TWI405218B - 導電物件 - Google Patents
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Description
本發明係關於導電物件。
電磁干擾(EMI)輻射或傳導會不良影響電子電路之電路效能的能量。所輻射之EMI可藉由使用屏蔽罩殼及屏蔽材料而消除或減少。
許多類型之電子電路輻射EMI或對EMI敏感，且必須被屏蔽以確保適當效能。在許多電子罩殼中，需要密封或阻塞底盤中之開口使得各種電磁雜訊及信號不會逃逸至周圍環境中，且使得外部信號不會進入罩殼中。舉例而言，此電磁雜訊可干擾附近之電視及無線電設備而使用戶產生恐慌情緒。
過去，此類型之電磁雜訊及相關聯信號已藉由設計具有遠小於所涉及之電磁雜訊之波長之開口的罩殼而得到控制。
近來，吾人試圖藉由添加某些導電填充物至材料中而製備導電塑膠。具體言之，此等填充物包括導電粉末、薄片及纖維。大體而言，必須存在約25－40%重量百分比之導電粉末、36－49%重量百分比之導電薄片或25－30%重量百分比之導電纖維以便獲得有效的EMI屏蔽。
在美國專利第4,664,971號、4,559,262號、4,816,184號、4,973,514號、5,019,450號、5,137,766號、5,213,889號、5,366,664號、5,397,608號及WO 02/43456中包含額外的相關揭示內容，該等揭示內容以全文引用之方式併入本文中。
儘管此等及其他發展已導致提供了展現出改良的EMS性質之材料，但仍存在改良材料之屏蔽性質之需要。愈來愈需要藉由增加材料之可能顏色之範圍而改良美學外觀。
本發明之一態樣係提供具有較佳EMI屏蔽性質之導電物件。
本發明之另一態樣係提供具有改良美學外觀之導電物件。
本發明之再一態樣係提供可以寬廣範圍之可能顏色生產之導電物件。
本發明提供一種適用作EMI屏蔽罩之導電物件。該導電物件由射出可模壓聚合物形成。將一導電微粒材料及一碳基材料各別地嵌入射出可模壓聚合物中以形成片體，且此等片體在射出成形機器中機械式地摻合以產生導電物件。填充物之組合可提供較佳的EMI屏蔽效應。
根據本發明之各種實施態樣，提供一種適用作EMI屏蔽罩之導電物件。該導電物件由射出可模壓聚合物形成。將一導電微粒材料及一碳基材料各別地嵌入射出可模壓聚合物中，以形成導電的射出可模壓聚合物。導電微粒材料及碳基材料充當射出可模壓聚合物中之填充物。此兩種填充物之組合提供較佳的EMI屏蔽性質。
根據本發明之各種實施例，由本發明材料形成之導電物件可成片體、板體及其類似物之形狀，以便用作EMI屏蔽罩。
根據本發明之各種實施例，射出可模壓聚合物可為熱固性塑膠、彈性體、熱塑性材料或其他聚合物。舉例而言(不限制本發明之範疇)，可用於本發明之聚合物之非詳盡列表包括烯烴及聚烯烴均聚物、接枝聚合物及共聚物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異丁烯、PVC、乙烯醋酸乙烯酯聚合物、含氟聚合物、聚縮醛、聚苯乙烯、苯乙烯共聚物、芳族、脂肪族及混合聚酯、聚醯胺及聚醯亞胺、聚醚、聚碳酸酯、聚胺基甲酸酯、聚脲及可由聚異氰酸酯加聚過程(polyaddition process)獲得之其他聚合物、丙烯酸酯/苯乙烯共聚物、苯乙烯－丁二烯及苯乙烯－丁二烯－N－乙烯基吡啶共聚物、氯丁二烯及聚丁二烯(共)聚合物、丁二烯－丙烯腈聚合物、羧化苯乙烯－丁二烯共聚物、氯丁二烯(共)聚合物、苯乙烯－丙烯腈聚合物、聚丙烯酸酯、聚氧化二甲苯(polyphenylene oxide)、聚硫化物、PPS、聚碸、聚乙烯碸(polyethane sulphones)、纖維素酯、胺基樹脂、酚系樹脂、環氧樹脂及各種組合物之醇酸樹脂及類似物。
導電微粒材料可以導電物件之重量計約0至約50重量%之量嵌入。導電微粒材料可為非晶的或結晶的、固態、多孔或中空的及具有(例如)粉末、球體、小片、針、啞鈴、連續纖維、短切纖維等形狀。
在一較佳實施例中，導電微粒材料為金屬纖維。"金屬纖維"可定義為金屬導電纖維、導線及棒。該等纖維可呈個別纖維、粗紡、股線、紗線、細絲、編帶或繩索之形式呈現。舉例而言(不欲限制本發明之範疇)，可使用之金屬的非詳盡列表包括不銹鋼、鋁、金、銅及其與其他金屬之合金，其中個別纖維亦可由不同金屬逐層構造而得。亦可使用軟磁性金屬，諸如鐵、鎳、鈷及其合金。
金屬纖維亦可由兩種或兩種以上金屬形成，且(例如)可藉由在另一金屬芯之頂部上電解塗覆一金屬塗層而形成。甚至包括金屬與非導體之組合。
同樣可使用不同金屬形成之纖維的任何所要組合或金屬與金屬化纖維之任何所要組合。金屬纖維可具有相同或不同的直徑。
根據本發明之各種實施例，碳基材料為碳纖維。碳基材料可以自導電物件之重量計約0至約30%之百分比之含量嵌入該物件中。導電微粒材料可為非晶的或結晶的、固態、多孔或中空的及具有(例如)粉末、球體、小板、針、啞鈴、連續纖維、短切纖維等形狀。
導電微粒材料及碳基材料之組合提供較佳協同效應以增強導電物件之高頻率與低頻率下電磁屏蔽性質，並產生具有改良導電性之屏蔽材料。理論上，"協同"為碳之"損耗"性質與導電微粒物質之磁性質的組合。
存在於導電物件中之此等成份之量視特定應用而改變。根據本發明之最佳實施例，導電微粒材料係以約15重量%之含量存在於導電物件中(所有表達為重量%之百分比皆以導電物件之重量計)，且碳基材料以約15重量%之含量存在。
由以下方式自射出可模壓聚合物製備根據本發明之導電物件。第一組片體藉由將導電微粒材料嵌入射出可模壓聚合物中而獲得。第二組片體藉由將碳基材料嵌入射出可模壓聚合物中而獲得。第一組片體及第二組片體摻合於一射出成形機器中，形成導電物件。
根據本發明之各種實施例，第一組片體由選自包括以下項之製程組之一製程而獲得：十字頭擠壓、單螺桿混料及雙螺桿混料。
根據本發明之各種實施例，第二組片體由選自包括以下項之製程組之一製程而獲得：十字頭擠壓、單螺桿混料及雙螺桿混料。
本發明之導電物件相對於電磁波具有出乎意料高的屏蔽效應。在給定量之導電材料情形下，本發明與習知技術相比產生顯著改良的屏蔽效應。導電微粒材料及碳基材料之組合與習知技術相比允許改良美學外觀。導電微粒材料及碳基材料之組合亦允許導電物件具有寬範圍的可能顏色。
提供以下實例以說明本發明而決非限制本發明之範疇。除非另有說明，否則所有份數或百分數均為重量百分比。
根據以下一般程序製備導電物件。在此實例中，不銹鋼纖維用作導電微粒材料及碳基纖維用作碳基材料。兩種纖維單獨混入射出可模壓聚合物中以形成片體，該等片體機械摻合於一射出成形機器中，以產生其中分散有兩種纖維之模製物件。以下資料展示此等物件之EMI屏蔽具有出乎意料之協同效應。所用之不銹鋼長5 mm，直徑8微米。所用之碳纖維長6 mm，直徑7微米。
自表I之結果可見，具有不銹鋼纖維及碳纖維之摻合物之樣本與僅填充有碳或僅填充有不銹鋼之聚合物相比展示改良的屏蔽性質。
可使用不銹鋼粉末或小片來代替不銹鋼纖維，且可使用碳小片或粉末來代替碳纖維。
射出可模壓聚合物可為通常用於模製中之任何聚合物，諸如聚醯胺、聚醚、聚碳酸酯、聚烯烴、聚苯乙烯樹脂及乙烯樹脂，但聚合物並不限於以上此等。
不銹鋼纖維亦可被任何金屬纖維替代，金屬纖維諸如銅纖維或塗覆有金屬之纖維、或鍍有金屬或塗覆有沈積金屬之玻璃纖維。纖維之長度多數情況下與片體之長度相同，且通常為2至15 mm，尤其為3至7 mm。
若使用粉末來代替纖維，則不銹鋼粉末可為被代替之金屬粉末，諸如銅粉末、鋅粉末及肥粒鐵粉末，及雲母粉末或鍍有金屬或塗覆有沈積金屬之玻璃珠。
若使用小片，則不銹鋼小片可被金屬小片代替，金屬小片諸如鋁小片、銅小片、鋅小片及肥粒鐵小片。
不銹鋼纖維亦可被連續纖維與短切纖維之組合替代。連續纖維及短切纖維可由相同材料或不同材料組成。短切纖維之長度可為(例如)自約0.1 mm至10 mm，較佳為自約2 mm至約6 mm。
前述粉末、小片及切斷纖維中兩種或兩種以上的組合亦可用於本發明中。
較佳，導電物件中之導電微粒材料與碳基材料之總重達到導電物件總重之5重量%至60重量%。
若片體係藉由嵌入具有片體長度之相對較長的纖維以及嵌入將相對較長的纖維大體上均一散佈於片體中之微小粉末、小片或短纖維而製備得到，則許多相對長纖維將在混合過程中被剪切力切短，如此導致屏蔽效應之劣化。當然，當將片體模製為導電物件時，可將本發明中之相對較長的纖維切割至某一程度。然而，在片體之製備期間在向片體中用力地及長時間地嵌入纖維時避免纖維斷裂為有利的。
儘管可易於對本發明進行各種修改及替換，但已藉由實例在圖式中展示了特定實施例，並在本文對該等特定實施例進行了詳細描述。然而應瞭解，本發明不欲限於所揭示之特定形式。而是本發明欲涵蓋在由隨附申請專利範圍界定之本發明精神及範疇內的所有修改物、均等物及替代物。
Claims (7)
- 一種電磁干擾屏蔽罩(EMI shield)物件，其包含：一射出可模壓聚合物；一導電金屬纖維或鍍金屬之纖維，該導電金屬纖維或鍍金屬之纖維係嵌入該射出可模壓聚合物中，該金屬纖維或鍍金屬之纖維係以該物件重量之約10%至約20%之量存在；及一碳纖維，該碳纖維係嵌入該射出可模壓聚合物中，該碳纖維係以該物件重量之約10%至約20%之量存在。
- 如請求項1之物件，其係呈片體(pellet)之形式。
- 如請求項1之物件，其係呈板體之形式。
- 如請求項1之物件，其中該導電金屬纖維或鍍金屬之纖維為不銹鋼纖維。
- 一種由射出可模壓聚合物製造電磁干擾屏蔽罩(EMI shield)物件之方法，該方法包含：藉由將導電金屬纖維或鍍金屬之纖維嵌入該射出可模壓聚合物中而獲得第一組片體，該金屬纖維或鍍金屬之纖維係以該物件重量之約10%至約20%之量存在；藉由將碳纖維嵌入該射出可模壓聚合物中而獲得第二組片體，該碳纖維係以該物件重量之約10%至約20%之量存在；及在射出成形機器中摻合該第一組片體及該第二組片體。
- 如請求項5之方法，其中該獲得第一組片體之步驟係由 選自十字頭擠壓、單螺桿混料及雙螺桿混料組成之群的製程來完成。
- 如請求項5之方法，其中該獲得第二組片體之步驟係由選自十字頭擠壓、單螺桿混料及雙螺桿混料組成之群的製程來完成。
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