DE3329164C2

DE3329164C2 - Elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial

Info

Publication number: DE3329164C2
Application number: DE3329164A
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: 1986-10-09
Also published as: GB2135679B; GB8321799D0; DE3329164A1; FR2541844A1; FR2541844B1; GB2135679A; US4474676A; JPS59158016A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial, das zur Abschirmung von Radios und ähnlichem gegenüber elektromagnetischen Wellen verwendet wird, welche ihrerseits von einem Computer oder ähnlichem ausgesandt werden. Beim Stand der Technik wird ein flammengesprühtes Zinkabschirmmaterial auf das Gehäuse eines Computers oder ähnlichem aufgebracht, so daß dieses von elektromagnetischen Wellen abgeschirmt wird. Die vorliegende Erfindung stellt ein elektromagnetisches Störungsabschirmmaterial zur Verfügung, welches eine verbesserte Lebensdauer und Abschirmwirkung (SE) aufweist sowie eine ferromagnetische, amorphe Legierung (1) umfaßt, die ihrerseits eine Leitfähigkeit von mindestens 102Ω-1·cm-1 und eine Permeabilität von mindestens 100 bei 1 kHz aufweist.

Description

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sehen Feldes wirksam. kleinen Teilchen oder Körnern in ähnlicher Weise in der

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektromagnet!- organischen Polymersubstanz 2 verteilt sein.

5ches Störungsabschirmmaterial zur Verfügung zu stel- Die erfindungsgemäß verwendete amorphe Legie-

len, das eine hohe A.bschirmwirkung aufweist, speziell rung kann jede Zusammensetzung besitzen, die eine wenn es zur Abschirmung eines elektronischen Gerätes 5 Leitfähigkeit von mindestens ΙΟ² Ω-¹ · cm-' und eine

gegenüber elektromagnetischen Wellen im MHz- bis Permeabilität von mindestens 100 bei 1 kHz aufweisen

GHz-Bereich verwendet wird, und d&% eine hohe Le- kann, sie wird jedoch bevorzugt zusammengesetzt aus

bensdauer besitzt wenn es für verschiedene elektroni- mindestens einem metallischen Element, ausgewählt aus

sehe Geräte verwendet wird. der Gruppe, bestehend aus Fe, Ni und Co, und aus min-

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Siö- io destens einem metallähnlichen Element, ausgewählt aus

rungsabschh mmaterial der eingangs angegebenen Art der Gruppe, bestehend aus Si, B, C, Cr und Mo.

erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ferromagneti- Die erfindungsgemäß verwendete organische PoIy-

sche und elektrisch leitfähige Substanz eine ferroma- mersubstanz umfaßt Naturgummi, synthetisches Harz,

gnetische amorphe Legierung mit einer Leitfähigkeit Polymerharz, Lack und ähnliches,
von mindestens 1O²Q-¹ · cm-'und einer Permeabilität 15 Das Volumenverhältnis der ferromagnetischen,

von mindestens 100 bei 1 kHz ist und in Form kleiner amorphen Legierung zu dem elektromagnetischen Stö-

Teilchen, kurzer Fasern, Flocken oder Körnern vorliegt rungsabschirmmaterial beträgt bevorzugterweise

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung 0,04 :1 bis zu 0,65 :1. Zusätzlich besitzen die erfindungs-

sind Gegenstand der Unteransprüche. gemäß verwendeten kleinen Teilchen, kurzen Fasern,

Diese ferromagnetische, amorphe Legierung mit der 20 Flocken und Körner bevorzugterweise einen Formfakoben angegebenen Leitfähigkeit und Permeabilität tor von 1 bis 20 000. Um ein hohes Volumenverhältnis weist ein gutes elektromagnetisches Abschirmvermö- der ferromagnetischen, amorphen Legierung zu erhalgen auf. Die Formen der ferromagnetischen, amorphen ten, ist ein kleiner Formfaktor wünschenswert Die kur-Legierung werden so gewählt, daß das sich ergebende zen Fasern haben gewöhnlich eine Länge von höchstens elektromagnetische Material eine gute Formbarkeit 25 20 mm und die Länge der längsten Seite der Flocken aufweist wenn die ferromagnetische, amorphe Legie- beträgt gewöhnlich höchstens 1 mm.
rung, z. B. in Form kleiner Teilchen, in einer organischen Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Polymersubstanz verteilt wird. Da die ferromagneti- elektromagnetischen Abschirmmaterials beschrieben, sehe, amorphe Legierung eine ausgewählte Form auf- Eine ferromagnetische, amorphe Legierung in Form weist, besitzt sie deshalb zusätzlich einen hohen Form- 30 von kleinen Teilchen, kurzen Fasern, Flocken oder Körfaktor, wobei der hohe Formfaktor (Verhältnis von Lan- nern kann durch schnelles Abkühlen einer Legierungsge zu Breite eines rechteckigen Körpers) das Entma- schmelze hergestellt werden. Dieses Verfahren umfaßt gnetisierungsfeld in der ferromagnetischen, amorphen im konkreten Fall sowohl ein Geschoßverfahren, ein Legierung sehr klein macht, so daß man eine hohe effek- Stempelamboßverfahren und ein Torsionskatapultvertive Permeabilität erhält. Das Entmagnetisierungsfeld 35 fahren, wobei man mit diesen Verfahren im allgemeinen ist in einer ferromagnetischen, amorphen Legierung in eine amorphe Legierung in Form einer dünnen Platte Form von kleinen Teilchen, kurzen Fasern und Flocken erhält, wie auch ein Sprühverfahren, ein Blasenbildungsbesonders klein. Kurze Fasern besitzen in vorteilhafter verfahren, ein Verfahren, bei welchem die geschmolze-Weise eine hohe Leitfähigkeit und Permeabilität. ne Legierung in eine Flüssigkeit ausgestoßen wird, und

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand 40 ein Funkenverfahren, wobei man bei diesen Methoden

der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt im allgemeinen eine amorphe Legierung in Form eines

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines elektroma- Pulvers erhält. Ebenfalls können konventionelle Metho-

gnetischen Störungsabschirmmaterials; den verwendet werden, um eine amorphe Legierung in

F i g. 2 eine zweite Ausführungsform des elektroma- Streifen- oder Drahtform zu erhalten. Der auf diese

gnetischen Störungsabschirmmaterials; 45 Weise hergestellte Streifen oder Draht aus der amor-

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform des elektroma- phen Legierung kann gespalten, geschnitten oder einer

gnetischen Störungsabschirmmaterials und anderen Art mechanischer Bearbeitung unterworfen

F i g. 4 eine grapsche Darstellung einer Abschirmwir- werden, so daß er in die vorbestimmte Form gebracht

kung (SE) eines 3 mm dicken elektromagnetischen Stö- wird. Die auf diese Weise geformte amorphe Legierung

rungsabschirmmaterials gemäß der vorliegenden Erfin- 50 kann bei niederen Temperaturen geglüht werden, um

dung, eines 3 mm dicken Störungsabschirmmaterials mechanische Spannungen zu beseitigen,

aus paramagnetischem Kohlenstoff-Silicium und eines Die auf diese Weise geformte ferromagnetische,

elektromagnetischen Abschirmmaterials, das Nickel- amorphe Legierung in Form von kleinen Teilchen, kur-

Zinn-Ferrit und Silikonharz umfaßt. zen Fasern, Flocken oder Körnern wird sorgfältig mit

In F i g. 1 ist eine ferromagnetische, amorphe Legie- 55 Gummi, Farbe und ähnlichem gemischt. Die sich ergerung in Form kurzer Fasern (im folgenden als amorphe bende Mischung wird dann z. B. einem Trocknungs-Legierungsfasern 1 bezeichnet) in einer organischen Po- oder Aushärtungsprozeß bei einer Temperatur, die lymersubstanz 2 verteilt. Das in F i g. 1 gezeigte elektro- niedriger als die Kristallisationstemperatur der ferromagnetische Störungsabschirmmaterial liegt in Form magnetischen, amorphen Legierung ist, oder einem einer Platte vor. 60 Formprozeß unterworfen, so daß sie in die Form einer

In F i g. 2 ist eine ferromagnetische, amorphe Legie- Platte, eines Films oder ähnlichem gebracht wird, so daß

rung in Form von Flocken (im folgenden als amorphe dadurch das Verfahren zur Herstellung des elektroma-

Legierungsflocken 3 bezeichnet) in der organischen Po- gnetischen Störungsabschirmmaterials vervollständigt

lymersubstanz 2 verteilt. Das in F i g. 2 gezeigte elektro- wird Die Dicke der Platte oder des Films hängt von der

magnetische Störungsabschirmmaterial liegt ebenfalls 65 Stärke der Hochfrequenzimpulse ab und kann 2 bis

in Form einer Platte vor. 3 mm betragen. Die obenerwähnte Mischung kann auf

Obwohl in den F i g. 1 und 2 nicht gezeigt, kann eine das Gehäuse eines Computers aufgebracht und an-

ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von schließend getrocknet werden. Alternativ dazu kann das

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elektromagnetische Störungsabschirmmaterial in Form

einer Platte an dem Gehäuse eines Computers durch " . ν

irgendwelche geeignete Mittel befestigt werden. ί,

Die Abschirmwirkung (SE) des erfindungsgemäßen ·;■',·

elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials be- 5 $?

trägt mindestens 3OdB oder mehr, bevorzugterweise §;'

40 dB oder mehr, wenn sich die Frequenz der elektro- |i

magnetischen Wellen im Bereich von 1 MHz bis weni- %

ger als 100 MHz befindet. Diese Abschirmwirkung (SE) [■

ist höher als die von elektromagnetischem Störungsab- io si

schirmmaterial, das hauptsächlich Ferrit umfaßt. Das er- '.

findungsgemäße elektromagnetische Störungsab- ι

schirmmaterial haftet sehr gut an einem Kunststoffgehäuse, da die in dem elektromagnetischen Störungsab- , schirmmaterial enthaltene organische Polymersubstanz 15 ' sehr klebeiähig ist Das erfindungsgemäße eiektroma- $j gnetische Störungsabschirmmaterial ist korrosionsbe- 1$ ständig und somit im Vergleich mit flammengesprüh- [* tem, elektromagnetischem Störungsabschirmmaterial v' aus Zink sehr beständig. 20 _; I

Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand eines
Beispiels erläutert '

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 fer- 25
romagnetischen, 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 Leitfähigkeit von ungefähr 30
10³Q-' · cm-' und eine Permeabilität von 50 000 bei
1 kHz. Die kurzen Fasern werden mit Silikonharz vermischt, so daß das Volumer der kurzen Fasern ungefähr _Λ 50%, bezogen auf die Mischung beträgt Die Mischung 3 wird in eine Platte geformt und bei 25° C getrocknet so 35

daß man das erfindungsgemäße elektromagnetische ?

Störungsabschirmmaterial erhält "

F i g. 3 zeigt eine zylindrisch geformte und getrockne- k

te Mischung von 50 VoL-% der kurzen Fasern 5 und 50 '

Vol.-% des Silikonharzes 6. Die Leitfähigkeit und Per- 40

meabilität des zylindrischen Körpers bei 1 kHz beträgt >

ungefähr 10 Ω-' · cm-'beziehungsweise50.

Zum Vergleich wurde eine paramagnetische Mi- '

schung aus Kohlenstoffpulver und Silizium, einem harzhaitigen Material mit einer Leitfähigkeit von 45
10 Ω-' · cm^-1, in eine zylindrische Form gebracht, wie
in F i g. 3 gezeigt ist Ebenfalls wurden 50 VoI.-% von
Ni-Zn-Ferrit und 50 VoI.-% Silikonharz gemischt geformt und getrocknet so daß man einen zylindrischen
Körper gemäß F ig. 3 erhielt 50

Die Abschirmwirkung (SE) des erfindungsgemäßen
elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials, hergestellt aus ferromagnetischem Kohlenstoff-Silizium,
und des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials, das Ni-Zn-Ferrit und Silikonharz enthält wird in 55
F i g. 4 durch die Kurven A, B und C dargestellt Aus
F i g. 4 ist offensichtlich, daß die Abschirmwirkung (SE)
des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials (A) höher ist als die des elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials, hergestellt aus 60 ^: paramagnetischem Kohlenstoff-Silizium (B), und des ^: elektromagnetischen Störungsabschirmmaterials (C),
das Ni-Zn-Ferrit und Silikonharz enthält

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 65

Claims

1 2 bekannt, zur Störungsabschirmung geschlossene Me- Patentansprüche: tallgehäuse zu verwenden. Neuerdings besitzen jedoch zahlreiche elektronische Geräte, insbesondere Compu-

1. Elektromagnetisches Störungsabschirmmateri- ter, sehr geringe Abmessungen und sollen preiswert in al bei welchem Teilchen aus einer ferromagneti- 5 Großserie hergestellt werden. Daher werden anstelle sehen und elektrisch leitfähigen Substanz in eine or- von Metallgehäusen vielfach Kunststoffgehäuse verganische Polymersubstanz eingebaut sind, d a - wendet Da jedoch das Kunststoffmaterial für etektrodurch gekennzeichnet, daß die ferroma- magnetische Wellen, welche elektromagnetische Stögnetische und elektrisch leitfähige Substanz eine fer· rungen erzeugen, durchlässig ist, ist es notwendig, daß romagnetische amorphe Legierung mit einer Leitfä- io das Gehäuse aus Kunststoffmaterial mit einem elektrohigkeit von mindestens 10²Q-¹ -cm-' und einer magnetischen Störungsabschirmmaterial versehen wird. Permeabilität von mindestens 100 bei 1 kHz ist und so daß beispielsweise eine Abschirmung für ein neben in Form kleiner Teilchen, kurzer Fasern, Flocken einem kleinen Computer angeordnetes Gerät zur Ver- oder Körnern vorliegt fügung steht

2. Elektromagnetisches Störungsabschirmmateri- 15 Konventionell wurden zwei Verfahren zur Herstelal nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die lung elektromagnetischer Abschirmungen angewendet ferromagnetische, amorphe Legierung einen Form- Bei einem Verfahren wird eine elektrisch leitende faktor von 1 bis 20 000 besitzt Schicht auf der inneren Oberfläche eines geformten

3. Elektromagnetisches Störungsabschirmmateri- Körpers, wie z. B. eines Gehäuses, angebracht Bei dem al nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß 20 anderen Verfahren wird, wie oben ausgeführt, ein elekdas Volumenverhältnis der ferromagnetischen, trisch leitender Füllstoff in einen geformten Körper, wie amorphen Legierung zu dem elektromagnetischen z. B. ein Gehäuse, auf dessen Innenseite eingelagert. Störungsabschirmmaterial im Bereich von 0,04 :0,96 Momentan wird das erste Verfahren industriell angebis zu 0,65 :035 liegt wandt

4. Elektromagnetisches Störungsabschirmmateri- 25 Ungefähr 90% der auf dem Markt befindlichen elekal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die tromagnetischen Abschirmungen werden .mittels eines ferromagnetische, amorphe Legierung in der Form Zinkflammensprühverfahrens und durch Auftragen von kurzer Fasern vorliegt die eine Länge von höchstens Leitlack hergestellt Diese Verfahren sind jedoch teuer. 20 mm aufweisen. Zusätzlich besteht bei einer elektromagnetischen Ab-

5. Elektromagnetisches Störungsabschirmmateri- 30 schirmung, die mittels des Zinkflammensprühverfahrens al nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die hergestellt ist, das Problem der Lebensdauer, da die ferromagnetische, amorphe Legierung in Form von Hafteigenschaften des auf dem Körper aus Kunststoff-Flocken vorliegt wobei die Abmessung der längsten material ausgebildeten elektrisch leitenden Films sich Stelle der Flocken höchstens 1 mm beträgt während einer langen Nutzungsperiode verschlechtern

35 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 fol-

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Stö- genden Gleichungen ausgedrückt:
rungsabschirmmaterial, bei welchem Teilchen aus einer 40

ferromagnetischen und elektrisch leitfähigen Substanz /^ \

in eine organische Polymersubstanz eingebaut sind. SE = 20 log (-— J,

Ein derartiges elektromagnetisches Störungsab- ^ '

schirmmaterial ist aus der US-PS 42 88 081 bekannt, ge- . _. ν

maß welcher in eine organische Polymersubstanz in 45 SE= 10 log (——),

Form eines elektrisch isolierenden gummielastischen \^ /
Materials unter anderem auch Flocken aus Eisen, also

einer ferromagnetischen Substanz, eingebettet werden, wobei E die Feldstärke in V/m, P die Feldstärke in W/

deren elektrische Leitfähigkeit ausgenutzt wird, um eine m², i das Feld der einfallenden Welle und t das übertra-

Dichtung zu erhalten, die eine elektrische Abschirmwir- 50 gene Feld bedeuten,

kung besitzt. Das elektromagnetische Abschirmvermögen (S) wird

Ferner ist es aus der DE-OS 21 02 840 bekannt, Fer- ausgedrückt durch
ritteilchen in eine hochmolekulare, insbesondere gummiartige Verbindung einzubetten, um ein elektroma- S
gnetische Strahlung absorbierendes Medium zu erhal- 55

ten, welches insbesondere als Dichtung für die Türe wobei α die Leitfähigkeit, μ die Permeabilität sowie a

eines Ultrakurzwellengerätes, insbesondere eines Mi- und b Konstanten bedeuten.

krowellenherdes, geeignet 'st. Bei der Untersuchung verschiedener elektromagneti-

Ferner ist es aus der auf einer prioritätsälteren An- scher Störungsabschirmmaterialien, in welche Ferrite,

meldung basierenden DE-OS 33 06 731 bekannt, in eine 60 Kohlenstoff, Metallpulver und Metallfasern in den Leit-

jg thermoplastische Harzmasse Metallfolienfragmente, lack als elektrisch leitende Füllstoffe eingelagert wur-

|g und zwar u. a. Folienfragmente aus Eisen, d. h. aus einem den, wurde festgestellt, daß die Ferrite eine etwas höhe-

|| ferromagnetischen Material, in hoher Konzentration re Leitfähigkeit, aber eine niedere Permeabilität besa-

|i einzubetten und aus einem derartigen Störungsab- ßen. Deshalb war das elektromagnetische Abschirmver-

Il schirmmaterial Gehäuse für elektrische Geräte nach 65 mögen (S) bei Verwendung eines Ferritfüllstoffes nicht

H ähnlichen Verfahren herzustellen, wie sie bei der Her- sehr gut. Kohlenstoff, Metallpulver und Metallfasern

*| stellung von Kunststoffgehäusen angewandt werden. waren paramagnetisch (Permeabilität μ=\). Aus die-

^i Ferner ist es bei elektrischen Geräten ganz allgemein sem Grund waren sie nur zur Abschirmung des elektri-