DE3725929A1 - Verfahren zur herstellung einer elektrisch, elektromagnetisch und/oder magnetisch wirksamen abschirmung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer elektrisch, elektromagnetisch und/oder magnetisch wirksamen abschirmungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
elektrisch, elektromagnetisch und/oder magnetisch wirk
samen Abschirmung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Die beim Betrieb von elektrischen Geräten entstehenden
elektrischen, elektromagnetischen und/oder magnetischen
Felder und/oder Strahlungen können andere elektrische
Geräte in ihrer Funktion beeinträchtigen. Je nach Frequenz
und Intensität der Strahlung bzw. Entfernung der Strahlen
quelle können nicht nur Rundfunk- und Fernsehempfang
sondern z. B. auch elektronische Meß- und Regelgeräte,
mikroprozessorgesteuerte Anlagen, Navigations- und Funkan
lagen, Herzschrittmacher und vieles mehr empfindlich
gestört werden. Nationale Bestimmungen schreiben Begrenzun
gen der von elektrischen Geräten ausgehenden Strahlungen
vor (z. B. die deutschen VDE-Richtlinien DIN 57 871, 57 875).
Danach müssen künftig alle Gerätegehäuse aus Kunststoffen
und elektrische Kabel eine ausreichende Schirmdämpfung in
dem Frequenzbereich von 0,01 MHz bis 140 GHz aufweisen und
zwar bei Emission und Immission. Diese Vorschriften be
treffen aber nur das sogenannte "Fernfeld", wohingegen das
"Nahfeld", d. h. der Durchgriff elektrischer und magnetischer
Felder ohne eigentliche Abstrahlung z. B. bei nahe
beieinander aufgestellten Geräten, unberücksichtigt bleibt.
Zur Schirmung gegen das elektromagnetische Fernfeld werden
bei nichtmetallischen Gehäusen verschiedene Techniken zur
Leitendmachung der Kunststoffe angewandt wie z. B. Flamm-
oder Lichtbogenspritzen (von Zn, Cu, Al), Aufdampfen oder
Sputtern, Folieren mit Cu, Al oder Ni-Legierungen, Lackieren
mit Metallpigmenten, Füllung der Kunststoffe mit
Metallfäden, -flocken, Ruß, Kohlenstoffasern oder metal
lisierten Glasfasern.
Die Schirmwirkung beruht auf Reflexion und/oder Absorption
der elektromagnetischen Wellen auf und/oder in der Gehäusewand.
Bei hoher elektrischer Leitfähigkeit dominiert
eine frequenzabhängige Dämpfung durch Reflexion, während
bei geringer Leitfähigkeit eine frequenzunabhängige Absorp
tion vorherrscht.
Schwierigkeiten bei der Abschirmung bereiten statische
sowie niederfrequente elektromagnetische Felder, die z. B.
vom Erdfeld, von atmosphärischen Störungen, Straßen-,
U-Bahnen, elektrischen Lokomotiven, elektrischen Energie
versorgungen, Netzteilen, Trafos, Stromrichtern, Schalt
netzteilen und Bordnetzen ausgehen. Während elektrische
Felder durch einen Leitfähigkeitsschirm abgeschirmt werden
können, ist dieser für magnetische Felder nahezu unwirk
sam. Nur mit einem Schirm aus hochpermeablen weichmagnetischem
Material sind statische sowie niederfrequente magnetische
Felder wirksam abzuschirmen.
Soll z. B. eine empfindliche elektronische Empfangsschal
tung gegen störende elektrische, elektromagnetische sowie
magnetische Felder und/oder Strahlungen abgeschirmt werden,
so ist es bekannt, diese Schaltung in einem elek
trisch gut leitendem Gehäuse, z. B. einem Metallgehäuse mit
versilberter oder vergoldeter Oberfläche, anzuordnen. An
der Außen- und/oder Innenseite eines derartigen Gehäuses
muß dann zusätzlich eine magnetisch wirksame Abschirmung, (Umhüllung),
die vorzugsweise aus einem magnetisch hochpermeablem
Material, z. B. einem metallischen Glas, besteht, ange
bracht werden. Eine derartige Abschirmung ist zwar sehr
wirksam, jedoch in nachteiliger Weise kostenintensiv und
schwer.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat
tungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem in kostengün
stiger Weise eine hochwirksame sowie leichte Abschirmung
ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteil
hafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den
Unteransprüchen entnehmbar.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die
Abschirmung sowohl gegen hochfrequente elektromagnetische
Wechselfelder als auch gegen niederfrequente sowie statische
Felder, insbesondere magnetische Felder, wirksam ist.
Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß insbesondere elek
trisch isolierende Kunststoffgehäuse oder -Umhüllungen
kostengünstig sowohl gegen hochfrequente als auch gegen
niederfrequente elektrische und magnetische Felder bis in
den Nahbereich geschirmt werden können.
Ein dritter Vorteil besteht darin, daß nach dem erfindungs
gemäßen Verfahren auch metallische oder metallisierte Ge
häuse - die also bereits eine gewisse Schirmwirkung
insbesondere gegen hochfrequente Felder haben - zusätzlich
gegen niederfrequente Nahfelder geschirmt werden können.
Ein vierter Vorteil besteht darin, daß auch mechanisch
komplizierte Gehäuse bzw. Umhüllungen allseitig sowohl
gegen hochfrequente Felder als auch gegen niederfrequente
Nahfelder beschichtet werden können, daß die Schichten
vielfältig und problemlos kontaktierbar sind und daß die
Schirmungsschichten sehr gut auf den Unterlagen haften
und eine nur geringe Gewichtszunahme der Gehäuse bewirken.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß auch naß
chemisch, d. h. chemisch-stromlos und/oder galvanisch,
Schichten abscheidbar sind, die insbesondere eine magne
tisch wirksame Abschirmwirkung besitzen. Es ist z. B.
möglich, auf kompliziert geformten Gehäusen aus Kunststoff
oder einem Silikatwerkstoff, z. B. Keramik,
zunächst allseitig stromlos-chemisch eine elektrisch gut
leitende Schicht, insbesondere eine Cu-Schicht, abzuschei
den, diese dann stromlos-chemisch und/oder galvanisch
entsprechend der gewünschten Abschirmwirkung zu verstärken
und darauf dann eine magnetisch wirksame Schicht, z. B.
eine Ni-P-Schicht, naßchemisch abzuscheiden, deren Dicke
sowie Phosphorgehalt ebenfalls entsprechend der gewünschten
Abschirmwirkung gewählt sind. Außerdem ist es möglich,
eine Schichtenfolge, bestehend aus einer alternativen
Anordnung der elektrisch leitfähigen Schicht und der
magnetisch permeablen Schicht abzuscheiden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs
beispielen näher erläutert.
Ein Kunststoffgehäuse aus dem Kunststoffmaterial ABS wird
mit einem derzeit handelsüblichen Reiniger behandelt. Nach
einer Spülung in Wasser und anschließender Trocknung wird
eine Gasphasenheizung in einer SO₃/N₂-Atmosphäre mit
anschließendem Beizstopp durchgeführt. Die so vorbehandel
te ABS-Oberfläche wird sodann mit einem derzeit handelsüb
lichen Zinn-Palladium-Aktivator mit katalytischen Keimen
belegt. Durch die stromlos chemische Abscheidung von ca.
0,3 µm Cu, sowie die galvanische Verstärkung mit Kupfer auf
ca. 20 µm, aus in der Leiterplattentechnik üblichen Bädern,
wird eine elektrisch sehr gute leitende Schicht hergestellt.
Im Anschluß daran wird durch Behandeln des Gehäuses in
einem Nickel-Hypophosphitbad der folgenden Zusammensetzung:
18 g/l NiSO₄ · 6 H₂O
20 g/l Citronensäurehydrat
15 g/l Na₂B₄O₇ · 10 H₂O
22 g/l NaH₂PO₂ · H₂O
pH = 10,3 mit NaOH
20 g/l Citronensäurehydrat
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22 g/l NaH₂PO₂ · H₂O
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bei 35°C eine amorphe Nickel-Phosphorschicht von 2 µm Dicke
und einem Phosphorgehalt von 15 Gew.-% erzeugt. Es ent
steht eine magnetisch permeable Schicht.
Ein Gehäuseteil aus Polypropylen wird nach eventuell
erforderlicher Vorreinigung in derzeit handelsüblicher
Chromschwefelsäure entfettet und bebeizt. Nach der Neutra
lisation in einer Natriumsulfitlösung und gründlicher
Spülung in Wasser wird die Kunststoffoberfläche mit einem
derzeit handelsüblichen Zinn-Palladium-Aktivator mit
katalytischen Keimen belegt. Aus einem derzeit handelsüb
lichem stromlos chemischen Kupfer-Formaldehyd, in dem 8
Gew.-% eines Nickelphosphid-Pulvers (Ni₂P) mit ca. 1 µm
bis 20 µm Korngröße suspendiert ist, wird eine Kupfer-
Nickelphosphid-Dispersionsschicht von ca. 5 µm Schichtdicke
abgeschieden, die einen Ni₂P-Gehalt von 5 Gew.-% hat.
Derartige Ni-P-Schichten besitzen eine hohe magnetische
Permeabilität, z. B. µ₄ = 50 000 einen geringen Magneto
striktionskoeffizienten, z. B. λ s = 10-6, und enthalten das
Ni-P-Material in verschiedenen Zusammensetzungen (Phasen),
z. B. als Ni₃P, Ni₅P₂, Ni₂P und/oder dergleichen. Eine
geringe Magnetostriktion der abgeschiedenen Schichten
ist vorteilhaft, da dadurch ein Ablösen der Schicht(en)
infolge magnetischer Einwirkungen vermieden wird, sowie
umgekehrt bei mechanischer Verbiegung keine größere Ände
rung der Schirmwirkung eintritt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs
beispiele beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwend
bar. Beispielsweise ist es möglich, die elektrisch leitende
Schicht ebenfalls als Schichtenfolge auszubilden, z. B.
dadurch, daß Schichten aus unterschiedlichen Metallen, z. B.
Cu, Ag, Sn abgeschieden werden.
Weiterhin ist es möglich, naßchemisch, d. h. mit und ohne
Fremdstrom, auch andere magnetisch permeable Legierungen
abzuscheiden, z. B. auf der Basis CoP, CoB, NiFeP, CoFeB
NiCoP, CoFeSiB, FeNiPB, FeSiMoB usw.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer elektrisch, elektro
magnetisch und/oder magnetisch wirksamen Abschirmung, die
aus mindestens einer elektrisch leitenden Schicht und/oder
mindestens einer magnetisch permeablen Umhüllung besteht,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest auf einen Teil einer
Oberfläche eines Trägerkörpers, der als Bestandteil der
Abschirmung ausgebildet ist, naßchemisch mindestens eine
elektrisch leitende Schicht sowie magnetisch permeables
Material abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zunächst eine elektrisch leitende Schicht und darauf
magnetisch permeables Material als Schicht abgeschieden
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine elektrisch leitende Schicht, in der magne
tisch permeables Material dispergiert ist, abgeschieden
wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die elektrisch
leitende Schicht stromlos chemisch und/oder galvanisch
abgeschieden wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerkörper aus einem
elektrisch schlecht leitendem Material verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägerkörper aus Kunst
stoff oder einem Silikatwerkstoff verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch permeable
Material mindestens eine Nickel-Phosphor-Legierung ent
hält.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch permeable
Material eine amorphe Nickel-Phosphor-Legierung mit mehr
als 10 Gewichtsprozent Phosphor enthält.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das magnetisch permeable
Material mit einem Magnetostriktionskoeffizienten λ s
ausgebildet wird, der kleiner als 1 · 10-6 ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Schicht
Kupfer enthält und daß das magnetisch permeable Material
eine Nickel-Phosphor-Legierung enthält.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Träger
körpers zunächst die elektrisch leitende Schicht aufge
bracht wird, daß darauf die magnetisch permeable Schicht,
die eine Nickel-Phosphor-Legierung enthält, abgeschieden
wird und daß die Nickel-Phosphor-Legierung einen Phosphor
gehalt besitzt derart, daß ein Korrosionsschutz entsteht.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das naßchemisch abgeschiedene
magnetisch permeable Material auf der Basis binärer bis
polynärer Legierungen der Übergangsmetalle und Metalloide
beruht.
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE3725929C2 DE3725929C2 (de) | 1995-04-27 |
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| DE3725929A Expired - Fee Related DE3725929C2 (de) | 1987-08-05 | 1987-08-05 | Verfahren zur Herstellung einer elektromagnetisch wirksamen Abschirmung |
Country Status (1)
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| DE (1) | DE3725929C2 (de) |
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- 1987-08-05 DE DE3725929A patent/DE3725929C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3725929C2 (de) | 1995-04-27 |
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