DE4335696C2 - Flächenförmige Abschirmung für Öffnungen in einem ein Gerät abschirmenden Faraday'schen Käfig und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine flächenförmige Abschirmung für Öffnungen in einem ein Gerät abschirmenden Faraday′schen Käfig sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Um elektronische Bauteile gegen elektrische Störfelder ab­ zuschirmen, haben sich Abschirmmaßnahmen nach dem Prinzip des Faraday′schen Käfigs in der Praxis bewährt.

Beim Einbau eines elektronischen Gerätes in ein geschlosse­ nes Metallgehäuse ergibt sich ein wirksamer Schutz gegen Störeinflüsse von außen, welche die Funktion des Gerätes beeinträchtigen könnten, sowie gegen Störeinflüsse, die vom Gerät ausgehen und für andere in der Nachbarschaft vorhan­ dene Geräte unannehmbar wären.

Schwierigkeiten treten dabei immer dann auf, wenn größere Öffnungen für Bedienungselemente, z. B. Display-Fenster, geschaffen werden müssen, welche die käfigförmige Abschir­ mungsgeometrie unterbrechen.

In der Praxis hat man sich bisher mit metallisch bedampf­ ten, teilweise lichtdurchlässigen Folien oder mit zwischen Glasscheiben eingelegten Drahtgittern als elektrisch leitfähige Gewebe für HF-dichte Fenster beholfen, wie sie beispielsweise in der Fachzeitschrift EMV-ESD, VP-Verlags­ gesellschaft mbH, Herrenberg, unter dem Titel "Dichtungen für jeden Fall", Ausgabe 1/93, beschrieben sind.

Die Drahtgitter sind dabei zwischen Fenster- oder Acrylglas als Trägerschichten laminiert. Je nach Anforderung an die Schirmdämpfung und die Lichtdurchlässigkeit können die Drahtgitter verschiedene Drahtstärken und Maschenweiten aufweisen. Deren Fixierung erfolgt dabei mit einem Kunstharz, dessen Blasenfreiheit nur mit großen Schwierigkeiten wirksam zu erreichen ist. Zur Abhilfe wurde in der Praxis ein Vakuum verwendet, was jedoch den Nachteil ergibt, daß von der apparativen Seite her die Größe des Verbundmaterials begrenzt ist. Hinzu kommt, daß die Herstellung nach diesem Verfahren sehr aufwendig und damit kostenträchtig ist.

Für Geräte, die elektromagnetische Störungen verursachen können, oder deren Betrieb durch solche Störungen beein­ trächtigt werden kann, regelt das Gesetz über die elektro­ magnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG) die Bedin­ gungen für das Inverkehrbringen, Ausstellen und Betreiben solcher Geräte. Es gilt für alle elektrischen und elektro­ nischen Apparate, Anlagen und Systeme, welche elektrische oder elektronische Bauteile enthalten.

Die Erfüllung dieses Gesetzes fordert in der Praxis quali­ fizierte Lösungen zur Abschirmung, wobei diese bedienungs­ gerecht und mit vertretbaren Kosten in der geforderten me­ chanischen Präzision herstellbar sein sollen.

Bei den metallisch bedampften, durchsichtigen Folien hat sich als Nachteil herausgestellt, daß diese zwar elektro­ statische Aufladungen abschirmen, jedoch eine Abschirmung gegen elektromagnetische Störfelder, wie sie die EMVG- Richtlinien verlangen, nicht oder nur sehr unvollkommen verwirklichen.

Eine wirksame Abschirmung gegen elektromagnetische Störfelder wird mit dem Gegenstand nach der EP 0 059 063 erreicht. Dort ist ein transparentes flächenförmiges Abschirmelement für den Einsatz an einem Display- Fenster an einem elektrischen Gerät beschrieben. Das Abschirmelement weist ein transparentes Flächengebilde aus elektrisch leitenden Fasern auf, welches zwischen nichtleitenden Flächenelementen aus lichtdurchlässigem Material unter Ausbildung eines Haftklebeverbundes angeordnet ist, derart, daß das transparente Flächengebilde zwischen den nichtleitenden Flächenelementen in transparente Haftklebeschichten eingebettet ist, wobei das elektrisch leitende Flächengebilde allseitig aus dem Klebeverbund über dessen Ränder zur Ausbildung elektrischer Kontakte herausragt. Die für die Haftklebeschicht eingesetzten Kunststoffe weisen jedoch keine kaltklebenden Eigenschaften auf, so daß der Haftklebeverbund in einem aufwendigen Verbindungsprozeß unter Anwendung von Druck bei gleichzeitiger thermischer Erweichung durchgeführt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flächenför­ mige Abschirmung für Öffnungen in einem ein Gerät abschir­ menden Faraday′schen Käfig sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben, die sich zum Einbau in Öffnungen beliebiger Größe in Farady′schen Käfigen eignen, bevorzugt eine optisch einwandfreie Qualität aufweisen und mit best­ möglicher mechanischer Präzision eine den Richtlinien des EMV-Gesetzes entsprechende Abschirmung gegen elektromagne­ tische Störfelder und elektrostatische Aufladung verwirkli­ chen, wobei die Abschirmungen mit einem praxisnahen und wirtschaftlichen Verfahren in hoher Qualität herstellbar sein sollen.

Die Aufgabe wird bei einer flächenförmigen Abschirmung ent­ sprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie für das Verfah­ ren des Anspruchs 6 gelöst.

Das transparente Flächengebilde ist aus elektrisch leiten­ den Fasern oder Filamenten gebildet, wobei diese so dünn gewählt sind, daß sie vom unbewaffneten menschlichen Auge im Abschirmungssystem nicht wahrgenommen werden. Sie sind geeignet, Störfelder aus dem Faraday′schen Käfig abzuschir­ men, und besitzen den Vorteil, daß solche Flächengebilde die optische Transparenz nicht negativ beeinflussen. Die weiteren mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen ins­ besondere darin, daß im Gegensatz zu bisherigen Systemen auch größere Öffnungen von Faraday′schen Käfigen gegen elektromagnetische und elektrostatische Störfelder abge­ schirmt werden können. Dies gilt ganz besonders dann, wenn solche Abschirmungen transparent gestaltet werden müssen. Gegenüber bisherigen Verfahren ist weiterhin ein deutlicher Kostenvorteil in der Fertigung transparenter Abschirmungen gegeben, und dies auch noch bei höherer mechanischer Präzi­ sion der gefertigten Abschirmungen.

Gegenüber der bekannten Verwendung von metallisch bedampf­ ten Folien hat die flächenförmige Abschirmung nach der Er­ findung den Vorteil, neben der Ableitung von elektrostati­ schen Aufladungen auch eine wirksame Abschirmung gegen elektromagnetische Störfelder zu erreichen.

Weitere Ausgestaltungen der flächenförmigen Abschirmung sowie des Verfahrens zu seiner Herstellung sind ent­ sprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen in einer bei­ spielhaften Ausführung gezeigt, wobei aus den Zeichnungen und der zugeordneten Beschreibung weitere vorteilhafte Merkmale entnehmbar sind. Es zeigen:

Fig. 1:
einen Schnitt durch ein zwischen transparenten Haftkleberschichten eingebettetes transparentes elektrisch leitendes Flächengebilde aus Fasern oder Filamenten zwi­ schen einer ablösbaren Deckschicht und einer ablösbaren Schutzschicht

Fig. 2:
einen Schnitt durch die flächenförmige einbaufertige Ab­ schirmung zwischen nicht leitenden Flächenelementen aus lichtdurchlässigem Material

Fig. 1 zeigt ein aus einem Gewebe elektrisch leitender Fasern hergestelltes transparentes Flächengebilde 1′ wel­ ches zwischen transparenten Haftklebeschichten 2 bzw. 3 eingebettet ist. Diese sind mit einer Trägerfolie 4 und einer Schutzfolie 5 abgedeckt, die die Haftklebeflächen bis zur Applikation schützen. Als Haftklebstoff kann ein UV- vernetzbarer Kunststoff auf Acrylatbasis verwendet sein, der zum Beispiel zu 90% 2-Ethylhexylacrylat und 9% Acryl­ säure mit 1% Fotoinitiator z. B. auf Basis Benzophenonderi­ vat besteht. Die Polymerisation wird unter Zuhilfenahme eines Starters in einem Lösemittelgemisch durchgeführt. Das so erhaltene niedrigviskose Polymerisat wird mit Rakeln oder Walzen auf eine silikonisierte Trägerschicht 4 aus Poly­ ester aufgetragen. Nach Abdampfen der Lösungsmittel wird beispielsweise ein Gewebe aus geschwärztem Edelstahldraht mit einer Maschenweite von 0,224 mm und einer Dicke von 0,028 mm aufgelegt und eine silikonisierte Schutzfolie 5 aus Polyester, die mit Haftklebemasse beschichtet ist, zu­ kaschiert. Dabei ist darauf zu achten, daß keine Luftblasen eingeschlossen werden. Das transparente und mit Haftklebe­ schichten 2, 3 beschichtete Flächengebilde 1 aus elektrisch leitendem Feinstdrahtgewebe wird größer bemessen, als die daraus herzustellende flächenförmige Abschirmung, um eine spätere allseitige Herstellung von leitenden Kontakten der flächenförmigen Abschirmung 10 zu gewährleisten. Entsprechend einem weiteren Arbeitsschritt wird nunmehr die silikonisierte Polyesterfolie 5 von der Haftklebeschicht 3 abgezogen und die offene Klebstoffschicht 3 blasenfrei auf eine Plexiglasplatte 6 wie z. B. Type S30, farblos, 99530 der Firma Röhm aufkaschiert. Anschließend wird die siliko­ nisierte Trägerschicht 4 entfernt und die jetzt offene Klebstoffschicht 2 ebenfalls mit einer Plexiglasplatte 7 blasenfrei belegt. Der so hergestellte Verbund 10 wird mit einer vorgefertigten Schablone so abgedeckt, daß die über­ stehenden Haftklebeschichtränder 8, 9 mit dem eingelegten elektrisch leitfähigen Flächengebilde 1 nicht von den für die Vernetzung des Haftklebstoffes notwendigen UV-Strahlen aktiviert werden. Die Vernetzung kann mit handelsüblichen UV-Strahlern höherer Leistungsdichte, im Wellenbereich auf das Fotoinitiatorsystem abgestimmt, durch die UV-durchläs­ sigen Plexiglasplatten 6, 7 hindurch erfolgen. Die notwendi­ ge Strahlungszeit hängt von den Schichtdicken des Plexigla­ ses und Haftklebstoffes sowie vom Abstand der UV-Lampen zu dem in Fig. 2 dargestellten Verbund 10 ab. Zur Entfernung des am Edelstahldrahtgewebe 1 haftenden nicht vernetzten Haftklebstoffes wird dieser mechanisch oder mit einem Lö­ sungsmittel, vorzugsweise dem gleichen, weiches zur Polyme­ risation des Haftklebstoffes benötigt wurde, entfernt. Al­ ternativ kann anstelle von Plexiglas beispielsweise auch UV-durchlässiges Quarzglas als Abdeckung verwendet werden.

Claims (13)

1. Flächenförmige Abschirmung für Öffnungen in einem ein Gerät abschirmenden Faraday′schen Käfig, wobei diese ein transparentes Flächengebilde (1) aus elektrisch leitenden Fasern oder Filamenten aufweist, welches zwischen nichtleitenden Flächenelementen (6, 7) aus lichtdurchlässigem Material wie Quarz, Glas, Kunststoff unter Ausbildung eines Haftklebeverbundes angeordnet ist, derart, daß das transparente Flächengebilde (1) zwischen den nichtleitenden Flächenelementen (6, 7) in transparente Haftklebeschichten (2, 3) eingebettet ist, wobei das elektrisch leitende Flächengebilde (1) allseitig aus dem Haftklebeverbund (10) über dessen Ränder (8, 9) zur Aus­ bildung elektrischer Kontakte herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftklebeschichten aus nach­ vernetzbarem Kunststoff eines niedrigviskosen Polymerisates bestehen, welches ausgewählt ist auf der Basis von Copolymeren von (Meth-)Acrylsäurederivaten, Polyisobutylen, Silikonen, Kautschuken, Blockcopolymerisaten aus Styrol-Dienen oder Polyurethanen bzw. Gemischen von diesen, und welches einen Fotoinitiator enthält.

2. Abschirmung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde (1) ein Gewebe, Gewirk, Gestricke, Gelege oder ein Vliesstoff ist.

3. Abschirmung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde (1) zur Vermeidung eines Moir´-Effektes ohne Verzugsspannungen in die Haftklebemasse (2, 3) eingelegt ist.

4. Abschirmung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähigen Fasern oder Filamente (1) Metalle oder Kohlenstoff enthalten.

5. Abschirmung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente (6, 7) aus Kunststoff bestehen, der aus Polymethylmethacrylat, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polyolefin, Polyurethan oder Polyvinylchlorid ausgewählt ist.

6. Verfahren zur Herstellung der flächenförmigen Abschirmung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengebilde aus elektrisch leitenden Fasern oder Filamenten in die nachvernetzbare Haftklebemasse eingebettet und diese beidseitig zwischen die transparenten Flächenelemente unter Ausbildung eines Haftklebeverbundes derart eingeklebt wird, daß die Haftklebemasse die Flächenelemente allseitig überragt, wonach der von den Flächenelementen bedeckte Teil des Haftklebeverbundes einer Nachvernetzungsreaktion unterworfen, von den überstehenden nicht vernetzten Teilen die Haftklebemasse unter Freilegung des dort befindlichen elektrisch leitenden Flächengebildes entfernt wird, worauf die so erhaltene Abschirmung unter Herstellung elektrischer Kontakte in die Öffnungen des Faraday′schen Käfigs eingebaut wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein textiles Flächengebilde aus elektrisch leitfähigen Fasern oder Filamenten verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitfähige Fasern oder Filamente solche eingesetzt werden, die Metalle oder Kohlenstoff enthalten.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die textilen Flächengebilde aus der Gruppe der Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Vliesstoffe ausgewählt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente aus Polymethylmethacrylat, Polyethylenterepht­ halat, Polycarbonat, Polyolefine, Polyurethan oder Polyvi­ nylchlorid bestehen.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachvernetzungsreaktion mit Hilfe von Strahlen durchgeführt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlen UV-, IR-, Laser-, Elektronen- oder Gammastrahlen verwendet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung der nicht vernetzten Haftklebemasse Lösemittel, Wärme oder mechanische Verfahren verwendet werden.