnetische, amorphe Legierung mit der oben angegebenen Leitfähigkeit und Permeabilität weist ein gutes elektromagnetisches Abschirmvermögen auf. Die Formen der ferromagnetisehen, amorphen Legierung werden so gewählt, dass das sich ergebene elektromagnetische Material eine gute Formbarkeit aufweist, wenn die ferromagnetische, amorphe Legierung, z.B. in Form kleiner Teilchen, in einer organischen Polymersubstanz verteilt wird. Da die ferromagnetische, amorphe Legierung eine ausgewählte Form aufweist, besitzt sie deshalb zusätzlich einen hohen Formfaktor, wobei der hohe Formfaktor (Verhältnis von Länge zu Breite eines rechteckigen Körpers) das Entmagnetisierungsfeld in der ferromagnetischen, amorphen Legierung sehr klein macht, so dass man eine hohe effektive Permeabilität erhält. Das Entmagnetisierungsfeld ist in einer ferro-

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magnetischen, amorphen Legierung in Form von kleinen Teilchen, kurzen Fasern und Flocken besonders klein. Kurze Fasern besitzen in vorteilhafter Weise eine hohe Leitfähigkeit und Permeabilität.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsforin des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsforin des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials und

Fig. 4 eine graphische Darstellung einer Abschirmwirkung (SE) eines 3 mm dicken elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials gemäss der vorliegenden Erfindung,eines 3 mm dicken Störungsabschirmmaterials aus paramagnetischein Kohlenstoff-Silicium und eines elektromagnetischen Abschirmmaterials, das -Nickel-Zink-Ferrit und Silikonharz umfasst.

In Fig. 1 ist eine ferromagnetische, amorphe Legierung in Form kurzer Fasern (im folgenden als amorphe Legierungsfasern 1 bezeichnet) in einer organischen Polymersubstanz 2 verteilt. Das in Fig. 1 gezeigte - elektromagnetische Störungsabschirmmaterial liegt in Form einer Platte vor.

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In Fig. 2 ist eine ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von Flocken (im folgenden als amorphe Legierungsflocken 3 bezeichnet) in der organischen Polymersubstanz 2 verteilt. Das in Fig. 2 gezeigte elektromagnetische Störungsabschirmmaterial liegt ebenfalls in Form einer Platte vor.

Obwohl in den Fig. 1 und 2 nicht gezeigt, kann eine ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von kleinen Teilchen oder Körnern in ähnlicher Weise in der organischen Polymersubstanz 2 verteilt sein.

Die erfindungsgemäss verwendete amorphe Legierung kann jede Zusammensetzung besitzen, die eine Leitfähigkeit von

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mindestens 10 -Ί cm und eine Permeabilität von mindestens 100 bei 1 kHz aufweisen kann, sie wird jedoch bevorzugt zusammengesetzt aus mindestens einem metallischen Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fe, Ni und Co, und aus mindestens einem metallähnlichen Element, ausgewählt aus der Gruppe_ybestehend aus Si, B, C, Cr und Mo.

Die erfindungsgemäss verwendete organische Polymersubstanz umfasst Naturgummi, synthetisches Harz, Polymerharz, Lack und ähnliches.

Das Volumenverhältnis der ferromagnetisehen, amorphen Legierung zu dem elektromagnetischen Störungsabschirmmaterial beträgt bevorzugterweise 0.04:1 bis zu 0.65:1. Zusätzlich besitzen die erfindungsgemäss verwendeten kleinen Teilchen, kurzen Fasern, Flocken und Körner bevorzugterweise einen Formfaktor von 1 bis 20 000. Um ein hohes Volumenverhältnis

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der ferromagnetische^ amorphen Legierung zu erhalten, ist ein kleiner Formfaktor wünschenswert. Die kurzen Fasern haben gewöhnlich eine Länge von höchstens 20 mm und die Länge der längsten Seite der Flocken beträgt gewöhnlich höchstens 1 mm.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Abschirmmaterials beschrieben.

Eine ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von kleinen Teilchen, kurzen Fasern, Flocken oder Körnern kann durch schnelles Abkühlen einer Legierungsschmelze hergestellt werden. Dieses Verfahren umfasst im konkreten Fall sowohl ein Geschossverfahren ein Stempelambossverfahren und ein Torsionskatapultverfahren, wobei man mit diesen Verfahren im allgemeinen eine amorphe Legierung in Form eine dünnen Platte erhält, wie auch ein Sprühverfahren, ein Blasenbildungsverfahren, ein Verfahren, bei welchem die geschmolzene Legierung in eine Flüssigkeit ausgestossen wird, und ein Funkenverfahren, wobei man bei diesen Methoden im allgemeinen eine amorphe Legierung in Form eines Pulvers erhält. Ebenfalls können konventionelle Methoden verwendet werden, um eine amorphe Legierung in Streifen- oder Drahtform zu erhalten. Der auf diese Weise hergestellte Streifen oder Draht aus der amorphen Legierung kann gespalten, geschnitten oder einer anderen Art mechanischer Bearbeitung unterworfen werden, so dass er in die vorbestimmte Form gebracht wird. Die auf diese Weise geformte amorphe Legierung kann bei niederen Temperaturen geglüht werden, um mechanische Spannungen zu beseitigen.

Die auf diese Weise geformte ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von kleinen Teilchen, kurzen Fasern,

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Flocken oder Körnern wird sorgfältig mit Gummi, Farbe und ähnlichem gemischt. Die sich ergebende Mischung wird dann z.B. einem Trocknungs- oder Aushärteprozess bei einer Temperatur, die niedriger als die Kristallisationstemperatur der ferromagnetische^ amorphen Legierung ist, oder einem Formprozess unterworfen, so dass sie in die Form einer Platte, eines Films oder ähnlichem gebracht wird, so dass dadurch das Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials vervollständigt wird. Die Dicke der Platte oder des Films hängt von der Stärke der Hochfrequenz impulse ab und kann 2 bis 3 mm betragen. Die obenerwähnte Mischung kann auf das Gehäuse eines Computers aufgebracht und anschliessend getrocknet werden. Alternativ dazu kann das elektromagnetische Störungsabschirmmaterial in Form einer Platte an dem Gehäuse eines Computers durch irgendwelche geeignete Mittel befestigt werden.

Die Abschirmwirkung (SE) des erfindungsgemässen elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials beträgt mindestens 30 dB oder mehr, bevorzugterweise 40 dB oder mehr, wenn sich die Frequenz der elektromagnetischen Wellen im Bereich von 1 MHz bis weniger als 100 MHz befindet. Diese Abschirmwirkung (SE) ist höher als die von elektromagnetischem Störungsabschirmmaterial, das hauptsächlich Ferrit umfasst. Das erfindungsgemässe elektromagnetische Störungsabschirmmaterial haftet sehr gut an einem Kunststoff gehäuse, da die in dem elektromagnetischen Störungsabschirmmaterial enthaltene organische Polymersubstanz sehr klebefähig ist. Das erfindungsgemässe elektromagnetische Störungsabschirmmaterial ist korrosionsbeständig und somit im Vergleich mit flammengesprühtem, elektromagnetischem Störungsabschirmmaterial aus Zink sehr beständig.

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Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand eines Beispiels beschrieben.

Eine Legierungsschmelze aus 40 Mol% Fe, 38 Mol% Ni, 4 Mol% Mo und 18 Mol% B wird mittels eines Ein-Rollen-Verfahrens abgekühlt, so dass man einen ferromagnetischen, amorphen Legierungsdraht mit einem Querschnitt von 1 mm χ 0,1 mm erhält. Der Draht der ferromagnetischen, amorphen Legierung wird in kurze Fasern und 10 mm Länge geschnitten. Die kurzen Fasern besitzen eine Leitfähig-

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keit von ungefähr 10 -Π_ .cm und eine Permeabilität von 50 000 bei 1 kHz. Die kurzen Fasern werden mit Silikonkarz vermischt, so dass das Volumen der kurzen Fasern ungefähr 50 %, bezogen auf die Mischung beträgt. Die Mischung wird in eine Platte geformt und bei 25 C getrocknet, so dass man das erfindungsgemässe elektromagnetische Störungsabschirmmaterial erhält.

Fig. 3 zeigt eine zylindrisch geformte und getrocknete Mischung von 50 Vol.% der kurzen Fasern 5 und 50 Vol% des Silikonharzes 6. Die Leitfähigkeit und Permeabilität des zylindrischen Körpers bei 1 kHz beträgt ungefähr

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10 -Ω. .cm beziehungsweise 50.

Zum Vergleich wurde eine paramagnetische Mischung aus Kohlenstoffpulver und Silizium, einem harzhaltigen Material mit einer Leitfähigkeit von 10-Π. .cm ,in eine zylindrische Form gebracht, wie in Fig.3 gezeigt ist. Ebenfalls wurden 50 Vol.% von Ni-Zn-Ferrit und 50 Vol% Silikonharz gemischt, geformt und getrocknet, so dass man einen zylindrischen Körper gemäss Fig. 3 erhielt.

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Die Abschirmwirkung (SE) des erfindungsgemässen elektromagnetischen Storungsabschirmmaterials/ des elektromagnetischen Storungsabschirmmaterials/ hergestellt aus ferromagnetischem Kohlenstoff-Silizium, und des elektromagnetischen Storungsabschirmmaterials/ das Ni-Zn-Ferrit und Silikonharz enthält, wird in Fig.4 bzw. A, B und C dargestellt. Aus Fig.4 ist offensichtlich, dass die Abschirmwirkung (SE) des erfindungsgemässen elektromagnetdschen Storungsabschirmmaterials (A) höher ist als die des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials, hergestellt aus paramagnetischem Kohlenstoff-Silizium (B)_y und des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials, das Ni-Zn-Ferrit und Silikonharz (C) enthält.

- Leerseite -

Claims

HOEGER, STEüLREOHT & PARTNER

PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c D 70O0 STUTTGART ι

A 45 780 b Anmelder: TDK Corporation

8.August 1983 13-1, Nihonbashi 1-chome,

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Tokyo, Japan

Patentansprüche

M .J Elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial, dadurch gekennzeichnet, dass eine ferromagnetische, amorphe Legierung (1) mit einer Leitfähigkeit von mindestens

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TO -Ω- *cm und einer Permeabilität von mindestens 100 bei 1 kHz in eine organische Polymersubstanz (2) in Form von kleinen Teilchen, kurzen Pasern, Flocken oder Körnern eingebaut ist.
2. Elektromagnetisches Störungsabschirmmat.erial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische, amorphe Legierung (1) einen Formfaktor von 1 bis 20 000 besitzt.
3. Elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenverhältnis der ferromagnetischen, amorphen Legierung (1) zu dem elektromagnetischen Störungsabschirnmaterial im Bereich von 0,04:0,96 bis zu 0,65:0,35 liegt.
4. Elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ferromagnetische, amorphe Legierung (1) in der Form kurzer Fasern vorliegt, die eine Länge von höchstens 20 mm aufweisen.

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5. Elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ dass die ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von Flocken vorliegt, wobei die Abmessung der längsten Seite der Flocken höchstens 1 mm beträgt.