KR20000068188A - 도전성 실링재 및 프로파일 실링부재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가교결합성 실리콘 및 금속 및/또는 무기충전재를 가지며 장쇄, 비가교결합 또는 약한 가교결합 실록산의 비율이 1중량% 이상인, 특히 프로파일 실링부재를 인시튜 제조하기 위한 도전성 실링재(13/a)에 관한 것이다.
Description
적소에 전자기 차단 효과를 가진 하우징 실(몰드-인-플레이스)을 제조하기 위해 도전성 충전재와 함께 실리콘을 기재로하는 전기 전도성 실링재는 오래전부터 알려져 왔으며 대량 생산 제품이 되었지만 그렇지않았다 하더라도 확실히 지금은 수백만 휴대 전화기에 사용되고 있다.
초기에 그것들은 특히 쉴딩 하우징의 개별 부품의 접착 실링에 또는 하우징 조립작업중에 조립식(prefabricated) 쉴딩 실(seal)의 접착 결합에 사용되었으며 그 성질에 관하여 적절히 조절되었다. 그러한 실과 해당 제품이 어떻게 만들어지는 가에 관해서는 Tecknit USA, 의 초기회사 팜플렛 8565/0 "도전성 재료 및 제품" (1970) 또는 데이타 시트 CS-723 "도전성 코킹 시스템" (1972); Comerics, USA 의 기술공보 46 "CHO-BOND 1038" (1987); 및 독일특허 명세서 DE-A 39 36 534 및 영국특허 GB-A 2 115 084 를 참조하라.
조립중의 쉴딩 하우징의 접착 결합은 조립후 하우징이 실(및 쉴딩)을 파괴하지 않고 다시 열릴수 없는, -제조 및 논리의 관점으로부터의 상당한 단점과 함께-효용성에 관하여 결정적인 단점을 가진다.
독일 특허 명세서 DE-A 39 34 845로부터, 탄성기판과 고 도전성 커버층으로 이루어지고, 조립작업전에 밀봉과 함께 하우징 부품의 조립식화와 하우징이 먼저 닫힌후 하우징의 반복 개봉을 둘다 허용하는 다중 부분 쉴딩실이 공지되었다. 그러나 실의 제조가 복잡하다.
대량 생산에서, 도전성 재료가 바늘 또는 노즐로부터의 압력에 의해 페이스트상의 초기 상태로 직접 하우징 부재에 도포되고, 거기서 탄성적으로 고화되어 하우징 부품의 표면에 접착되는 유럽 특허 EP-B 0 629 114 의 방법이 표준이 되었으며, 모든 그러한 방법은 쉴딩 프로파일이 도전성 및 탄성적이 되도록 형성되고, 그 프로파일 형상은 단면의 형상 및 크기의 적당한 선택과 노즐바늘의 스캐닝 속도를 통하여 점도, 틱소트로피 및 경화 또는 가교결합의 속도와 같은 재료 특성의 조절에 의해 결정된다. 하우징이 반복적으로 개봉되고 재폐쇄되더라도 이 쉴딩 프로파일은 양호한 내구성을 가진다.
단지 매우 효율적인 쉴딩으로 신뢰성있게 기능하는 전자장치에 대한 대량 생산과 가격인하에 대한 사용의 관점에서 끊임없이 보급이 증가되고 있지만, 쉴딩 하우징 제조상에 주요 비용난이 있으며 이 비용난은 다른 방법들 중에서도 덜 비싼 하우징 재료의 사용과 하우징 부품에 대한 저 정밀 제조 허용오차에 대한 요구로 나타난다. 이 일반적인 분야에서, 기계적 특성이 개선되고, 특히 상대적으로 연성이고 고도로 변형될 수 있는 쉴딩 실에 대한 수요가 늘고 있지만 이 수요는 공지된 실링재로는 충족될 수 없다.
비록 그 수는 적지만 개선된 기계적 성질을 가진 열전도성 실에 대한 유사한 동기의 수요가 있다.
본 발명은 청구항 1에 일반적으로 정의된 바와같은 도전성 실링재와 그 재료로 이루어진 프로파일 실링부재에 관한 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 전기 전도성 프로파일 실링부재로 쉴딩하우징을 제조하는 단계들의 구체예이고,
도 2a 내지 도 2c는 다른 구체예에 따른 하우징 부품상의 도전성 프로파일 실링부재의 형성단계이고,
도 3a 내지 도 3b는 더 다른 구체예로서 프로파일 실링부재의 단면도이다.
그러므로 본 발명의 목적은 광범위한 범위의 값에 걸쳐 용이하게 조절될수 있는 개선된 기계적 성질과 특히 매우 양호한 접착능력과 선택적으로 적은 경도 또는 고변형성을 가진 "몰드-인-플레이스(mold-in-place)" 형 프로파일 실링 부재를 제조할수 있는 전기 및/또는 열 전도성이 큰 실링재를 개시하는 것이다.
청구항 1에 일반적으로 규정된 바의 실링재에 관하여, 이 목적은 그 청구항 본문에 개시된 특징으로 달성되며, 프로파일 실링부재에 관해서는 청구항 7 및 9의 특징으로 달성된다.
본 발명은 장쇄 비 가교결합 실록산을 고도로 금속으로 충전되고 가교결합의 결과로서 경화되어 겔상 내지 액상으로 형성되는 가교 결합가능한 실리콘 고무와 혼합하는 - 재료 측면에서 - 기초 개념을 포함한다. 이 혼합물로부터 형성되는 전기 및/또는 열전도성 프로파일 실링부재는 언더레이에 대한 고 접착 강도와 낮은 값으로 조절될수 있는 쇼어 A 경도 및 가능한 높은 변형도로 구별된다.
전체 혼합물 - 금속 및/또는 무기 충전재를 포함하여 - 내의 가교결합하지 않거나 하더라도 단지 약하게 가교결합하는 장쇄 실록산(실리콘 오일)의 비율은 적어도 1중량%이다. 더 적은 비율에서는 기계적 성질이 순수한 실리콘 고무 기재와 비교하여 실질적으로 변하지 않는다.
비가교 실록산의 비율이 3중량% 이상이라면, 페이스트상 재료는 더욱더 겔같은 밀도를 취하며, 형태 형성수단을 사용하지않고, 실링될 표면으로 직접 통과하는 노즐 또는 바늘로부터의 압출에 의하여 치수 안정한 프로파일 실링부재의 고 생산성의 고 품질형성을 허용한다. 비교적 연성이지만 여전히 기계적으로 충분히 강한 EMI 쉴딩 프로파일은 금속 분말로 고도로(50중량% 이상) 충전된 재료로 압출되며, 이것은 대략 15내지 20중량%의 가교결합 가능한 실리콘성분(시중구입 가능한 단일 또는 이성분 혼합물)과 함께, 10 내지 103mPa.s. 범위의 점도를 갖는 메틸 또는 히드록실 말단기를 가진(폴리) 디메틸실록산과 같은 이작용성 비가교실록산을 대략 5중량%를 함유한다.
그 자체로는 비가교 결합된 비교적 장쇄의 실록산의 혼합물은 가교결합 가능한 실리콘 성분의 경화(습도, 열 또는 방사에 의해) 후에 혼합비에 의해 사전 결정될 수 있는 정도의 일정한 성형성을 가진 넓은 메시의 가교결합구조의 재료를 가져온다. 치수 안정성이 단지 약간 요구되는 특수 용도를 위한 고 가소성 실을 형성하기 위하여, 비가교결합 성분의 비율이 가교결합성분 비율의 배수까지 증가될수 있다.
유기용매의 선택적인 추가의 첨가는 한편으로는 재료의 가공 성질을 최적화하며 다른 한편으로는 마무리 프로파일부재의 사용성에 대해 유리한 효과를 가질 수 있다. 이것은 매트릭스 재료로 하여금 다소 "부상(float)" 하게하고 특히 성분의 혼합이 초기에 이루어지게하고 습윤을 개선한다. 벤젠 및/또는 톨루엔 5 내지 20중량% 비율로 이점에 있어서 좋은 결과가 얻어졌다.
따라서 특수 용도를 위한 예를들면 하우징 에지에 대한 닥터 플레이드 또는 스프레이 도포 또는 침지에 의해 만든 "몰드-인-플레이스"실을 위한 - 용매의 비율은 상당히 더 높아질수 있으며 기재 또는 매트릭스 혼합물의 비율의 배수 만큼이 될 수 있다.
일정한 용도에 대해 유리한 제련에서, 또한 실리콘 수지 성분은 실링재료에 바람직하게는 시중구입가능한 열 - 또는 방사 경화수지 성분의 용액의 3중량% 이상의 비율로 제공될수 있다.
EMI 쉴드를 제조하기 위한 고 전기전도성을 가진 실링재료는 특히 고 비율의 은 분말 또는 어떤 다른 금속(니켈, 구리 등)의 은도금 분말로 충전된다. 금속성분은 통상 실리콘/실리콘오일/금속 혼합물의 중량에 관해 25중량% 이상이고, 휴대전화기 등에서 고차단 효과를 경제적으로 얻기위해서는 심지어 50중량% 이상이다.
고 열 전도성 실을 위한 용도의 재료는 금속 분말과 함께 - 특히 실이 전기 전도성임을 의도하지 않을때마다 - 분말 산화 알루미늄, 질화붕소 또는 어떤 유사한 고 열전도성의 무기화합물의 충전재를 포함할 수 있다. 두가지 형태의 재료는 모두 가공의 미세조정과 기계적 성질을 위해 고분산 이산화 실리콘 또는 실리케이트와 같은 충진재를 추가로 포함할수 있다.
스프링 장착 테스트 핀의 탄성 관통 깊이를 결정하기 위해 쇼어방법에 의해 측정된 경화 프로파일 실링부재의 경도(쇼어 A 경도)는 90이하, 바람직하게는 50이하이다.
고형재료의 마무리 U자형 프로파일 실링부재의 변형도는(비 스트레스 프로파일 부재의 높이에 관하여) 30% 이상이 될수 있으며 일정한 적용을 위해서는 바람직하게는 50% 이상이다. 굽힘에 의해 압축 가능하고 변형가능한 립 프로파일의 선택과 같은 특수 프로파일 단면 설계에 의하여 프로파일 실링부재의 변형 및 복원력의 효율도는 목적하는 방법에 따라서 추가로 변할 수 있다.
재료 및 선택적으로 또한 기하학적의 관점에서 상술된 제공물들에 의하여 그 폭이 그 길이에 대해 상당히 변하는 갭이라도 쉴딩 방법으로 또는 적당한 열 트랜스퍼로 신뢰성있게 밀봉될 수 있다. 예를들면 이것은 고효율적인 전자기 차단이 기능상 결정적인 전자장치용 하우징의 제조에서 경제적으로 더 높은 허용 오차를 허용한다.
본 발명의 유리한 다른 특징들이 또한 종속 청구항들에 규정되며 도면과 함께 본 발명의 바람직한 구체예의 상세한 설명과 관련하여 이하에 더 상세히 기술될 것이다.
본 발명의 제 1 구체예로서, 전기 전도성 실링재는 하기 표에서 혼합물 1로 주어지며; 이것은 열경화성 단일 성분 계이고, 경화후 결과는 대략 50의 쇼어 A 경도를 가진 쉴딩 프로파일 실링부재이다. 경화후 탄성이지만 비교적 연성인 이 재료는 적당한 제조오차를 가진 재폐쇄가능한 EMI 하우징의 하우징 에지에 대한 쉴딩 프로파일의 제조에 적당하다.
혼합물 1
| 비율(중량%) | ||
| 성분 I | GE사제의 실리콘 "TSE 3220" | 13.6 |
| 성분 II | 메틸 또는 히드록실 말단기를 가진 폴리디메틸실록산(동력학적 점도 20... 500 mPa.S) | 4.5 |
| 성분 III | 실리콘 수지 용액, GE "PSA 529" | 8.2 |
| 성분 IV | 톨루엔 | 6.8 |
| 성분 V | 벤젠 | 8.9 |
| 성분 VI | 은 분말 | 58.0 |
제 2 구체예로서, 전기 전도성 실링재는 이하 혼합물 2로 주어지며 실온에서 경화하고 경화후 쇼어 A 경도가 대략 20인 쉴딩 프로파일 실링부재를 생성하는 이성분계이다. 이 재료로부터 형성된 쉴딩 프로파일은 고도의 변형을 가지며, 현저한 가소성을 나타내고 상당한 제조 허용 오차를 갖는 EMI 쉴딩 하우징에서의 쉴딩 갭에 특히 적당하다.
혼합물 2
| 비율(중량%) | ||
| 성분 1/A | 실리콘 GE "SLE 5300A" | 14.44 |
| 성분 2/B | 실리콘 GE "SLE 5300B" | 1.44 |
| 성분 II | 메틸말단기를 가진 폴리디메틸실록산(점도 대략 50mPa.s) | 5.6 |
| 성분 III | 톨루엔 | 5.62 |
| 성분 IV | 은도금 니켈 분말 | 72.9 |
도 1a 내지 도 1c에 전기 전도성 프로파일 실링부재(13)를 구비하는, 두개의 하우징 부품(11 및 12)으로 이루어지는 쉴딩 하우징(10)의 제조단계들이 도시된다.
도 1a에 도시되는 제 1 단계에서, 겔같은 밀도의 금속 충전된 실링조성물(13/a)(예를들면, 상기 혼합물 1 또는 2)은 도포기바늘(14)로부터 하우징부품(11)으로 압출되며, 하우징부품의 에지를 커버하는 메탈라이징(11a)과 함께 내부에 구비된다. 그 끝에서, 도포기바늘(14)은 하우징부재(11)에 대하여 정합제어 조종장치(도시안됨)에 의하여 도면의 평면에 수직인 방향으로 이동한다.
도 1b에서 알수 있는 바와같이 이것은 메탈라이징층(11a)에 견고히 부착하고 도포후 습도 및/또는 열(적외선) 및/또는 자외선 또는 감마선의 영향하에서 - 특정한 조성물에 따라서 - 표면으로부터 넓은 메시 형태로 가교결합을 시작하는 대략 U자형 프로파일 실링부재(13/b)를 형성한다.
마무리 프로파일 실링부재(13)를 가져오는 완전한 가교결합후, (또는 충분히 두꺼운 표면층의 가교결합후 어떠한 경우에서도), - 도 1c로 도시되는 - 제2 하우징 부품(12)은 위로부터 직각으로 배치되며, 이 하우징 부품은 그 에지 디자인에 관하여 프로파일 실링부재(13)의 비스트레스 형상에 적합시키고, (여기서는 도시되지 않은 수단에 의하여) 제 1 하우징부재(11)에 결합된다. 이 공정에서, 프로파일 실링부재(13)는 원래 높이의 대략 절반으로 압축되고 그것의 낮은 경도때문에 그것은 단지 비교적 약한 복원력의 전개에 따라서 각각의 하우징부품(11,12)의 메탈라이징층(11a 및 12a)과 밀접하게 같은 모양이 되지만 그들에 접착하지는 않는다. 한편으로는 갭 크기가 하우징 길이에 걸쳐서 그리고 하우징(10)의 사용중의 어떤 환경하에서 상당히 변한다고 하더라도 매우 효과적인 단부 실링과 쉴딩을 보장한다. 다른 한편으로는 하우징은 정비 또는 수리 목적으로 개방될수 있고 실과 쉴드(13)는 파괴하지 않고 다시 폐쇄될수 있다.
도 2a 내지 도 2c에는 함침 공정에 의하여 하우징부품(20)상에 도전성 프로파일 실링부재(21)를 형성하는 단계들이 도시된다.
실리콘과 실리콘오일을 기제로하고 매우 희석된 금속 충전된 실링재(21/a)는 용기(22)내 유기용매(23)에 놓인다. 도 2a에 도시되는 바와같이 폐쇄된 표면 메탈라이징(20a)을 구비하는 하우징부품(20)의 V자형 에지부는 용액에 침지된다.
용액(23)으로부터 제거되고 용매 성분의 증발후, 실링재의 층(21/b)은 하우징 부품에 부착되고; 도 2b에 도시된 이 상에서, 실링재는 페이스트상 내지 겔같은 밀도를 가지며 가교결합성 실리콘 성분의 가교결합에 의하여 표면으로부터 경화되기 시작한다.
도 2b 및 도 2c로부터 용이하게 알수있는 바와같이, 프로파일 실링부재(21)의 최종 형태는 경화가 완결되기 전에 소정시간에서 소정각도에 대하여 하우징부품(20)을 회전시킴으로써 조절될 수 있는데 그 형태는 중력 G의 영향하에서 전개되기 때문이다. 도 2c에 도시된 위치로 이동될때, 오로지 부피의 부분 경화후, 하우징부품(20)이 너무 일찍 반전되었다면 될때 보다 실링 조성물의 부피의 더 큰 부분이(도 2b에서 저부의) "V"지점에서 축적될 것이다.
에지부가 다르게 형성된다면 또한 유사한 효과가 일어난다는 것은 용이하게 알수 있다. 예를들면, 점진적인 가교결합중에 하우징 부품이 더 일찍 반전될수록, U자 또는 V자형 홈을 가진 표면 영역에서, 실링부피의 비례적으로 더 큰 부분이 홈 저부의 영역에서 형성될 것이다.
중력에 관하여 언더레이의 배향 변화에 의해 달성가능한 효과는 침지 도포 공정 뿐만아니라 압출 또는 분무되는 실에 대해 유사한 방식으로 또한 개발될수 있다.
용액으로부터 제거후 180°이외의 각으로 하우징 부품을 회전시킴으로써 굽힘 변형이 쉽게 일어날수 있는 빗각 또는 립형상 프로파일이 목적하는 방식으로 달성될수 있다.
편평한 하우징부(30) 상의 쉴딩 프로파일(31)의 단면에 의해 도 3a에 개략 도시된 바와같이 이 종류의 프로파일 디자인은 변형 및 치수 안정성을 최적화하는 추가의 자유도를 제공한다.
도 3b에 본 발명의 개념의 더 세부적인 것이 도시된다. 매우 양호한 접착 강도, 저 경도 및 일정한 가소성을 가진(예를들면 상기 혼합물 2와 유사한 실리콘 혼합물로 이루어진) 제 1 부분 프로파일(41)은 먼저 하우징부(40)에 형성된다. 그 다음, 제1 부분 프로파일(41)의 재료와 적합성인(저 비율의 비가교 실록산 또는 심지어 그러한 실록산이 없는 혼합물과 같은) 재료로부터 더 큰 탄성과 경도를 가진 제 2 부분 프로파일(42)이 제 1 부분 프로파일(41)을 커버하도록 형성된다.
두개의 프로파일 부재(41, 42)는 함께, 한편으로는 비교적 연성이고 고도로 변형될수 있으며, 다른 한편으로는 내구력이 있는 특히 개폐를 자주해야하는 쉴딩 하우징용 쉴딩실을 가져온다.
본 발명은 구체예가 상술된 바람직한 구체예들로 한정되지 않는다. 오히려 청구범위에 나타낸 사실들을 사용하는 많은 변형들이 심지어 다른 형태의 구체예로도 가능할 수 있다.
Claims (14)
- 가교결합성 실리콘 및 금속 및/또는 무기충전재를 가지며 특히 프로파일 실링부재(13; 21; 31; 41, 42)의 몰드-인-플레이스 몰딩을 위한 도전성 실링재(13/a; 21/a)에 있어서, 장쇄, 비가교결합 또는 약한 가교결합 실록산의 비율이 1중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실링재.
- 제 1 항에 있어서, 비가교결합 또는 약한 가교결합 실록산의 비율이 3중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실링재.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유기용매의 비율이 3중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실링재.
- 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 가교결합성 실리콘 수지의 용액의 비율이 3중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실링재.
- 제 1 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 비가교결합 또는 약한 가교결합 실록산 및/또는 유기용매의 비율이 가교 결합성 실리콘의 비율보다 크고, 실링재는 액체인 것을 특징으로 하는 실링재.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 특히 은, 은도금 구리 또는 니켈로 이루어진 고 전기전도성 금속분말 충전재의 비율이 25중량% 이상, 바람직하게는 50중량% 이상인 것을 특징으로 하는 실링재.
- 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항의 실링재를 실링될 표면에 도포하고 경화시킴으로써 자체적으로 이루어지는 프로파일 실링부재(13; 21; 31; 41, 42)에 있어서, 쇼어 A 경도가 90이하인 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 7 항에 있어서, 쇼어 A 경도는 50이하인 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항의 실링재를 실링될 표면에 도포하고 경화시킴으로써 자체적으로 이루어지는 프로파일 실링부재(13; 21; 31; 41, 42)에 있어서, 고형 재료의 비스트레스 U자형 프로파일 실링부재의 높이에 대하여 변형도가 30%이상인 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 9 항에 있어서, 변형도가 50%이상인 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 어떤 추가의 형태 형성수단없이 압출에 의하여 생성되는 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 7 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 실링될 표면을 액상 실링재(23, 21/a)에 침지하고 중력(G)에 대해 소정 배향으로 형태인가 경화시키는 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 7 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 접착부위에서 수선에 관하여 언더레이(30)에 비대칭인 단면형상, 특히 립형상(31)인 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
- 제 7 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 더 작은 쇼어 A 경도와 더 큰 변형성을 가진 제 1 도전성 프로파일 부재(41)와, 확고한 접착방식으로 제1 도전성 프로파일부재에 연결된 더 큰 쇼어 A 경도와 더 작은 변형성을 가진 제2 도전성 프로파일부재(42)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로파일 실링부재.
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