DE3725929A1

DE3725929A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrisch, elektromagnetisch und/oder magnetisch wirksamen abschirmung

Info

Publication number: DE3725929A1
Application number: DE19873725929
Authority: DE
Inventors: Robert Dr Ing Ostwald
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 1987-08-05
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1989-02-16
Anticipated expiration: 2007-08-06
Also published as: DE3725929C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch, elektromagnetisch und/oder magnetisch wirk samen Abschirmung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die beim Betrieb von elektrischen Geräten entstehenden elektrischen, elektromagnetischen und/oder magnetischen Felder und/oder Strahlungen können andere elektrische Geräte in ihrer Funktion beeinträchtigen. Je nach Frequenz und Intensität der Strahlung bzw. Entfernung der Strahlen quelle können nicht nur Rundfunk- und Fernsehempfang sondern z. B. auch elektronische Meß- und Regelgeräte, mikroprozessorgesteuerte Anlagen, Navigations- und Funkan lagen, Herzschrittmacher und vieles mehr empfindlich gestört werden. Nationale Bestimmungen schreiben Begrenzun gen der von elektrischen Geräten ausgehenden Strahlungen vor (z. B. die deutschen VDE-Richtlinien DIN 57 871, 57 875). Danach müssen künftig alle Gerätegehäuse aus Kunststoffen und elektrische Kabel eine ausreichende Schirmdämpfung in dem Frequenzbereich von 0,01 MHz bis 140 GHz aufweisen und zwar bei Emission und Immission. Diese Vorschriften be treffen aber nur das sogenannte "Fernfeld", wohingegen das "Nahfeld", d. h. der Durchgriff elektrischer und magnetischer Felder ohne eigentliche Abstrahlung z. B. bei nahe beieinander aufgestellten Geräten, unberücksichtigt bleibt.

Zur Schirmung gegen das elektromagnetische Fernfeld werden bei nichtmetallischen Gehäusen verschiedene Techniken zur Leitendmachung der Kunststoffe angewandt wie z. B. Flamm- oder Lichtbogenspritzen (von Zn, Cu, Al), Aufdampfen oder Sputtern, Folieren mit Cu, Al oder Ni-Legierungen, Lackieren mit Metallpigmenten, Füllung der Kunststoffe mit Metallfäden, -flocken, Ruß, Kohlenstoffasern oder metal lisierten Glasfasern.

Die Schirmwirkung beruht auf Reflexion und/oder Absorption der elektromagnetischen Wellen auf und/oder in der Gehäusewand. Bei hoher elektrischer Leitfähigkeit dominiert eine frequenzabhängige Dämpfung durch Reflexion, während bei geringer Leitfähigkeit eine frequenzunabhängige Absorp tion vorherrscht.

Schwierigkeiten bei der Abschirmung bereiten statische sowie niederfrequente elektromagnetische Felder, die z. B. vom Erdfeld, von atmosphärischen Störungen, Straßen-, U-Bahnen, elektrischen Lokomotiven, elektrischen Energie versorgungen, Netzteilen, Trafos, Stromrichtern, Schalt netzteilen und Bordnetzen ausgehen. Während elektrische Felder durch einen Leitfähigkeitsschirm abgeschirmt werden können, ist dieser für magnetische Felder nahezu unwirk sam. Nur mit einem Schirm aus hochpermeablen weichmagnetischem Material sind statische sowie niederfrequente magnetische Felder wirksam abzuschirmen.

Soll z. B. eine empfindliche elektronische Empfangsschal tung gegen störende elektrische, elektromagnetische sowie magnetische Felder und/oder Strahlungen abgeschirmt werden, so ist es bekannt, diese Schaltung in einem elek trisch gut leitendem Gehäuse, z. B. einem Metallgehäuse mit versilberter oder vergoldeter Oberfläche, anzuordnen. An der Außen- und/oder Innenseite eines derartigen Gehäuses muß dann zusätzlich eine magnetisch wirksame Abschirmung, (Umhüllung), die vorzugsweise aus einem magnetisch hochpermeablem Material, z. B. einem metallischen Glas, besteht, ange bracht werden. Eine derartige Abschirmung ist zwar sehr wirksam, jedoch in nachteiliger Weise kostenintensiv und schwer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat tungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem in kostengün stiger Weise eine hochwirksame sowie leichte Abschirmung ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Abschirmung sowohl gegen hochfrequente elektromagnetische Wechselfelder als auch gegen niederfrequente sowie statische Felder, insbesondere magnetische Felder, wirksam ist.

Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß insbesondere elek trisch isolierende Kunststoffgehäuse oder -Umhüllungen kostengünstig sowohl gegen hochfrequente als auch gegen niederfrequente elektrische und magnetische Felder bis in den Nahbereich geschirmt werden können.

Ein dritter Vorteil besteht darin, daß nach dem erfindungs gemäßen Verfahren auch metallische oder metallisierte Ge häuse - die also bereits eine gewisse Schirmwirkung insbesondere gegen hochfrequente Felder haben - zusätzlich gegen niederfrequente Nahfelder geschirmt werden können.

Ein vierter Vorteil besteht darin, daß auch mechanisch komplizierte Gehäuse bzw. Umhüllungen allseitig sowohl gegen hochfrequente Felder als auch gegen niederfrequente Nahfelder beschichtet werden können, daß die Schichten vielfältig und problemlos kontaktierbar sind und daß die Schirmungsschichten sehr gut auf den Unterlagen haften und eine nur geringe Gewichtszunahme der Gehäuse bewirken.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auch naß chemisch, d. h. chemisch-stromlos und/oder galvanisch, Schichten abscheidbar sind, die insbesondere eine magne tisch wirksame Abschirmwirkung besitzen. Es ist z. B. möglich, auf kompliziert geformten Gehäusen aus Kunststoff oder einem Silikatwerkstoff, z. B. Keramik, zunächst allseitig stromlos-chemisch eine elektrisch gut leitende Schicht, insbesondere eine Cu-Schicht, abzuschei den, diese dann stromlos-chemisch und/oder galvanisch entsprechend der gewünschten Abschirmwirkung zu verstärken und darauf dann eine magnetisch wirksame Schicht, z. B. eine Ni-P-Schicht, naßchemisch abzuscheiden, deren Dicke sowie Phosphorgehalt ebenfalls entsprechend der gewünschten Abschirmwirkung gewählt sind. Außerdem ist es möglich, eine Schichtenfolge, bestehend aus einer alternativen Anordnung der elektrisch leitfähigen Schicht und der magnetisch permeablen Schicht abzuscheiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Ein Kunststoffgehäuse aus dem Kunststoffmaterial ABS wird mit einem derzeit handelsüblichen Reiniger behandelt. Nach einer Spülung in Wasser und anschließender Trocknung wird eine Gasphasenheizung in einer SO₃/N₂-Atmosphäre mit anschließendem Beizstopp durchgeführt. Die so vorbehandel te ABS-Oberfläche wird sodann mit einem derzeit handelsüb lichen Zinn-Palladium-Aktivator mit katalytischen Keimen belegt. Durch die stromlos chemische Abscheidung von ca. 0,3 µm Cu, sowie die galvanische Verstärkung mit Kupfer auf ca. 20 µm, aus in der Leiterplattentechnik üblichen Bädern, wird eine elektrisch sehr gute leitende Schicht hergestellt. Im Anschluß daran wird durch Behandeln des Gehäuses in einem Nickel-Hypophosphitbad der folgenden Zusammensetzung:

18 g/l NiSO₄ · 6 H₂O
20 g/l Citronensäurehydrat
15 g/l Na₂B₄O₇ · 10 H₂O
22 g/l NaH₂PO₂ · H₂O
pH = 10,3 mit NaOH

bei 35°C eine amorphe Nickel-Phosphorschicht von 2 µm Dicke und einem Phosphorgehalt von 15 Gew.-% erzeugt. Es ent steht eine magnetisch permeable Schicht.

Beispiel 2

Ein Gehäuseteil aus Polypropylen wird nach eventuell erforderlicher Vorreinigung in derzeit handelsüblicher Chromschwefelsäure entfettet und bebeizt. Nach der Neutra lisation in einer Natriumsulfitlösung und gründlicher Spülung in Wasser wird die Kunststoffoberfläche mit einem derzeit handelsüblichen Zinn-Palladium-Aktivator mit katalytischen Keimen belegt. Aus einem derzeit handelsüb lichem stromlos chemischen Kupfer-Formaldehyd, in dem 8 Gew.-% eines Nickelphosphid-Pulvers (Ni₂P) mit ca. 1 µm bis 20 µm Korngröße suspendiert ist, wird eine Kupfer- Nickelphosphid-Dispersionsschicht von ca. 5 µm Schichtdicke abgeschieden, die einen Ni₂P-Gehalt von 5 Gew.-% hat.

Derartige Ni-P-Schichten besitzen eine hohe magnetische Permeabilität, z. B. µ₄ = 50 000 einen geringen Magneto striktionskoeffizienten, z. B. λ _s = 10^-6, und enthalten das Ni-P-Material in verschiedenen Zusammensetzungen (Phasen), z. B. als Ni₃P, Ni₅P₂, Ni₂P und/oder dergleichen. Eine geringe Magnetostriktion der abgeschiedenen Schichten ist vorteilhaft, da dadurch ein Ablösen der Schicht(en) infolge magnetischer Einwirkungen vermieden wird, sowie umgekehrt bei mechanischer Verbiegung keine größere Ände rung der Schirmwirkung eintritt.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwend bar. Beispielsweise ist es möglich, die elektrisch leitende Schicht ebenfalls als Schichtenfolge auszubilden, z. B. dadurch, daß Schichten aus unterschiedlichen Metallen, z. B. Cu, Ag, Sn abgeschieden werden.

Weiterhin ist es möglich, naßchemisch, d. h. mit und ohne Fremdstrom, auch andere magnetisch permeable Legierungen abzuscheiden, z. B. auf der Basis CoP, CoB, NiFeP, CoFeB NiCoP, CoFeSiB, FeNiPB, FeSiMoB usw.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch, elektro magnetisch und/oder magnetisch wirksamen Abschirmung, die aus mindestens einer elektrisch leitenden Schicht und/oder mindestens einer magnetisch permeablen Umhüllung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einen Teil einer Oberfläche eines Trägerkörpers, der als Bestandteil der Abschirmung ausgebildet ist, naßchemisch mindestens eine elektrisch leitende Schicht sowie magnetisch permeables Material abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine elektrisch leitende Schicht und darauf magnetisch permeables Material als Schicht abgeschieden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektrisch leitende Schicht, in der magne tisch permeables Material dispergiert ist, abgeschieden wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die elektrisch leitende Schicht stromlos chemisch und/oder galvanisch abgeschieden wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerkörper aus einem elektrisch schlecht leitendem Material verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerkörper aus Kunst stoff oder einem Silikatwerkstoff verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch permeable Material mindestens eine Nickel-Phosphor-Legierung ent hält.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch permeable Material eine amorphe Nickel-Phosphor-Legierung mit mehr als 10 Gewichtsprozent Phosphor enthält.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch permeable Material mit einem Magnetostriktionskoeffizienten λ _s ausgebildet wird, der kleiner als 1 · 10^-6 ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht Kupfer enthält und daß das magnetisch permeable Material eine Nickel-Phosphor-Legierung enthält.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Träger körpers zunächst die elektrisch leitende Schicht aufge bracht wird, daß darauf die magnetisch permeable Schicht, die eine Nickel-Phosphor-Legierung enthält, abgeschieden wird und daß die Nickel-Phosphor-Legierung einen Phosphor gehalt besitzt derart, daß ein Korrosionsschutz entsteht.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das naßchemisch abgeschiedene magnetisch permeable Material auf der Basis binärer bis polynärer Legierungen der Übergangsmetalle und Metalloide beruht.