DE3936494C2

DE3936494C2 - Elektromagnetisches Abschirmmataterial für ein Gehäuse elektronischer Vorrichtungen oder Bauteile

Info

Publication number: DE3936494C2
Application number: DE3936494A
Authority: DE
Inventors: Asaharu Nakagawa; Morinobu Endo
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 1988-11-04
Filing date: 1989-11-02
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2009-11-03
Also published as: DE3936494A1; JPH0712119B2; US5126075A; GB2225327B; JPH02125698A; GB2225327A; GB8924855D0

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Abschirmmate rial für ein Gehäuse elektronischer Vorrichtungen oder Bau teile zum Schützen der elektronischen Vorrichtungen oder Bau teile gegen äußere elektromagnetische Wellenstörungen.

In den vergangenen Jahren haben sich digitale, Mikrocomputer enthaltende Geräte in bemerkenswerter Weise entwickelt und werden in weitem Ausmaß für die Büroausrüstung, elektrische Haushaltsgeräte, Kraftfahrzeuge usw. verwendet. Zusätzlich ist die Anzahl der Mikrocomputer mit höherer Integration und höherer Taktfrequenz angestiegen. Störungen bzw. Rauschen durch elektromagnetische Wellen, die in den elektronischen Vorrichtungen, Bauteilen oder dergleichen erzeugt werden, werden jedoch über Signalleiter, wie z. B. Flachkabel, wegge leitet oder beeinflussen direkt die elektronischen Vorrich tungen oder Bauteile. Derartige Störungen durch elektromagne tische Wellen führen zu Ausfällen, Defekten und Fehlfunktio nen der elektronischen Vorrichtungen oder Bauteile, die durch schwache elektrische Ströme gesteuert und betrieben werden. Überdies, da hochdichte magnetische Aufzeichnungselemente in den elektronischen Vorrichtungen oder Bauteilen aus magneti scher Substanz mit geringer magnetischer Energie bestehen, werden in diesen Elementen aufgezeichnete Daten durch externe Magnetfelder gelöscht, die durch Magnete oder dergleichen verursacht werden.

Aus der DE 35 18 335 C2 ist ein elektromagnetisches Abschirm material für ein Gehäuse elektronischer Vorrichtungen oder Bauteile bekannt mit einem Basismaterial aus Kunstharz, das Ferritpulver und bis zu 13 Volumenprozent leitfähiges Kohlen stoffpulver enthält. Als Kohlenstoffpulver kann auch eine Kombination aus Kohlenschwarz und Kohlefasern verwendet wer den.

Kunstharzmaterial, das durch darin enthaltenes Kohle- bzw. Rußmaterial leitfähig gemacht worden ist, weist zwei Vorteile auf: Es ist leicht und kann durch Spritzgießen, durch Formen unter Anwendung von Vakuum, usw. in verschiedene Formgebungen mit größerer Vielfalt geformt werden. Andererseits weist es einen Nachteil auf: Die Festigkeit des Kunstharzes ist um so geringer, je mehr Kohle- bzw. Rußpartikel in ihm enthalten sind. Daher ist der Anteil von Kohle- bzw. Rußpartikeln nach oben hin begrenzt, da das Kunstharzmaterial eine gewisse Fe stigkeit aufweisen muß, um die elektronischen Vorrichtungen oder Bauteile aufzunehmen und externen Kräften Stand zu hal ten. Um konkreter zu sein, die spezifische elektrische Leit fähigkeit oder der spezifische elektrische Widerstand des aus einem solchen leitfähigen Kunstharz bestehenden Gehäuses von elektronischen Vorrichtungen oder Bauteilen kann nur bis etwa 100 Ohm.cm reduziert werden. Da überdies das leitfähige Kunstharzmaterial eine nichtmagnetische Substanz ist, müssen Magnete an der Oberfläche des Gehäuses befestigt werden. Die Magnete können die elektronischen Vorrichtungen oder Bauteile nicht vollständig gegen niederfrequente magnetische Felder abschirmen, so daß Ausfälle oder Fehlfunktionen der elektro nischen Vorrichtungen oder Bauteile auftreten.

Das andere bekannte Material für ein Gehäuse ist leitfähiges metallisches Material, das eine hohe Permeabilität und einen niedrigen spezifischen elektrischen Widerstand von etwa 10^-5 Ohm.cm aufweist. Im Unterschied zu dem weiter oben er wähnten leitfähigen Kunstharzmaterial kann ein aus leitfähi gem metallischem Material, beispielsweise aus Eisenblech her gestelltes Gehäuse an seiner Oberfläche den magnetischen Fluß elektromagnetischer Wellenstörungen von elektronischen Vor richtungen oder Bauteilen konzentrieren und außerdem durch ein niederfrequentes Magnetfeld verursachte Ausfälle oder Fehlfunktionen der elektronischen Vorrichtungen oder Bauteile verhindern. Das Metallblech muß jedoch zum Erhalt der vorge sehenen Festigkeit genügend dick sein, so daß es nicht im ge wünschten Ausmaß leichtgewichtig sein kann. Überdies kann me tallisches Material durch eine Pressverformung nur in be grenzter Weise geformt werden, da ungleichmäßige Teile, die rechtwinkelig zur Antriebsrichtung eines Preßstempels verlau fen, schwierig zu formen sind.

Kurzdarstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein elektromagnetisches Abschirmmaterial für ein Gehäuse zu schaffen, das bei hoher Festigkeit elektromagnetische Störungen aufgrund eines nie derfrequenten Magnetfelds oder elektromagnetischen Wellenrau schens verhindert und aus dem sich in einfacher Weise leicht gewichtige Gehäuse mit unterschiedlicher Gestalt herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird durch ein elektromagnetisches Abschirmma terial mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Kohle fasern, die aus Kohlenwasserstoff pyrolythisch im Dampfpha sensystem hergestellt werden und einen Kern aus hochfeinem Pulver eines hochschmelzenden Metalls und/oder dessen Verbin dungen bzw. Legierungen aufweisen, und das Ferritpulver wer den dem Kunstharz hinzugefügt.

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Das erfindungsgemäße Material für ein Gehäuse ist ein zusammen gesetztes Material aus Kunstharz, das Ferritpulver enthält und mit bestimmten Kohlefasern verstärkt ist. Als Kunstharz kann Polyesterharz, Venylharz oder Polyamidharz verwendet werden.

Die Kohlefaser weist im Gegensatz zur Polyacrylnitril-Kohlefaser oder zur Pechkohlefaser eine haarähnliche Gestalt (Whiskers) und einen Durchmesser auf, der im wesentlichen dem des hoch feinen Pulvers aus hochschmelzendem Metall und/oder dessen Verbindungen oder Legierungen entspricht. Eine solche whisker förmige Kohlefaser eignet sich bestens, da sie überall im Kunstharz-Basismaterial anhaften und gleichmäßig verteilt angeordnet werden kann. Die auf Graphitkristallschichten mit regelmäßigen, weniger Gitterfehler aufweisenden Gitterstruk turen basierende Kohlefaser besitzt einen niedrigen elektrischen spezifischen Widerstand oder eine hohe spezifische elektrische Leitfähigkeit, sowie wünschenswerte mechanische Eigenschaften, beispielsweise eine hohe Zugfestigkeit. Daher gibt die im Basismaterial verteilte und gehaltene Kohlefaser dem Basisma terial eine elektrische Leitfähigkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften. Das elektrisch leitfähige Kunststoffmaterial für ein Gehäuse kann die elektronischen Vorrichtungen oder Bauteile gegen elektromagnetische Wellenstörungen abschirmen, indem Störungen von außen reflektiert und Störungen von elektronischen Vorrichtungen oder Bauteilen im Inneren absorbiert werden.

Das Ausmaß der Leitfähigkeit oder des elektrischen Widerstandes hängt vom Gehalt an Kohlefasern im Kunstharz ab. Wenn der Kohle fasergehalt bis zu einer bestimmten Menge ansteigt, die aus reichend ist, um die Kohlefasern in Berührung miteinander zu halten, wird der spezifische elektrische Widerstand des Materials etwa gleich dem der Kohlefaser allein. Die bestimmte Menge beträgt etwa 30 Volumenprozent des Kunstharzes. In anderen Worten, die bevorzugte Menge an Kohlefasern zum Absenken des spezifischen elektrischen Widerstandes liegt über 20 Volumen prozent des Kunstharzes. Hochschmelzende Metalle, die als Kohle faserkerne gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden, dürfen zwischen 950°C und 1300°C, also bei Temperaturen, bei denen Kohlenwasserstoffe termisch zersetzt bzw. pyrolisiert werden, nicht verdampfen. Bevorzugte Metalle sind Ti und Zr in der Gruppe 4a V und Nb in der Gruppe 5a, Cr und Mo in der Gruppe 6a, Mn in der Gruppe 7a und Fe und Co in der Gruppe 8 des periodischen Systems. Fe, Co, Ni, V, Nb, Ta, Ti und Zr eignen sich am besten. Die Verbindungen dieser Metalle sind ihre Oxide, Nitride und Salze.

Das Ferritpulver, das in großen Mengen mit Hilfe einer bekannten Pulvermetallurgie hergestellt werden kann, besitzt sogar in einem Hochfrequenzfeld eine hohe Permeabilität. Das Kunstharz material, das mit einer durch das Ferritpulver eingebrachten hohen Permeabilität versehen ist, schirmt das Gehäuseinnere von dem äußeren Magnetfeld ab.

Es ist wünschenswert, daß der Gehalt des im Kunstharz verteilten und gehaltenen Ferritpulvers über zwei Volumenprozent des Kunstharzes beträgt, damit das Kunstharz auch dann eine hohe Permeabilität besitzt, wenn sich die Körner des Ferrit pulvers nicht gegenseitig berühren.

Experiment

Tabelle 2 zeigt Meßwerte von Eigenschaften, wie beispielsweise des spezifischen elektrischen Widerstandes und der Dichte, des Materials für ein Gehäuse gemäß vorliegender Erfindung und von bekanntem Gehäusematerial. Bei dem Material der vorliegenden Erfindung werden Ferritpulver mit einem Korndurchmeser von etwa 4 µm und Kohlefasern mit einem Durchmesser zwischen 0.1 µm und 0.5 µm und einer Länge zwischen 0.1 mm und 1 mm zu ABS-Harz hinzugefügt. Die Kohlefaser wird in einem Ofen bei einer Tem peratur zwischen 950°C und 1300°C mit Hilfe eines Dampfphasen systems erzeugt, wobei Benzol termisch zerfällt, und weist einen Kern aus Eisenpulver auf, das einen Korndurchmesser zwischen 0.02 µm und 0.03 µm besitzt. Bei diesem Experiment wird ein Teststück Nr. 1 gemäß JIS (Japanischer Industrie-Stan dard) verwendet. Tabelle 1 zeigt Eigenschaften des Harzes, des Ferritpulvers, der Kohlefasern und Kohle- bzw. Rußpartikel, die zu dem nachstehenden Zusammensetzungsverhältnis gemischt werden:

Erfindung A

ABS-Harz	78 Vol.-%
Ferritpartikel	2 Vol.-%
Kohlefasern	20 Vol.-%

Erfindung B

ABS-Harz	65 Vol.-%
Ferritpartikel	5 Vol.-%
Kohlefasern	30 Vol.-%

Vergleich C

ABS-Harz	70 Vol.-%
Kohle- oder Rußpartikel	30 Vol.-%

Wie aus dem Ergebnis des Experiments zu sehen ist, weist ein aus dem erfindungsgemäßen Material hergestelltes Gehäuse gegen über einem Gehäuse aus herkömmlichem Material überlegene mecha nische Eigenschaften und eine überlegene Leitfähigkeit auf, wobei es so leicht wie dieses ist. Außerdem weist es aufgrund des in dem Material verteilten und gehaltenen Ferritpulvers eine hohe Permeabilität auf, die mit dem bekannten Material (Ver gleich C) nicht erhalten werden kann.

Da der Kohlefaseranteil im Kunstharz größer als 20 Volumen prozent ist, werden die Gitterstrukturen der Kohlefaser kleiner und kleiner, da sich die Kohlefasern immer häufiger miteinander verketten und überschneiden. Daher stellt ein Kunstharzmaterial, das einen Kohlefaseranteil von über 20% des Materialvolumens gemäß der Frequenz der erzeugten elektromagnetischen Wellen störung aufweist, eine wirksamere Gegenmaßnahme gegen elektro magnetische Wellenstörungen dar.

Claims

1. Elektromagnetisches Abschirmmaterial für ein Gehäu se elektronischer Vorrichtungen oder Bauteile, gekennzeichnet durch ein Basismaterial, Kohlefasern und Ferritpulver, wobei die Kohlefasern und das Ferritpulver im Basismaterial derart verteilt sind, daß das Gehäusematerial mindestens 20 Volumen prozent Kohlefasern und mindestens 2 Volumenprozent Ferrit pulver enthält.

2. Abschirmmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kohlefasern einen Durchmesser zwischen 0,1 µm und 0,5 µm und eine Länge zwischen 0,1 und 1,0 mm auf weisen.

3. Abschirmmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Basismaterial aus der Gruppe von Kunsthar zen ausgewählt ist, die aus Polyesterharz, Vinylharz oder Po lyamidharz besteht.