JPH07123197B2 - 電磁シールドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電磁シールド材料、詳細
にいえば、電子部品を収納し、電磁放射線に対するバリ
アを提供するカバー、エンクロージャ及び類似の構造の
構成に関する。
にいえば、電子部品を収納し、電磁放射線に対するバリ
アを提供するカバー、エンクロージャ及び類似の構造の
構成に関する。
【0002】
【従来の技術】電子装置はますます広く使用され、ます
ます複雑なものとなっている。電気器具、電話機、エン
ターテインメント・システムなどの消費者電子製品は、
ほとんどすべての家庭に存在している。ビジネス分野で
は、電子装置がオフィスや工場に組み込まれている。自
動車などの従来からの機械装置であっても、ますます大
型で、ますます複雑な電子要素を組み込み始めている。
もっとも先端的で、複雑な電子装置としては、現代のデ
ィジタル・コンピュータ・システムが挙げられる。
ます複雑なものとなっている。電気器具、電話機、エン
ターテインメント・システムなどの消費者電子製品は、
ほとんどすべての家庭に存在している。ビジネス分野で
は、電子装置がオフィスや工場に組み込まれている。自
動車などの従来からの機械装置であっても、ますます大
型で、ますます複雑な電子要素を組み込み始めている。
もっとも先端的で、複雑な電子装置としては、現代のデ
ィジタル・コンピュータ・システムが挙げられる。
【0003】電子装置は電磁放射を発生するし、またそ
れを受ける。放射の周波数及び振幅は装置ごとに異なっ
ている。このような放射線は、選択され、同調した電磁
周波数で情報を通信する無線送信器の場合のように、装
置の正常な機能で必要な部分のこともある。しかしなが
ら、ほとんどの場合には、このような放射は装置内部で
行われる電子的な活動の望ましくない副産物である。
れを受ける。放射の周波数及び振幅は装置ごとに異なっ
ている。このような放射線は、選択され、同調した電磁
周波数で情報を通信する無線送信器の場合のように、装
置の正常な機能で必要な部分のこともある。しかしなが
ら、ほとんどの場合には、このような放射は装置内部で
行われる電子的な活動の望ましくない副産物である。
【0004】電磁放射に関連した問題は、ディジタル計
算機の場合に特に顕著なものである。現代のディジタル
計算機は通常、きわめて高速に状態を切り換え、信号を
伝送するトランジスタなどの、多数のきわめて小型の能
動電子回路素子を含んでいる。このような素子の数及び
高いスイッチング速度によって、相当量の電磁放射が発
生する。同時に、短い時間で状態のスイッチングを行わ
なければならないことにより、回路素子は他の装置が発
生する漂遊電磁放射の影響を受けやすくなる。このよう
な漂遊放射は状態スイッチングの誤動作を招いたり、あ
るいは行わなければならないスイッチングを妨げ、電気
信号の乱れ及びデータの喪失をもたらす。
算機の場合に特に顕著なものである。現代のディジタル
計算機は通常、きわめて高速に状態を切り換え、信号を
伝送するトランジスタなどの、多数のきわめて小型の能
動電子回路素子を含んでいる。このような素子の数及び
高いスイッチング速度によって、相当量の電磁放射が発
生する。同時に、短い時間で状態のスイッチングを行わ
なければならないことにより、回路素子は他の装置が発
生する漂遊電磁放射の影響を受けやすくなる。このよう
な漂遊放射は状態スイッチングの誤動作を招いたり、あ
るいは行わなければならないスイッチングを妨げ、電気
信号の乱れ及びデータの喪失をもたらす。
【0005】近年、人間の健康に対するこのような電磁
放射の潜在的な影響に関する懸念が高まってきている。
このような影響の性質についての決定的な証拠はまだ見
つかっていないが、電子装置の放出する放射の量を制限
する法律、規則あるいはガイドラインを、各種の政府機
関が提案もしくは発布している。電磁放射の影響に関す
る情報がもっと得られるようになれば、このような制限
はより厳格なものとなるであろう。
放射の潜在的な影響に関する懸念が高まってきている。
このような影響の性質についての決定的な証拠はまだ見
つかっていないが、電子装置の放出する放射の量を制限
する法律、規則あるいはガイドラインを、各種の政府機
関が提案もしくは発布している。電磁放射の影響に関す
る情報がもっと得られるようになれば、このような制限
はより厳格なものとなるであろう。
【0006】電子装置のシールドのための各種の技法
が、当分野において周知である。たとえば、充分な厚さ
の中実で、連続した金属エンクロージャが電磁放射に対
して良好なバリアとなることは周知である。しかしなが
ら、このようなエンクロージャは費用がかさんだり、重
かったり、あるいは好ましい設計上の考慮を阻害したり
するものである。また、導電性コーティング(通常は導
電性塗料)を施したプラスチック成形エンクロージャが
ある程度の保護をもたらすことも周知である。この解決
策は比較的軽量なものではあるが、2次表面処理を含む
コーティング工程が装置のコストをかなり高くし、ま
た、常に希望する程度のシールドをもたらすとは限らな
いものである。
が、当分野において周知である。たとえば、充分な厚さ
の中実で、連続した金属エンクロージャが電磁放射に対
して良好なバリアとなることは周知である。しかしなが
ら、このようなエンクロージャは費用がかさんだり、重
かったり、あるいは好ましい設計上の考慮を阻害したり
するものである。また、導電性コーティング(通常は導
電性塗料)を施したプラスチック成形エンクロージャが
ある程度の保護をもたらすことも周知である。この解決
策は比較的軽量なものではあるが、2次表面処理を含む
コーティング工程が装置のコストをかなり高くし、ま
た、常に希望する程度のシールドをもたらすとは限らな
いものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、電磁放射をシールドする改良された方法及び装
置を提供することである。
目的は、電磁放射をシールドする改良された方法及び装
置を提供することである。
【0008】本発明の他の目的は、電子部品を収納し、
電磁放射に対するバリアを提供する改良されたカバー、
エンクロージャ及び類似の構造を提供することである。
電磁放射に対するバリアを提供する改良されたカバー、
エンクロージャ及び類似の構造を提供することである。
【0009】本発明の他の目的は、電子部品を収納し、
電磁放射に対するバリアを提供するカバー、エンクロー
ジャ及び類似の構造を構成するための改良された方法及
び装置を提供することである。
電磁放射に対するバリアを提供するカバー、エンクロー
ジャ及び類似の構造を構成するための改良された方法及
び装置を提供することである。
【0010】本発明の他の目的は、電子部品を収納し、
電磁放射に対する障壁を提供するカバー、エンクロージ
ャ及び類似の構造のコストを削減することである。
電磁放射に対する障壁を提供するカバー、エンクロージ
ャ及び類似の構造のコストを削減することである。
【0011】本発明の他の目的は、電子部品を含んでい
る装置から放出される電磁放射を低減することである。
る装置から放出される電磁放射を低減することである。
【0012】本発明の他の目的は、漂遊電磁放射に対す
る電子部品の改良された保護を提供することである。
る電子部品の改良された保護を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】電子装置はエンクロージ
ャ内に配置された複数個の電子回路構成要素からなる。
通常の作動の際に、電子回路構成要素は電磁放射を放出
する。エンクロージャは電子回路が放出する放射のほと
んどをさえぎり、吸収するバリアを形成する。
ャ内に配置された複数個の電子回路構成要素からなる。
通常の作動の際に、電子回路構成要素は電磁放射を放出
する。エンクロージャは電子回路が放出する放射のほと
んどをさえぎり、吸収するバリアを形成する。
【0014】エンクロージャは収納する構成要素の外形
にあった任意の形状を取ることができるが、典型的な断
面は、装置に関して外側に配置された外側表面層と、内
側に配置され、電子回路に面している内側表面層と、こ
れらの表面層の間に配置された中間層からなっている。
表面層は、導電性充填剤が分散され、これらの表面層に
比較的高い導電性を与える高分子基礎材料でつくられ
る。中間層は高い透磁性を有する充填剤が分散され、中
間層に比較的高い透磁性と比較的低い導電性を与える高
分子基礎材料でつくられる。
にあった任意の形状を取ることができるが、典型的な断
面は、装置に関して外側に配置された外側表面層と、内
側に配置され、電子回路に面している内側表面層と、こ
れらの表面層の間に配置された中間層からなっている。
表面層は、導電性充填剤が分散され、これらの表面層に
比較的高い導電性を与える高分子基礎材料でつくられ
る。中間層は高い透磁性を有する充填剤が分散され、中
間層に比較的高い透磁性と比較的低い導電性を与える高
分子基礎材料でつくられる。
【0015】作動時に、電磁放射は表面層に衝突し、表
面層は放射線の大部分を反射する。反射は導電性表面層
に渦電流を発生し、また表面層を包囲する磁場を発生す
る。磁場は高透磁性の中間層に集中し、中間層は磁場の
エネルギーの大部分も吸収する。エネルギーの大部分が
中間層で吸収されるため、放射の渦電流による透過は、
高導電性で、低透磁性の単一層の場合のようには生じな
くなる。
面層は放射線の大部分を反射する。反射は導電性表面層
に渦電流を発生し、また表面層を包囲する磁場を発生す
る。磁場は高透磁性の中間層に集中し、中間層は磁場の
エネルギーの大部分も吸収する。エネルギーの大部分が
中間層で吸収されるため、放射の渦電流による透過は、
高導電性で、低透磁性の単一層の場合のようには生じな
くなる。
【0016】好ましい実施例において、エンクロージャ
は共射出成形法によって構成される。高分子基材に分散
されたニッケル被覆グラファイト(高導電性)は外側の
共射出ノズルから金型中に射出され、一方、高分子基材
に分散されたカルボニル鉄粉(高透磁性)は内側の共射
出ノズルから金型中に射出される。得られる成形構造は
上述の3つの層を含んでおり、しかも1回の共射出操作
で廉価に作成できるものである。エンクロージャが、ネ
ジ、スナップ・タブ、あるいはその他の各種の周知の手
段によって接続される複数個の共射出部品からなってい
ても構わない。
は共射出成形法によって構成される。高分子基材に分散
されたニッケル被覆グラファイト(高導電性)は外側の
共射出ノズルから金型中に射出され、一方、高分子基材
に分散されたカルボニル鉄粉(高透磁性)は内側の共射
出ノズルから金型中に射出される。得られる成形構造は
上述の3つの層を含んでおり、しかも1回の共射出操作
で廉価に作成できるものである。エンクロージャが、ネ
ジ、スナップ・タブ、あるいはその他の各種の周知の手
段によって接続される複数個の共射出部品からなってい
ても構わない。
【0017】
【実施例】図1は本発明の好ましい実施例による典型的
な電子装置100の断面を示す。装置は、たとえば、パ
ーソナル・コンピュータといわれる小型コンピュータ・
システムのシステム装置である。装置100はエンクロ
ージャからなっており、該エンクロージャは本例におい
ては、2つの部分、すなわち内部構成要素が取り付けら
れるベース・エンクロージャ部品102と、システム装
置の外装を形成し、ベース・エンクロージャ部品102
とともに内部構成要素を包囲し、収納している上部エン
クロージャ部品101とからなっている。エンクロージ
ャ部品101、102は電気的に接地されている。内部
構成要素は電源103、冷却ファン109、複数枚の回
路カード104−108、及び回路カードを相互接続す
る配線111を含んでいる。内部回路は1本または複数
本のインタフェース・ケーブル110を介して、陰極線
管表示装置、キーボード、モデムなどのその他の電子装
置と通信を行うことができる。装置100がディスク駆
動機構などの図示していない他の構成要素を含んでいて
も構わないことを理解されたい。
な電子装置100の断面を示す。装置は、たとえば、パ
ーソナル・コンピュータといわれる小型コンピュータ・
システムのシステム装置である。装置100はエンクロ
ージャからなっており、該エンクロージャは本例におい
ては、2つの部分、すなわち内部構成要素が取り付けら
れるベース・エンクロージャ部品102と、システム装
置の外装を形成し、ベース・エンクロージャ部品102
とともに内部構成要素を包囲し、収納している上部エン
クロージャ部品101とからなっている。エンクロージ
ャ部品101、102は電気的に接地されている。内部
構成要素は電源103、冷却ファン109、複数枚の回
路カード104−108、及び回路カードを相互接続す
る配線111を含んでいる。内部回路は1本または複数
本のインタフェース・ケーブル110を介して、陰極線
管表示装置、キーボード、モデムなどのその他の電子装
置と通信を行うことができる。装置100がディスク駆
動機構などの図示していない他の構成要素を含んでいて
も構わないことを理解されたい。
【0018】回路カード104−108は装置の論理機
能を遂行する複数個の電子回路部品を含んでいる。たと
えば、パーソナル・コンピュータの場合、このような部
品には通常、プログラム可能マイクロプロセッサ・チッ
プ、各種のメモリ・チップ、水晶発振器、各種のフィル
タ・コンデンサおよび抵抗、ドライバ・チップなどを含
んでいる。マイクロプロセッサ・チップやメモリ・チッ
プなどの部品は通常、シリコン・ウェハ上に、きわめて
高速に状態を切り換える、多数のきわめて小さなトラン
ジスタを含んでいる。回路カード104−108上の電
子回路部品の状態変化により、無線周波数域の電磁放射
が発生する傾向がある。同時に、このような部品は周囲
放射の影響を受けやすい。さらに、電源103やファン
109などの部品は、周波数がもっと低い放射を発生す
る傾向がある。
能を遂行する複数個の電子回路部品を含んでいる。たと
えば、パーソナル・コンピュータの場合、このような部
品には通常、プログラム可能マイクロプロセッサ・チッ
プ、各種のメモリ・チップ、水晶発振器、各種のフィル
タ・コンデンサおよび抵抗、ドライバ・チップなどを含
んでいる。マイクロプロセッサ・チップやメモリ・チッ
プなどの部品は通常、シリコン・ウェハ上に、きわめて
高速に状態を切り換える、多数のきわめて小さなトラン
ジスタを含んでいる。回路カード104−108上の電
子回路部品の状態変化により、無線周波数域の電磁放射
が発生する傾向がある。同時に、このような部品は周囲
放射の影響を受けやすい。さらに、電源103やファン
109などの部品は、周波数がもっと低い放射を発生す
る傾向がある。
【0019】上部エンクロージャ部品101は電子部品
を収納し、かつ熱伝達上の制約、美的外観などの適宜な
設計上の制約を満たすような形状となっている。部品1
01、102をエンクロージャ部品と呼んでいるが、こ
れらが電子部品を必ずしも完全に包囲することは必要で
はなく、開口がエンクロージャに存在していても構わな
いことを理解されたい。たとえば、ファン109の近傍
にルーバを設けて空気がエンクロージャ中を流れるよう
にすることもできる。また、エンクロージャの101、
102のような部品の数がさまざまに変わることも理解
されたい。
を収納し、かつ熱伝達上の制約、美的外観などの適宜な
設計上の制約を満たすような形状となっている。部品1
01、102をエンクロージャ部品と呼んでいるが、こ
れらが電子部品を必ずしも完全に包囲することは必要で
はなく、開口がエンクロージャに存在していても構わな
いことを理解されたい。たとえば、ファン109の近傍
にルーバを設けて空気がエンクロージャ中を流れるよう
にすることもできる。また、エンクロージャの101、
102のような部品の数がさまざまに変わることも理解
されたい。
【0020】図2は本発明のエンクロージャ部品の他の
実施例を示す。この実施例において、2つのエンクロー
ジャ部品201、202が回路カード203を収納する
ために使用されているが、この回路板は大型のコンピュ
ータ・システムの一部である。エンクロージャ部品20
1、202は電磁シールドを提供するだけではなく、回
路カード203に対する機械的支持ももたらす。複数個
のこのような回路カード・アセンブリがコンピュータ・
システムの中心部の電子部品複合体に含まれており、各
カード・アセンブリは異なる論理機能を提供する。この
ようなカード・アセンブリは「ブック」と呼ばれるもの
であり、参照することによって本明細書の一部を構成す
る米国特許第4821145号および同第448114
6号明細書に記載されている。ただし、これらの特許に
おいては、本発明によるエンクロージャ部品201、2
02の構造は開示されていない。
実施例を示す。この実施例において、2つのエンクロー
ジャ部品201、202が回路カード203を収納する
ために使用されているが、この回路板は大型のコンピュ
ータ・システムの一部である。エンクロージャ部品20
1、202は電磁シールドを提供するだけではなく、回
路カード203に対する機械的支持ももたらす。複数個
のこのような回路カード・アセンブリがコンピュータ・
システムの中心部の電子部品複合体に含まれており、各
カード・アセンブリは異なる論理機能を提供する。この
ようなカード・アセンブリは「ブック」と呼ばれるもの
であり、参照することによって本明細書の一部を構成す
る米国特許第4821145号および同第448114
6号明細書に記載されている。ただし、これらの特許に
おいては、本発明によるエンクロージャ部品201、2
02の構造は開示されていない。
【0021】電子装置用のエンクロージャは各種の周波
数の電磁放射に対するバリアを形成する必要がある。回
路カード104−108、203に収められている電子
論理回路は比較的周波数が高い(1メガヘルツ超)放射
を発生する。電源、ファン及びその他の構成部品は周波
数がはるかに低い放射を発生する。さらに、装置が複雑
なものであることから、多くのさまざまな高周波及び低
周波が発生する。電磁放射に対して効果的なバリアを構
成するには、バリアが高い導電性と高い透磁性の両方を
備えていることが望ましい。
数の電磁放射に対するバリアを形成する必要がある。回
路カード104−108、203に収められている電子
論理回路は比較的周波数が高い(1メガヘルツ超)放射
を発生する。電源、ファン及びその他の構成部品は周波
数がはるかに低い放射を発生する。さらに、装置が複雑
なものであることから、多くのさまざまな高周波及び低
周波が発生する。電磁放射に対して効果的なバリアを構
成するには、バリアが高い導電性と高い透磁性の両方を
備えていることが望ましい。
【0022】放射源からシールドまでの距離がきわめて
小さく(一般に、6cm未満)、近距離場状態が顕著と
なるから、電子部品のシールドは一般に、波に対してで
はなく、エネルギーに対してのものとなる。1GHz
(典型的な電子部品が発生する周波数域の上限)の電磁
放射の波長は約30cmであるから、構成部品の場とシ
ールドとの直結が生じる。遠距離場すなわち放射波はエ
ンクロージャの外側から始まるものであり、シールドに
よって反射または吸収されないエネルギーによって生じ
るものである。
小さく(一般に、6cm未満)、近距離場状態が顕著と
なるから、電子部品のシールドは一般に、波に対してで
はなく、エネルギーに対してのものとなる。1GHz
(典型的な電子部品が発生する周波数域の上限)の電磁
放射の波長は約30cmであるから、構成部品の場とシ
ールドとの直結が生じる。遠距離場すなわち放射波はエ
ンクロージャの外側から始まるものであり、シールドに
よって反射または吸収されないエネルギーによって生じ
るものである。
【0023】電磁シールドが達成されるのは、電磁エネ
ルギーまたは放射電磁波を受け取る表面が、低インピー
ダンスの不連続性を示す場合である。高導電性の材料
は、電磁エネルギーを反射する。高透磁性の材料は電磁
エネルギーを吸収する。上述の特性を備えた表面はエネ
ルギーをある程度減衰するので、同じ特性、または導電
性と透磁性という2つの特性の混じり合った特性を備え
た数枚の層のサンドイッチ構造が、必要なシールドを達
成するのに有用である。
ルギーまたは放射電磁波を受け取る表面が、低インピー
ダンスの不連続性を示す場合である。高導電性の材料
は、電磁エネルギーを反射する。高透磁性の材料は電磁
エネルギーを吸収する。上述の特性を備えた表面はエネ
ルギーをある程度減衰するので、同じ特性、または導電
性と透磁性という2つの特性の混じり合った特性を備え
た数枚の層のサンドイッチ構造が、必要なシールドを達
成するのに有用である。
【0024】単一の高導電性層が一般に、サンドイッチ
構造よりも効果が少ないのは、これが高周波エネルギー
の大部分を減衰させずに反射するだけであり、かつきわ
めて多くの低周波数の放射を伝達してしまうからであ
る。反射によって導電性層に渦電流が生じ、結果として
生じる場が放射線をエンクロージャ外へ伝える。さら
に、単一の高導電性層を有するエンクロージャ内にトラ
ップされた高周波エネルギーは相互接続ワイヤ及びエン
クロージャのその他の開口を通って漏洩する傾向があ
る。高導電性層と高透磁性層のサンドイッチ構造は、こ
のタイプの放射に対してより効果の高いバリアを形成す
る。
構造よりも効果が少ないのは、これが高周波エネルギー
の大部分を減衰させずに反射するだけであり、かつきわ
めて多くの低周波数の放射を伝達してしまうからであ
る。反射によって導電性層に渦電流が生じ、結果として
生じる場が放射線をエンクロージャ外へ伝える。さら
に、単一の高導電性層を有するエンクロージャ内にトラ
ップされた高周波エネルギーは相互接続ワイヤ及びエン
クロージャのその他の開口を通って漏洩する傾向があ
る。高導電性層と高透磁性層のサンドイッチ構造は、こ
のタイプの放射に対してより効果の高いバリアを形成す
る。
【0025】図3は図1に示した好ましい実施例による
エンクロージャ101の一部の拡大断面図である。エン
クロージャ部品101は装置100に対して外側に位置
し、ユーザに見える外側表面層301と、内側に位置
し、装置100内の電子回路に面している内側表面層3
03と、外側表面層と内側表面層の間に配置された中間
層302とからなる。
エンクロージャ101の一部の拡大断面図である。エン
クロージャ部品101は装置100に対して外側に位置
し、ユーザに見える外側表面層301と、内側に位置
し、装置100内の電子回路に面している内側表面層3
03と、外側表面層と内側表面層の間に配置された中間
層302とからなる。
【0026】作動時に、電磁放射は高導電性層に衝突
し、この層は放射線の大部分を反射し、若干部分を伝達
する。反射によって、導電性の表面層内に渦電流が生
じ、したがって、表面層に磁場が生じる。伝達された放
射のうちある程度は反対側の表面層によっても反射さ
れ、同様な、ただし大幅に減衰されている渦電流を生じ
る。渦電流によって誘起された磁場は高透磁性の中間層
に集中し、この層は場のエネルギーの大部分を吸収す
る。透磁性が中程度の表面層も、場のエネルギーをある
程度吸収することができる。エネルギーの大部分が中間
層で吸収されるので、放射が渦電流によって伝達される
ことはなく、また高導電性で低透磁性の単一層(たとえ
ば、成形プラスチック部品に塗布された導電性塗料)の
場合に生じるような、開口から外部への漏洩の傾向が少
なくなる。
し、この層は放射線の大部分を反射し、若干部分を伝達
する。反射によって、導電性の表面層内に渦電流が生
じ、したがって、表面層に磁場が生じる。伝達された放
射のうちある程度は反対側の表面層によっても反射さ
れ、同様な、ただし大幅に減衰されている渦電流を生じ
る。渦電流によって誘起された磁場は高透磁性の中間層
に集中し、この層は場のエネルギーの大部分を吸収す
る。透磁性が中程度の表面層も、場のエネルギーをある
程度吸収することができる。エネルギーの大部分が中間
層で吸収されるので、放射が渦電流によって伝達される
ことはなく、また高導電性で低透磁性の単一層(たとえ
ば、成形プラスチック部品に塗布された導電性塗料)の
場合に生じるような、開口から外部への漏洩の傾向が少
なくなる。
【0027】表面層301、303は導電性充填材が混
入分散されており、空気及び中間層に比べて表面層に比
較的高い導電性を与える高分子基礎材料で形成される。
中間層302は高透磁性の充填材が混入分散されてお
り、表面層に比べて、中間層に比較的高い透磁性と比較
的低い導電性を与える高分子基礎材料で形成される。好
ましい実施例において、表面層301、303の厚さは
約0.7ないし0.78mmであり、中間層302の厚
さは約0.5ないし0.66mmである。しかしなが
ら、厚さが希望する構想的及びその他の特性に応じて、
相当程度変動することを理解すべきである。
入分散されており、空気及び中間層に比べて表面層に比
較的高い導電性を与える高分子基礎材料で形成される。
中間層302は高透磁性の充填材が混入分散されてお
り、表面層に比べて、中間層に比較的高い透磁性と比較
的低い導電性を与える高分子基礎材料で形成される。好
ましい実施例において、表面層301、303の厚さは
約0.7ないし0.78mmであり、中間層302の厚
さは約0.5ないし0.66mmである。しかしなが
ら、厚さが希望する構想的及びその他の特性に応じて、
相当程度変動することを理解すべきである。
【0028】好ましい実施例において、高分子基材は射
出成形に適した熱可塑性樹脂である。詳細にいえば、基
材はABSとポリカーボネートの混合物、すなわち約4
0重量%のABSと約60重量%のポリカーボネートの
混合物であることが好ましい。このような適している基
材はDOW PULSE 1725(TM)という名称
で、ダウ・ケミカル社から市販されている。ただし、そ
の他の各種の高分子材料を本発明にしたがって使用でき
ることを理解すべきである。
出成形に適した熱可塑性樹脂である。詳細にいえば、基
材はABSとポリカーボネートの混合物、すなわち約4
0重量%のABSと約60重量%のポリカーボネートの
混合物であることが好ましい。このような適している基
材はDOW PULSE 1725(TM)という名称
で、ダウ・ケミカル社から市販されている。ただし、そ
の他の各種の高分子材料を本発明にしたがって使用でき
ることを理解すべきである。
【0029】好ましい実施例において、表面層301、
303は約20重量%のニッケル被覆グラファイト・フ
ァイバ、及び約10重量%ないし20重量%のカルボニ
ル鉄粉を含んでおり、残りの60重量%ないし70重量
%は高分子基材となっている。適切なニッケル被覆グラ
ファイト・ファイバは平均で長さが4.76mm、直径
が7.6ミクロンであり、アメリカン・サイアナミド社
が市販しているものである。適切なカルボニル鉄粉はB
ASF社が市販している細粉である。上述の充填材のタ
イプ及びこのような材料の濃度は変わりうるものである
ことを理解すべきである。たとえば、他のサイズまたは
ステンレス・スチールなどの他の成分のファイバを、本
実施例のニッケル被覆グラファイトの代わりに使用して
も構わない。
303は約20重量%のニッケル被覆グラファイト・フ
ァイバ、及び約10重量%ないし20重量%のカルボニ
ル鉄粉を含んでおり、残りの60重量%ないし70重量
%は高分子基材となっている。適切なニッケル被覆グラ
ファイト・ファイバは平均で長さが4.76mm、直径
が7.6ミクロンであり、アメリカン・サイアナミド社
が市販しているものである。適切なカルボニル鉄粉はB
ASF社が市販している細粉である。上述の充填材のタ
イプ及びこのような材料の濃度は変わりうるものである
ことを理解すべきである。たとえば、他のサイズまたは
ステンレス・スチールなどの他の成分のファイバを、本
実施例のニッケル被覆グラファイトの代わりに使用して
も構わない。
【0030】表面層301、303には比較的高い導電
性が必要である。表面層の抵抗率は5Ω・cm以下でな
ければならず、好ましくは2Ω・cm程度である。ニッ
ケル被覆グラファイト・ファイバが比較的高価な充填材
であるため(カルボニル鉄粉や、基材であるABS/ポ
リカーボネート・ポリマと比較して)、必要な導電性を
達成するのに必要な量以上のニッケル被覆ファイバを使
用しないことが望ましい。上述の20%のニッケル被覆
グラファイトを含有している組成物は、表面層301、
303の抵抗率を上述の厚さの表面で約2Ω・cmに下
げるのに充分なものである。表面層の厚さが異なれば、
導電性充填材料の異なる濃度が必要となる。カルボニル
鉄粉は透磁性を高めるための付加充填材として表面組成
物に添加される。
性が必要である。表面層の抵抗率は5Ω・cm以下でな
ければならず、好ましくは2Ω・cm程度である。ニッ
ケル被覆グラファイト・ファイバが比較的高価な充填材
であるため(カルボニル鉄粉や、基材であるABS/ポ
リカーボネート・ポリマと比較して)、必要な導電性を
達成するのに必要な量以上のニッケル被覆ファイバを使
用しないことが望ましい。上述の20%のニッケル被覆
グラファイトを含有している組成物は、表面層301、
303の抵抗率を上述の厚さの表面で約2Ω・cmに下
げるのに充分なものである。表面層の厚さが異なれば、
導電性充填材料の異なる濃度が必要となる。カルボニル
鉄粉は透磁性を高めるための付加充填材として表面組成
物に添加される。
【0031】中間層は放射のエネルギーを吸収すること
を目的としたもので、高い透磁性が必要である。好まし
い実施例において、中間層は基材のABS/ポリカーボ
ネート・ポリマに分散されたカルボニル鉄粉を含んでい
る。高い透磁性が望ましいため、中間層は構造的及びそ
の他の制約で許される限り高含有量のカルボニル鉄粉を
含むべきである。好ましい実施例において、中間層は8
8重量%ないし92重量%のカルボニル鉄粉を含有して
おり、残りの8重量%ないし12重量%は基材ポリマと
なっている。中間層のカルボニル鉄粉は、表面層に使用
されたものと同じタイプでなければならない。
を目的としたもので、高い透磁性が必要である。好まし
い実施例において、中間層は基材のABS/ポリカーボ
ネート・ポリマに分散されたカルボニル鉄粉を含んでい
る。高い透磁性が望ましいため、中間層は構造的及びそ
の他の制約で許される限り高含有量のカルボニル鉄粉を
含むべきである。好ましい実施例において、中間層は8
8重量%ないし92重量%のカルボニル鉄粉を含有して
おり、残りの8重量%ないし12重量%は基材ポリマと
なっている。中間層のカルボニル鉄粉は、表面層に使用
されたものと同じタイプでなければならない。
【0032】中間層302及び表面層301、303が
同じ高分子基材を含有していることが好ましい。電磁シ
ールド特性が充填材によるものであるから、異なる高分
子基材を使用する理由は一般に存在しない。同一の基材
を使用することによって、層の間の良好な接着が促進さ
れ、熱膨張率の違い、硬化温度の違いなどによって生じ
ることのある問題を回避できる。しかしながら、異なる
層の高分子基材が同じものである必要はなく、他の実施
例としては、このような基材が異なっていてもよい。
同じ高分子基材を含有していることが好ましい。電磁シ
ールド特性が充填材によるものであるから、異なる高分
子基材を使用する理由は一般に存在しない。同一の基材
を使用することによって、層の間の良好な接着が促進さ
れ、熱膨張率の違い、硬化温度の違いなどによって生じ
ることのある問題を回避できる。しかしながら、異なる
層の高分子基材が同じものである必要はなく、他の実施
例としては、このような基材が異なっていてもよい。
【0033】図4は好ましい実施例にしたがって電磁シ
ールド構造を作成するために使用される共射出法を示
す。2個またはそれ以上の金型部品からなる適切な形状
の射出金型401は、当分野で周知の従来の技法にした
がって設計され、製造される。金型401は成形される
部品のサイズ及び形状である内部キャビティ402を画
定し、また熱可塑性樹脂組成物を射出できる、内部キャ
ビティへの1個または複数個のオリフィス403を含ん
でいる。
ールド構造を作成するために使用される共射出法を示
す。2個またはそれ以上の金型部品からなる適切な形状
の射出金型401は、当分野で周知の従来の技法にした
がって設計され、製造される。金型401は成形される
部品のサイズ及び形状である内部キャビティ402を画
定し、また熱可塑性樹脂組成物を射出できる、内部キャ
ビティへの1個または複数個のオリフィス403を含ん
でいる。
【0034】共射出ノズル・アセンブリ404を使用し
て、適当な熱可塑性樹脂組成物をオリフィス403を通
してキャビティ402中へ射出する。場合によっては、
各々が別々なオリフィスから樹脂組成物を射出する複数
ノズル・アセンブリ404を使用することもできる。各
ノズル・アセンブリは内側ノズル405及び外側ノズル
406という2つの同心ノズルからなっている。同心ノ
ズルには別々なホッパから射出される材料が給送され、
ノズルが異なる組成物を射出できるようになっている
が、これこそが共射出の目的とするところである。外側
ノズル406から射出される組成物はキャビティの縁部
に沿って、完成成形部品の表面層となる。内側ノズル4
05から射出される組成物はキャビティの内側部分を形
成し、完成成形部品の中間層となる。好ましい実施例に
おいて、ニッケル被覆グラファイト・ファイバ、カルボ
ニル鉄粉、及びABS/ポリカーボネート基材の高導電
性組成物は外側ノズル406から射出され、高濃度のカ
ルボニル鉄粉とABS/ポリカーボネート基材の高透磁
性組成物は内側ノズル405から射出される。
て、適当な熱可塑性樹脂組成物をオリフィス403を通
してキャビティ402中へ射出する。場合によっては、
各々が別々なオリフィスから樹脂組成物を射出する複数
ノズル・アセンブリ404を使用することもできる。各
ノズル・アセンブリは内側ノズル405及び外側ノズル
406という2つの同心ノズルからなっている。同心ノ
ズルには別々なホッパから射出される材料が給送され、
ノズルが異なる組成物を射出できるようになっている
が、これこそが共射出の目的とするところである。外側
ノズル406から射出される組成物はキャビティの縁部
に沿って、完成成形部品の表面層となる。内側ノズル4
05から射出される組成物はキャビティの内側部分を形
成し、完成成形部品の中間層となる。好ましい実施例に
おいて、ニッケル被覆グラファイト・ファイバ、カルボ
ニル鉄粉、及びABS/ポリカーボネート基材の高導電
性組成物は外側ノズル406から射出され、高濃度のカ
ルボニル鉄粉とABS/ポリカーボネート基材の高透磁
性組成物は内側ノズル405から射出される。
【0035】図3に示した典型的な断面は互いに離隔さ
れた2つの表面層を示しているが、これらの層は実際に
は成形部品の縁部、及びこの部品に成形されている貫通
口の部分において互いに接続しているものである。この
ような接続は共射出法の必然的な結果である。また、部
品の機能として、導電性表面を互いに接地することが必
要であり、それ故、周縁部におけるこのような接続は不
利なものではない。
れた2つの表面層を示しているが、これらの層は実際に
は成形部品の縁部、及びこの部品に成形されている貫通
口の部分において互いに接続しているものである。この
ような接続は共射出法の必然的な結果である。また、部
品の機能として、導電性表面を互いに接地することが必
要であり、それ故、周縁部におけるこのような接続は不
利なものではない。
【0036】好ましい実施例において、積層シールド構
造は共射出法を使用して1ステップで射出成形され、低
価格な部品が得られる。他の方法としては、当分野で周
知なように、このような部品が異なる金型によってマル
チパスで製造されるダブルショットまたはトリプルショ
ット射出成形を使用して形成することもできる。さらに
他の方法としては、層用の異なる混合物を金型に注入
し、各層が硬化するまで待ってから、次の層を注入する
ことによって、このような部品を製造することができ
る。本発明による積層構造を構成するためのさまざまな
技法が存在している。
造は共射出法を使用して1ステップで射出成形され、低
価格な部品が得られる。他の方法としては、当分野で周
知なように、このような部品が異なる金型によってマル
チパスで製造されるダブルショットまたはトリプルショ
ット射出成形を使用して形成することもできる。さらに
他の方法としては、層用の異なる混合物を金型に注入
し、各層が硬化するまで待ってから、次の層を注入する
ことによって、このような部品を製造することができ
る。本発明による積層構造を構成するためのさまざまな
技法が存在している。
【0037】好ましい実施例においては、3つの層を使
用して、放射線に対するバリアを構成している。3層構
造が好ましいのは、共射出成形技法を使用して簡単に、
かつ廉価に製造できるからである。しかしながら、層の
数が異なるバリアを構成できることを理解すべきであ
る。たとえば、3つの同心ノズルを有する共射出ノズル
・アセンブリを構成し、5層のサンドイッチ構造を作る
こともできる。あるいは、追加層をマルチショット成形
技法やその他の手段によって構成することもできる。そ
の他の要因を等しいものとした場合、追加層は高いシー
ルド効果をもたらすが、これは各層が電磁放射のある程
度の減衰をもたらすからである。しかしながら、層を追
加すると、コストもかさむ。層の数の選択は設計上の選
択肢である。
用して、放射線に対するバリアを構成している。3層構
造が好ましいのは、共射出成形技法を使用して簡単に、
かつ廉価に製造できるからである。しかしながら、層の
数が異なるバリアを構成できることを理解すべきであ
る。たとえば、3つの同心ノズルを有する共射出ノズル
・アセンブリを構成し、5層のサンドイッチ構造を作る
こともできる。あるいは、追加層をマルチショット成形
技法やその他の手段によって構成することもできる。そ
の他の要因を等しいものとした場合、追加層は高いシー
ルド効果をもたらすが、これは各層が電磁放射のある程
度の減衰をもたらすからである。しかしながら、層を追
加すると、コストもかさむ。層の数の選択は設計上の選
択肢である。
【0038】好ましい実施例において、本発明の積層シ
ールド構造は電子装置のエンクロージャの一部であっ
て、電子部品を周囲の放射から保護したり、電子装置か
らの放射線を低減することができる。しかしながら、こ
のようなサンドイッチ状のシールド構造は電子装置のエ
ンクロージャ以外の用途にも使用できるものである。た
とえば、本発明によるシールド構造は放射を特定の経路
に沿って送ったり、あるいは反射したりするために使用
することができる。他の例としては、人間の健康に対す
る有害な影響が、非イオン化電磁放射からもたらされる
ことが示された場合に、このようなシールドを使用し
て、人間を周辺の放射から保護できることが挙げられよ
う。
ールド構造は電子装置のエンクロージャの一部であっ
て、電子部品を周囲の放射から保護したり、電子装置か
らの放射線を低減することができる。しかしながら、こ
のようなサンドイッチ状のシールド構造は電子装置のエ
ンクロージャ以外の用途にも使用できるものである。た
とえば、本発明によるシールド構造は放射を特定の経路
に沿って送ったり、あるいは反射したりするために使用
することができる。他の例としては、人間の健康に対す
る有害な影響が、非イオン化電磁放射からもたらされる
ことが示された場合に、このようなシールドを使用し
て、人間を周辺の放射から保護できることが挙げられよ
う。
【0039】
【発明の効果】経済的で、軽量で、製造容易で、シール
ド効果の高い電子装置エンクロージャを得ることができ
る。
ド効果の高い電子装置エンクロージャを得ることができ
る。
【図1】本発明の好ましい実施例による典型的な電子装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図2】論理カード「ブック」アセンブリにおける本発
明の他の実施例の断面図である。
明の他の実施例の断面図である。
【図3】好ましい実施例による典型的な電子装置のエン
クロージャの1部の断面図である。
クロージャの1部の断面図である。
【図4】好ましい実施例によるエンクロージャの製造に
使用される共射出成形装置の図面である。
使用される共射出成形装置の図面である。
101 上部エンクロージャ部品 102 ベース・エンクロージャ部品 103 電源 104 回路カード 201 エンクロージャ部品 202 エンクロージャ部品 203 回路カード 301 外側表面層 302 中間層 303 内側表面層 401 金型 404 ノズル・アセンブリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフレッド・ウィルヘルム・ミュラー アメリカ合衆国55902、ミネソタ州ロチェ スター、ビーコン・ドライブ・エス・ダブ リュー、2209 (72)発明者 トーマス・ウィリアム・ナッシュ アメリカ合衆国55902、ミネソタ州ロチェ スター、65番ストリート・エス・ダブリュ ー、5100 (72)発明者 エヴァルト・エミール・ゴットロブ・スタ ドラー ドイツ国ヘルレンベルク、タウナスストラ ッセ48ダブリュー7033 (72)発明者 スコット・マービン・ソービルソン アメリカ合衆国55906、ミネソタ州ロチェ スター、31番ストリート・エヌ・イー・ナ ンバー211、402
Claims (12)
- 【請求項1】高分子基材に分散された導電性充填材料と
透磁性充填材料とを含む第1層と、 高分子基材に分散された導電性充填材料と透磁性充填材
料とを含む第2層と、 前記第1層と前記第2層との間に配置され、前記第1層
及び前記第2層をそのほぼ全長にわたって分離してい
る、高分子基材に分離された透磁性充填材料を含む第3
層とからなる電磁シールド。 - 【請求項2】前記導電性充填材料は導電性繊維状材料で
あり、前記透磁性充填材料は透磁性微粉体材料であるこ
とを特徴とする、請求項1記載の電磁シールド。 - 【請求項3】前記導電性充填材料はニッケル被覆グラフ
ァイト・ファイバを含み、前記透磁性充填材料はカルボ
ニル鉄粉を含むことを特徴とする、請求項2記載の電磁
シールド。 - 【請求項4】前記電磁シールドが共射出成形によって形
成された射出成形部品である請求項1乃至3のいずれか
1つに記載の電磁シールド。 - 【請求項5】電磁放射を発生することのできる複数個の
電子回路と、 前記電子回路のためのエンクロージャとからなり、前記
エンクロージャが、 (a)高分子基材に分散された導電性充填材料と透磁性
充填材料とを含む外側表面層と、 (b)高分子基材に分散された導電性充填材料と透磁性
充填材料とを含む内側表面層と、 (c)前記外側表面層と前記内側表面層との間に、これ
らの表面層と接触して配置され、高分子基材に分散され
た透磁性充填材料を含む中間層とからなる電子装置。 - 【請求項6】前記導電性充填材料は導電性繊維状材料で
あり、前記透磁性充填材料は透磁性微粉体材料であるこ
とを特徴とする、請求項5記載の電子装置。 - 【請求項7】前記導電性充填材料はニッケル被覆グラフ
ァイト・ファイバを含み、前記透磁性充填材料はカルボ
ニル鉄粉を含むことを特徴とする、請求項6記載の電子
装置。 - 【請求項8】前記エンクロージャが共射出成形によって
形成された射出成形部品である請求項5乃至7のいずれ
か1つに記載の電子装置。 - 【請求項9】前記高分子基材の各々がABS及びポリカ
ーボネートの混合物を含んでいる請求項8記載の電子装
置。 - 【請求項10】電磁シールドに適した形状の射出金型を
構成し、 共射出成形プレスの外側ノズルのホッパに、繊維状導電
性充填材料と微粉体透磁性充填材料とを分散した高分子
基材を装填し、 共射出成形プレスの内側ノズルのホッパに、微粉体透磁
性充填材料を分散した高分子基材を装填し、 前記外側ノズルによって前記射出金型中へ繊維状導電性
充填材料と微粉体透磁性充填材料とを分散した高分子基
材を射出すると同時に、前記内側ノズルによって前記射
出金型中へ透磁性充填材料を分散した高分子基材を射出
して3層の電磁シールドを形成する前記電磁シールドの
製造方法。 - 【請求項11】前記導電性充填材料はニッケル被覆グラ
ファイト・ファイバを含み、前記透磁性充填材料はカル
ボニル鉄粉を含むことを特徴とする、請求項10記載の
製造方法。 - 【請求項12】前記高分子基材の各々がABS及びポリ
カーボネートの混合物を含んでいる請求項10記載の製
造方法。
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