DE68909670T2

DE68909670T2 - Elektrische Vorrichtung.

Info

Publication number: DE68909670T2
Application number: DE89305016T
Authority: DE
Inventors: Koshimura Masami; Ono Mikiya; Kitahara Naoto; Hideaki Wada
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1988-05-18
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2009-05-19
Also published as: EP0342971A2; EP0342971A3; US5045638A; EP0342971B1; DE68909670D1; JPH01292792A

Description

Diese Erfindung ist anwendbar bei einem elektronischen oder anderen elektrischen Gerät und kann das Lecken unerwünscht erzeugter elektromagnetischer Wellen verhindern, wie auch den Einfluß von externem Rauschen herabsetzen. Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse oder eine Umkleidung für elektronische und andere elektrische Geräte.
Mit zunehmender Popularität elektronischer Geräte, wie insbesondere Rechner und digitale elektronische Geräte, hat elektromagnetische Interferenz begonnen, ernsthafte Probleme zu bereiten. Die Probleme werden hervorgerufen durch elektromagnetische Wellen, die aus elektronischen Geräten herauslecken oder in sie hinein. Um elektromagnetische Interferenz zu verhindern ist es erforderlich, das Gerät vollständig mit einem Gehäuse zu umschließen, das aus einem abschirmenden Material besteht und nahtlos gefügt ist. Metallplatten werden üblicherweise als geeignetes Material verwendet, haben jedoch den Nachteil, daß sie schwierig in bestimmte gewünschte Formen zu bringen sind. In der Praxis sollte darüber hinaus das Gehäuse leicht für Wartungszwecke abnehmbar sein. Schließlich verhindern die Notwendigkeit, eine Belüftungsöffnung für Kühlzwecke vorzusehen sowie die Notwendigkeit für Durchbrüche für beispielsweise Schalter, Stecker und einen Wiedergabebildschirm die vollständige Abschirmung.
Wenn das Gerät innerhalb eines geformten Gehäuses aus Kunststoffmaterial eingeschlossen ist, ist das Gehäuse vorher mit Metall auf seiner Innenoberfläche beschichtet worden oder irgendeine andere geeignete Beschichtung ist angebracht worden mit dem Ziel, eine wirksame elektromagnetische Abschirmung zu erreichen.
Wenn das Gehäuse aus Metallplatten besteht, wird die Form im allgemeinen nicht optimal sein, so daß Öffnungen, insbesondere eine Öffnung für einen Bildschirm, unnötig groß sein werden. Wenn das Gehäuse durch Formen eines Kunststoffmaterials hergestellt worden ist, wird sich andererseits herausstellen, daß die durch eine Beschichtung auf der Innenseite des Gehäuses erzielte elektromagnetische Abschirmung nicht vollständig befriedigend wirksam ist. Darüber hinaus ist es schwierig, einen Bildschirm so zu behandeln, daß eine elektromagnetische Abschirmung erreicht wird. Aus diesen verschiedenen Gründen hat es sich als schwierig oder unmöglich erwiesen, das Lecken elektromagnetischer Wellen auf einen akzeptablen Pegel zu reduzieren. Mit zunehmender Anzahl elektronischer Geräte wird das Problem ernsthafter, weil die tolerierbare Menge an Lecken pro Gerät unvermeidlich herabgesetzt ist (siehe auch DE-A-3616906).
Diese Erfindung zielt darauf ab, jene im Stand der Technik aufgetretenen Probleme zu lösen und ein elektronisches oder anderes elektrisches Gerät zu schaffen, aus dem das Lecken elektromagnetischer Wellen deutlich herabgesetzt ist zum Verhindern elektromagnetischer Interferenz, die sonst Umgebungsprobleme hervorrufen würde, und ein elektronisches Gerät zu schaffen, das deutlich geschützt ist gegen Interferenz, hervorgerufen durch auf es einwirkende elektromagnetische Wellen.
Diese Erfindung schafft ein elektronisches oder anderes elektrisches Gerät, dessen Gehäuse hauptsächlich aus elektromagnetisch abschirmendem Material besteht und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gehäuse intern mit einem Unterdrückerglied für elektromagnetische Wellen versehen ist, bestehend aus einem Material, das hohe magnetische Permeabilität und/oder hohen relativen Dielektrizitätskoeffizienten bei hohen Frequenzen aufweist sowie elektromagnetische Verluste.
Das Material hat sowohl hohe Permeabilität als auch hohen spezifischen Dielektrizitätskoeffizienten bei hohen Frequenzen (von 10MHz bis 10GHz).
Es ist wünschenswert, das Unterdrückerbauteil an einer Stelle nahe dem Ort anzuordnen, wo elektromagnetische Wellen weniger abgeschirmt sind. Das Unterdrückerbauteil kann an einer Stelle nahe einem Schaltkreis vorgesehen sein, der dazu neigt, elektromagnetische Wellen zu erzeugen, oder nahe einem Schaltkreis, der wahrscheinlich elektromagnetische Wellen erzeugen wird, welche mit anderen Geräten interferieren könnten.
Die folgenden Gleichungen gelten, wenn die komplexe Permeabilität und der komplexe Dielektrizitätskoeffizient mit u bzw. &epsi; bezeichnet werden und der magnetische Verlust und der dielektrische Verlust mit u" (dem Imaginärteil von u) bzw. &epsi;" (dem Imaginärteil von &epsi;) bezeichnet werden.
u = u' - ju", &epsi; = &epsi;' - j&epsi;"
worin j = (-1)1/2, und u' bzw. &epsi;' die Wirkpermeabilität und den Wirkdielektrizitätskoeffizienten bezeichnen.
Vorzugsweise sind &epsi;'> 20 und &epsi;"> 1 und/oder u'> 1 und u"> 1.
Keramische Materialien mit &epsi;' und &epsi;" in der Größenordnung von 1000 und Ferritmaterialien mit u' und u" in der Größenordnung von 500 sind erhältlich, und im allgemeinen gilt, daß die höheren Werte die besseren sind.
Die Elektrofeldkomponenten elektromagnetischer Wellen werden zumindest teilweise absorbiert, wenn die Wellen auf ein Material auftreffen mit einem hohen dielektrischen Verlust, und die magnetischen Feldkomponenten werden zumindest teilweise absorbiert, wenn die Wellen auf ein Material auftreffen mit hohem magnetischem Verlust.
Basierend auf den obigen Phänomenen und Formeln kann, wenn ein Bauteil mit einer hohen Permeabilität und ein Bauteil mit einem hohen Dielektrizitätskoeffizienten in geeigneter Weise innerhalb eines elektronischen Gerätes angeordnet werden, dessen Gehäuse hauptsächlich aus elektromagnetisch abschirmendem Material besteht und mit einer Öffnung versehen ist, zumindest ein wesentlicher Teil der elektromagnetischen Wellen, die sonst aus der Öffnung herauslecken würden, absorbiert werden innerhalb des Gehäuses, wodurch deutlich die elektromagnetische Interferenz herabgesetzt wird, die sonst durch das Gerät hervorgerufen würde.
Wenn das Unterdrückerbauteil sowohl hohe Permeabilität als auch hohen Dielektrizitätskoeffizienten aufweist, wird die Anordnung von Teilen extrem einfach.
Wenn das Unterdrückerbauteil nahe einer Öffnung oder einem weniger abgeschirmten Abschnitt, wie insbesondere einem Bildschirm, vorgesehen wird, wird das Verhältnis der leckenden elektromagnetischen Wellen kleiner.
Wenn ein solches Unterdrückerglied nahe dem Schaltkreis angeordnet wird, der dazu neigt, von elektromagnetischen Wellen beeinflußt zu werden, oder dem Schaltkreis, der wahrscheinlich elektromagnetische Wellen erzeugen wird, die mit anderen Geräten interferieren, kann es elektromagnetische Interferenz unabhängig von dem Gehäuse unterdrücken.
Da diese Erfindung den Pegel elektromagnetischer Wellen, die aus einem elektrischen Gerät herauslecken, um mindestens 3 dB herabsetzen kann, kann sie einen deutlichen Effekt als Präventivmaßnahme gegen elektromagnetische Interferenz erreichen.
Verschiedene Formen von elektrischen Geräten und elektromagnetischen Wellenunterdrückerbauteilen, aufgebaut gemäß der Erfindung, werden nachstehend nur als Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Explosionserläuterungsdarstellung ist zum Illustrieren einer ersten Form von elektrischem Gerät;
Fig. 2 eine Graphik ist zum Illustrieren des Ergebnisses einer Abschätzung bezüglich einer ersten Form von elektromagnetischem Wellenunterdrückerbauteil;
Fig. 3 eine Graphik ist zur Illustration des Ergebnisses einer Abschätzung bezüglich einer zweiten Ausführungsform von elektromagnetischem Wellenunterdrückerbauteil; und
Fig. 4 eine Erläuterungsansicht ist zur Illustration einer zweiten Form eines elektrischen Gerätes.
Ausführungsformen dieser Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das elektronische Gerät ein Arbeitsplatzrechner ist. In der Zeichnung ist der frontale Abschnitt 1A eines Korpus 1 des Arbeitsplatzrechners aus einem Kunststoffmaterial geformt und mit einem Abschirmglied auf seiner Innenoberfläche versehen. Ein Diskettenlaufwerk 1B und eine Leistungsversorgung 1C sind jeweils mit Metallplatten abgedeckt, während eine Schaltkreiskarte 1D freiliegt. Eine Metallplatte 1E ragt auf der Rückseite des Gerätes hoch und eine (nicht dargestellte) Metallplatte ist unter jenen Teilen eingefügt zur Bildung eines Bodens des Gerätes. Ein Metallgehäuse 2 mit Kühlöffnungen oder -löchern 2A wird von oben auf dem Korpus 1 plaziert. Eine Metallplatte (nicht dargestellt) ist über dem Kunststoffgußteil oder dem frontalen Abschnitt 1A eingefügt, mit Ausnahme der Einlaßöffnung für das Diskettenlaufwerk 1B. Das Gehäuse 2, die Metallplatte 1E auf der Rückseite und die Metallplatten am Boden (nicht dargestellt) und der frontalen Seite 1A bestehen aus elektromagnetisch abschirmendem Material. Das Diskettenlaufwerk 1B und die Leistungsquelle 1C sind ebenfalls mit Metallplatten abgedeckt. Wie oben erwähnt, besteht das Gehäuse beinahe vollständig aus elektromagnetisch abschirmendem Material.
Das Bezugszeichen 1F bezeichnet eine Trennplatte, die zwischen der Schaltkreiskarte 1D und der Leistungsversorgung 1C vorgesehen ist.
Ein elektromagnetisches Unterdrückerbauteil 3, bestehend aus einem Material mit hoher Permeabilität oder hohem Dielektrizitätskoeffizienten bei hohen Frequenzen, wie auch elektrischem Verlust, ist an der Trennplatte 1F innerhalb des Gehäuses vorgesehen.
Das elektromagnetische Unterdrückerbauteil 3 hat zumindest entweder hohe Permeabilität oder hohen Dielektrizitätskoeffizienten und weist deshalb hohen magnetischen Verlust und/oder hohen dielektrischen Verlust auf. Das Volumen des Bauteils beträgt 10% oder weniger des Volumens des Gehäuses.
Das Material ist eine magnetische Substanz, hauptsächlich umfassend Ferrit, der generell als MOFe&sub2;O&sub3; bezeichnet wird (worin M ein Metall bezeichnet, ausgewählt aus zumindest einem von Mn, Ni, Mg, Co, Cu, Fe und Zn), oder eine ferroelektrische Substanz mit einer Perovskit- Struktur. Vorzugsweise hat es sowohl hohe Permeabilität als auch hohen Dielektrizitätskoeffizienten.
Ein Beispiel für ein Verfahren der Herstellung eines solchen Materials wird nun wiedergegeben.
Die Ausgangsmaterialien sind BaCO&sub3; und TiO&sub2;, die in geeigneten Anteilen gemischt und calziniert werden, wonach das resultierende BaTiO&sub3; pulverisiert wird zum Erlangen eines Pulvers von BaTiO&sub3;. Weitere Ausgangsmaterialien NiCO&sub3;, Fe&sub2;O&sub3; und ZnO werden in geeigneten Anteilen gemischt, calziniert, pulverisiert und granuliert zum Erzielen eines calzinierten Ferritpulvers. Dann wird das calzinierte Ferritpulver mit dem BaTiO&sub3;-Pulver in geeigneten Anteilen gemischt, und das Gemisch wird geformt und gesintert.
Fig. 2 zeigt das Ergebnis einer Untersuchung leckender elektromagnetischer Wellen aus einem gewöhnlichen Arbeitsplatzrechner mit bzw. ohne die erste Form von elektromagnetischem Wellenunterdrückerbauteil 3. Das Bauteil bestand nur aus (Ni0,3Zn0,7)OFe&sub2;O&sub3; und sein Volumen betrug 1% des inneren Volumens des Rechners. Die Graphik zeigt, daß das Lecken von elektromagnetischen Wellen um etwa 5 dB herabgesetzt wurde verglichen mit einem konventionellen Gerät, mit Ausnahme desselben in bestimmten Frequenzbändern. In den besonderen Frequenzbändern, wo die elektrische Feldkomponente groß ist, wird der Pegel der Verringerung kleiner als in anderen Frequenzbändern. Die Charakteristiken ändern sich geringfügig in Abhängigkeit von der Positionierung des Bauteils wegen der Verteilung des elektromagnetischen Feldes.
Fig. 3 zeigt das Ergebnis der Untersuchung durch ein Verfahren ähnlich dem, das für Fig. 2 verwendet wurde, von leckenden elektromagnetischen Wellen unter Verwendung einer zweiten Form von Unterdrückerglied aus einem gemischten Material von (Ni0,3Zn0,7)OFe&sub2;O&sub3; und BaTiO&sub3;, welches höhere Werte sowohl des Dielektrizitätskoeffizienten als auch der Permeabilität zeigte. Man erkennt aus dieser Graphik, daß das Lecken elektromagnetischer Wellen in allen Frequenzbändern um 5 dB verringert ist. Wenn die Position des elektromagnetischen Wellenunterdrückerbauteils geändert wurde, wurden ähnliche Ergebnisse erzielt.
Hinsichtlich des Volumenverhältnisses zwischen dem Gehäuse und dem Bauteil ist es bevorzugt, ein geeignetes Verhältnis zu bestimmen, abhängig von dem Verlustfaktor des Materials und dem Pegel, auf den die leckenden elektromagnetischen Wellen herabzusetzen sind.
Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei dem das elektronische Gerät ein Bildschirmgerät ist, umfassend ein Frontgehäuse 11 und ein rückwärtiges Gehäuse 12, hergestellt aus Kunststoffmaterial-Formteilen, welche Formteile dazu dienen, eine Kathodenstrahlröhre 13 und zugehörige Bauteile 14A und 14B aufzunehmen. Die Innenoberflächen des vorderen und hinteren Gehäuses 11 bzw. 12 sind mit einem elektrisch leitenden Firnis beschichtet und bezüglich elektromagnetischer Abschirmung behandelt. Das Gerät hat Belüftungsöffnungen 12A und 12B und eine Öffnung an der Front. Die Hauptquelle elektromagnetischer Wellen ist die Elektronenstrahlkanone 13A der Kathodenstrahlröhre 13.
Elektromagnetische Interferenz kann erheblich verringert werden durch Vorsehen eines elektromagnetischen Wellenunterdrückerbauteils 15 mit hohem Dielektrizitätskoeffizienten nahe der Elektronenstrahlkanone 13A und durch Vorsehen von elektromagnetischen Wellenunterdrückerbauteilen 16 mit hoher Permeabilität, wie in gestrichelten Linien angedeutet innerhalb des Frontgehäuses 11.

Claims

1. Ein elektrisches Gerät, dessen Gehäuse hauptsächlich aus elektromagnetische Wellen abschirmendem Material hergestellt ist und das dadurch gekennzeichnet ist, daß innerhalb des Gehäuses ein Unterdrückerbauteil für elektromagnetische Wellen angeordnet ist, hauptsächlich aus einem Material bestehend mit entweder hoher Permeabilität und/oder hohem Dielektrizitätskoeffizienten bei hohen Frequenzen und mit elektromagnetischem Verlust.

2. Eine elektrisches Gerät nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein solches Unterdrückerglied für elektromagnetische Wellen nahe einem Abschnitt des Gehäuses positioniert ist, wo elektromagnetische Wellen weniger gut abgeschirmt sind als an anderen Abschnitten des Gehäuses.

3. Ein elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem mindestens ein solches Unterdrückungsglied für elektromagnetische Wellen nahe einem Schaltkreis positioniert ist, der empfindlich gegenüber dem Einfluß elektromagnetischer Wellen ist oder nahe einem Schaltkreis, der wahrscheinlich elektromagnetische Wellen erzeugt, die mit anderen Bauteilen interferieren können.

4. Ein Verfahren zum Verringern der elektromagnetischen Emission von einem elektrischen Gerät, das vorsieht, innerhalb eines Gehäuses des Geräts ein Unterdrückerbauteil für elektromagnetische Wellen vorzusehen, welches hauptsächlich aus einem Material besteht mit hoher Permeabilität und/oder hohem Dielektrizitätskoeffizienten bei hohen Frequenzen und mit elektromagnetischem Verlust.

5. Ein Verfahren zum Schützen eines elektrischen Geräts gegen elektromagnetische Wellen, welches das Vorsehen, innerhalb eines Gehäuses des Geräts, eines Unterdrückergliedes für elektromagnetische Wellen umfaßt, das hauptsächlich aus einem Material mit hoher Permeabilität und/oder hohem Dielektrizitätskoeffizienten bei hohen Frequenzen und mit elektromagnetischem Verlust besteht.