專利名稱：制造屏蔽外殼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述制造屏蔽外殼的方法。
用于安裝和電磁屏蔽發(fā)射電磁輻射射線的或?qū)﹄姶泡椛涿舾械慕M件的屏蔽外殼長期以來是已知的。
以前由于容易理解的原因這種外殼大多用金屬制造，隨著其越來越廣泛地使用，例如在移動電話或無繩電話中，出自于成本和重量的原因改為主要用塑料制造這種外殼。預(yù)制的尤其壓注的外殼部分用導(dǎo)電材料鍍層，例如通過噴鍍導(dǎo)電漆，蒸鍍鋁或電鍍。
這些外殼起先一般設(shè)預(yù)制的密封裝置，它們用導(dǎo)電的彈性體制成并在裝配時置入。DE 3812943A1公開了一種用纖維增強(qiáng)塑料制的內(nèi)部鍍層的屏蔽外殼和這樣一種預(yù)制的置入槽和鍵之間的密封裝置。
由EP 0629114B1及EP 0654962A1也已知上述類型的外殼。
在那里所介紹的外殼由兩個部分組成，為了外殼內(nèi)腔的電屏蔽它們(至少部分地)用導(dǎo)電材料制造或有這樣的鍍層，在組合的狀態(tài)它們構(gòu)成一個法拉第籠。為了外殼的電磁屏蔽，在相互接觸的外殼部分之間的接縫區(qū)內(nèi)設(shè)屏蔽密封裝置，它用一種導(dǎo)電的并與此同時為彈性的材料制造，以及能適應(yīng)于表面公差和表面不平度，所以即使在大批生產(chǎn)時也能保證外殼內(nèi)部極高的屏蔽質(zhì)量。這種屏蔽密封裝置直接加工在至少一個外殼部分上，在這種情況下在結(jié)構(gòu)上還可能包括一個附加的支架。
采用這種結(jié)構(gòu)，例如為了維護(hù)或?yàn)榱酥脫Q能源，此外殼可以打開和接著在保持密封與屏蔽效果的情況下重新簡單地閉合。
然而，在生產(chǎn)用于屏蔽密封裝置的材料時業(yè)已證實(shí)其困難在于，要在高彈性、良好導(dǎo)電性及盡可能低的材料成本之間找到一種最佳的妥協(xié)辦法。一種具有良好的有利的屏蔽效果的材料是一種添加高份額銀粉的塑料，但是這種材料比較貴，并只有有限的令人滿意的機(jī)械性能。
DE 3934845A1介紹了生產(chǎn)一種具有雙層屏蔽型材的屏蔽外殼，其中涂覆一種彈性的但不導(dǎo)電的密封型材在一個外殼部分上，接著在此密封型材上噴鍍一個導(dǎo)電層。這種方法原則上可以節(jié)省材料費(fèi)用，但技術(shù)復(fù)雜以及所提供的密封裝置其機(jī)械性能尤其是電磁特性不能完全令人信服。
在WO 97/26782中由本申請人提出的方案也需要(假如密封型材已配制在一個外殼部分上)實(shí)施一個附加的工藝步驟并只能構(gòu)成一個比較薄的導(dǎo)電層。
因此本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)前言所述類型屏蔽外殼的方法，這種方法可以簡便和經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)具有非常良好的機(jī)械及電磁特性及長的使用壽命的屏蔽外殼。
此目的通過一種具有在權(quán)利要求1中所述特征的方法來達(dá)到。
本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵在于，屏蔽型材在單一的涂覆步驟中由(至少)兩種不同的、彈性硬化的、但在不同的功能方面最佳的成分構(gòu)成，它們牢固和持續(xù)地互相連接并因而形成一個可靠的雙功能單元。
作為單一的涂覆步驟，從至少具有一個第一通道和一個第二通道的針或噴嘴壓出兩種成分，它們可以用高的過程速度在此外殼上涂覆一個足以帶來出色的密封和屏蔽效果的厚度。因?yàn)閮煞N成分的表面在起始狀態(tài)亦即在進(jìn)行交聯(lián)或固化前互相接觸，所以它們互相交聯(lián)或構(gòu)成一個擴(kuò)散邊界層，從而保證了兩個型材部件實(shí)際上不可脫開的連接。
由第一種材料構(gòu)成的型材部件或型材段最初的功能是充填接縫空隙，為的是盡管外殼部件由于加工公差或表面不平度引起機(jī)械間隙，仍能可靠地使外殼內(nèi)部防潮和防塵以及必要時防止外殼部件之間的相對運(yùn)動?；诘谝环N材料有最佳的機(jī)械性能，可以使外殼內(nèi)腔持久氣密地密封。與此同時，第一種型材部件是電磁屏蔽裝置部分天然的支架并保證其密閉性。尤為有利的是選擇高度彈性的材料和/或密封裝置形狀彈性的造型，因此，在外殼部件裝配時由于密封件壓縮和/或變形在外殼部件之間產(chǎn)生預(yù)緊力，這種預(yù)緊力例如可以防止螺釘連接或夾緊連接松動。
按照本發(fā)明一有利的方案，作為第二種材料采用與第一種材料同類的通過添加導(dǎo)電物質(zhì)使之導(dǎo)電的塑料。由此獲得的材料的基本統(tǒng)一性有助于強(qiáng)化前面提及的效果。
通過使用空氣溫度和室溫硬化以及尤其有觸變特性的特別是硅酮基的塑料制造屏蔽型材，以有利的方式簡化了工藝并降低了成本，但按另一種可選擇的方案也可采用加熱硬化或輻射交聯(lián)的材料。
作為導(dǎo)電的添加物質(zhì)，為了獲得滿足高的試驗(yàn)要求的屏蔽效果，采用具有高導(dǎo)電性的金屬或合金尤其是銀或含銀的合金的特殊粒子。更經(jīng)濟(jì)的是使用另一種金屬(鎳、銅等)或非導(dǎo)電載體粒子(例如玻璃)包銀的粉末。在硅-酮金屬混合物中的金屬質(zhì)量含量一般大于25％，為達(dá)到最高的屏蔽效果在移動電話等中必要時甚至大大超過50％。
除金屬粉末外尤其還規(guī)定采用金屬短纖維或金屬小片，它們在塑料基體內(nèi)通過適當(dāng)規(guī)定其尺寸調(diào)整基體材料的性質(zhì)和工藝特性參數(shù)，可以按有利的方式構(gòu)成一種類型的金屬晶格。這種金屬晶格可以在金屬份額較小的情況下賦予導(dǎo)電的型材部件以高的導(dǎo)電能力，與之相關(guān)地同時導(dǎo)致硬度和脆性較低的優(yōu)點(diǎn)。
對于希望第一和第二種材料的硬度相同的使用情況，可以在第一種材料中摻合一種不導(dǎo)電的填充料，尤其是一種便宜的氧化物或陶瓷粉末(SiO2、硅酸鹽等)。
根據(jù)要涂覆密封和屏蔽型材在其上面的外殼表面的具體材料性質(zhì)，為了提高在外殼表面的粘附能力，可以在涂覆第一和/或第二種材料時使用粘附劑。粘附劑尤其可以摻合在材料中；但也可以例如在外殼部件表面處理過程中預(yù)先涂覆。
在生產(chǎn)能打開和重新閉合的外殼時，第二外殼部件最好在第一和/或第二種材料基本上完全硬化后才與密封和屏蔽型材發(fā)生接觸。因此不會粘附在第二外殼部件上，以及，即使此屏蔽外殼多次打開和重新閉合，仍能提供一種形狀和功能穩(wěn)定性極高的型材。
為了形成最佳的型材形狀，在涂覆密封和屏蔽型材時采用涂覆針/噴嘴，其中第一通道至少沿其圓周的一部分(在最簡單的情況下是全部)被第二通道所圍繞。尤其可以使用這樣一種涂覆針或噴嘴，即，它的第一通道基本上有圓形橫截面并同心地被第二通道圍繞，在這種情況下第二通道有基本上圓環(huán)段形狀的橫截面。
針的形狀和橫截面在一種對許多應(yīng)用情況為最佳的方案中選擇為，使第二種材料在型材橫截面內(nèi)涂覆為有不均勻的厚度。尤其是第二種材料涂覆在外殼內(nèi)側(cè)的厚度大于涂覆在面朝一個外殼部分的區(qū)段內(nèi)的厚度和/或大于涂覆在外殼外側(cè)的厚度，由此可以實(shí)現(xiàn)一種傾向于“較軟”的密封裝置。通過將第二種材料僅涂覆在型材的內(nèi)側(cè)上，可以例如防止尤其在極端的使用場合(熱帶、遠(yuǎn)洋航行等)由于可能腐蝕第二種材料的金屬填料而會產(chǎn)生的問題。
在本發(fā)明的另一種方案中，屏蔽型材通過按三明治的結(jié)構(gòu)方式由三通道的針同時涂覆三股材料條構(gòu)成，其中涂覆兩股機(jī)械性能最佳類型的材料(“第一種材料”)條，在它們之間涂覆導(dǎo)電材料條，后者起電磁屏蔽作用。通過將導(dǎo)電材料制的型材部件安排在兩個彈性部分的可變形層或條之間的基本上不變形的區(qū)域內(nèi)，有利地防止了在導(dǎo)電材料內(nèi)開裂，這尤其對于這樣的結(jié)構(gòu)有重要意義，即當(dāng)外殼部件組合時這種結(jié)構(gòu)中的屏蔽元件可能產(chǎn)生嚴(yán)重的變形。此外，這種結(jié)構(gòu)有特別好的防腐蝕能力。
為獲得一種適用于此方法的原材料，可在一種可交聯(lián)的通過交聯(lián)硬化的硅酮橡膠內(nèi)添加一種長鏈的不交聯(lián)的硅氧烷以形成凝膠的狀態(tài)。由這樣的混合物構(gòu)成的密封和屏蔽型材的特點(diǎn)是，有在底物上的高的粘附強(qiáng)度以及可調(diào)整為低值的肖氏A-硬度和有盡可能高的變形度。比較軟但仍有足夠機(jī)械強(qiáng)度的EMI屏蔽型材可由一些材料構(gòu)成，它們含有質(zhì)量百分比約為5％的雙功能不交聯(lián)的硅氧烷，例如甲基或羥基的(聚)二甲基硅氧烷，粘度在10與103mPa.S之間的范圍內(nèi)。此外，在一種對于某些應(yīng)用場合有利的改進(jìn)中，還可以在密封材料內(nèi)規(guī)定硅酮樹脂的份額，最好是質(zhì)量百分比超過3％的市場上有售的加熱或輻射硬化的樹脂成分的方案。
用實(shí)心材料制的近似于U形的雙成分密封和屏蔽型材的變形度，相對于未受載時的型材高度可為30％或更大，對于某些應(yīng)用場合最好至50％以上。通過特殊的型材截面造型設(shè)計，例如選擇一種同時可壓縮和可彎曲變形的唇形型材，可有目的地附加影響型材有效的變形度和復(fù)位力。采用上述工藝方面的措施和必要時附加的幾何措施，也可以可靠地屏蔽密封沿縱向延伸的寬度差別很大的間隙。這就允許為了降低成本在外殼部分預(yù)制時有較大的公差。
本發(fā)明有利的進(jìn)一步發(fā)展在從屬權(quán)利要求的特征部分中和下面借助于附圖對最佳實(shí)施例的說明中進(jìn)一步闡述，附圖中

圖1為實(shí)施本發(fā)明的原理圖；以及圖2a至2j為按最佳實(shí)施形式的密封和屏蔽型材和制造它們時分別使用的涂覆針的橫截面示意圖。
圖1在原理簡圖中表示用于電子設(shè)備(實(shí)踐中例如是移動電話)的壓注塑料制的外殼下部1和外殼蓋2，兩者的內(nèi)側(cè)設(shè)有金屬鍍層1a或2a。在兩個外殼部分1、2中成形有螺釘孔1b或2b，其中，在外殼下部的螺釘孔1b設(shè)計為供攻絲螺釘3部分地自攻式旋入，以及在蓋中的螺釘孔2b各有一容納螺釘3的螺釘頭的埋頭沉窩。采用這種螺釘連接，必要時設(shè)備外殼4可以重新打開和再次閉合。
在此圖中示意表示，坐標(biāo)控制式操作設(shè)備(圖中沒有全部示出)的臂5，如何導(dǎo)引具有兩個同心延伸的通道6a、6b和軟管接頭7a、7b的涂覆針6，沿箭頭A的方向在外殼下部1的邊緣部分上供給兩種處于壓力下的密封原材料8a、8b。這樣，一個近似U形的其芯部9a由第一種原材料8a及其表層9b由第二種原材料8b構(gòu)成的密封和屏蔽材料條9，配制在邊緣部分上并牢固地粘附在那里。
第一種原材料8a是一種調(diào)整為軟膏狀凝膠狀態(tài)無填充料的空氣溫度和室溫硬化的硅酮混合物，第二種原材料8b是調(diào)整為軟膏狀的填充質(zhì)量份額約為50％的包銀鎳粒子的硅酮導(dǎo)電混合物，它的基體基本上有與第一種材料8a相同的成分，但第一種材料中附加地?fù)胶嫌匈|(zhì)量份額為至少1％的表面活性劑作為粘附劑。
從針6排出后，無需附加的技術(shù)措施，立即從表面那里開始，使材料條9硬化為一個彈性的自由成形的密封和屏蔽型材，它有一軟的芯和一個良好導(dǎo)電的但同樣仍比較彈性的各方面包封著芯的表層。在硬化基本上結(jié)束后，如用箭頭B所表示的那樣，將蓋2裝在下部1上并借助螺釘3與下部連接，在這種情況下硬化成密封和屏蔽型材的條9不粘附在蓋2上地彈性變形，并可靠密封和屏蔽了外殼部件1、2之間的間隙。
圖2a至2j中用橫截面圖表示了按最佳實(shí)施形式的各種密封和屏蔽型材和為制造它們所分別使用的涂覆針。加工好的型材分別借助于相鄰?fù)鈿け砻?′或2的片段來表示，其中1′(與圖1中的規(guī)格不同)代表金屬的外殼下部，而作為蓋2的材料仍選擇有金屬鍍層2a的塑料。(本發(fā)明當(dāng)然也可以用于全金屬外殼)。
按圖2a的密封和屏蔽型材91由不導(dǎo)電的基本部分91a和略超過二分之一圓周覆蓋著此基本部分的導(dǎo)電層91b組成，并借助于在圖2b中概略表示的涂覆針61涂覆在外殼部分1′上，涂覆針61有一個圓形橫截面的第一通道61a和一個部分地圍繞著第一通道的有圓環(huán)段形狀的橫截面的第二通道61b。
按圖2c的密封和屏蔽型材92由不導(dǎo)電的基本部分92a與略少于二分之一圓周覆蓋著此基本部分的導(dǎo)電側(cè)面部分92b組成，以及借助于在圖2d中表示的涂覆針62涂覆在外殼部分1′上，涂覆針62有一個圓形橫截面的第一通道62a和一個部分地圍繞著第一通道的近似于圓環(huán)段形狀的橫截面的第二通道62b。
按圖2e的密封和屏蔽型材93與按圖2所示的差別在于，在不導(dǎo)電的基本部分93a的兩側(cè)各設(shè)一個略少于二分之一圓周地圍繞著它的導(dǎo)電的型材部分93b、93c。型材93借助于在圖2d中所表示的涂覆針63生成，它有一個圓形橫截面的第一通道63a和兩個布置在第一通道側(cè)面的近似于圓環(huán)段形狀橫截面的通道63b、63c。
在按圖2g的密封和屏蔽型材94中，不導(dǎo)電的芯部94a被導(dǎo)電層94b完全包封，但它的厚度在外殼部分1′、2的附近小于在間隙中的厚度。此型材94借助于一個在圖2h中概略表示的涂覆針64構(gòu)成，它有一個圓形橫截面的第一通道64a和圍繞此第一通道具有橢圓形橫截面的第二通道64b。
按圖2i的密封和屏蔽型材95與圖2e中所表示的有類似的(三部分)結(jié)構(gòu)，但材料的配置不同，即在導(dǎo)電的屏蔽的中央部分95a的兩側(cè)，各設(shè)一個個不導(dǎo)電的密封的型材部分95b、95c。型材95借助于一個圖2d中所表示的涂覆針65生成，它有三個并列布置的具有近似矩形橫截面的通道65a至65c。
本發(fā)明在其實(shí)施中不限于前面已闡述的那些最佳實(shí)施例。確切地說可以有一些變型方案，在圖中所表示的方案的變型也使用于其他類型的設(shè)計中。
例如對第一種材料“不導(dǎo)電”的詳細(xì)說明可進(jìn)一步理解如下，即，這種材料有比第二種材料差得多的導(dǎo)電能力(例如相應(yīng)地有小得多的金屬充填系數(shù))。采用硅酮基的塑料并非強(qiáng)制性的；也可以使用氯丁橡膠或其他彈性的硬化的材料，這種材料也不一定非要室溫硬化。
要生成的型材的幾何形狀并因而要選擇的針或噴嘴橫截面的形狀，取決于使用目的和屏蔽外殼具體的造型，除了在圖2a至2j中示意表示的方案外，可以使用其他多種方案。
權(quán)利要求
1.一種制造用于機(jī)械保護(hù)和電磁屏蔽電子功能單元的屏蔽外殼(4)的方法，其中設(shè)置一個填充第一和第二相鄰?fù)鈿げ考?1、2；1′)之間的間隙的密封和屏蔽型材(9；91至95)，密封和屏蔽型材是由軟膏狀材料在壓力下從一個具有涂覆針或噴嘴(6；61至65)的坐標(biāo)控制式涂覆機(jī)(5)直接涂覆在第一外殼部件(1；1′)上形成的，并接著在那里通過粘附懸臂式地彈性地固定在此第一外殼部件上，其特征在于密封和屏蔽型材通過由至少設(shè)有一個第一通道和一個第二通道(6a、6b；61a、61b；62a、62b；63a至63c；64a、64b；65a至65c)的涂覆針或涂覆噴嘴同時涂覆至少第一種具有帶來良好密封效果的材料特性的材料(8a)和第二種具有帶來良好屏蔽效果的材料特性且同樣彈性的硬化的材料(8b)生成，第二種材料由此牢固地粘附在第一種材料上。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在第一和/或第二種材料(8a、8b)基本上完全硬化后，使第二外殼部件(2)與密封和屏蔽型材(9；91至95)接觸。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于作為第一種材料(8a)使用基本上不導(dǎo)電、空氣溫度和室溫下硬化及尤其有觸變特性的尤其是硅酮基的塑料，以及作為第二種材料(8b)使用與第一種材料同類的通過添加導(dǎo)電物質(zhì)使之導(dǎo)電的塑料。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于作為導(dǎo)電的添加物質(zhì)使用具有高導(dǎo)電能力的金屬或合金尤其是銀或含銀的合金的粒子，尤其是纖維或小片。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于第一種材料(8a)含有一種不導(dǎo)電的尤其是氧化的或陶瓷的填充料。
6.按照上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在涂覆第一和/或第二種材料(8a、8b)時使用一種粘附劑，該粘附劑尤其摻合在材料內(nèi)。
7.按照上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于為了涂覆密封和屏蔽型材(9；91至95)采用涂覆針或涂覆噴嘴(6；61至65)，其中第一通道(6a；61a；62a；63a；64a；65a)至少沿其圓周的一部分被第二通道(6b；61b；62b；63b、63c；64b；65b、65c)所圍繞。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于為了涂覆密封和屏蔽型材使用涂覆針或噴嘴(6；61至64)，它的第一通道(6a；61a；62a；63a；64a)基本上有圓形橫截面并至少部分地被第二通道(6b；61b；62b；63b、63c；64b)同心地圍繞，其中此第二通道基本上具有圓環(huán)段形狀的橫截面。
9.按照上述任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于第二種材料在型材橫截面內(nèi)以不均勻的厚度涂覆。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于第二種材料涂覆在外殼內(nèi)側(cè)的厚度大于涂覆在面朝一個外殼部件的區(qū)段內(nèi)的厚度和/或大于涂覆在外殼外側(cè)的厚度。
全文摘要
一種制造屏蔽外殼(4)的方法,其中設(shè)置一個填充第一和第二相鄰?fù)鈿げ考?1、2)之間的間隙的密封和屏蔽型材(9),軟膏狀材料的型材在壓力下從一個具有涂覆針或噴嘴的坐標(biāo)控制式涂覆機(jī)(5)直接涂覆在第一外殼部件上,并接著在那里通過粘附懸臂式彈性地固定在此第一外殼部件上,在這種情況下,密封和屏蔽型材通過由至少設(shè)計有一個第一通道和一個第二通道(6a、6b)的涂覆針或涂覆噴嘴(6)同時涂覆至少第一種具有良好密封特性的材料(8a)和第二種具有良好屏蔽特性的材料(8b)生成,第二種材料由此牢固地粘附在第一種材料上。
文檔編號H05K9/00GK1251254SQ98803472
公開日2000年4月19日 申請日期1998年3月5日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月5日
發(fā)明者博恩德·蒂伯蒂尤斯, 赫爾穆特·卡爾 申請人:博恩德·蒂伯蒂尤斯, 赫爾穆特·卡爾